一種處理船上廢水的裝置的製作方法

2024-02-28 01:12:15

本發明涉及水處理，尤其涉及船上的廢水處理。

背景技術：

本發明涉及船上的廢水處理，尤其涉及為客船、渡輪、海上鑽機或駁船提供淨化水的設備以便各種目的再利用水，或者使隨後的船外排放物符合國際標準和當地法規。

在遊輪上典型的日飲用水平均消費量的參考值為247升/人，其產生：

-黑水：25.5l/p/d(升/人/天)，其有機負荷(BOD)為51g/p/d(克/人/天)，固體負荷(TSS)為38g/p/d。

-來自住房的灰水：112.2l/p/d，其有機負荷(BOD)為22g/p/d，固體負荷(TSS)為11g/p/d。

-來自洗衣店的灰水：35.7l/p/d，其有機負荷(BOD)為11g/p/d，固體負荷(TSS)為11g/p/d。

-來自廚房和食品製備場所(廚房)的灰水：73.9l/p/d，其有機負荷(BOD)為148g/p/d，固體負載(TSS)為185g/d。

通常，在船上僅有處理黑水的系統被使用。如在地面裝置中那樣，該系統包括好氧消化的使用-雖然由於明顯的空間限制而採用小規模的形式-其由通過微生物產生的有機物質的代謝組成，該代謝的發展由氧氣的存在來決定。

該過程需要長時間的代謝並且必須連續地起作用，不可能根據需要的指令被打開或關閉。此外，為了合理使用，它還需要專業人員。灰水和處理後的黑水被存儲在合適的儲存罐中，以進行後續處理或在陸地上的處置。

有必要提供一種處理船上廢水的裝置以克服現有技術的缺點，特別是適合小尺寸的裝置，其直接處理黑水和灰水，產生陸地上後續處理所要求的最少量生物，直至根據廢水質量滿足再使用和/或外排放的要求。還有必要提供一種能根據指令打開和關閉且無需化學品處理的裝置。

技術實現要素：

本發明的各個方面在所附權利要求中闡述。

一方面，本發明涉及一種用於處理船上廢水的裝置，其包括收集船上產生的黑水和灰水的一個或多個收集罐，含一個或多個帶式過濾器的初級處理單元，含接收來自第一過濾單元的濾液的一個或多個微過濾或超過濾模塊的二級處理單元和含接收來自第二過濾單元的濾液的至少一個臭氧處理模塊的三級處理單元，該裝置適合連續作業。在本說明書的上下文中，術語「收集罐」表示一種罐，其通常在抽吸下進行工作，適合於接收廢水排放物並且將其連續地供應到初級處理單元，沒有中間存儲的步驟。發明人已經發現，帶式過濾器、微過濾或超過濾和臭氧處理模塊的組合適合可靠地處理在船上產生的所有黑水和灰水，直到允許該廢水的後續外排放或將在船上作為工業用水(即非飲用淡水)再循環。考慮到根據現有技術的教導，在船上收集、存儲直到隨後在陸地上被處理或處置的廢水根本不能由這些單元的相同組合成功地被處理，本申請的結果是相當令人驚訝。不希望受任何理論的束縛，可以假定甚至儲存幾天的黑水和灰水引起待處理物質的組成的改變，可能是由於不同汙染物之間的反應，從而在後期導致更嚴酷的處理條件。根據本發明，將船上產生的廢水直接供給所述裝置具有便宜、小尺寸和高效處理的優點，可以在廢水排放到收集罐中時投入使用，且不使用化學品。在一個實施方案中，三級處理單元包括在臭氧處理模塊下遊的反滲透過濾器，其可具有進一步提高裝置出口處的已處理水的最終品質的優點。在一個實施方案中，至少兩個連續地供料給初級處理單元的收集罐，其中之一僅接收來自廚房的灰水。在這種情況下剩餘的灰水和黑水被一個或多個另外的收集罐所收集。這樣具有使船上的液壓連接更有效的優點。在一個實施方案中，例如，收集來自廚房灰水的收集罐設置有下遊油分離器，其具有使在初級處理單元中的後續處理更容易的優點。因此，在這種情況下，分離收集罐的優點在於，僅相當於被油殘餘物典型汙染的水流，向油分離器供給有限量的水，從而提高效率並減少處理時間和初級處理單元的尺寸。在一個實施方案中，裝置中所有的過濾器都是完全自動化且自清潔。在一個實施方案中，所述裝置的初級處理單元以大於50％的量除去TSS，二級處理單元可以以大於90％的量除去TSS。本領域技術人員容易決定如何控制不同單元的尺寸以實現這些發明人已發現按照所述裝置的總尺寸和效率可方便地實現期望的結果。

另一方面，本發明涉及一種在如上所述裝置中處理船上產生的廢水的方法，包括以下步驟：將來自收集罐的黑水和灰水投料至設置有帶式過濾器的初級處理單元，將相關的濾液投料至設置有微過濾或超濾的二級處理單元，將隨後的濾液投料至設置有臭氧處理和任選的反滲透過濾的三級處理單元，全部步驟都處於連續循環中。在一個實施方案中，已處理的、排出所述裝置的水被向船外排放。在可選的實施方案中，已處理的、排出所述裝置的水可全部或部分作為工業用水再循環。

現在將參考附圖描述本發明的一些實施方式，其僅闡述本發明所述特定實施方式中不同元件的相互設置關係；特別地，附圖不一定按比例繪製。

附圖說明

圖1示意性地示出本發明第一實施方案的用於處理廢水的裝置；

圖2示意性地示出本發明的第二實施方案的用於處理廢水的裝置；

圖3示意性地示出本發明的第三實施方案的用於處理廢水的裝置。

具體實施方式

參照附圖，根據本發明第一實施方案，安裝在遊輪上的廢水處理裝置包括一個用於暫時收集所有船上廢水的收集罐1。收集在罐1中的水通過管10輸送到處理系統11。在處理系統11的出口處設置有導管12，已處理的水從該導管12流出，準備排放或輸送到工業水箱(未示出)。

處理系統11包括裝備有接收來自罐1的廢水的帶式過濾器13的初級處理單元，將相關濾液輸送到包括微過濾過濾器14的二級處理單元。帶式過濾器13還包括固體出口15。微過濾過濾器14也包括固體出口16。在另一個實施方案中，在出口16的固體可以再循環到過濾器13的入口以使處理系統11僅有一個固體的出口15。

在過濾器13的出口15的固體和在過濾器14的出口16的固體被收集，以便排出。

來自微過濾過濾器14的已處理的水被供應到裝備有臭氧處理模塊17和供已處理的水流出的管道12的三級處理單元。

同第一實施方案一樣，本發明的第二實施方案的廢水處理裝置包括用於臨時接收船上所有廢水的收集罐1，其進一步裝備有處理系統20。

在這種情況下，包括臭氧處理模塊17的三級處理單元的輸出物被送到反滲透過濾單元21。在過濾器21的出口處設置供已處理的水流出的導管12，準備排放。

在本發明的第三實施方案中，廢水分成兩個獨立的水流：來自廚房的水被收集到第一收集罐31中，而黑水和剩餘的灰水收集到第二收集罐30中。

收集罐30的輸出物通過管道10直接進入本發明第一實施方案所述處理系統11或本發明第二實施方案所述處理系統20。

收集罐31的輸出物被輸送到油分離器32，其輸出物經由導管10輸送到處理系統11或20。

實施例

以下適宜的實施方案的實例用於說明實現本發明的具體方式。本領域技術人員應當理解，以下公開的裝置、組合物和技術代表由發明人發現的在本發明的實踐中良好運行的裝置、組合物和技術；然而，根據本申請公開的內容，本領域技術人員應當理解，在公開的具體實施方案中可以進行許多改變，並且仍然獲得相同或相似的結果，而不脫離本發明的範圍。

裝備有帶式過濾器13的初級處理單元是成功在船上處理廢水的裝置的關鍵組件。不同於地面處理廠，在其中黑水被雨水和灰水大量稀釋，在客船上，由於收集系統在真空下工作，水被高度濃縮，因此使用較少的輸送水。而且，在收集後立即開始處理，因此使用水稀釋汙染物的現象最小化。由於汙染物還沒有完全地、緊密地溶解在輸送水中，通過使用高性能過濾裝置處理這種類型的廢水可能去除大量的COD和BOD5。

為了避免疑惑，在本說明書的上下文中：

-術語「COD」用於表示化學需氧量；以毫克氧每升(mgO2/l)表示，代表完全化學氧化水中的有機物和無機物所需的氧的量

-術語「BOD5」用於表示生化需氧量，定義為在暗室、20℃的溫度下5天內需氧微生物分解一升水或水溶液中的有機物質的所需要的O2的量

發明人發現，過濾器13可以是諸如由Salsnes Filter AS公司以名稱SF1000或SF2000銷售的產品。

它由一個裝置組成，所述裝置具有依靠一系列設置於容器內的滾軸驅動的傾斜的環形過濾帶和水平運行使得濾液向下流動的部分，在該容器中廢水被強制通過。為了去除從過濾網分離的殘留物，在過濾帶後面放置吹風裝置將空氣吹向過濾帶，該殘留物通過設置在吹風裝置下方的螺旋輸送機輸送出去。

儘管其尺寸小，過濾器13能夠以10l/s的流量處理水。它可以在不使用化學產品的情況下除去40至70％，通常高於50％的TSS，和15至40％，通常高於20％的BOD。此過濾器完全自動化。

對於二級處理單元，諸如由Everblue和Filtrex公司所商業化的自清潔筒式過濾器可以用作微過濾過濾器14。所述筒式過濾器的過濾精度可以在1至80μm的範圍內。所述筒通過加壓水以自動方式清潔，固體保留在所述筒式的外部。

可以串聯連接相同類型的幾個過濾器，在本發明一個的實施例中，三個過濾精度分別為80、20和1μm的這種類型過濾器被串聯使用。每個過濾器內都存在多個筒。還使用耦合到Oltremare 750kDa超濾模塊的20μm微過濾器進行了成功的測試。

過濾器14能夠處理黑水和灰水，可實現70％至95％的TSS減少量，對於尺寸超過25μm的固體，通常可實現大於90％的TSS減少量，以及可實現40至60％、通常高於50％的COD減少量。

三級處理單元包括用於臭氧處理的完整系統17，這種系統之一例如可由O.E.I.Ozono Elettronica Internazionale公司提供，該系統設計成使水流沿著導管或容器與臭氧接觸。

始於空氣濃度為2至4重量％的臭氧或始於氧氣濃度為6至15重量％的臭氧通過裝備有文丘裡(Venturi)泵的系統與待處理的水接觸。

通過設計在給定時間段內容納待處理廢水的管子以確保正確的接觸時間。

UV燈系統可以放置在水/臭氧接觸系統的下遊。這是為了確保在排出導管12之前完全沒有殘留臭氧溶解在排水口中。

在低壓下，反滲透單元21是基於半透膜的過濾器，水可以流過這些半透膜，但是離子和較大分子例如有機物質不能通過。

因此，所輸送的廢水被分離成清潔水流(滲透物)和高濃縮的廢水(濃縮物)。

反滲透單元也可用於去除重金屬，例如銅，鎳，鋅和殘餘氮化合物。可使用由聚醯胺和聚碸的複合膜製成的膜。膜可以以自動方式清潔。

油分離器32可以是FM Environmental Ltd.公司以Titan Class D10命名的商業化產品。該單元被細分為幾個部分，其能夠處理10l/s的流量。該裝置可以除去高達99％的脂肪物質(即每小時高達72kg的脂肪)。廢水進入擴散器，所有大的食物顆粒被截留在初級過濾器(大固體)中。無固體廢水繼續流入主罐。將沉降的固體周期性地通過二次過濾器(小固體)泵送。小和大固體都收集在罐中。在將水供應到主罐之後，比水輕的脂肪在重力和截留的殘餘物的作用下被分離。油分離器32可裝備自動清潔系統。

預程序化的去除循環首先通過擴散空氣來攪拌水。這有助於進一步分離懸浮的脂肪塊並將廢物引導至排放裝置。廢物然後被拍打，脂肪融化。液化的脂肪被脫脂並轉移到船外。

帶式過濾器13和微過濾過濾器14可以以大於90％的量去除TSS，因此在臭氧處理模塊17的入口處，TSS將低於5％，使得臭氧處理非常有效。

如上所述的處理方法的一個具體特徵是該循環是連續的。存於罐1,30,31中的廢水被直接送到處理裝置11或20，而不允許它們在罐中沉降。

在本發明的一個實施例中，其僅供給來自住房的灰水，結果如表1所示。在僅供給黑水的情況下，結果如表2所示。

前面的描述不旨在限制本發明，在不脫離其範圍的情況下，可以根據不同的實施方案使用本發明，並且其範圍僅由所附權利要求限定。

在本申請的整個說明書和權利要求書中，術語「包括」及其變型例如「包括」和「包括」不意圖排除其他元件，組件或附加的處理步驟的存在。

包括在本說明書的上述文件，行為，材料，設備，和類似的討論的目的僅在於提供本發明的背景。這並不說明或代表任何或所有這些事項形成了優先權日之前的現有技術基礎的一部分或本領域常識。