船用膜法生活污水處理裝置簡介

船用膜法生活污水處理裝置

簡介

目錄1、公約及標準2、污水的定義3、污水處理系統(tǒng)分類4、污水處理工藝5、WCMBR型裝置簡介1、公約及標準

隨著人們對海洋環(huán)境保護的日益重視，從1973年起國際海事組織（IMO）下屬的海洋環(huán)境保護委員會（MEPC）就通過各項公約和決議，不斷提高船舶生活污水排放指標，這些公約包括：MARPOL73/78公約（1973年制定，1978年修訂），MEPC.2（Ⅵ）決議（1976年通過）、MEPC.88（44）（2000年通過）、MEPC.115(51)（2004年通過）MEPC.159(55)(2006年通過，2010年1月1日起實施）；我國也制訂了相應標準，對排放水指標提出了要求。各標準請見下表所示：各公約及標準對照表指標MEPC2（Ⅵ）決議MEPC159(55）決議GB10833-89國家標準GB4914-2008海洋平臺標準TSS(mg/L)≤50≤35≤50BOD5(mg/L)≤50≤25≤50CODcr(mg/L)≤125≤300大腸菌群數(shù)(個/100ml)≤250≤100≤250PH值6-96-8.56-9余氯(mg/l)盡可能低≤0.5盡可能低2、污水的定義

根據(jù)國際公約的定義，生活污水主要分成兩個部分:2.1黑水2.1.1任何型式的廁所、小便池的排出物和其他廢棄物；2.1.2醫(yī)務室（藥房、病房等）的面盆、洗澡盆和這些處所排水孔的排出物；2.1.3裝有活的動物處所排出的廢水；2.1.4混有上述排出物的其他廢水。根據(jù)船檢相關規(guī)定，采用重力收集方式時，水力負荷定為平均每人每天1次大便，6次小便，每次沖洗水量為10L，共70L/d.p（升/天.人）計算；如采用真空收集方式時，每次沖洗水量為1.2升，共10L/d.p（升/天.人）計算。2.2灰水2.2.1廚房灰水；2.2.2洗浴灰水；2.2.3洗衣灰水；國際公約和國家相關標準中只對黑水有嚴格處理要求，而對灰水沒有強制性要求進行處理，水量需根據(jù)各自船舶所規(guī)定的淡水消耗量。3、污水處理系統(tǒng)

根據(jù)MEPC115(51)決議的規(guī)定，船舶在距離最近陸地3海里外，生活污水可經(jīng)粉碎和消毒后排放；在距離最近陸地12海里以外可排放未粉碎和消毒的生活污水，但在任何情況下，不得將集污艙中儲存的生活污水頃刻排光，而應在航行途中，船舶以不小于4節(jié)的船速航行時，以中等速率排放；在距離最近陸地3海里以內(nèi)，生活污水需進行處理，達到排放標準后才能排放。針對上述要求，目前存在著下列三種污水處理系統(tǒng)：3.1污水處理系統(tǒng)是指按“國際排放標準和試驗準則”進行型式認可的裝置，適用于3海里以內(nèi)，主要有我廠生產(chǎn)的WCB型裝置、WCX型裝置、WCMBR型裝置；3.2粉碎消毒系統(tǒng)采用粉碎、消毒方式對污水進行處理的裝置，適用于3海里以外，主要有我廠生產(chǎn)的WCH型裝置；3.3集污艙系統(tǒng)將污水收集至集污艙內(nèi)，在12海里以外進行排放。

4、污水處理工藝4.1生物分解工藝生活污水屬于有機污染物質(zhì)，所謂有機物，即同時存在碳、氫、氧、氮、磷等元素的有機體，它們會在活性污泥的作用，通過好氧與厭氧反應，分解成無害的CO2、N2、H2O，P會在固磷菌的作用下，吸附在活性污泥中。所以生化反應是最終能徹底消解有機物的方法，其他如加藥殺菌、物理化學法、稀釋法、儲存法、電解法都不能最終去除有機污染。活性污泥是微生物群體及它們所依附的有機物質(zhì)和無機物質(zhì)的總稱．微生物群體主要包括細菌，原生動物和后生動物等．它們與廢水中的有機營養(yǎng)物形成了復雜的食物鏈，具有很強的吸附性和很好的沉降性，對有機物質(zhì)進行分解的同時自身得到繁殖、變種，適應污水的種類。

4.2序批式處理工藝（SBR）

4.2.1推流式處理工藝目前，不管是陸上處理工程還是船舶污水處理裝置大多采用推流式處理工藝，流程如下圖所示：

推流式處理工藝的缺點：⑴、沉淀柜內(nèi)沉降的污泥需手動氣提返送至曝氣柜內(nèi)；⑵、沖擊負荷較大時，會影響沉淀效果；⑶、沉淀效果不好時，會增加活性污泥的流失，減少活性污泥的濃度，降低分解效率。4.2.2序批式處理工藝序批式處理工藝又稱為間歇式工藝，它最根本的特點是處量工序不是連續(xù)的，而是間歇的，周期性的，污水一批一批地順序經(jīng)過“進水期”-“曝氣期”-“沉淀期”-“排水期”-“休閑期”，然后又周而復始，在同一柜內(nèi)進行。

序批式處理工藝的優(yōu)點：⑴可以克服活性污泥膨脹這個活性污泥系統(tǒng)中人們遇到的最棘手的問題之一，污泥膨脹主要由穩(wěn)定的連續(xù)曝氣產(chǎn)生不好的絲狀菌而引起的，被稱為“活性污泥法的癌癥”。序批式工藝利用厭氧、好氧控制絲狀菌的生長、繁殖，而對多數(shù)菌膠團細菌不會產(chǎn)生不利的影響；⑵序批式處理過程有厭氧階段，污水中的氨氮NH3-N在經(jīng)過硝化和反硝化的反應后，會轉(zhuǎn)化成氮氣和水；⑶序批式的污泥負荷率高，去除有機污染物速率大；⑷序批式?jīng)]有手動氣提返送污泥過程，可減少曝氣量；⑸序批式沉降過程不受干擾，沉降效果好，為后續(xù)的膜法處理創(chuàng)造了較好的運行條件，延長膜的使用壽命。4.3膜生物反應器工藝（MBR）隨著國際公約對排放指標要求的提高，傳統(tǒng)的活性污泥污水處理法由于存在出水水質(zhì)不穩(wěn)定、生化效率不高、占地面積大等不足。探索高效、經(jīng)濟可行的污水處理工藝一直是環(huán)保工作者的一個努力方向。膜-生物反應器(MembraneBio-Reactor，MBR)是將膜和活性污泥相結(jié)合的一種污水處理技術，同傳統(tǒng)的活性污泥法相比，MBR具有以下優(yōu)點：固液分離效果好、生化效率高、出水水質(zhì)優(yōu)、設備集中、占地面積小、污泥濃度高、便于管理和自動控制等優(yōu)點，基本解決了傳統(tǒng)的活性污泥法存在的污泥膨脹、污泥濃度低等因素造成的出水水質(zhì)達不到要求的問題。

MBR技術在污水處理中的應用開始于20世紀60年代末，80年代以前，由于制膜水平的限制，造成了膜使用壽命較短，很難進行大規(guī)模的應用；進入20世紀80年代以后，隨著材料科學的發(fā)展與制膜水平的提高，推動了膜生物反應器（MBR）技術向前發(fā)展，在污水處理中的應用也日趨成熟。

特別是日本、英國、美國等發(fā)達國家已非常廣泛地應用于污水處理廠，據(jù)有關統(tǒng)計，目前在世界范圍內(nèi)，實際運行的MBR系統(tǒng)已經(jīng)超過500多套，處理效果較好。我國于1991年開始將研究和實驗將超濾膜應用到污水處理中，取得了很好的效果，MBR在陸上很多成功的應用方案，為船用提供了很多有益的、成功的借鑒。

4.3.1膜的分類膜分離技術一般可分為以下四類：反滲透（RO）、納濾（NF）、超濾（UF）、微濾（MF）。⑴反滲透：它能截留水中所有溶解性鹽及分子量大于100道爾頓（1道爾頓=一氧原子質(zhì)量的十六分之一）的有機物。反滲透膜主要用于海水淡化等方面。⑵納濾：它的過濾性能介于超濾和反滲透之間，能截留直徑大于0.001μm（1nm）的顆粒。一般應用于去除地表水的有機物和色度，脫除井水的硬度及放射性鐳，部分去除溶解性鹽，用于飲用水處理、濃縮食品以及分離藥品等方面。⑶超濾：它能截留直徑在0.002～0.1μm的顆粒，一般應用于反滲透預處理，大分子濃縮、梯度濃縮以及鹽類純化等方面，本公司新開發(fā)的新型生活污水處理裝置就是應用了此類膜。⑷微濾：它能截留直徑在0.1～10μm的顆粒，一般用來分離液體或氣體中懸浮物、膠體、細菌等。4.3.2MBR工藝分類膜生物反應器主要是由膜組件和生物反應器兩部分組成，根據(jù)膜組件與生物反應器的組合方式可將膜生物反應器分為以下三種類型：外置式膜生物反應器、內(nèi)置式膜生物反應器和復合式膜生物反應器。⑴外置式膜生物反應器外置式膜生物反應器是指膜組件與生物反應器分開設置，相對獨立，膜組件與生物反應器通過泵與管路相連接，該工藝膜組件和生物反應器各自分開，獨立運行，因而相互干擾較小，易于調(diào)節(jié)控制，而且膜組件置于生物反應器之外，更易于清洗更換，但其動力消耗較大，加壓泵提供較高的壓力,造成膜表面高速錯流,延緩膜污染。

⑵內(nèi)置式膜生物反應器內(nèi)置式膜生物反應器是將膜組件直接安置在生物反應器內(nèi)部，有時又稱為淹沒式膜生物反應器(SMBR)，依靠重力或水泵抽吸產(chǎn)生的負壓或真空泵作為出水動力。由于膜組件浸沒在生物反應器的混合液中，污染較快，而且清洗起來較為麻煩,需要將膜組件從反應器中取出。⑶復合式膜生物反應器復合式膜生物反應器可將膜組件置于生物反應器之中或之外，通過負壓或加壓力泵出水，但生物反應器的型式不同是在生物反應器中安裝填料，形成復合式處理系統(tǒng)。

在復合式膜生物反應器中安裝填料的目的有兩個：一是提高處理系統(tǒng)的抗沖擊負荷，保證系統(tǒng)的處理效果；二是降低反應器中懸浮性活性污泥濃度，減小膜污染的程度，保證較高的膜通量。根據(jù)船上復雜的使用條件，在膜污染的情況下將膜取出進行清洗和更換較為不便，而內(nèi)置式膜在進行必需的化學在線清洗時，化學藥品必然會影響到生物反應器內(nèi)的菌種，因此外置式復合膜生物反應器就成為符合船用條件的優(yōu)先考慮的方案。4.3.3膜的分類⑴浸沒式（內(nèi)置膜）簾式膜平板膜⑵外置膜5、WCMBR型裝置5.1概述

2006年10月13日，IMO通過了新的船用生活污水處理裝置排放標準，即MEPC159（55）決議，作為國內(nèi)船用生活污水處理裝置專業(yè)生產(chǎn)廠家，為了保護海洋環(huán)境和為我國船舶配套產(chǎn)業(yè)，作出應有的貢獻，以及公司的快速發(fā)展，我公司于2006年11月聘請了國內(nèi)資深專家，組織了技術人員進行攻關，經(jīng)過反復試驗，2007年3月制造成功了首臺樣機（臭氧消毒），并于5月份通過了CCS組織的型式認可試驗，取得了CCS型式認可證書和IMO證書，在型式認可期間，水樣分別送上海環(huán)境監(jiān)測中心、南京長江下游水環(huán)境監(jiān)測中心進行化驗；控制箱送中國船舶工業(yè)電工電子設備環(huán)境與可靠性試驗檢測中心進行性能試驗，結(jié)果均滿足MEPC159（55）決議要求；2007年12月，WCMBR型裝置通過了由江蘇省國防科工委組織的科學技術成果簽定，其技術和性能達到國際同類產(chǎn)品先進水平；2008年1月又通過了USCG的認可試驗，水樣再次送上海環(huán)境監(jiān)測中心進行化驗，電控箱送上海704所船舶環(huán)境工程與可靠性實驗室進行性能試驗，結(jié)果均符合USCG、MEPC159（55）決議相關要求。

2009年4月，我們又進行WCMBR型裝置（紫外線消毒）的CCS型式認可試驗，經(jīng)過18天的連續(xù)試驗，各項指標均符合要求。試驗程序如下：⑴高溫試驗：黑水在進入受試裝置前，首先由電加熱器加熱，使水溫控制在32℃；受試裝置放置在保溫房內(nèi)，通過

15kW的暖風機將室溫加熱并控制在50℃，連續(xù)進行4天試驗。⑵常溫試驗：在此試驗過程中，將黑水加熱器、暖風機關閉，使受試裝置處于常溫條件運行2天。⑶傾斜試驗：按正常水力負荷，分別各進行了12個小時的前傾

22.5°,后傾22.5°,左傾22.5°,右傾22.5°試驗。⑷鹽度試驗：向黑水中加入食鹽至35000PPm，進行2天的鹽度試驗，鹽水試驗的第二天將黑水溫度加熱至32℃。⑸灰水試驗：根據(jù)船檢認可的試驗大綱，將灰水進入受試裝置進行2天的試驗。⑹零負荷試驗：停止向裝置內(nèi)加入污水五天后，重新加入污水運行，取樣分析。檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計表⑴2007年5月CCS型式認可項目TSS（mg/L)BOD5(mg/L)COD(mg/L)大腸菌數(shù)個/100mlPH最大值3018.359.2807.0最小值1.00.220.717.0平均值8.77.730.327.0⑵2008年1月USCG型式認可項目TSS（mg/L)BOD5(mg/L)COD(mg/L)大腸菌數(shù)個/100mlPH最大值18163427.8最小值422027.22平均值5.394.2222.9827.53⑶2009年4月CCS型式認可項目TSS（mg/L)BOD5(mg/L)COD(mg/L)大腸菌數(shù)個/100mlPH最大值1917107437.56最小值211016.89平均值6.793.8829.851.167.285.1處理原理本系列裝置采用序批式-膜法處理原理處理有機污染物質(zhì)。生活污水首先進入緩沖柜，以適應生化處理，同時該柜能容納三倍的水力高峰負荷，當柜內(nèi)液位達到啟動液位后，轉(zhuǎn)駁至置有軟性填料的序批柜，進行序批式生物接觸氧化處理，處理后的水進入清水柜內(nèi)，當達到一定液位后，進入膜組或直接排放，經(jīng)膜組過濾后的排放水經(jīng)消毒后排出舷外，排放水質(zhì)達到IMO.MEPC159（55）規(guī)范的要求。系統(tǒng)流程圖5.2裝置特點5.2.1采用了外置膜，更換、維護方便；5.2.2采取多種措施延長膜的使用壽命：⑴采用SBR工藝，使用上清液進入膜組；⑵增加回流比，出水量與回流量為1:1；⑶每排放一次