船用生活污水處理裝置介紹解析.ppt

船舶防污染設(shè)備檢查技能專題講座 江陰海事局主辦 CCS江陰辦事處江蘇南極機(jī)械有限責(zé)任公司 協(xié)辦 船用生活污水處理裝置產(chǎn)品介紹 江蘇南極機(jī)械有限責(zé)任公司二 一三年五月 產(chǎn)品介紹大綱 一 國際公約的演變二 船舶生活污水的處理工藝三 WCMBR型船用膜法生活污水處理裝置 一 國際公約的演變 國際公約的演變 聯(lián)合國國際海事組織 IMO 于1973年起通過防污染公約 MARPOL73 78 其中附則IV是關(guān)于防止船舶生活污水污染的規(guī)則 1976年由海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì)頒布MEPC2 VI 決議規(guī)定了其性能試驗(yàn)準(zhǔn)則和排放標(biāo)準(zhǔn) 至2006年又頒布MEPC159 55 決議 將排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格了近一倍 此決議2010年1月1日起實(shí)施 2012年10月3日MEPC64次會(huì)議上又頒布了MEPC227 64 決議 增加了總氮和總磷的排放指標(biāo) 2016年1月1日起實(shí)施 我們把1976年的裝置稱為第一代的話 2006年的稱為第二代 2016年的則可稱為第三代新型生活污水處理裝置 明顯的國際上對船舶引起的海洋污染的關(guān)注日益加劇 同時(shí)也給造船行業(yè)帶來挑戰(zhàn) 國際公約的演變 以前 一般認(rèn)為水體的污染主要是由有機(jī)碳污染引起的 因此稱為有機(jī)污染 因而對排放水的BOD COD的要求比較嚴(yán)格 現(xiàn)在進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)氮磷的污染也不容忽視 海洋赤潮和浮苔的頻現(xiàn)是由氮磷的富營養(yǎng)造成的 從2008年起由美國等提案開始討論 至2012年通過增加氮磷的最新要求 提案開始只是要求氮磷不大于10mg L 最終頒布的決議是總氮不大于20 Qi Qe mg L 還要求總磷不大于1 0 Qi Qe mg L 或者以去除率來考核 氮和磷相應(yīng)為70 和80 國際公約的演變 雖然目前三代生活污水處理裝置的排放要求都還沒有包括灰水 但是新型生活污水處理裝置應(yīng)考慮灰水的處理 因?yàn)楦鞲劭趪烟岢龌宜囊?生活污水 sewage 黑水 的定義是以廁所糞便污水為主的 其它洗滌水 廚房污水等在船上稱為灰水 更廣義的加入如冷卻水又稱廢水 如果廢水也加入生活污水處理裝置 它的排放標(biāo)準(zhǔn)就要乘以Qi Qe 黑水 黑水 廢水 明顯嚴(yán)格多了 目前氮磷的去除要求僅限于客輪 例如阿拉斯加公約的范疇 要到2014年10月再開會(huì)決定 是否擴(kuò)大 國際公約還有不確定性 所以跟蹤和研究國際公約有一定的必要性 各主要排放標(biāo)準(zhǔn)匯總表 美國海岸警衛(wèi)隊(duì)現(xiàn)已向IMO靠攏 二 船舶生活污水的處理工藝 1 生化法 利用生物化學(xué)的傳統(tǒng)活性污泥法成了主宰 目前90 左右的裝船產(chǎn)品為生化法 英國名牌產(chǎn)品至今已有6000臺(tái)生化法產(chǎn)品裝在航行于全世界的船上 中國的名牌WCB型生化法產(chǎn)品也約4000臺(tái)產(chǎn)品裝船 同時(shí)引領(lǐng) 風(fēng)向 25年 基本原理是利用活性污泥菌膠團(tuán)在酶的作用下將有機(jī)污染物消解成二氧化碳和水 這種二氧化碳的排放在 碳排放公約 中不屬于碳指標(biāo)范疇內(nèi) 從長遠(yuǎn)的目光看 其他化學(xué)品的制備都會(huì)計(jì)算碳指標(biāo) 2 傳統(tǒng)問題 然而陸上產(chǎn)生的污泥膨脹的問題在船上也同樣出現(xiàn) 傳統(tǒng)推流式不停氣好氧工藝會(huì)滋長絲狀菌 抑制正常菌膠團(tuán)的發(fā)育 時(shí)不時(shí)會(huì)發(fā)生污泥膨脹 影響出水水質(zhì) 稱為活性污泥法的 癌癥 對付過度好氧的措施是增加厭氧段工藝 又稱A O系統(tǒng) 在厭氧段 絲狀菌得到抑制 菌膠團(tuán)得到正常的發(fā)育 同時(shí) 硝化反硝化的出現(xiàn) 解決了 脫氮除磷 的目標(biāo) 流程1 A O系統(tǒng) 進(jìn)水 A O A O C 排水厭氧好氧厭氧好氧沉淀流程2 傳統(tǒng)推流式不停氣好氧系統(tǒng) 進(jìn)水 O O C 排水好氧好氧沉淀 流程3 傳統(tǒng)的推流式活性污泥法流程4 序批式處理工藝示意 3 SBR新工藝 近20年來 陸上重現(xiàn) 序批式 SBR處理工藝 方興未艾 其顯著優(yōu)點(diǎn)是省去沉淀池 在一個(gè)池內(nèi)實(shí)現(xiàn)進(jìn)水 曝氣 沉淀 撇水 休閑五個(gè)功能 污水是一批一批處理的 不是推流式 在高峰負(fù)荷時(shí) 推流式會(huì)失控 而序批式由PLC控制 大大節(jié)約了尺寸 從這一點(diǎn)看 序批式處理工藝在船上的推廣使用比陸上更為有意義 同時(shí) 其曝氣是斷續(xù)的 不是連續(xù)的 所以又稱 間隙式曝氣 處理工藝 猶如A O系統(tǒng) 不同的是由PLC控制不讓其達(dá)到厭氧狀態(tài) 而僅是 缺氧 狀態(tài) 在同一池內(nèi)呈現(xiàn) 同步硝化反硝化反應(yīng) 達(dá)到 脫氮除磷 的目標(biāo) 同時(shí) 看到序批式中沒有 污泥返送 這一動(dòng)作 經(jīng)到船上調(diào)查發(fā)現(xiàn) 船員不大可能隨時(shí)去看管污水處理裝置和去觀察沉淀柜玻璃觀察窗 見到有污泥 就開一下返送空氣閥 見不到污泥 就關(guān)住返送空氣閥 如常年不開返送空氣閥 則污泥堆積 滿出至清水柜 污泥流失 水質(zhì)變壞 如常年開著返送空氣閥 則 污泥提送完后就返送沉淀水 前后混流 沉淀柜也起不到作用 序批式工藝 毋須 氣提 無此弊病 還減少了空氣量 4 膜法工藝 高分子聚合物加上 揮發(fā)劑 像發(fā)泡沫海綿那樣的工藝可以生產(chǎn)出微米級(jí)的滲透膜 控制發(fā)泡劑可以控制膜的孔徑 分為 微濾 超濾 納濾 反滲透RO 分別約為0 1 0 01 0 001 0 0001 m級(jí) 納濾孔徑是0 001 m 1nm 納米 納濾因此而得名 物質(zhì)到了納米分子級(jí) 其性能發(fā)生意想不到的變化 RO膜已不能稱為濾膜了 只有在一定滲透壓下讓分子量為18的H2O水分子遷移 大于此分子量的NaCl 分子量40 5 溶解性鹽也透不過 孔徑太小必然對水的預(yù)處理要求非?？量?所以 RO和納濾都不適用于原污水處理工藝 超濾是比較合適的選擇 5 MBR 在生活污水處理中 膜不僅僅是清濁分離 還參與生化反應(yīng) 因此有了生物反應(yīng)器的工藝 MBR 超濾材料有PP PVDF PSF PAN等 其傳質(zhì)機(jī)理沒有根本的不同 6 膜的在線清洗 膜的濃度極化 原水被萃取后濃度增加 經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行 金屬氧化物 Fe Mn 鈣鎂鹽類 CaCO3 MgSO4 膠體 細(xì)菌 陽離子性聚合物 洗滌劑 會(huì)在膜表面沉淀 其濃度達(dá)到無法清洗回復(fù)到原來的膜通量時(shí) 稱濃度極化現(xiàn)象 因此 在船上使用此新技術(shù)時(shí)必須考慮膜的使用條件 濃縮液的回流 在線清洗等措施是必不可少的 流程5 膜法MBR工藝 污水入口曝氣接觸氧化沉淀膜法消毒排放回流回流 7 SBR MBR成為最佳組合 SBR具有緊湊 高效和能為MBR創(chuàng)造優(yōu)越的條件 利用上清液供給膜又被稱為 干凈的MBR 極適用于船上 污水入口 緩沖柜 序批柜 清水柜 膜組 消毒 排放回流 三 WCMBR型船用膜法生活污水處理裝置 概述 WCMBR型膜法生活污水處理裝置是采用 序批 外置膜法 工藝 序批式更能適應(yīng)變負(fù)荷的污水量 也是近年來陸上的最先進(jìn)技術(shù) 外置膜法是本公司的專利技術(shù) 處理后的排放水指標(biāo)可達(dá)到世界上海洋船舶污水排放的最高標(biāo)準(zhǔn) 經(jīng)處理過的排放水應(yīng)指標(biāo)滿足IMO MEPC159 55 決議的要求 TSS 35mg lBOD5 25mg lCOD 125mg l大腸菌 100個(gè) 100mlPH6 8 5余氯 0 5mg l WCMBR型船用生活污水處理裝置明細(xì)表 WCMBR U 型膜法生活污水處理裝置系統(tǒng)原理 裝置主要由緩沖柜 序批柜 清水柜 氣泵 粉碎泵 流程泵 排放泵 電控箱 紫外線消毒裝置 電動(dòng)閥 膜組 加藥泵等組成 采用SBR MBR處理工藝消解有機(jī)污染物質(zhì) 其處理流程為 污水入口 緩沖柜 序批柜 清水柜 膜組 消毒 排放 回流廁所污水首先進(jìn)入緩沖柜 以適應(yīng)生化處理 當(dāng)柜內(nèi)液位達(dá)到啟動(dòng)液位后 轉(zhuǎn)駁至置有軟性填料的序批柜 進(jìn)行序批式生物接觸氧化處理 處理后的上清液進(jìn)入清水柜內(nèi) 當(dāng)清水柜內(nèi)達(dá)到一定液位后 泵入膜組進(jìn)行處理 排放水經(jīng)紫外線消毒后排出舷外 排放水質(zhì)達(dá)到IMOMEPC 159 55 規(guī)范的要求 清水柜內(nèi)水也可不經(jīng)膜而直接排至舷外 但這種操作僅適用于公海或非規(guī)則海區(qū) 雖然排放水不能達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)要求 但比直接排放污水要好得多 這種操作對節(jié)約膜的使用壽命大有脾益 WCMBR型船用生活污水處理裝置系統(tǒng)流程圖 產(chǎn)品特點(diǎn) 采用序批式處理方式 相對以前推流式處理工藝 序批式 SBR 處理工藝不是連續(xù)的 而是間歇的 周期性的 污水一批一批地順序經(jīng)過 進(jìn)水期 曝氣期 沉淀期 排水期 休閑期 然后又周而復(fù)始 在同一柜內(nèi)進(jìn)行 它具有如下優(yōu)點(diǎn) 可以克服被稱為 活性污泥法癌癥 的污泥膨脹問題 污泥膨脹主要是由于穩(wěn)定的連續(xù)曝氣產(chǎn)生大量的絲狀菌所致 而序批式工藝?yán)没|(zhì)濃度在時(shí)間和空間上的變化 選擇性的控制絲狀菌的生長 缺氧 厭氧 好氧狀態(tài)交替運(yùn)行 能抑制專性好氧絲狀菌的過量繁殖 而對多數(shù)菌膠團(tuán)細(xì)菌不會(huì)產(chǎn)生不利的影響 脫氮除磷 序批式程序中有厭氧階段 符合A O系統(tǒng)脫氮的原則 傳統(tǒng)陸上推流式工藝有的會(huì)設(shè)置厭氧段 好氧段 A O A O交替進(jìn)行 序批式就類似有這樣一種功能 污水中形成的氨 氮 NH3 N 經(jīng)過硝化和反硝化的反應(yīng) 轉(zhuǎn)化成氮和水 可以看到傳統(tǒng)推流式活性污泥法 出水色度呈黃色 序批式的出水色度明顯較白 序批式的活性污泥濃度高 去除有機(jī)污染物的效率也就高 而且排泥量極少 由于無 氣提 污泥返送過程 耗氣量少 理論計(jì)算和試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明 氣泵規(guī)格比常規(guī)的連續(xù)曝氣裝置省三分之一左右 又由于有了供氣 停歇 時(shí)間 也有利于克服以往 冒泡 現(xiàn)象 采用外置式MBR的方式 MBR處理工藝大體上可分為兩種 一是內(nèi)置式MBR 就是將膜組置于柜體內(nèi)部 通過抽吸泵將水抽出 這種方式膜容易污染 清洗 更換不便 二是外置式MBR 將膜組置于柜體外 通過泵將水壓入膜組內(nèi)進(jìn)行過濾處理 此種方式可靈活使用壓縮空氣 反沖洗水 化學(xué)清洗液多種方式對膜進(jìn)行清洗 延長了膜的使用壽命 特別是對于船用條件 更換非常方便 經(jīng)過我們反復(fù)試驗(yàn) 研究 又對常規(guī)的外置式膜進(jìn)行了不少改進(jìn) 使它能更好地適合船用條件 序批式工藝的應(yīng)用 近年來陸上發(fā)展的 序批式 工藝是將 進(jìn)水 曝氣 沉淀 排放 閑置 五個(gè)程序集中在一個(gè)池子內(nèi)進(jìn)行 這樣就可以省去沉淀柜 騰出空間來添置膜組等設(shè)備而使裝置尺寸不會(huì)太大 序批式工藝有如下優(yōu)越性 減少尺寸 傳統(tǒng)工藝的污泥量不會(huì)很大 太大會(huì)使出水帶泥 影響出水水質(zhì) 序批式可增加污泥負(fù)荷率 污泥量大 處理的負(fù)荷也高 沉淀時(shí)絕對靜止 污泥沉降有保障 上清液 清 給后續(xù)的膜處理帶來好的運(yùn)行條件 好氧 缺氧 過程有利于氨氮的消化 船上采用厭氧工藝比較危險(xiǎn) 而采用序批式形成短暫缺氧 消化污泥比較適合 研究表明 在序批式柜內(nèi)可產(chǎn)生 同步硝化反硝化 現(xiàn)象 傳統(tǒng)工藝連續(xù)曝氣 脫氮除磷效果差 容易引起冒泡問題 傳統(tǒng)工藝的一大所謂 癌癥 是絲狀菌的產(chǎn)生 引起 污泥膨脹 即污泥泛濫 會(huì)引起水質(zhì)變壞 序批式 好氧 缺氧 產(chǎn)生菌種全面的菌膠團(tuán) 可以抑制單純的絲狀菌 避免了污泥膨脹問題 更大的高峰負(fù)荷 一般船舶要求有3小時(shí)的高峰負(fù)荷設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)考慮到人員的流動(dòng)性大 設(shè)計(jì)有24小時(shí)的高峰負(fù)荷 特別是采用 序批式 設(shè)計(jì) 使這個(gè)設(shè)計(jì)理念得以實(shí)現(xiàn) 如果沒有污水再進(jìn)入 裝置的3個(gè)柜 緩沖柜 序批柜 清水柜都處于低水位 也就是說 未來24小時(shí)內(nèi)即使把排水閥鎖死 也不至于 憋死 充分利用公約 國際公約 在3海里內(nèi)必須處理污水 在3 12海里間可以粉碎消毒 在12海里外不需要處理 本裝置設(shè)計(jì)了多種程序 包括 公海排放 滿足不同海區(qū)處理要求 完全自動(dòng)控制 PLC控制 現(xiàn)代船舶都向 自動(dòng)化 目標(biāo)進(jìn)軍 本裝置采用PLC和模擬屏設(shè)計(jì) 各種程序加以智能化設(shè)計(jì) 可以應(yīng)對各種不可預(yù)測或可以預(yù)測的情況 控制系統(tǒng)經(jīng)過了嚴(yán)格的MEPC 107 49 船用條件試驗(yàn) 完全符合要求 運(yùn)行方式 WCMBR裝置設(shè)置了三個(gè)運(yùn)行程序 用以滿足不同海區(qū)的處理需要 應(yīng)急排放 當(dāng)船舶航行于12海里以外時(shí) 可使用本程序 廁所污水進(jìn)入緩沖柜內(nèi) 將應(yīng)急排放轉(zhuǎn)向運(yùn)行 粉碎泵啟動(dòng) 可直接將污水排放至舷外 直至低位自動(dòng)停止 或者當(dāng)船舶靠岸時(shí) 可使用此程序?qū)⑽鬯D(zhuǎn)駁至岸上處理 序批式排放 當(dāng)船舶航行于3海里以外 12海里以內(nèi)時(shí) 可使用本程序?qū)ξ鬯M(jìn)行序批式生化處理 處理過的排放水除大腸菌外 其它指標(biāo)能滿足老標(biāo)準(zhǔn)的要求 正常運(yùn)行程序 當(dāng)船舶航行于3海里以內(nèi)時(shí) 就必須使用正常運(yùn)行程序 污水經(jīng)序批式生化處理后 再經(jīng)膜過濾處理 排放水達(dá)到MEPC159 55 的要求 在允許排放的海區(qū) 可以達(dá)標(biāo)排放 在不允許排放的特殊海區(qū) 可以暫時(shí)排放至船上的 清水艙 達(dá)到 零排放 要求 膜的清洗程序 清水清洗當(dāng)膜組參加裝置正常運(yùn)行15天左右 需對其進(jìn)行一次清水清洗 化學(xué)清洗當(dāng)膜組參加裝置正常運(yùn)行3個(gè)月以后或流量降低時(shí) 需對其進(jìn)行一次化學(xué)清洗 1 向10升容量的塑料藥桶內(nèi)加入3 NaOH溶液或次氯酸鈉溶液 2 啟動(dòng)加藥泵 使藥閉式循環(huán)30分鐘后 3 3 8小時(shí)浸泡完成 化學(xué)藥劑采用二種溶液 一是采用3 的NaOH溶液 二是采用次氯酸鈉溶液 a 3 NaOH溶液配制程序 本裝置配有10升容量的塑料帶蓋方桶 先加滿清水 然后加入0 75kg100 的NaOH固體粉劑 用木棒攪勻 讓其靜放2小時(shí)以上 蓋上蓋子 連接上加藥泵的硅膠管即可使用 b 次氯酸鈉溶液配制程序 每次向10升容量的塑料桶內(nèi)加入2kg65 漂粉精 然后加滿水 用木棒攪勻 蓋上蓋子 讓其靜放2小時(shí)以上 然后連上定量泵的硅膠管即可使用 注意 膜化學(xué)清洗程序必須是在采用 公海排放 運(yùn)行方式或根本不使用本裝置時(shí)進(jìn)行 注意 每次調(diào)試完畢后必須清洗膜組件 然后關(guān)閉膜組件地出口所有閥門 確保膜件處于保濕狀態(tài)下保存 故障及排除 關(guān)于WCMBR型生活污水處理裝置培菌及水質(zhì)化驗(yàn)要求說明 為了確保本公司生產(chǎn)的WCMBR型膜法生活污水處理裝置在使用過程中能正常運(yùn)行 排放水質(zhì)指標(biāo)能夠滿足IMO MEPC159 55 的排放要求 因此該設(shè)備在培菌 取樣過程中必須滿足以下要求 培菌時(shí)要控制好原污水質(zhì)量