船用生活污水處理裝置介紹

1、CCS江陰辦事處 江蘇南極機(jī)械有限責(zé)任公司 協(xié)辦 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MEPC 2（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 MEPC 159（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MEPC 64次會(huì)議上又 頒布了MEPC 227（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，2

2、016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(duì)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(duì)排放水的BOD、COD的要求比較 嚴(yán)格?，F(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(yíng)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%

3、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 為各港口國已提出灰水的要求。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)匯總表各主要排放標(biāo)準(zhǔn)匯總表

4、 排放標(biāo)準(zhǔn)排放標(biāo)準(zhǔn) MEPC.MEPC. 2(VI)2(VI) MEPC.MEPC. 159(55)159(55) MEPC.MEPC. 227(64)227(64) USCGUSCG* * 33CFR33CFR AlaskaAlaska 阿拉斯加公約阿拉斯加公約 TSS(mg/L)50353535(Qi/Qe)15030 BOD5(mg/L)50252525(Qi/Qe)無要求30 COD(mg/L)無要求125125125(Qi/Qe)無要求無要求 大腸菌群數(shù) (個(gè)/100ml) 250100100100(Qi/Qe)20020 PH696 68.58.568.5無要求69 余氯(mg/L

5、)盡可能低0.50.5-無要求0.01 氨氮(mg/L)無要求無要求無要求-無要求10 總氮(mg/L)-20(Qi/Qe)- 總磷(mg/L)-1.0(Qi/Qe)- *美國海岸警衛(wèi)隊(duì)現(xiàn)已向IMO靠攏 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?；驹硎抢没钚晕勰嗑z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(zhǎng)遠(yuǎn)的目光看，其他化學(xué)品的制

6、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(zhǎng)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(duì)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、S

7、BR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

8、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?？刂瓢l(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、0.0001m級(jí), 納濾孔徑是 0.001m=1nm(納米)，納濾因此而

9、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?？讖教”厝粚?duì)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(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，金屬氧化 物（Fe，Mn）、鈣鎂鹽類（CaCO

10、3、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 n 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

11、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.MEPC 159（55）決議的 要求： TSS35mg/l BOD525 mg/l COD125 mg/l 大腸菌100個(gè)/100ml PH 68.5 余氯0.5 mg/l n WCMBR型船用生活污水處理裝置明細(xì)表型船用生活污水處理裝置明細(xì)表 型型 號(hào)號(hào) WCMBR-WCMBR- 20(U)30(U)40(U)50(U)60(U) 80 (U) 90 (U) 100 (U) 120 (U) 150 (U) 200 (U) 250 (U)

12、 300 (U) 400 (U) 500 (U) 550 (U) 額定使 用人數(shù) 20304050608090100120150200250300400500550 水力負(fù) 荷 (m3/d) 1.542.313.083.784.486.026.587.709.1011.2014.7018.2023.1030.8035.038.5 有機(jī)負(fù) 荷 (Kg/d) 0.771.1551.541.892.243.013.293.854.555.67.359.1011.5515.419.2521.175 原污水懸浮固體(SS)500 mg/L 處理后 水質(zhì) 總懸浮固體(TSS):35毫克/升 五日生化需氧量

13、(BOD5)25毫克/升 化學(xué)需氧量(COD) 125毫克/升 熱敏性大腸菌群數(shù)100個(gè)/100毫升 PH：68.5 工作條 件 環(huán)境相對(duì)濕度：90 處理水溫度：8，處理水鹽度：35000ppm 傾斜角度：22.5 n 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

14、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IMO MEPC.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(duì)節(jié)約膜的使用壽命大 有脾益。 n WCMBR型船用生活污水處理裝置系統(tǒng)流程圖型船用生活污水處理裝置系統(tǒng)流程圖 n 產(chǎn)品特點(diǎn)產(chǎn)品特點(diǎn) u 采用序批式處理方式采用序批式處理方式 相對(duì)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

15、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(zhǎng)， 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(duì)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

16、- 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。 u 采用外置式采用外置式MBR的方式的方式 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)

17、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(duì)膜 進(jìn)行清洗，延長(zhǎng)了膜的使用壽命，特別是對(duì)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(duì)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。 u 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(duì)靜止，污泥沉降有保障

18、。 “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. u 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

19、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”！ u 充分利用公約 “國際公約”在3海里內(nèi)必須處理污水，在312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。 u 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(duì)各種不可預(yù)測(cè)或可以預(yù)測(cè) 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。 u 運(yùn)行方式 WCMBR裝置設(shè)置了三個(gè)運(yùn)行程序，用

20、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MEPC 159(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

21、時(shí)排放至船上的“清水 艙”，達(dá)到“零排放”要求。 u 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(duì)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(duì)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) 38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

22、， 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。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。 n 故障及排除 序號(hào)序號(hào)故障故障可能原因可能原因建議排除方法建議排除方法 1高位報(bào)警超負(fù)荷禁止沖洗廁所，耐心等待排放，應(yīng)急排放。 液