專利名稱：船舶生活污水深度處理及再生回用裝置和方法
技術領域：
本發明涉及的是一種污水處理回收裝置及方法，具體地說是船舶污水處理回收裝置及方法。
背景技術：
海洋環境的污染越來越嚴重，其中船舶生活污水的排放對海洋的影響不容忽視。船舶生活污水是指日常生活中船上所有人員及動物形成的廢水混合物。根據污水的來源和水質不同，船舶生活污水可分為黑水和灰水。黑水是指來自醫務室、衛生間及活的動物處所的廢水混合液；灰水則是指來自盥洗室、廚房和洗衣房等處所的廢水混合液。船舶生活污水造成的污染，會惡化區域水環境質量，危害人們的身體健康。船舶生活污水就地處理達標排放或再生回用解決全污水零排放的問題，將污染在船上消除是未來的主導研究方向。國外對于船舶生活污水處理工藝及技術的研究始于20世紀60年代末期，基本上沿用岸上水處理技術。我國對船舶生活污水處理裝置的研制開始于20世紀70年代末期。雖然研究的設備均通過了船檢部門的認可，但在實際使用過程中所出現的比較集中的問題是:處理裝置體積較大，耐沖擊負荷能力差，處理效果不穩定，操作維修不方便。船舶生活污水的排放標準日趨嚴格，國際海事組織海上環境保護委員會于2006年10月13日通過了MEPC.159(55)決議《經修訂補充生活污水處理裝置的排放標準和性能試驗準則》，將1976年12月3日通過的MEPC.2(VI)排放標準提高了 100%的要求，比如，BOD5指標由原來的不大于50mg/L，提高到現在的不大于25mg/L。顯然，用常規的處理方法已經不能滿足新的要求，必須采用迄今為止最新的處理工藝，尤以膜工藝為首選。從某種意義上講，正因為近30年來，有了膜工藝的成熟，公約才有通過新標準提案的可能。膜生物反應器綜合了膜分離技術和生物處理技術的優點，但反應器內的膜污染嚴重影響了膜組件的正常運行，導致膜組件的更換周期縮短，并且膜生物反應器對污水中的磷去除效果并不是十分理想。而且，國內目前的船舶生活污水處理技術 ，仍然是城市生活污水處理工藝的直接搬用或組合使用，沒有針對船舶生活污水的污染特點因“船”制宜。因此，研發輔以經濟、有效的預處理及深度處理技術的體積小、耗能低、操作靈活、管理簡便的高性能一體化膜生物反應器是解決船用污水污染以及全污水零排放問題的關鍵。
發明內容
本發明的目的在于提供基于膜生物處理技術、混凝預處理技術、高級氧化深度處理技術的船舶生活污水深度處理及再生回用裝置和方法。本發明的目的是這樣實現的:本發明船舶生活污水深度處理及再生回用裝置，其特征是:包括絮凝反應池、膜生物反應器、氧化深度處理單元，絮凝反應池里安裝第一攪拌機和用于添加混凝劑的第一加藥機，絮凝反應池底部設置污泥斗、第一污泥泵，絮凝反應池連通膜生物反應器并將經絮凝沉淀后的污水注入膜生物反應器，絮凝反應池還連通污泥濃縮池并通過第一污泥泵將沉淀的污泥排到污泥濃縮池，膜生物反應器也連接污泥濃縮池并通過安裝在膜生物反應器內的第二污泥泵將膜生物反應器內產生的污泥輸送到污泥濃縮池，氧化深度處理單元里安裝第二攪拌機、分別用于添加氧化劑和活化劑的第二加藥機和第三加藥機，氧化深度處理單元連通膜生物反應器并將由膜生物反應器處理后的污水進行氧化深度處理后儲存到清水槽。本發明船舶生活污水深度處理及再生回用方法，其特征是:船舶生活污水通過污水收集管路流入絮凝反應池，將混凝劑通過第一加藥機投入到絮凝反應池中，混凝劑與船舶生活污水通過第一攪拌機進行接觸混凝后沉淀，污水在此單元停留時間為10 60min，混凝沉淀后的含磷污泥沉淀到底部的污泥斗中，含磷污泥經排泥泵排到污泥濃縮池；污水經過絮凝沉淀之后進入膜生物反應器，膜生物反應器采用間歇的運行方式，自吸泵抽吸運行10 15min，停止抽吸并反沖洗I 5min，抽吸負壓范圍是0.01 0.05MPa,反沖洗壓力范圍是0.05 0.2MPa，膜生物反應器產生的少量污泥由污泥泵輸送到污泥濃縮池進行濃縮，上清液回流到絮凝反應池；將經過膜生物反應器處理的船舶生活污水注入到氧化深度處理單元，氧化劑和活化劑分別通過第二加藥機和第三加藥機投入到氧化深度處理單元中，氧化劑的用量為I 10mmol/L，氧化劑和活化劑用量的摩爾比為I 3:1，氧化深度處理單元中設置第二攪拌機，經過深度處理的船舶生活污水流入清水槽儲存，完成污水的處理和再生。本發明船舶生活污水深度處理及再生回用方法還可以包括:1、所述混凝劑采用的是海水且海水與船舶生活污水混合比為1:5 25。2、所述混凝劑采用的是聚合氯化鋁、氯化鎂、氯化鈣、硫酸鋁、硫酸鎂、硫酸亞鐵之中的一種，金屬陽離子與總磷摩爾比為0.3 0.8:1。3、所述膜生物反應器采用中空纖維膜組件，膜孔徑范圍為0.1 Ιμπι。4、所述膜材質為高分子有機膜，優選為聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚砜。
5、所述氧化劑采用的是過氧化氫、過氧化鉀、過氧化鈉、過硫酸鉀、過硫酸鈣、過硫酸銨之中的一種。6、所述活化劑采用的是硫酸亞鐵、硫酸亞銅、硫酸鎳、硫酸鈰、氯化錳、氯化鈷、氯化鈰之中的一種。本發明的優勢在于:本發明將船舶生活污水進行深度處理，處理后水可進行再生回用，不僅實現了船舶生活污水的零排放，而且解決了船舶艙容不足及載重的問題，同時可減少海水淡化裝置的設備。
圖1為本發明的船舶生活污水深度處理及再生回用方法的流程圖；圖2為本發明的船舶生活污水深度處理及再生回用裝置結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述:結合圖1 2，本發明的船舶生活污水深度處理及再生回用裝置:船舶生活污水通過污水收集管路流入絮凝反應池1，混凝劑通過第一加藥機5投入到絮凝反應池中，絮凝反應池中設置第一攪拌機6、并在底部設有污泥斗7，沉淀于污泥斗中的含磷污泥到達一定高度后經排泥泵8排出到污泥濃縮池12，污水經過絮凝沉淀之后進入膜生物反應器2，經過膜生物反應器處理的船舶生活污水流入氧化深度處理單元3，膜生物反應器產生的少量污泥由污泥泵13輸送到污泥濃縮池12進行濃縮，上清液回流到絮凝反應池1，氧化深度處理單元3中氧化劑和活化劑分別通過第二加藥機9和第三加藥機10投入到氧化深度處理單元中，氧化深度處理單元中設置第二攪拌機11，經過深度處理的船舶生活污水流入清水槽4暫存，用于沖洗馬桶、廁所地板以及甲板等。實施方式一:本發明的船舶生活污水深度處理及再生回用方法:船舶生活污水通過污水收集管路流入絮凝反應池I，混凝劑通過第一加藥機5投入到絮凝反應池中，混凝劑與船舶生活污水通過第一攪拌機6進行接觸混凝后沉淀，污水在此單元停留時間為10 60min，混凝沉淀后的含磷污泥沉淀到底部的污泥斗7中，沉淀于污泥斗中的含磷污泥到達一定高度后經排泥泵8排出到污泥濃縮池12 ;污水經過絮凝沉淀之后進入膜生物反應器2，膜生物反應器采用間歇的運行方式，自吸泵抽吸運行10 15min，停止抽吸并反沖洗I 5min，抽吸負壓范圍是0.01 0.05MPa,反沖洗壓力范圍是0.05 0.2MPa，膜生物反應器產生的少量污泥由污泥泵13輸送到污泥濃縮池12進行濃縮，上清液回流到絮凝反應池I ;經過膜生物反應器處理的船舶生活污水流入氧化深度處理單元3，氧化劑和活化劑分別通過第二加藥機9和第三加藥機10投入到氧化深度處理單元中，氧化劑的用量為I 10mmol/L，氧化劑和活化劑用量的摩爾比為I 3:1，氧化深度處理單元中設置第二攪拌機11，經過深度處理的船舶生活污水流入清水槽4暫存，用于沖洗馬桶、廁所地板以及甲板等。實施方式二:船舶生活污水通過污水收集管路流入絮凝反應池1，混凝劑聚合氯化鐵通過第一加藥機5投入到絮凝反應池中，混凝劑的用量為金屬陽離子與總磷摩爾比為0.7:1，混凝劑與船舶生活污水的快速接觸混合時間為30s，絮凝時間為30min，沉淀時間為30min，采用機械絮凝方式，6為第一攪拌機，絮凝沉淀后的含磷污泥沉淀到底部的污泥斗7中，沉淀于污泥斗中的含磷污泥到達一定 高度后經排泥泵8排出到污泥濃縮池12，污水經過絮凝沉淀之后進入膜生物反應器2，膜生物反應器采用間歇運行方式，自吸泵抽吸運行12min，停止抽吸并反沖洗2min，抽吸負壓為0.02MPa，反沖洗壓力為0.1MPa，膜生物反應器產生的少量污泥由污泥泵13輸送到污泥濃縮池12進行濃縮，上清液回流到絮凝反應池I ;經過膜生物反應器處理的船舶生活污水流入氧化深度處理單元3，氧化劑過硫酸鈉和活化劑硫酸亞鐵分別通過第二加藥機9和第三加藥機10投入到氧化深度處理單元中，氧化劑的用量為Smmol/L，氧化劑和活化劑用量的摩爾比為3:1，氧化深度處理單元中設置第二攪拌機11，經過深度處理的船舶生活污水流入清水槽4暫存，用于沖洗馬桶、廁所地板以及甲板等。實施方式三:本實施方式與實施方式二的不同之處在于混凝劑采用的是聚合氯化鋁、氯化鎂、氯化鈣、硫酸鋁、硫酸鎂、硫酸亞鐵之中的一種，金屬陽離子與總磷摩爾比為0.3 0.8:1。實施方式四:本實施方式與實施方式二的不同之處在于混凝劑采用的是海水，海水與船舶生活污水混合比為1:6。實施方式五:
本實施方式與實施方式二、三、四的不同之處在于氧化深度處理單元中氧化劑采用的是過氧化氫、過氧化鉀、過氧化鈉、過硫酸鉀、過硫酸鈣、過硫酸銨之中的一種，氧化劑的用量為I lOmmol/L，氧化劑和活化劑用量的摩爾比為I 3:1。實施方式六:本實施方式與實施方式二、三、四、五的不同之處在于氧化深度處理單元中活化劑采用的是硫酸亞銅、硫酸鎳、硫酸鈰、氯化錳、氯化鈷、氯化鈰，氧化劑與活化劑之比為I 3:1。本發明的技術方案的特點為:船舶生活污水通過污水收集管路首先流入絮凝反應池，通過投加混凝劑進行預處理，無機金屬鹽藥劑與污水中的磷酸鹽反應生成顆粒狀、非溶解性的物質，同時還發生著化學絮凝作用，即形成的細小的非溶解狀的固體物互相黏結成較大形狀的絮凝體，而且Fe (OH) 3和Al (OH) 3還具有吸附作用，以Fe (OH) 3為例，由于其自身帶正電荷，可以吸附水中的帶負電荷的膠體，并促使膠體脫穩，脫穩的膠體在混凝劑的作用下進一步聚合形成礬花，沉降到絮凝反應池底部的污泥斗內，以達到除磷和除濁的目的，可以解決膜生物反應器除磷效果不好的問題以及減輕膜污染，延長膜組件的更換周期。膜生物反應器由膜分離單元與生物處理單元相結合而成，由于高效的固液分離，其分離效果遠好于傳統的沉淀池，出水水質良好，出水懸浮物和濁度接近于零；膜的高效截留作用，使微生物完全截留在膜生物反應器內，防止污泥流失；有利于硝化細菌的截留和繁殖，硝化效率高；由于泥齡可以非常長，從而大大提高難降解有機物的降解效率。膜生物反應器具有工藝流程簡單、占用空間小、處理效率高、出水穩定、剩余污泥量少、耐沖擊、管理方便等特點，而且不受船舶傾斜、搖擺、振動等運動效應的影響。經膜生物反應器處理后含有少量有機物的水進入到氧化深度處理單元進行進一步的處理。高級氧化技術是以中間態自由基如:H0*、02*_、H02*、S04_‘等為主要活性物質降解水中有機污染物的高效技術。絕大多數水處理用氧化劑(如:03、C102、過氧化物、過硫化物等)本身氧化污染物質的能力是有限的，但是在一定的活化方式下，這些氧化劑可被活化分解 為上述中間態自由基，這些自由基的氧化能力很強，可以使膜生物反應器處理后的污水中的有機物質得到進一步的分解礦化，同時可以滅活污水中的細菌和病原體等，達到氧化和消毒的目的，最終實現船舶生活污水再生回用的目的，解決全污水零排放和艙容不足的問題，并可減少船用給水處理設備的投入。
權利要求
1.船舶生活污水深度處理及再生回用裝置，其特征是:包括絮凝反應池、膜生物反應器、氧化深度處理單元，絮凝反應池里安裝第一攪拌機和用于添加混凝劑的第一加藥機，絮凝反應池底部設置污泥斗、第一污泥泵，絮凝反應池連通膜生物反應器并將經絮凝沉淀后的污水注入膜生物反應器，絮凝反應池還連通污泥濃縮池并通過第一污泥泵將沉淀的污泥排到污泥濃縮池，膜生物反應器也連接污泥濃縮池并通過安裝在膜生物反應器內的第二污泥泵將膜生物反應器內產生的污泥輸送到污泥濃縮池，氧化深度處理單元里安裝第二攪拌機、分別用于添加氧化劑和活化劑的第二加藥機和第三加藥機，氧化深度處理單元連通膜生物反應器并將由膜生物反應器處理后的污水進行氧化深度處理后儲存到清水槽。
2.船舶生活污水深度處理及再生回用方法，其特征是:船舶生活污水通過污水收集管路流入絮凝反應池，將混凝劑通過第一加藥機投入到絮凝反應池中，混凝劑與船舶生活污水通過第一攪拌機進行接觸混凝后沉淀，污水在此單元停留時間為10 60min，混凝沉淀后的含磷污泥沉淀到底部的污泥斗中，含磷污泥經排泥泵排到污泥濃縮池；污水經過絮凝沉淀之后進入膜生物反應器，膜生物反應器采用間歇的運行方式，自吸泵抽吸運行10 15min,停止抽吸并反 沖洗I 5min,抽吸負壓范圍是0.01 0.05MPa,反沖洗壓力范圍是0.05 0.2MPa，膜生物反應器產生的少量污泥由污泥泵輸送到污泥濃縮池進行濃縮，上清液回流到絮凝反應池；將經過膜生物反應器處理的船舶生活污水注入到氧化深度處理單元，氧化劑和活化劑分別通過第二加藥機和第三加藥機投入到氧化深度處理單元中，氧化劑的用量為I 10mmol/L，氧化劑和活化劑用量的摩爾比為I 3:1，氧化深度處理單元中設置第二攪拌機，經過深度處理的船舶生活污水流入清水槽儲存，完成污水的處理和再生。
3.根據權利要求2所述的船舶生活污水深度處理及再生回用方法，其特征是:所述混凝劑采用的是海水且海水與船舶生活污水混合比為1:5 25。
4.根據權利要求2所述的船舶生活污水深度處理及再生回用方法，其特征是:所述混凝劑采用的是聚合氯化鋁、氯化鎂、氯化鈣、硫酸鋁、硫酸鎂、硫酸亞鐵之中的一種，金屬陽離子與總磷摩爾比為0.3 0.8:1。
5.根據權利要求2-4任一所述的船舶生活污水深度處理及再生回用方法，其特征是:所述膜生物反應器采用中空纖維膜組件，膜孔徑范圍為0.1 I μ m。
6.根據權利要求5所述的船舶生活污水深度處理及再生回用方法，其特征是:所述膜材質為高分子有機膜，優選為聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚砜。
7.根據權利要求2-4任一所述的船舶生活污水深度處理及再生回用方法，其特征是:所述氧化劑采用的是過氧化氫、過氧化鉀、過氧化鈉、過硫酸鉀、過硫酸鈣、過硫酸銨之中的一種。
8.根據權利要求6所述的船舶生活污水深度處理及再生回用方法，其特征是:所述氧化劑采用的是過氧化氫、過氧化鉀、過氧化鈉、過硫酸鉀、過硫酸鈣、過硫酸銨之中的一種。
9.根據權利要求2-4任一所述的船舶生活污水深度處理及再生回用方法，其特征是:所述活化劑采用的是硫酸亞鐵、硫酸亞銅、硫酸鎳、硫酸鈰、氯化錳、氯化鈷、氯化鈰之中的一種。
10.根據權利要求8所述的船舶生活污水深度處理及再生回用方法，其特征是:所述活化劑采用的是硫酸亞鐵、硫酸亞銅、硫酸鎳、硫酸鈰、氯化錳、氯化鈷、氯化鈰之中的一種。
全文摘要
本發明的目的在于提供船舶生活污水深度處理及再生回用裝置和方法，包括絮凝反應池、膜生物反應器、氧化深度處理單元，絮凝反應池里安裝第一攪拌機和用于添加混凝劑的第一加藥機，絮凝反應池底部設置污泥斗、第一污泥泵，絮凝反應池連通膜生物反應器，絮凝反應池還連通污泥濃縮池，膜生物反應器也連接污泥濃縮池，氧化深度處理單元里安裝第二攪拌機、分別用于添加氧化劑和活化劑的第二加藥機和第三加藥機，氧化深度處理單元連通膜生物反應器并將由膜生物反應器處理后的污水進行氧化深度處理后儲存到清水槽。本發明不僅實現了船舶生活污水的零排放，而且解決了船舶艙容不足及載重的問題，同時可減少海水淡化裝置的設備。
文檔編號C02F9/14GK103193361SQ201310086080
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月18日 優先權日2013年3月18日
發明者劉桂芳, 米海蓉, 徐俊, 朱麗楠, 孫亞全, 李世松, 王 琦, 于樹芳 申請人:哈爾濱工程大學