申请日2010.11.18
公开(公告)日2011.08.03
IPC分类号C02F3/30; C02F9/14
摘要
本实用新型为一种序批式生活污水处理装置，包括装置本体及位于本体外的紫外线过流消毒器和膜组件单元;装置本体由污水集污柜、序批式反应柜及清水柜三个柜体组成;集污柜上设有污水入口，并设置有预曝气管路;集污柜通过粉碎泵及控制阀与序批式反应柜连通;序批式反应柜内设有曝气管路，通过PLC程序控制其反应、沉淀、分离，PLC内控制参数可根据实际情况调节;序批式反应柜处理出的清水由转驳泵抽吸出并通过紫外消毒装置、外置膜组件后收集至清水柜内，并最终通过排污泵排放至舷外。装置各部件的工作均由PLC协调。该装置明显提高了生活污水处理水质，并有效控制污泥产生量、结构紧凑、适应船舶环境、维护简便、自动化程度高。
权利要求书
1.一种序批式生活污水处理装置，包括处理装置本体及位于本体外的紫外线过流消毒器(21)和膜组件单元(24);生活污水装置本体由污水集污柜(3)、序批间歇式反应柜(4)、及清水柜(25)三个柜体组成;集污柜上设有污水入口(1)，并设置有预曝气管路(7);集污柜(3)通过粉碎泵(10)及控制阀(12)与序批式反应柜(4)连通;序批式反应柜(4)内设有曝气管路(8)，序批式反应柜(4)处理出的清水由转驳泵(15)抽吸出并通过紫外消毒装置(21)、外置膜组件(24)后收集至清水柜(25)内，清水柜内(25)收集的清水最终通过排污泵(19)排放至舷外;其特征是：所述处理装置由污水集污柜(3)、序批间歇式反应柜(4)及清水柜(25)组成，并配有紫外线过流消毒器(21)和外置膜组件单元(24)。
2.根据权利要求1所述的序批式生活污水处理装置，其特征是：所述序批间歇式反应柜(4)内设有曝气管路(7)。
3.根据权利要求1所述的序批式生活污水处理装置，其特征是：所述集污柜(3)内设有预曝气管路(7)。
4.根据权利要求1所述的序批式生活污水处理装置，其特征是：所述预曝气管路(7)和曝气管路(8)采用可变孔曝气软管。
5.根据权利要求1所述的序批式生活污水处理装置，其特征是：所述集污柜(3)通过粉碎泵(10)与序批式反应柜(4)连通。
6.根据权利要求1所述的序批式生活污水处理装置，其特征是：所述消毒器(21)为紫外线过流消毒器。
7.根据权利要求1所述的序批式生活污水处理装置，其特征是：所述膜组件(24)为外置独立膜组件，且为处理过程中可选择部分。
8.根据权利要求1所述的序批式生活污水处理装置，其特征是：所述膜组件(24)为柱状微滤膜，其孔径在Φ0.15～0.25μm之间。
说明书
序批式生活污水处理装置
所属领域
本实用新型涉及一种生活污水处理装置，特别是适用于船舶的生活污水处理装置。
背景技术
随着航运业和海洋开发的空前发展，海洋环境的污染也越来越严重，人类对海洋环境保护也日益重视。
国际海事组织(IMO)早在1973年就制定了国际防止船舶造成污染公约，1978年通过的议定书对其进行了修正，即《MARPOL 73/78》公约。对于该公约中附则IV——防止生活污水污染的规定，就已经做出了控制船舶生活污水排放的要求，由于当时的技术不够成熟和客观条件的限制，只有少数发达国家率先实行，该规定要求船舶必须安装符合标准的生活污水处理装置。
随着IMO各缔约国相继具备了该附则生效条件，在此后一段时间又经过多次修正，直到2000年3月13日环保会通过的环保会决议MEPC.88(44)73/78，防污公约附则IV的生效日期才正式确定下来，MARPOL公约附则IV于2003年9月27日生效。
在此期间我国也相继出台了《船舶污染物排放标准》(GB3552-83)、《船用生活污水处理系统技术条件》(GB10833-89)等一系列文件，对船舶生活污水的处理及排放进行约束。
IMO海上环境保护委员会曾于1976年12月3日在其第6届会议上以MEPC.2(Ⅵ)决议通过的《关于生活污水处理装置国际排出物标准的建议和性能试验导则》，对各国政府在对生活污水处理装置认可时应用的排出物标准及性能试验导则做出了要求。后又以MEPC.8/WP.3规定了《生活污水处理装置型式试验和认可准则》。
MEPC.2(Ⅵ)决议通过的排放标准为：
耐热大肠杆菌标准：≤250个/100ml
悬浮固体总量(TSS)标准：≤50mg/l
五日生化需氧量(BOD5)≤50mg/l
2006年10月13日IMO海上环境保护委员会以MEPC.159(55)决议通过了《经修订的实施生活污水处理装置排出物标准和性能试验导则》，并要求各国政府在其应用中使2010年1月1日或以后安装上传的所有设备在合理和可行的情况下尽可能符合该修订的导则。
MEPC.159(55)决议对MEPC.2(VI)决议进行了修正，主要对生活污水处理装置排出物标准和性能试验导则进行了修订，提高了各项指标的要求，新的排放标准：
耐热大肠杆菌标准：≤100个/100ml
悬浮固体总量(TSS)标准：≤35mg/l
五日生化需氧量(BOD5)≤25mg/l
化学需氧量(COD)：≤125mg/l
pH值6～8.5
新规范还对新的生活污水处理装置的型式试验时应考虑的各种因素：如原生活污水的品质、试验的持续时间和时间安排、负荷要求、取样方法和次数、排出物分析试验、消毒剂残余物、尺度因素和生活污水处理装置的环境试验等等提出了明确的要求。
目前建造的船舶已经绝大部分都安装了船用生活污水处理装置，但随着国际规范对船舶生活污水排放要求进一步严格，同时现代船舶自动化程度的不断提高、机舱结构空间向着紧凑化发展，现有的船舶生活污水处理装置已经不能满足新造船舶的要求。
当前国内外对船舶生活污水处理多采取生化法处理，具有结构简单、效果好、运行成本低、无二次污染等优点。生化法是指在有充分氧气的条件下，建立并保持好氧菌的适宜生长的条件，并培养成活性污泥同污水接触，借助活性污泥的生物化学作用，消化分解污水中的有机物，降低BOD5及大肠杆菌值，同时借助污泥的吸附和凝集作用将固体悬浮物吸附沉积。
生化法处理的典型工艺流程为：污水进入一级曝气柜中;污水中的有机物质和活性污泥充分接触，在氧气的作用下被活性污泥吸附，在细菌的作用下氧化为二氧化碳、水等无机物;其余变成可构成细菌细胞的原生质，随着细菌的代谢活动转化为能量而分解消耗掉。剩余的混合液通过粗滤后进入到第二阶段的曝气柜中进行进一步氧化分解，第二阶段的曝气罐内常设有软性填料，便于活性污泥中的好养菌附着并繁殖;一二级曝气柜产生的二氧化碳通过通气口逸出。混合液最终进入沉淀消毒柜，分离为活性污泥和澄清水。沉淀的污泥经泵或空气提升管路返送至一级曝气柜，澄清水进行消毒。消毒方式包括加入次氯酸盐对澄清水消毒或采取臭氧、紫外线照射等消毒措施，最终处理水排放舷外。
现有的这种采取连续曝气的生活污水装置多只能满足MEPC.2(Ⅵ)决议的排放标准，其处理污水的水质无法满足国际海事组织新规范中更严格的要求。且体积庞大;每次启动前必须正确地培养细菌，常常会因为船舶靠岸，污水量不足，导致以分解污水为生的细菌“饿死”;同时因细菌原因而造成装置经常无法正常运行，污水罐内有伴有恶臭的诸如沼气和硫化氢易燃有毒气体释放;需定期清理储罐内的污渣(有恶臭)。长期连续曝气工作时也容易发生丝状菌过度繁殖，产生污泥膨胀，导致排放水超标。
近几年为了提高排放水质，有些将沉淀柜的沉淀分离改为超滤膜分离，通过内置的悬挂膜组件分离活性污泥和澄清水，虽然明显提高了排放水质，但由于膜工作负荷过高，易于堵塞，需要定期加药剂清洗及更换。对于船舶狭小的空间及机舱相对封闭环境来说，设置加药清洗系统或打开柜体更换膜都是十分不便的。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种序批式的生活污水处理装置。所采用的技术方案是将序批间歇式活性污泥法污水处理、过流式紫外线消毒杀菌、膜分离技术结合应用于船舶生活污水处理上。不仅有效保证处理后的排放水质满足严格的新规范标准，而且装置体积紧凑、处理效果稳定、维护简便、自动化程度高。
本实用新型的序批式生活污水处理装置包括：处理装置本体及位于本体外的紫外线过流消毒器和膜组件单元。生活污水装置本体由污水集污柜、序批间歇式反应柜、及清水柜三个柜体组成。集污柜上设有污水入口，并设置有预曝气管路;集污柜通过粉碎泵及控制阀与序批式反应柜连通;序批式反应柜内设有曝气管路，通过PLC程序控制其反应、沉淀、分离，PLC内控制参数可根据实际处理情况调节;序批式反应柜处理出的清水由转驳泵抽吸出并通过紫外消毒装置、外置膜组件后收集至清水柜内，清水柜内收集的清水最终通过排污泵排放至舷外。
本实用新型具有以下优点：
第一应用SBR序批间歇式活性污泥法技术处理船舶生活污水。序批式活性污泥法按照时间顺序改变活性污泥生长环境处理污水，主要特征是好氧与厌氧作用相结合，硝化和反硝化相结合，并将搅拌混合、生物降解、泥水分离等不同阶段集中于一体，各阶段的运行工况可以根据据体的污水性质和出水功能要求等灵活变化。设备针对船舶生活污水水质结构、日常污水水量周期、海水冲洗、排放水指标，以及机舱环境温度、摇摆、倾斜等船舶生活污水处理环境特征，确定主反应柜的结构及各项功能参数、反映系统的运行参数。
在好氧阶段，微生物与污水中复杂的有机物进行氧化分解，可溶性有机物透过微生物细胞壁进入体内，而不可溶或胶状的有机物则先被微生物吸附，并靠其分泌的外酶作用分解后渗入细胞体内，通过微生物本身的生命活动进行氧化、还原和合成。最终一部分被吸附的有机物作为生物繁殖、生长、运动等生命活动的能量，最终氧化分解为简单稳定的CO2、H2O、NH3及NH4+-N、NOx-N、PO43-、SO42-等，另一部分有机物则由微生物合成新细胞。在之后的厌氧阶段，在无分子氧的条件下，通过厌氧微生物与兼性微生物的作用，将污水中的复杂有机物分解为CH4、CO2及胺化物、N2、N2O等物质。这其中还包括硝化和反硝化作用，即在好氧条件下，通过好氧硝化菌的作用，污水中的氨氮NH3氧化亚硝酸氮或硝酸氮NOx-N;在随后的缺氧的条件下，利用硝化菌将亚硝酸氮和硝酸氮还原为气态氮N2和N2O等，过程中产生的气体通过出气管逸出。
序批法较之传统的生化法反应更全面彻底，多种反应过程的结合不仅降低出水水质的生物需氧量(BOD5)指标而且有效降低了化学需氧量(COD)指标。
第二利用PLC可调整参数控制整个序批间歇式处理过程，并协调装置各个部分的运行。可根据船舶生活污水水量及水质的不同特性(航运船或游轮，海水或淡水冲洗，重力收集系统或真空收集系统)，通过采样分析及实验室在线监测与反馈控制，确定了SBR柜体运行进水混合、生物降解、沉淀分离、排放消毒各个工况的运行典型参数。通过运行参数的略微调整，可使设备在有针对性的环境下处理效果更出色。
第三采用集污柜对生活污水进行收集并进行预曝气混合，并在向序批式反应柜中转驳的同时进行进一步的粉碎。这一过程通过PLC进行控制，在收集的同时即完成了生活污水的初步搅拌粉碎，由同时进行了曝气预处理使序批柜内的生化反应初期迅速达到高速反应阶段。同时使整个系统抗污水流量扰动能力提高，排放水质较过去自流式的生化法多级曝气处理设备明显更加稳定。
第四预曝气管路和曝气管路采用可变孔曝气软管，而不是常见的微孔曝气器或穿孔管。即避免了船舶环境下的倾斜、摇摆造成的压力分布不均及曝气不均匀，同时可扩张封闭的曝气孔避免了休眠期残留污水污泥对曝气孔的堵塞。
第五采用外置微滤膜作为可选择的辅助处理措施，对SBR分离后的澄清液进行进一步截留，与直接分离活性污泥混合液相比，大幅度降低了膜的工作负荷，模块化的独立柱状设计及安装方式，方便船舶环境下使用及更换，进一步提高船用生活污水处理装置排放水质的可靠性。
第六将传统的加药式消毒或紫外线水面照射消毒，改进为紫外线过流消毒。无需接触反应池或照射箱，杀菌时间短，照射穿透性好，杀菌效率高达90%以上。避免了二次氯污染，也提高了消毒的安全性。
第七全自动化运行，实现远程控制及机舱无人值守连续运行。排放水质达到：耐热大肠杆菌：≤100个/100ml、悬浮固体总量(TSS)：≤35mg/l、五日生化需氧量(BOD5)≤25mg/l、化学需氧量(COD)≤125mg/l、pH值：6～8.5的要求。满足国际海事组织的标准(2010年实施的MEPC.159(55)规范)。