船用生活污水处理装置介绍

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回流
厕所污水首先进入缓冲柜，以适应生化处理，当柜内液位达到启动液 位后，转驳至置有软性填料的序批柜，进行序批式生物接触氧化处理， 处理后的上清液进入清水柜内，当清水柜内达到一定液位后，泵入膜
组进行处理，排放水经紫外线消毒后排出舷外，排放水质达到IMO
MEPC.159（55）规范的要求。清水柜内水也可不经膜而直接排至舷外， 但这种操作仅适用于公海或非规则海区。虽然排放水不能达到新标准 要求，但比直接排放污水要好得多，这种操作对节约膜的使用寿命大
船舶防污染设备检查 技能专题讲座
江阴海事局主办
CCS江阴办事处 江苏南极机械有限责任公司
协办
船用生活污水处理装置 产品介绍
江苏南极机械有限责任公司 二Ｏ一三年五月
产品介绍大纲
一、国际公约的演变 二、船舶生活污水的处理工艺 三、WCMBR型船用膜法生活污水处理装置
国际公约的演变
联合国国际海事组织（IMO）于1973年起通过防污染公约 《MARPOL73/78》，其中附则IV是关于防止船舶生活污水污 染的规则。1976年由海洋环境保护委员会颁布MEPC 2（VI） 决议规定了其性能试验准则和排放标准；至2006年又颁布 MEPC 159（55）决议，将排放标准严格了近一倍。此决议 2010年1月1日起实施。2012年10月3日MEPC 64次会议上又 颁布了MEPC 227（64）决议，增加了总氮和总磷的排放指 标，2016年1月1日起实施。我们把1976年的装置称为第一 代的话，2006年的称为第二代，2016年的则可称为第三代 新型生活污水处理装置。明显的国际上对船舶引起的海洋 污染的关注日益加剧，同时也给造船行业带来挑战。
同时，看到序批式中没有“污泥返送”这一动作。经到船上调查发现， 船员不大可能随时去看管污水处理装置和去观察沉淀柜玻璃观察窗， 见到有污泥，就开一下返送空气阀；见不到污泥，就关住返送空气阀。 如常年不开返送空气阀，则污泥堆积，满出至清水柜，污泥流失，水 质变坏。如常年开着返送空气阀，则，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。
流程5，膜法MBR工艺： 污水入口 曝气 接触氧化 沉淀 膜法 消毒 排放
回流
回流
7、SBR+MBR成为最佳组合
SBR具有紧凑、高效和能为MBR创造优越的条件，利用上清液供 给膜又被称为“干净的MBR”, 极适用于船上。
污水入口→缓冲柜→序批柜→清水柜→膜组→消毒→排放
回流
概述
国际公约的演变
虽然目前三代生活污水处理装置的排放要求都还没有包括 灰水，但是新型生活污水处理装置应考虑灰水的处理，因 为各港口国已提出灰水的要求。生活污水（sewage，黑水） 的定义是以厕所粪便污水为主的，其它洗涤水、厨房污水 等在船上称为灰水，更广义的加入如冷却水又称废水。如 果废水也加入生活污水处理装置，它的排放标准就要乘以 Qi/Qe（黑水/黑水+废水），明显严格多了。
国际公约的演变
以前，一般认为水体的污染主要是由有机碳污染引起的， 因此称为有机污染，因而对排放水的BOD、COD的要求比较 严格。现在进一步发现氮磷的污染也不容忽视，海洋赤潮 和浮苔的频现是由氮磷的富营养造成的。从2008年起由美 国等提案开始讨论，至2012年通过增加氮磷的最新要求， 提案开始只是要求氮磷不大于10mg/L。最终颁布的决议是 总氮不大于20（Qi/Qe）mg/L。还要求总磷不大于1.0 （Qi/Qe）mg/L，或者以去除率来考核，氮和磷相应为70% 和80%。
⑶ 序批式的活性污泥浓度高，去除有机污染物的效率也就高，而且排泥量极少。由于无“气提”污 泥返送过程，耗气量少，理论计算和试验数据表明，气泵规格比常规的连续曝气装置省三分之一左 右。又由于有了供气“停歇”时间，也有利于克服以往“冒泡”现象。
采用外置式MBR的方式
MBR处理工艺大体上可分为两种：一是内置式MBR，就是将 膜组置于柜体内部，通过抽吸泵将水抽出，这种方式膜容 易污染，清洗、更换不便；二是外置式MBR，将膜组置于柜 体外，通过泵将水压入膜组内进行过滤处理，此种方式可 灵活使用压缩空气、反冲洗水、化学清洗液多种方式对膜 进行清洗，延长了膜的使用寿命，特别是对于船用条件， 更换非常方便。经过我们反复试验、研究，又对常规的外 置式膜进行了不少改进，使它能更好地适合船用条件。
WCMBR型膜法生活污水处理装置是采用“序批+外置膜法” 工艺，序批式更能适应变负荷的污水量，也是近年来陆上 的最先进技术；外置膜法是本公司的专利技术，处理后的 排放水指标可达到世界上海洋船舶污水排放的最高标准。
经处理过的排放水应指标满足IMO.MEPC 159（55）决议的 要求： TSS≯35mg/l BOD5≯25 mg/l COD≯125 mg/l 大肠菌≯100个/100ml PH 6～8.5 余氯≯0.5 mg/l
5、MBR
在生活污水处理中，膜不仅仅是清浊分离，还参与生 化反应, 因此有了生物反应器的工艺（MBR）。超滤 材料有PP、PVDF、PSF、PAN等，其传质机理没有根 本的不同。
6、膜的在线清洗
膜的浓度极化，原水被萃取后浓度增加。经过长时间运行，金属氧化 物（Fe，Mn）、钙镁盐类（CaCO3、MgSO4）、胶体、细菌、阳离子性 聚合物（洗涤剂）会在膜表面沉淀，其浓度达到无法清洗回复到原来 的膜通量时，称浓度极化现象。因此，在船上使用此新技术时必须考 虑膜的使用条件，浓缩液的回流，在线清洗等措施是必不可少的。
WCMBR型船用生活污水处理装置明细表
WCMBR-
型号
20(U) 30(U) 40(U) 50(U) 60(U)
Hale Waihona Puke Baidu
80 (U)
90 (U)
100 (U)
120 (U)
150 (U)
200 (U)
250 (U)
300 (U)
400 (U)
500 (U)
550 (U)
额定使 用人数
20
30
40
50
60
19.25
21.175
(Kg/d)
原污水 悬浮固体(SS)≥500 mg/L
总悬浮固体(TSS):≤35毫克/升
五日生化需氧量(BOD5)≤25毫克/升
处理后 水质
化学需氧量(COD) ≤125毫克/升
热敏性大肠菌群数≤100个/100毫升
PH：6～8.5
环境相对湿度：≤90％
工作条 件
处理水温度：8℃～，处理水盐度：≤35000ppm
目前氮磷的去除要求仅限于客轮（例如阿拉斯加公约的范 畴）。要到2014年10月再开会决定，是否扩大？国际公约 还有不确定性，所以跟踪和研究国际公约有一定的必要性。
各主要排放标准汇总表
排放标准 TSS(mg/L)
MEPC. 2(VI)
50
BOD5(mg/L)
COD(mg/L) 大肠菌群数 (个/100ml) PH
50 无要求
250 6～9
余氯(mg/L)
尽可能低
氨氮(mg/L)
无要求
总氮(mg/L)
--
总磷(mg/L)
--
*美国海岸警卫队现已向IMO靠拢
MEPC. 159(55)
35 25 125
100
6～8.5 ＜0.5 无要求
---
MEPC. 227(64) 35(Qi/Qe) 25(Qi/Qe) 125(Qi/Qe)
序批式工艺的应用
近年来陆上发展的“序批式”工艺是将“进水-曝气-沉淀-排放-闲置”五个程序集中在 一个池子内进行，这样就可以省去沉淀柜，腾出空间来添置膜组等设备而使装置尺寸不 会太大。
倾斜角度：≤22.5°
WCMBR(U)型膜法生活污水处理装置 系统原理
装置主要由缓冲柜、序批柜、（清水柜）、气泵、粉碎泵、（流程 泵）、排放泵、电控箱、紫外线消毒装置、电动阀、膜组、加药泵等 组成。
采用SBR+MBR处理工艺消解有机污染物质，其处理流程为：
污水入口→ 缓冲柜 → 序批柜 → 清水柜→ 膜组→消毒→排放→
100(Qi/Qe)
6～8.5 ---
20(Qi/Qe) 1.0(Qi/Qe)
USCG* 33CFR
150 无要求 无要求
200
无要求 无要求 无要求
---
Alaska 阿拉斯加公约
30 30 无要求
20
6～9 0.01
10 ---
1、生化法
利用生物化学的传统活性污泥法成了主宰，目前90%左 右的装船产品为生化法。英国名牌产品至今已有6000 台生化法产品装在航行于全世界的船上；中国的名牌 WCB型生化法产品也约4000台产品装船，同时引领“风 向”25年。基本原理是利用活性污泥菌胶团在酶的作 用下将有机污染物消解成二氧化碳和水。这种二氧化 碳的排放在“碳排放公约”中不属于碳指标范畴内， 从长远的目光看，其他化学品的制备都会计算碳指标。
序批式工艺，毋须“气提”，无此弊病，还减少了空气量。
4、膜法工艺
高分子聚合物加上“挥发剂”像发泡沫海绵那样的工 艺可以生产出微米级的渗透膜。控制发泡剂可以控制 膜的孔径，分为：微滤、超滤、纳滤、反渗透RO, 分 别约为0.1、0.01、0.001、0.0001μm级, 纳滤孔径是 0.001μm=1nm(纳米)，纳滤因此而得名。物质到了纳 米分子级，其性能发生意想不到的变化。RO膜已不能 称为滤膜了，只有在一定渗透压下让分子量为18的H2O 水分子迁移，大于此分子量的NaCl，分子量40.5，溶 解性盐也透不过。孔径太小必然对水的预处理要求非 常苛刻，所以，RO和纳滤都不适用于原污水处理工艺， 超滤是比较合适的选择。
有脾益。
WCMBR型船用生活污水处理装置系统流程图
产品特点
采用序批式处理方式
相对以前推流式处理工艺，序批式（SBR）处理工艺不是连续的，而是间歇的，周期性的，污水一批 一批地顺序经过“进水期”、“曝气期”、“沉淀期”、“排水期”、“休闲期”，然后又周而复 始，在同一柜内进行，它具有如下优点：
流程1，A/O 系统：
进水 → A → O → A → O → C →排水

厌氧 好氧 厌氧 好氧 沉淀
流程2，传统推流式不停气好氧系统：

进水 → O → O →C → 排水

好氧 好氧 沉淀
流程3，传统的推流式活性污泥法 流程4，序批式处理工艺示意：
3、SBR新工艺
近20年来，陆上重现“序批式”SBR处理工艺，“方兴未艾”，其显著 优点是省去沉淀池，在一个池内实现进水-曝气-沉淀-撇水-休闲五个 功能。污水是一批一批处理的，不是推流式，在高峰负荷时，推流式 会失控，而序批式由PLC控制。大大节约了尺寸，从这一点看，序批式 处理工艺在船上的推广使用比陆上更为有意义。同时，其曝气是断续 的，不是连续的，所以又称“间隙式曝气”处理工艺，犹如A/O 系统， 不同的是由PLC控制不让其达到厌氧状态，而仅是“缺氧”状态，在同 一池内呈现“同步硝化反硝化反应”，达到“脱氮除磷”的目标。
80
90
100 120 150 200 250 300
400
500
550
水力负
荷
1.54 2.31 3.08 3.78 4.48 6.02 6.58 7.70 9.10 11.20 14.70 18.20 23.10 30.80
35.0
38.5
(m3/d)
有机负
荷
0.77 1.155 1.54 1.89 2.24 3.01 3.29 3.85 4.55 5.6 7.35 9.10 11.55 15.4
2、传统问题
然而陆上产生的污泥膨胀的问题在船上也同样出现。传统 推流式不停气好氧工艺会滋长丝状菌、抑制正常菌胶团的 发育，时不时会发生污泥膨胀，影响出水水质，称为活性 污泥法的“癌症”。对付过度好氧的措施是增加厌氧段工 艺，又称A/O 系统，在厌氧段，丝状菌得到抑制，菌胶团 得到正常的发育，同时，硝化反硝化的出现，解决了“脱 氮除磷”的目标。
⑴ 可以克服被称为“活性污泥法癌症”的污泥膨胀问题，污泥膨胀主要是由于稳定的连续曝气产生 大量的丝状菌所致，而序批式工艺利用基质浓度在时间和空间上的变化，选择性的控制丝状菌的生 长，缺氧、厌氧、好氧状态交替运行，能抑制专性好氧丝状菌的过量繁殖，而对多数菌胶团细菌不 会产生不利的影响。
⑵ 脱氮除磷，序批式程序中有厌氧阶段，符合A/O系统脱氮的原则，传统陆上推流式工艺有的会设 置厌氧段，好氧段，A/O、A/O交替进行，序批式就类似有这样一种功能，污水中形成的氨-氮（NH3N），经过硝化和反硝化的反应，转化成氮和水，可以看到传统推流式活性污泥法，出水色度呈黄色， 序批式的出水色度明显较白。