CN113860650A

CN113860650A - 一种船舶污水处理系统

Info

Publication number: CN113860650A
Application number: CN202111245875.4A
Authority: CN
Inventors: 夏仙兵; 马锡敏; 孔伊芳; 陈国�; 胡军福; 王宁杰; 周树美
Original assignee: Ningbo CRRC Times Electric Equipment Co Ltd
Current assignee: Zhuzhou CRRC Times Electric Co Ltd
Priority date: 2021-10-26
Filing date: 2021-10-26
Publication date: 2021-12-31

Abstract

本发明提供了一种船舶污水处理系统，属于污水处理技术领域，包括：初级过滤组件、一体化生物反应池，且一体化生物反应池内设置有厌氧区、一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区、二级好氧区、第一内回流、第二内回流，且一级好氧区内填充有悬浮填料，二级好氧区内设置有MBR膜组件。本发明通过设置厌氧区、一级缺氧/好氧区、二级缺氧/好氧区，并在一级好氧区内填充悬浮填料，使得污水在生物池中不断经历厌氧、缺氧、好氧的交替循环，并在一级缺氧/好氧区形成微氧曝气短程硝化反硝化和载体生物膜的同步硝化反硝化，以及二级缺氧/好氧和微量除磷药剂的进一步“抛光”处理效果，构建了污染物生化过程的梯度处理模式，大大提高了工艺的氮磷去除效果。

Description

一种船舶污水处理系统

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种船舶污水处理系统。

背景技术

随着人们保护海洋的意识逐渐增强，对船舶各类污染物的排放要求也愈加严格，其中船舶生活污水的排放是造成海洋污染的突出问题之一。按照IMO公约附则VI及最新版《船用生活污水处理设备技术条件》(GB/T 10833-2015)的定义，船舶生活污水主要是指：任何型式的厕所和小便池的排出物和其他废弃物；医务室(药房，病房等)的洗手池、洗澡盆以及上述装置排水孔的排出物；装有活着的动物处所的排出物；混有上述定义的排出物的其它废水。为使船舶生活污水满足新排放标准，各类处理技术及设备应运而生。

膜生物反应器(MBR)技术是近几十年来发展起来的一种新型污水处理技术，具有传统沉淀处理无可比拟的处理效果，具有占地面积小、处理效率高、不易受场地环境限制等优点。目前，国内应用MBR技术处理船舶生活污水及其设备开发的研究和应用仍处在不断成熟的过程中，已有部分相关专利及应用案例，但其设计及实船应用还存有一些问题。

发明专利(CN201310454302.1)，公开了一种船用内置式膜生物反应装置，其包括反应器、进出水系统、曝气系统、循环粉碎系统、上药系统。其装置体积小，但上述专利仅采用好氧曝气生物处理，对有机物降解有一定的效果，但该处理过程无厌氧、缺氧段，无法实现微生物的“厌氧释磷”、“好氧吸磷”的生物除磷过程，也无法保证硝态氮、亚硝态氮的反硝化过程转化为氮气实现总氮的达标排放。

发明专利(CN200910085873.6)公开了一种船用污水处理设备及方法，采用粗过滤—厌氧生物处理—细过滤—好氧生物处理—膜过滤工艺技术，虽然在一定程度上能起到有机污染物降解和生物除磷的效果，但在生物脱氮方面仍然难以满足或难以稳定达到新国标及IMO MEPC227(64)标准要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种能够有效提高污水处理质量的污水处理系统。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种船舶污水处理系统，依据污水处理过程依次包括初级过滤组件和一体化生物反应池，且通过初级过滤组件用以去除大颗粒杂质和纤维类物质，通过一体化生物反应池形成用以去除氮磷等有机物的梯度降解组件，其中，且该梯度降解组件依次包括通过去污管道相连的厌氧区、一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区、二级好氧区，且一级好氧区内填充有悬浮填料，二级好氧区内设置有MBR膜组件。

在上述的一种船舶污水处理系统中，一体化生物反应池中设置有分段式布水组件，该分段式布水组件通过控制阀可灵活调配污水进入厌氧区、一级缺氧区、一级好氧区的污水分配量。

在上述的一种船舶污水处理系统中，一体化生物反应池中还设置有设备控制区和曝气组件，且该曝气组件包括位于设备控制区内的风机，位于一级好氧区的微孔曝气结构，位于厌氧区的水力搅拌结构，以及位于一级缺氧区、二级缺氧区内的气力搅拌结构。

在上述的一种船舶污水处理系统中，一级好氧区的出水端设置有一级混合液回流泵，并通过去污管道与一级缺氧区的进水端相连形成第一内回流，二级好氧区的出水端设置有二级混合液回流泵，并通过去污管道与厌氧区的进水端相连形成第二内回流。

在上述的一种船舶污水处理系统中，在一级好氧区的出水端设置有筒形滤网。

在上述的一种船舶污水处理系统中，在一级好氧区内设置有自适应加热器和温度传感器，通过温度传感器控制自适应加热器的启停。

在上述的一种船舶污水处理系统中，在一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区以及二级好氧区的两侧均设置导流管。

在上述的一种船舶污水处理系统中，一体化生物反应池还设置有排泥组件，且该排泥组件包括位于设备控制区内的污泥泵、自动控制阀，将二级好氧区内的污泥回流至厌氧区或向系统外排出剩余污泥。

在上述的一种船舶污水处理系统中，在设备控制区内设置有相互连通的膜反洗组件和杀菌加药组件，其中，膜反洗组件包括回用水箱，且该回用水箱的一端与MBR膜组件相连，回用水箱的另一端分别与膜产水泵和膜反洗泵相连。

在上述的一种船舶污水处理系统中，在设备控制区内还设置有杀菌组件，且该杀菌组件包括相互连接的紫外杀菌结构和自清洗结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)、本发明提供的一种船舶污水处理系统，通过设置厌氧区、一级缺氧/好氧区、二级缺氧/好氧区，并在一级好氧区内填充悬浮填料，使得污水在生物池中不断经历厌氧、缺氧、好氧的交替循环，并在一级缺氧/好氧区形成微氧曝气短程硝化反硝化和载体生物膜的同步硝化反硝化，以及二级缺氧/好氧的进一步“抛光”处理效果，构建了污染物生化过程的梯度处理模式，大大提高了工艺的总氮去除效果。

(2)、通过在二级好氧区内设置MBR膜组件，以此强化出水水质，提升污水处理效率，减小空间占地。另外，MBR膜组件采用抗污染性能更强的层流式中空纤维膜片，并在二级好氧区的出水端设置二级混合液回流泵，并与第二内回流相配合，将二级好氧区内的混合液以连续或者间歇式的回流方式流至一级缺氧区，从而进一步实现脱氮操作。

(3)、通过污泥浓度计检测污水的浓度，将经过初级过滤组件后的污水直接进入厌氧区，或者直接进入一级缺氧区，或者直接进入一级好氧区，实现分段式布水模式，从而提升对不同浓度污水处理的适应性，进而提高污水的处理效果。

(4)、通过设置自适应加热器和温度传感器，能够确保污水处理的高效、稳定运行，并且提高污水处理效果。

(5)、通过膜反洗组件和杀菌加药组件，能够实现MBR膜组件的自清洗和效用，延长MBR膜组件的使用寿命。

(6)、采用气体作为动力正向或者逆向推动实现紫外杀菌结构中紫外杀菌灯管的自动化清洗，从而延长灯管的使用寿命，提高杀菌效果，进而降低人工维护成本。

附图说明

图1是本发明一种船舶污水处理系统的流程图。

图2是本发明一种船舶污水处理系统的结构示意图。

图3是本发明一种船舶污水处理系统的另一视角的结构示意图。

图4是本发明一种船舶污水处理系统的内部结构示意图。

图中，100、一体化生物反应池；110、初级过滤组件；120、厌氧区；130、一级缺氧区；140、一级好氧区；141、筒形滤网；142、一级混合液回流泵；143、自适应加热器；144、温度传感器；150、二级缺氧区；160、二级好氧区；161、压力传感器；162、液位计；163、在线PH计；164、污泥浓度计；170、第一内回流；180、第二内回流；181、二级混合液回流泵；190、设备控制区；191、杀菌加药组件；192、回用水箱；193、膜产水泵；194、膜反水泵；195、紫外杀菌结构；196、自清洗结构；197、排风扇；190A、可拆卸爬梯；190B、顶部检修口；190C、侧部检修口；190D、排气口；190E、吊耳；190F、污物排空口；190G、可调试排水口；200、船舶混合舱；300、曝气组件；310、风机；320、微孔曝气结构；330、气力搅拌结构；340、水力搅拌结构；400、MBR膜组件；500、导流管；600、除磷加药组件；700、pH调节加药组件。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

如图1至图4所示，本发明提供的一种船舶污水处理系统，包括：一体化生物反应池100，一端与船舶混合舱200相连通，另一端设置有处理后污水的排放口或者回用口，其中，一体化生物反应池100之前设置有用以去除大颗粒杂质和纤维类物质的初级过滤组件110，在一体化生物反应池100内设置有用以去除氮磷等有机物的梯度降解组件，且该梯度降解组件依次包括通过去污管道相连的厌氧区120、一级缺氧区130、一级好氧区140、二级缺氧区150、二级好氧区160，其中，一级好氧区140的出水端通过去污管道与一级缺氧区130的进水端相连形成第一内回流170，二级好氧区160的出水端通过去污管道与厌氧区120的进水端相连形成第二内回流180，且一级好氧区140内填充有悬浮填料。

本发明提供的一种船舶污水处理系统，通过设置厌氧区120、一级缺氧/好氧区、二级缺氧/好氧区，并在一级好氧区140内填充悬浮填料，使得污水在生物池中不断经历厌氧、缺氧、好氧的交替循环，并在一级缺氧/好氧区形成微氧曝气短程硝化反硝化和载体生物膜的同步硝化反硝化，以及二级缺氧/好氧的进一步“抛光”处理效果，构建了污染物生化过程的梯度处理模式，大大提高了工艺的总氮去除效果。

另外，本实施例中的船舶污水处理系统为泥膜共生系统，且该泥膜共生系统具有如下特点：

其一，提高系统生物量。在生物处理中，悬浮填料的加入能够促进附着生物膜的增长，使其在有限的容积内产生更多的有效生物量，可在不增加一体化生物反应池100容积和产泥率的情况下大幅度提高一体化生物反应池100内的总生物量。

其二，增强对难降解污染物的降解能力。泥膜共生系统中，从液态的污水向悬浮填料所在的一级好氧区140流动时，构成了悬浮好氧、附着好氧、附着缺氧、附着厌氧的多种不同呼吸类型，不同营养代谢类型的微生物生态系统，而悬浮填料的存在能够有效增加污泥的停留时间，使生长缓慢的微生物附着在悬浮填料上进行增殖、代谢，从而提高对难降解有机污染物的处理效果。

其三，在泥膜共生系统中，不易发生污泥膨胀现象。

其四，增强泥膜共生系统的抗冲击负荷和耐抑制性物质能力。附着于悬浮填料中的微生物生长在一个微环境中，液相中的基质需要扩散才能进入附着在悬浮填料上的生物膜内部。由于污染物在扩散过程中其浓度随微生物的降解逐渐降低，因此生物膜内的微生物受污染影响较小，耐抑制性物质和抗冲击负荷能力更强。

优选地，在一体化生物反应池100中设置有曝气组件300，且该曝气组件300包括风机310，和位于一级好氧区140内的微孔曝气结构320，以及位于二级缺氧区150中的气力搅拌结构330。

在本实施例中，由于在一级好氧区140内引入悬浮填料作为微生物附着载体，从而为微生物完成有机分解、硝化、反硝化反应提供场所。

其中，微氧曝气短程硝化反硝化的过程为：在一级好氧区140内构成微氧曝气环境，且溶解氧为0.3-0.8mg/L微氧状态下由于不充分的溶氧条件，硝化过程以短程硝化为主，并在该条件下积累的亚硝态氮和硝态氮通过第一内回流170再次回到一级缺氧区130而完成反硝化过程，从而实现短程硝化反硝化过程。

载体生物膜的同步硝化反硝化的过程为：在一级好氧区140内，载体(悬浮填料)外部或载体表面微氧状态下的微生物新陈代谢活动所产生的部分亚硝态氮、硝态氮在载体填料内部进一步发生反硝化作用，从而在一级好氧区140内实现同步的硝化反硝化过程中。

采用微氧曝气短程硝化反硝化和载体生物膜的同步硝化反硝化技术，从而提高污水处理系统的脱氮效率，避免过曝气硝化反应，并且充分利用水中的有机物完成反硝化脱氮。

优选地，在二级好氧区160内设置MBR膜组件400。

在本实施例中，通过在二级好氧区160内设置MBR膜组件400，以此强化出水水质，提升污水处理效率，减小空间占地。另外，MBR膜组件400采用抗污染性能更强的层流式中空纤维膜片，并在二级好氧区160的出水端设置二级混合液回流泵181，并与第二内回流180相配合，将二级好氧区160内的混合液以连续或者间歇式的回流方式流至一级缺氧区130，从而进一步实现脱氮操作。

进一步优选地，一体化生物反应池100设置有设备控制区190和排泥组件，且该排泥组件包括位于设备控制区内的污泥泵、自动控制阀，将二级好氧区160内的污泥回流至厌氧区120或向系统外排出剩余污泥。

优选地，在二级好氧区160的外部设置有压力传感器161、液位计162、在线PH计163以及污泥浓度计164。

在本实施例中，通过污泥浓度计164检测污水的浓度，将经过初级过滤组件110后的污水直接进入厌氧区120，或者直接进入一级缺氧区130，或者直接进入一级好氧区140，实现分段式布水组件，从而提升对不同浓度污水处理的适应性，进而提高污水的处理效果。

优选地，在一级厌氧区120内设置有水力搅拌结构340，以此强化泥水混合效果。

优选地，分别在一级缺氧区130和二级缺氧区150内设置气力搅拌结构330，以此兼顾溶氧浓度和泥水混合效果。

优选地，在一级好氧区140的出水端设置有筒形滤网141，避免影响后端的污水处理以及防止悬浮填料的流失。

进一步优选地，在一级好氧区140的出水端设置有一级混合液回流泵142，并与去污管道相配合形成第一内回流170。从而连续或者间歇式的将一级好氧区140内的混合液回流至一级缺氧区130内进行反硝化处理。

优选地，在一级好氧区140内设置有自适应加热器143和温度传感器144，其中，通过温度传感器144控制自适应加热器143的启停。

在本实施例中，由于航线涉及到船舶航行所经的水域，不同水域的水温存在差异，而水温的差异会极大影响微生物尤其是硝化菌类微生物的生化反应速率，进而影响污染物的降解效果。而通过设置自适应加热器143和温度传感器144，能够确保污水处理的高效、稳定运行，并且提高污水处理效果。

优选地，在一级缺氧区130、一级好氧区140、二级缺氧区150以及二级好氧区160的两侧均设置导流管500。通过设置双侧导流管500，能够减小船舶航行过程中因船舷左右摆动而影响污水处理效果，从而进一步提高污水处理的可靠性。

优选地，初级过滤组件110包括两级篮式过滤器，分别为第一级篮式过滤器和第二级篮式过滤器，其中，第一级篮式过滤器内置滤网为孔径30目，第二级篮式过滤器内置滤网为孔径60目。

优选地，污水处理系统还包括设备控制区190，且在该设备控制区190内设置有相互连通的膜反洗组件和杀菌加药组件191，其中，膜反洗组件包括回用水箱192，且该回用水箱192的一端与MBR膜组件400相连，回用水箱192的另一端分别与膜产水泵193和膜反水泵194相连。

在本实施例中，通过膜反洗组件和杀菌加药组件191，能够实现MBR膜组件400的自清洗和效用，延长MBR膜组件400的使用寿命。

进一步优选地，一体化生物反应池100的设备控制区190设有除磷加药组件600、pH调节加药组件700。

进一步优选地，回用水箱192的底部设置有回用水箱排空口。

优选地，设备控制区190内还设置有杀菌组件，且该杀菌组件包括相互连接的紫外杀菌结构195和自清洗结构196。

在本实施例中，常规紫外杀菌结构195没有设置相应灯管的清洗结构，需要人工拆除后手动清洗，导致该清洗方式非常繁杂。而本实施例中采用气体作为动力正向或者逆向推动实现紫外杀菌结构195中紫外杀菌灯管的自动化清洗，从而延长灯管的使用寿命，提高杀菌效果，进而降低人工维护成本。

优选地，设备控制区190内还设置有排风扇197。用以加强设备控制区190内外部的空气循环。

优选地，一体化生物反应池100上设置有可拆卸爬梯190A。

优选地，一体化生物反应池100上设置有顶部检修口190B和侧部检修口190C。从而强化一体化生物反应池100在复杂环境下的可检修性和可维护性。

优选地，一体化生物反应池100的顶部设置有排气口190D。用以排出余气、废气。

优选地，一体化生物反应池100的顶部还设置有吊耳190E。通过吊耳190E便于一体化生物反应池100的吊装、转储以及安装落位。

优选地，一体化生物反应池100上设置有多个污物排空口190F。从而强化一体化生物反应池100的检修排空能力。

优选地，一体化生物反应池100上设置有可调试排水口190G。从而防止活性污泥在调试初期因污泥性状差或运行过程中生化系统异常而导致MBR膜组件400污堵，进而提高污水处理的可靠性。

需要说明的是，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种船舶污水处理系统，其特征在于，依据污水处理过程依次包括初级过滤组件和一体化生物反应池，且通过初级过滤组件用以去除大颗粒杂质和纤维类物质，通过一体化生物反应池形成用以去除氮磷等有机物的梯度降解组件，其中，且该梯度降解组件依次包括通过去污管道相连的厌氧区、一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区、二级好氧区，且一级好氧区内填充有悬浮填料，二级好氧区内设置有MBR膜组件。

2.根据权利要求1所述的一种船舶污水处理系统，其特征在于，一体化生物反应池中设置有分段式布水组件，该分段式布水组件通过控制阀调配污水进入厌氧区、一级缺氧区、一级好氧区的污水分配量。

3.根据权利要求1所述的一种船舶污水处理系统，其特征在于，一体化生物反应池中还设置有设备控制区和曝气组件，且该曝气组件包括位于设备控制区内的风机，位于一级好氧区的微孔曝气结构，位于厌氧区的水力搅拌结构，以及位于一级缺氧区、二级缺氧区内的气力搅拌结构。

4.根据权利要求1所述的一种船舶污水处理系统，其特征在于，一级好氧区的出水端设置有一级混合液回流泵，并通过去污管道与一级缺氧区的进水端相连形成第一内回流，二级好氧区的出水端设置有二级混合液回流泵，并通过去污管道与厌氧区的进水端相连形成第二内回流。

5.根据权利要求1所述的一种船舶污水处理系统，其特征在于，在一级好氧区的出水端设置有筒形滤网。

6.根据权利要求1所述的一种船舶污水处理系统，其特征在于，在一级好氧区内设置有自适应加热器和温度传感器，通过温度传感器控制自适应加热器的启停。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种船舶污水处理系统，其特征在于，在一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区以及二级好氧区的两侧均设置导流管。

8.根据权利要求3所述的一种船舶污水处理系统，其特征在于，一体化生物反应池还设置有排泥组件，且该排泥组件包括位于设备控制区内的污泥泵、自动控制阀，将二级好氧区内的污泥回流至厌氧区或向系统外排出剩余污泥。

9.根据权利要求3所述的一种船舶污水处理系统，其特征在于，在设备控制区内设置有相互连通的膜反洗组件和杀菌加药组件，其中，膜反洗组件包括回用水箱，且该回用水箱的一端与MBR膜组件相连，回用水箱的另一端分别与膜产水泵和膜反洗泵相连。

10.根据权利要求3所述的一种船舶污水处理系统，其特征在于，在设备控制区内还设置有杀菌组件，且该杀菌组件包括相互连接的紫外杀菌结构和自清洗结构。