船舶生活污水处理工艺研究 3页

'第２６卷第３期安徽工程大学学报Ｖｏｌ．２６．Ｎｏ．３２０１１年９月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｈｕｉＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｅｐ．，２０１１文章编号：１６７２２－４７７（２０１１）０３－０００４－０３船舶生活污水处理工艺研究张先超，徐建平＊，周福来（安徽工程大学生物与化学工程学院，安徽芜湖２４１０００）摘要：根据船舶生活污水的特点，选择生物法＋ＭＢＲ膜生物反应器作为主要处理工艺，介绍了该工艺在船用污水处理设备的应用．根据该工艺制备的样机结果表明污水的ＣＯＤ去除率、ＢＯＤ５去除率和ＳＳ去除率分别达到９２％、９８％和９７％以上，其耐热大肠杆菌个数经送检测定值为零，完全达到ＩＭＯ规定的排放标准．关键词：生物法；ＭＢＲ；ＩＭＯ；船舶生活污水；去除率中图分类号：Ｘ７３６．３文献标识码：Ａ随着航运业和海洋开发的空前发展，海洋环境的污染越来越严重，人类对海洋环境的保护也日益受到重视．同时，船舶污水作为一种流动性污染源，其排放对海洋、内河水环境及湖泊、水库的影响，随着船舶数量的增加不容忽视．众所周知，船舶生活污水有其独特的特点：ＢＯＤ、ＳＳ较城市生活污水要高得多，又因船舶上人数少，负荷变化明显，负荷冲击大，处理难度较大．另外，近年来国际海事组织（ＩＭＯ）对船舶污水排放标准作了大幅度的提高，传统的污水处理装置使用工艺已很难达到新标准规定的要求．１船舶生活污水处理设备的工艺确定活性污泥法是一种应用广泛而行之有效的传统污水处理工艺，也是一项极具发展前景的污水处理技术．其原理是在氧气充足的条件下，利用耗氧菌微生物进行生物降解，再通过沉淀进行固液分离．优点是有机物除去率高，但受船舶航行摇晃限制，固液分离效果不好．膜生物反应器（ＭｅｍｂｒａｎｅＢｉｏ－Ｒｅａｃｔｏｒ），是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术．因为完全不受诸如泥龄、菌落聚集能力等因素的限制，有着自己独特的优势：（１）高效的固液分离，其分离效果远好于传统的沉淀池，出水水质良好，出水悬浮物和浊度接近于零；（２）膜的高效截留作用，使微生物完全截留在膜生物反应器内，防止污泥的流失；（３）有利于硝化细菌的截留和繁殖，系统硝化效率高．通过运行方式改变有脱氨和除磷功能；（４）由于泥龄可以非常长，从而大大提高难降解有机物的降解效率．但受ＭＢＲ膜易污染、损伤、清洗复杂等因素的影响，限制了其广泛应用．对于船舶生活污水比城市生活污水ＢＯＤ和ＳＳ要高很多问题，污水经生物法处理后再经ＭＢＲ膜生物法进一步处理，就可以使难以除去的大分子有机物得到有效控制．同时ＭＢＲ膜柜中采用间歇曝气，存在硝化和反硝化反应，对Ｎ、Ｐ也有一定的去除效果．对于船上人少，水力、污染负荷冲击大及不稳定等问题，我们通过资料分析和前期试验，发现可以通过在曝气室内悬挂软性生物膜填料来解决．由于大部分原生物会附着在软性生物填料上形成生物膜，生物填料能有效吸附污水中的有机物，与附着在填料上的微生物参与反应，可以有效抗击负荷冲击，即使停机一段时间再启动的话，由于生物膜中尚有细菌的胞子存活．比传统的活性污泥法启动要快得多．另外对于船舶运行的动力效应而造成的出水ＳＳ不稳定，因ＭＢＲ膜具有超滤性能，可有效拦截悬浮物．综合利用接触氧化与ＭＢＲ膜生物法的组合，可有效实现对船舶生活污水的处理．通过研究分析，拟采用的工艺流程图如图１所示．２拟定的工艺在船舶污水处理设备中的应用船舶污水的处理工艺在装置中的应用主要通过３大模块来实现，具图１船舶污水处理工艺流程图收稿日期：２０１１－０２－２３作者简介：张先超（１９８７－），男，安徽芜湖人，硕士研究生．通讯作者：徐建平（１９５６－），男，江苏如皋人，教授，硕导． 第３期张先超，等：船舶生活污水处理工艺研究·５·体工作原理可参考图２．第１模块：污水经格栅进入培养有活性污泥的曝气柜，进行接触氧化反应．曝气柜中安装有生物填料完全淹没在污水中，填料上布满微生物，污水与填料接触过程中，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解．消解有机物质变成无害的二氧化碳和水，粪便污水中９５％以上是易消解的有机物质，可以完全被氧化．氧气通过曝气机、曝气装置进入水流，随气泡上升时间向微生物提供氧气，由于填料有很大的表面积，可图２船舶污水工艺在装置中的工作原理图以保证池内有很好的充氧条件．另外，有机物吸附在填料上，可以有效抗击负荷变化．第２模块：污水经第一级曝气处理后进入沉淀柜沉淀，活性污泥沉淀物自动定期用“气提”法被返送到第一级曝气柜内进行循环利用．第３模块：即ＭＢＲ膜生物反应器，沉淀后的上清液流入膜反应室，反应室内置有浸没式膜组，通过间歇曝气参与生化反应，消除第一级未完全分解的有机物以及难降解的大分子有机物．反应室内采用间歇式曝气方式，在反应室内就存在硝化和反硝化反应，可有效去除氮、磷．膜为中空纤维超滤材料，由真空泵抽吸渗过膜的清水，再经过紫外线消毒杀菌，就可达到排放标准，排放至舷外，或岸上接受设施．３工艺的实验论证３．１实验部分为检测此工艺对船舶污水的处理效果，制备样机进行试运行，样机图见图３，检测已处理水的水质情况，根据国际海事组织（ＩＭＯ）船舶生活污水排放的要求，对本次实验的原污水和出水进行５个指标的检测：ＣＯＤ值、ＢＯＤ值、ＳＳ、耐热大肠杆菌数、ｐＨ图３试验样机图值．排放指标见表１．表１ＩＭＯ规定个区域各参数的排放标准－１）ＢＯＤ５／（ｍｇ·Ｌ－１）ＣＯＤ／（ｍｇ·Ｌ－１）大肠杆菌数／（个·１００ｍＬ－１）ｐＨＴＳＳ／（ｍｇ·ＬＩＭＯ老标准５０５０无要求２５０６～９ＩＭＯ新标准３５２５１２５１００６～８．５ＵＳＣＧ１５０无要求无要求２００无要求Ａｌａｓｋａ３０３０无要求２０６～９实验的污水来源为新鲜干粪便（含水约８０％）和尿液的混合液．取一定量的污泥置于曝气柜，添加配置好的粪便和尿液的混合液，进行不间断的曝气培养驯化，保持环境温度和ｐＨ值，使之符合微生物生长所需要的条件，培养出大量以粪便为能源的微生物，每天定时取曝气柜混合液测定污泥沉降比，但污泥沉降比达到２５％可开始正式试验．待完成前期的污泥培养后，使样机处于自动化运行状态，每３ｄ定时取样检测出水水质，通过实验分析，数据见图４．３．２实验结果分析根据船级社规定，船舶生活污水处理装置实验所使用的原污水必须达到的要求是ＣＯＤ＞５００ｍｇ／Ｌ，ＢＯＤ＞５００ｍｇ／Ｌ，ＳＳ＞５００ｍｇ／Ｌ．经过采样分析可知本次实验，所使用的原污水：ＣＯＤ值的平均值为 ·６·安徽工程大学学报第２６卷图４实验污水处理效果分析图１１２２ｍｇ／Ｌ；ＢＯＤ值的平均值为７３２ｍｇ／Ｌ；固体悬浮物ＳＳ的平均值为９４６ｍｇ／Ｌ．从以上数据分析，本次实验所配置的原污水高于标准要求值．出水水样检测中，本次实验结果如下为ＣＯＤ值的平均值为６２ｍｇ／Ｌ；ＢＯＤ值的平均值为４ｍｇ／Ｌ；固体悬浮物ＳＳ的平均值为１４ｍｇ／Ｌ．ｐＨ值的平均值为７．４．耐热大肠杆菌数检测上由于条件有限无法自己检测，采用送检防疫站检测，经防疫站检测出水水样中耐热大肠杆菌数为未检出．由分析可知，经过该船舶生活污水处理工艺处理后的粪便废水ＣＯＤ去除率在９２％以上，ＢＯＤ去除率在９８％以上，ＳＳ去除率为９７％以上，其耐热大肠杆菌个数经送检测定值为零，完全达到相关排放标准．４结语本文结合船舶生活污水特点，设计出一套可用的船舶生活污水处理装置污水处理工艺，将ＭＢＲ膜污水处理技术应用于船舶生活污水的处理，对该工艺进行了实验分析，试验结果证明该方案在技术上是合理的，设计可行的，完全可以满足船舶生活污水处理的需要，具有广泛推广应用价值．参考文献：［１］ＫｌａｕｓＭａｓｃｏｗ．Ｖａｃｕｕｍａｎｄｓｅｗａｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ［Ｃ］／／Ｗａｓｔｅ－ｗａｔｅｒＴｒｅａｔｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒＳｈｏｐｓ，Ｏｌｄｅｎｂｕｒｇ：ＥｕｌｅａｎｄＰａｒｔｎｅｒｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｓｕｌｔｉｎｇＳＰＲＬ，１９９８：３７７－３９９．［２］ＤａｖｉｄＨｉｌｌ．Ｍａｒｉｎｅｓｅｗａｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ－ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｂｌａｃｋａｎｄｇｒｅｙｗａｔｅｒ，ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔａｎｄｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ［Ｃ］／／ＢａｌｌａｓｔｗａｔｅｒａｎｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔＡｂｏａｒｄＳｈｉｐｓａｎｄｉｎｐｏｒｔｓ，Ｂｒｅｍｅｎ，ＥｕｌｅＰａｒｔｎｅｒｓｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｓｕｌｔｉｎｇＳＰＲＬ，２００４：５９９－６０９．［３］杨元晖．膜生物反应器处理船舶污水［Ｊ］．机电设备，２００２（３）：１０－１３．［４］李凤亭，王亮，刘华，等．膜生物反应器在水处理中的应用与新发展［Ｊ］．工业水处理，２００５，２５（１）：１０－１３．［５］张全忠，韩春梅．膜生物反应器的应用现状及存在的问题［Ｊ］．环境科学与管理，２００５，２０（４）：４２－４６．［６］于冰，李娜，张洪林．膜生物反应器Ａ／Ｏ工艺处理生活污水试验［Ｊ］．长春理工大学，２００６，１２（６）：２２－２３．［７］杨琦，尚海涛，王洪臣，等．一体膜生物反应器处理研究［Ｊ］．环境污染治理技术与设备，２００６，７（９）：７－８．［８］肖文胜，徐文国．组合填料－膜生物反应器处理生活污水生产性试验［Ｊ］．水处理技术，２００６，３２（１１）：７１．［９］王仲旭，汤兵，郑艳芬，等．膜生物反应器在废水处理中的研究现状［Ｊ］．环境保护科学，２００５，３１（３）：１８－２０．ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｓｈｉｐｓｅｗａｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔＺＨＡＮＧＸｉａｎ－ｃｈａｏ，ＸＵＪｉａｎ－ｐｉｎｇ，ＺＨＯＵＦｕ－ｌａｉ（Ｃｏｌｌ．ｏｆＢｉｏｃｈ．Ｅｎｇｎ．，ＡｎｈｕｉＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈｕ２４１０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｈｉｐｓｅｗａｇｅ，ｔｈｅａｎｔｈｏｒｓｃｈｏｏｓｅｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｍｅｔｈｏｄ，＋ＭＢＲＭｅｍｂｒａｎｅＢｉｏｒｅａｃｔｏｒ，ａｓｔｈｅｍａｉｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．ＴｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎＭａｒｉｎｅｓｅｗａｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｅｑｕｉｐ－ｍｅｎｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｓｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｓｅｗａｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｓｔｉｎｇｏｆｔｈｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅ，ＣＯＤｒｅ－ｍｏｖａｌｒａｔｅｗａｓａｂｏｖｅ９２％，ＢＯＤ５ｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅａｂｏｖｅ９８％，ＳＳｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅａｂｏｖｅ９７％，ｔｈｅｔｅｓｔｖａｌｕｅｏｆｈｅａｔ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉｚｅｒｏ，ｐｅｒｆｅｃｔｌｙｍｅｅｔｉｎｇｔｈｅＩＭＯｅｍｉｓｓｉｏｎｓｔａｎｄａｒｄｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｍｅｔｈｏｄ；ＭＢＲ；ＩＭＯ；ｓｈｉｐｓｅｗａｇｅ；ｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅ'