7 000 HP多用途拖船中水回用系统设计与应用

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　　摘    要：本文主要介绍7000 HP多用途拖船中水回用系统的组成、主要设备及处理原理与流程、设计注意事项、系统常见故障及排除措施。
　　关键词：中水回用;原理;设计
　　中图分类号：U664.85                               文献标识码：A
　　Abstract： This paper mainly introduces the main components， principle and treatment process of main equipment， design considerations and application requirements， common system failures and troubleshooting， etc. of the reclaimed water reuse system of 7 000 HP multi-purpose tug.
　　Key words： Reclaimed water reuse; Principle; Design
　　1    前言
　　船舶生活污水包括黑水和灰水。黑水是指：厕所和小便池的排出物;医务室的面盆、洗澡盆及排水孔的排出物;以及混有上述排出物的其他废水;灰水是指：除黑水以外的船上产生的其他污水，主要是来自洗手池、淋浴间、洗衣房等处的废水。
　　随着国内外环保要求的不断提高，船舶生活污水的处理要求与排放标准日益严格，部分海域和港口已提出生活污水零排放的要求。
　　7 000 HP多用途拖船是广州船舶及海洋工程设计研究院系列工程船产品之一，其功能多样，最大作业配员达65人。本船生活污水的设计，是在满足IMO MPEC.227（64）排放要求的基础上进一步提高处理要求，实现船上全部生活污水的处理，满足中水处理回用的要求，并可维持一定时间的生活污水零排放使用要求。
　　本文主要介绍7 000 HP多用途拖船生活污水中水回用系统的组成、主要设备及处理原理与流程、设计注意事项、系统常见故障及排除措施等。
　　2   系统组成
　　目前常用的生活污水处理方法主要有：生物法;物化法;电化学法等。
　　本船生活污水采用生化+MBR膜法污水处理方法。它是利用活性污泥与生物膜中的微生物，在有氧环境下联合作用来消除污水中的有机污染物，再经过纳滤膜处理，实现污水处理与中水回用。处理后的回用水水质符合城市污水再生利用的冲厕水标准（GB/T 18920-2002），并高于IMO MEPC227（64）的排放要求。回用水用于：全船马桶、便池的冲洗;机械设备的冲洗;甲板清洗等。
　　本系统主要由污水收集柜、处理柜、膜柜、中水柜、切割机、污水泵、产水泵、反洗泵、排放泵、EFM泵、EFM药桶、鼓风机、MBR膜组件、液位计、电控箱、电动阀门、管道、阀门等组成。
　　3   主要设备原理和处理流程
　　本船采用重力式生活污水系统，船上收集的黑、灰水（厨房污水经撇油处理）全部进入污水收集柜内，系统可通过阀门控制选择进行处理或转驳。
　　3.1  主要设备及原理
　　（1）切割机、污水泵
　　切割机用于将收集柜内的污水切割粉碎，污水泵把粉碎后的污水转驳至生化柜，進行序批生化处理或通过应急排放口排放多余污泥。
　　（2） 鼓风机
　　鼓风机用于向缓冲柜、序批生化柜内提供充足的氧气，以利于活性污泥的繁殖。
　　（3） 紫外线消毒装置
　　紫外线消毒装置用于产生紫外线，对排放水进行消毒。
　　（4） EFM泵、EFM药桶
　　EFM泵用于将3%NaOH溶液或者次氯酸钠溶液泵入膜组，对膜组进行清洗。该泵由聚四氟乙烯滚轮组成，经电动机通过减速齿轮驱动，液体由加药泵从药桶通过硅胶管由滚轮挤压到膜组内。
　　（5）MBR膜、纳滤膜组件
　　膜组由中空纤维超滤膜、纳滤膜元件组成，用于膜化分离过滤和处理生化柜后的排放水，污泥被截留和混合液回流到收集柜。
　　（6）污水收集柜
　　污水收集柜配置有切割机、污水泵和顶装式浮球液位控制器，泵的启停由生活污水处理装置控制箱进行控制，可选择自动运行控制。
　　污水收集柜由船体划分定制，分别设有中位启泵、低位停泵、高位报警三个液位。控制箱上设有手动和自动转换开关、转驳和直排两种功能。当选择转驳功能时：污水收集柜内液位达到中位，转驳功能启动，同时又受生活污水处理装置生化缓冲柜中位控制。当污水装置生化缓冲柜低于中位时，切割机、污水泵延时启动，开始转驳，直至缓冲柜到达中位时停止转驳;依次循环，直至污水收集柜到达低位时停止转驳;当选择直排功能时：污水收集液位达到中位时，开始启动排放，直至到达低位时停止排放;污水收集柜达到高位时，发出高液位报警。
　　（7）零排放区储水柜
　　零排放区储水柜由船体划分定制。配套一台自吸式排放泵和一套顶装式浮球液位控制器，泵的启停控制由生活污水处理装置控制箱进行控制。
　　零排放区储水柜设有中位启泵、低位停泵、高位报警三个液位。控制箱上设有手动和自动转换开关：转向手动时，自吸式排放泵连续运行;转向自动时，生活污水舱液位达到中位时开始启动排放，直至达到低位时停止排放;生活污水舱达到高位时，发出高液位报警。
　　3.2  处理流程 　　船上日常收集的黑、灰水进入到污水收集柜内，污水收集柜设有中位启泵、低位停泵、高位报警信号控制。当柜内液位达到中位设定值，污水泵启动，污水经切割机粉碎送至生活污水处理装置;当柜内液位达到低位设定值，污水泵停止;当柜内液位达到高位设定值，发出高液位报警信号。
　　污水在生活污水处理装置内进行接触氧化、生化处理，除去水中有机物，然后溢流进入膜柜，通过MBR膜的分离作用，污泥被截留和混合液回流到收集柜。处理后的达标水经紫外线消毒，由泵送至中水柜。中水柜容量相对较小，仅考虑日常冲洗用，中水柜满后经溢流管通至零排放区储水柜。
　　零排放区储水柜分别设有中位启泵、低位停泵、高位报警信号控制。当储水柜内液位达到中位设定值，排放泵启动，多余中水排舷外;当储水柜内液位达到低位设定值，排放泵停止;当储水柜内液位达到高位设定值，发出高液位报警信号。零排放区储水柜的容量设置相对较大，可满足全船的黑、灰水和回用中水（不对外排放）储存约5天。全船的马桶、便池由中水舱提供冲洗水。
　　另外，系统配置有相应的透气、曝气、自冲洗、反冲洗、应急排放等功能。
　　4   设计注意事项和使用要求
　　（1）系统处理量与各柜容量的设计
　　系统处理量与零排放区储水柜容量，应不少于ISO15749规定的人均最小污水值（含黑、灰水）;污水收集柜容量应能满足黑、灰水高峰时的收集与处理量;中水柜容量不必过大，但应保证全船便池的高峰冲洗用量，并留有一定余量。
　　（2）监测和自动化程序设计
　　系统自动化程度应满足日常工作需求，系统中船体各水柜应设有液位遥测;系统应设置PLC控制程序，正常情况下各设备系统可实现自动运行和监测，在特定情况下也可通过人工操作进行功能转换或检查、抽样等。
　　（3）培菌
　　系統正常运行前均需进行培菌。在首次调试运行期间，需向设备加注淡水并投放营养物。一般的原污水培菌需要2-3周时间，如能加入种泥菌种可缩短培养时间。在已培养有活性菌的装置，若暂停工作一段时间（一般不超过15天）后当再次启动装置时，因装置内已有休眠的活性污泥，培菌过程仅需1-2天。培菌过程中膜组不参加工作，系统在调试期培菌后，即可满足各种情况的使用要求。
　　（4）清洗
　　膜组件一般正常使用3个月以后或流量降低时，需对其进行化学清洗，化学药剂采用3%的NaOH溶液或次氯酸钠溶液。
　　（5）污泥排放
　　当装置正常运行半年左右，使用100 mL量筒从处理柜内取100 mL污水，放置半个小时，若污泥量达到1/2以上时，需排去少量污泥至达到1/3时停止。排放必须用污泥桶进行收集或在公海进行排放，不得任意排放。
　　（6）杂物过滤与管制
　　为确保系统的正常运行，海水、日常硬质废杂物、厨房高油分等应禁止排入系统，以防出现堵塞和造成污泥减少、处理能力下降。
　　（7）系统管路设计与布置
　　污水管管径应可满足污水的正常排放，除设备设有透气管外，上层管路在高位处也应设有透气管;所有管路应保证合适的斜度，透气管出口处应带防火网。
　　（8）存储
　　当生活污水处理装置长期停止运行时，需将膜组件清洗干净并用化学药水浸泡储存，防止膜组性能下降。同时，清除处理柜内污水及杂物，关闭所有阀门、电源，保持装置清洁。
　　5   系统常见故障及排除措施
　　经实船应用情况反馈，系统运行可靠，处理功能满足使用需求，中水回用比传统海水冲厕优势明显。但在日常使用中，也遇到过一些故障，常见故障及排除措施见表2。
　　6     结束语
　　本船中水回用系统的设计与应用，提升了污水处理品质，实现了生活污水处理回用（淡水）冲厕。与传统的海水冲厕比较，大大减少对设备、管路及附件的腐蚀，具有更好的环保性与经济性。随着船舶环保要求的日益严格，生活污水处理技术不断提高，将进一步提升回用水品质，扩大回用水的用途。本文可供相关设计与应用提供参考。
　　参考文献
　　[1]  陈勇. 浅析船舶生活污水处理系统设计.机电技术[J]，  2012（12）.
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