STU型船舶生活污水處理裝置的研究

楊杰　趙胤鵬

摘 要：針對國際海事組織提出的船舶污水排放新標準IMO.MEPC.159（55），結(jié)合船舶生活污水處理裝置自身的特點，綜述了船舶生活污水處理裝置的工藝原理，并對船舶生活污水處理裝置前景進行了展望。

關(guān)鍵詞：船舶生活污水；生活污水處理裝置；裝置設(shè)計特點

中圖分類號：U672.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）04-0044-02

近些年來人類環(huán)保意識的不斷提高，國內(nèi)外防污染標準要求也越來越嚴格。2006年國際海事組織通過生活污水新排放標準MEPC.159（55），于2010年1月1日強制執(zhí)行，該排放標準相對于老標準嚴格一倍以上。2011年國家海事局出版的《內(nèi)河船舶法定檢驗規(guī)則》和2013中國船級社出版的《綠色船舶規(guī)范》均要求船舶生活污水處理裝置需滿足IMO.MEPC.159（55）標準。

隨著環(huán)境工程技術(shù)的發(fā)展，各種污水處理技術(shù)和設(shè)備也在不斷發(fā)展，處理方法多種多樣，在各種船舶上均已得到了廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合調(diào)研資料及實船設(shè)計經(jīng)驗，著重介紹揚州市海洋環(huán)保設(shè)備有限公司的STU型船用生活污水處理裝置的結(jié)構(gòu)特點、性能。

1 船舶生活污水排放規(guī)范和處理方法

1.1 船舶生活污水的定義

船舶生活污水是下列各種水質(zhì)：任何形式的馬桶、小便池的排出物和其他廢棄物；從醫(yī)務(wù)室的面盆、洗澡盆和這些處所排除的污水；裝有活的動物處所的排出物；混有上述排出物的其他廢水。船舶生活污水不僅含有有機物和礦物質(zhì)，而且還含有大量的細菌、寄生蟲，有時還含有危害人體及水生物的病毒，如不經(jīng)過任何處理而將其任意排放，就可能造成周圍水域的污染。

1.2 船舶生活污水的排放規(guī)范

為了防止船舶生活污水污染，內(nèi)河船用生活污水處理裝置主要是依據(jù)《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則2011》、《船用生活污水處理系統(tǒng)技術(shù)條件》GB/T10833-1989和IMO.MEPC.159（55） 決議附件《經(jīng)修訂的實施生活污水處理裝置排出物標準和性能試驗導(dǎo)則》，如下所示。

1.3 船舶生活污水處理方法

目前，長江江蘇段及內(nèi)河船舶采用的生活污水處理方式主要有兩種：收集貯存式和處理排放式，即在京杭運河等零排放水域?qū)⑸钗鬯占A存，到港口再由垃圾站接收；航行非零排放水域如長江再由處理裝置處理排放。

1.3.1 收集貯存式

通過專設(shè)的糞便柜收集貯存含糞尿的廁所沖洗水，集中排放到岸上接收裝置。其糞便柜內(nèi)壁應(yīng)涂敷環(huán)氧樹脂或采用玻璃鋼襯里，以防銹蝕。采用這種處理方式的裝置，只需從各個廁所匯集糞尿的管路和配備足夠容量的貯存柜即可，所以裝置十分簡單，造價低，但貯存柜的容量往往需要很大，特別是內(nèi)河岸上這些接受裝置還是配備不到位。同時當糞尿需要長期貯存時，還必須使用化學藥品殺菌、消毒和除臭，增加藥品費用。此外，因必須依靠岸上的接收處理而需支付處理費。這些缺點限制其應(yīng)用，不宜推廣，只有在內(nèi)河零排放等特定水域使用。

1.3.2 處理排放式

船用生活污水處理裝置，是利用好氧性微生物為主的活性污泥對污水中的有機物進行氧化分解，使其變成無機物，然后進行大腸桿菌消毒處理，再排放?；钚晕勰鄬τ袡C物具有很強的吸附能力和氧化分解能力?；钚晕勰嗨l(fā)酵產(chǎn)生的微生物，在有氧的條件下，能透過細菌的細胞壁將污水中的溶解性有機物吸收，固體和膠體的有機物先附在細菌體外，由細菌所分泌的外酶分解為溶解性物質(zhì)再加以吸收。細菌通過其自身的生命活動——氧化、還原、合成等過程，將一部分被吸收的有機物氧化成簡單的無機物，同時放出能量，供細菌活動、生長、繁殖，而將另一部分有機質(zhì)軟化為生物體所必須的營養(yǎng)質(zhì)，組成新的原生質(zhì)，使細菌生長繁殖。采用此種處理方法，處理效果好，所需糞便柜體積小，比較簡單可靠，已在船舶上廣泛應(yīng)用。但缺點是需連續(xù)使用，否則微生物就會死亡而失去處理能力，再生處理所需時間長。

2 STU型船舶生活污水處理裝置設(shè)計思路

2.1 工藝流程

2.2 設(shè)計原理

STU-6型生活污水處理裝置（圖1）日處理量：490 L/d；排水水質(zhì)滿足IMO.MEPC.159（55） 決議附件《經(jīng)修訂的實施生活污水處理裝置排出物標準和性能試驗導(dǎo)則》，適用于處理常規(guī)沖洗系統(tǒng)產(chǎn)生的生活污水（4-7 人），該裝置兼有活性污泥和生物膜法處理之特點，設(shè)有污泥、殘渣回流再處理系統(tǒng)，污泥排放周期長；該裝置由四個柜室組成，即粉碎氧化柜，曝氣柜、沉淀柜、膜生化柜。糞便污水從粉碎柜入口進入處理裝置，在粉碎柜內(nèi)缺氧區(qū)污水發(fā)生水解酸化反應(yīng)，草紙等難降解、大顆粒污染物被分解成小顆粒。污水通過溢流管進入接觸氧化柜，接觸氧化柜裝有復(fù)合填料，好氧生物在其中大量繁殖，污水中部分有機污染物在填料中被微生物降解為二氧化碳和水。污水在一級接觸氧化柜內(nèi)被稀釋、降解并停留一定的時間，隨后進入沉淀柜。經(jīng)沉淀后的“上清液”自動溢流流入膜反應(yīng)柜，進一步氧化、分離小分子有機物，膜的高效截留作用，使活性污泥及微生物、未經(jīng)充分生化的小分子污染物被膜絲及表面的生物膜截留在裝置中繼續(xù)進行生化反應(yīng)，動態(tài)地延長了污水停留時間，實現(xiàn)了水力停留時間與污泥齡的完全分離，使得裝置運行控制更加靈活穩(wěn)定。經(jīng)過膜件處理過的“清水”一般可以達到國際排放標準，但為了更可靠地保證排放水符合國際標準，“清水”被貯存在清水箱中等待下一步凈化處理，貯存到一定量后由排放泵泵入精濾器中，對清水進行再次凈化過濾，以降低出水有機物含量，最后再經(jīng)紫外線消毒器殺死出水中可能漏網(wǎng)的大腸菌群，保證出水能夠達標排放。如圖2。

2.2 設(shè)計優(yōu)點

（1）本裝置主要采用生物膜接觸氧化工藝處理船舶生活污水，本裝置粉碎柜也采用粉碎加曝氣氧化工藝，且本裝置污泥回流量相當少，主要是將膜柜底部污泥定期回流，如考慮一定的回流量，水力停留時間更長。另外，粉碎柜缺氧區(qū)也可以降解沉淀柜回流污泥，顆保證系統(tǒng)污泥殘渣不會超量積累。

（2）本裝置未用氯藥品殺菌，而是依據(jù)飲用水《紫外線消毒器》QB/T1172-99標準中參數(shù)選型表，同時飲用水大腸桿菌排放標準（1L水不超過3個）遠遠比船舶合格水排放標準（小于100個/mL）更嚴格。

（3）采用了一種軟性纖維填料，克服了一般采用活性污泥法或以硬性填料作為生物載體的生物膜法的處理裝置的弊病。

（4）在線反沖洗，本裝置如圖1配備了微型自吸泵和清水箱，該泵能在膜絲內(nèi)外形成一定的壓差，如果膜因污染堵塞，排水量下降，最終高位報警，此時啟動自吸泵反清洗，可增加膜通量，延長膜的壽命。

（5）該處理裝置體積小，主尺寸為1200×600×1000（mm）、結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計為分體式，內(nèi)河船舶均可通過吊進機艙后再組裝。

（6）該裝置正常工作電源為24V，符合內(nèi)河船用蓄電池要求，夜間船舶停泊斷電可正常運行。裝置重啟速度快，無需周期性培菌馴化調(diào)試。

3 結(jié)束語

現(xiàn)在隨著內(nèi)河運力的增加，國家對船舶防污染補貼力度加大，船用生活污水處理裝置的研究與應(yīng)用也是層出不窮，但從上述設(shè)計介紹可以看出，船用生活污水處理裝置，因船上環(huán)境較為特殊，應(yīng)力求處理過程穩(wěn)定且效率高、縮小設(shè)備尺寸、降低重量、減少能耗、經(jīng)濟合理、操作管理簡便等。只有達到生產(chǎn)效益與環(huán)保效益兼顧，才能使船用生活污水處理裝置發(fā)揮應(yīng)有的作用。

參考文獻：

[1]王曉中.船舶生活污水的排放規(guī)范及處理方式[J].科技資訊，2011（2）.

[2]中華人民共和國海事局.船舶與海上設(shè)施法定檢驗規(guī)則[M].北京：人民交通出版社，2001