7 000 HP多用途拖船中水回用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

柳堪樂(lè) 梁耀明 嚴(yán)姬

摘? ? 要：本文主要介紹7000 HP多用途拖船中水回用系統(tǒng)的組成、主要設(shè)備及處理原理與流程、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)、系統(tǒng)常見(jiàn)故障及排除措施。

關(guān)鍵詞：中水回用;原理;設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U664.85 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：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：廁所和小便池的排出物;醫(yī)務(wù)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廢水;灰水是指：除黑水以外的船上產(chǎn)生的其他污水，主要是來(lái)自洗手池、淋浴間、洗衣房等處的廢水。

隨著國(guó)內(nèi)外環(huán)保要求的不斷提高，船舶生活污水的處理要求與排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，部分海域和港口已提出生活污水零排放的要求。

7 000 HP多用途拖船是廣州船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院系列工程船產(chǎn)品之一，其功能多樣，最大作業(yè)配員達(dá)65人。本船生活污水的設(shè)計(jì)，是在滿足IMO MPEC.227（64）排放要求的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高處理要求，實(shí)現(xiàn)船上全部生活污水的處理，滿足中水處理回用的要求，并可維持一定時(shí)間的生活污水零排放使用要求。

本文主要介紹7 000 HP多用途拖船生活污水中水回用系統(tǒng)的組成、主要設(shè)備及處理原理與流程、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)、系統(tǒng)常見(jiàn)故障及排除措施等。

2? ?系統(tǒng)組成

目前常用的生活污水處理方法主要有：生物法;物化法;電化學(xué)法等。

本船生活污水采用生化+MBR膜法污水處理方法。它是利用活性污泥與生物膜中的微生物，在有氧環(huán)境下聯(lián)合作用來(lái)消除污水中的有機(jī)污染物，再經(jīng)過(guò)納濾膜處理，實(shí)現(xiàn)污水處理與中水回用。處理后的回用水水質(zhì)符合城市污水再生利用的沖廁水標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 18920-2002），并高于IMO MEPC227（64）的排放要求?；赜盟糜冢喝R桶、便池的沖洗;機(jī)械設(shè)備的沖洗;甲板清洗等。

本系統(tǒng)主要由污水收集柜、處理柜、膜柜、中水柜、切割機(jī)、污水泵、產(chǎn)水泵、反洗泵、排放泵、EFM泵、EFM藥桶、鼓風(fēng)機(jī)、MBR膜組件、液位計(jì)、電控箱、電動(dòng)閥門、管道、閥門等組成。

3? ?主要設(shè)備原理和處理流程

本船采用重力式生活污水系統(tǒng)，船上收集的黑、灰水（廚房污水經(jīng)撇油處理）全部進(jìn)入污水收集柜內(nèi)，系統(tǒng)可通過(guò)閥門控制選擇進(jìn)行處理或轉(zhuǎn)駁。

3.1? 主要設(shè)備及原理

（1）切割機(jī)、污水泵

切割機(jī)用于將收集柜內(nèi)的污水切割粉碎，污水泵把粉碎后的污水轉(zhuǎn)駁至生化柜，進(jìn)行序批生化處理或通過(guò)應(yīng)急排放口排放多余污泥。

（2） 鼓風(fēng)機(jī)

鼓風(fēng)機(jī)用于向緩沖柜、序批生化柜內(nèi)提供充足的氧氣，以利于活性污泥的繁殖。

（3） 紫外線消毒裝置

紫外線消毒裝置用于產(chǎn)生紫外線，對(duì)排放水進(jìn)行消毒。

（4） EFM泵、EFM藥桶

EFM泵用于將3%NaOH溶液或者次氯酸鈉溶液泵入膜組，對(duì)膜組進(jìn)行清洗。該泵由聚四氟乙烯滾輪組成，經(jīng)電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速齒輪驅(qū)動(dòng)，液體由加藥泵從藥桶通過(guò)硅膠管由滾輪擠壓到膜組內(nèi)。

（5）MBR膜、納濾膜組件

膜組由中空纖維超濾膜、納濾膜元件組成，用于膜化分離過(guò)濾和處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機(jī)、污水泵和頂裝式浮球液位控制器，泵的啟停由生活污水處理裝置控制箱進(jìn)行控制，可選擇自動(dòng)運(yùn)行控制。

污水收集柜由船體劃分定制，分別設(shè)有中位啟泵、低位停泵、高位報(bào)警三個(gè)液位。控制箱上設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)駁和直排兩種功能。當(dāng)選擇轉(zhuǎn)駁功能時(shí)：污水收集柜內(nèi)液位達(dá)到中位，轉(zhuǎn)駁功能啟動(dòng)，同時(shí)又受生活污水處理裝置生化緩沖柜中位控制。當(dāng)污水裝置生化緩沖柜低于中位時(shí)，切割機(jī)、污水泵延時(shí)啟動(dòng)，開(kāi)始轉(zhuǎn)駁，直至緩沖柜到達(dá)中位時(shí)停止轉(zhuǎn)駁;依次循環(huán)，直至污水收集柜到達(dá)低位時(shí)停止轉(zhuǎn)駁;當(dāng)選擇直排功能時(shí)：污水收集液位達(dá)到中位時(shí)，開(kāi)始啟動(dòng)排放，直至到達(dá)低位時(shí)停止排放;污水收集柜達(dá)到高位時(shí)，發(fā)出高液位報(bào)警。

（7）零排放區(qū)儲(chǔ)水柜

零排放區(qū)儲(chǔ)水柜由船體劃分定制。配套一臺(tái)自吸式排放泵和一套頂裝式浮球液位控制器，泵的啟?？刂朴缮钗鬯幚硌b置控制箱進(jìn)行控制。

零排放區(qū)儲(chǔ)水柜設(shè)有中位啟泵、低位停泵、高位報(bào)警三個(gè)液位。控制箱上設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)：轉(zhuǎn)向手動(dòng)時(shí)，自吸式排放泵連續(xù)運(yùn)行;轉(zhuǎn)向自動(dòng)時(shí)，生活污水艙液位達(dá)到中位時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)排放，直至達(dá)到低位時(shí)停止排放;生活污水艙達(dá)到高位時(shí)，發(fā)出高液位報(bào)警。

3.2? 處理流程

船上日常收集的黑、灰水進(jìn)入到污水收集柜內(nèi)，污水收集柜設(shè)有中位啟泵、低位停泵、高位報(bào)警信號(hào)控制。當(dāng)柜內(nèi)液位達(dá)到中位設(shè)定值，污水泵啟動(dòng)，污水經(jīng)切割機(jī)粉碎送至生活污水處理裝置;當(dāng)柜內(nèi)液位達(dá)到低位設(shè)定值，污水泵停止;當(dāng)柜內(nèi)液位達(dá)到高位設(shè)定值，發(fā)出高液位報(bào)警信號(hào)。

污水在生活污水處理裝置內(nèi)進(jìn)行接觸氧化、生化處理，除去水中有機(jī)物，然后溢流進(jìn)入膜柜，通過(guò)MBR膜的分離作用，污泥被截留和混合液回流到收集柜。處理后的達(dá)標(biāo)水經(jīng)紫外線消毒，由泵送至中水柜。中水柜容量相對(duì)較小，僅考慮日常沖洗用，中水柜滿后經(jīng)溢流管通至零排放區(qū)儲(chǔ)水柜。

零排放區(qū)儲(chǔ)水柜分別設(shè)有中位啟泵、低位停泵、高位報(bào)警信號(hào)控制。當(dāng)儲(chǔ)水柜內(nèi)液位達(dá)到中位設(shè)定值，排放泵啟動(dòng)，多余中水排舷外;當(dāng)儲(chǔ)水柜內(nèi)液位達(dá)到低位設(shè)定值，排放泵停止;當(dāng)儲(chǔ)水柜內(nèi)液位達(dá)到高位設(shè)定值，發(fā)出高液位報(bào)警信號(hào)。零排放區(qū)儲(chǔ)水柜的容量設(shè)置相對(duì)較大，可滿足全船的黑、灰水和回用中水（不對(duì)外排放）儲(chǔ)存約5天。全船的馬桶、便池由中水艙提供沖洗水。

另外，系統(tǒng)配置有相應(yīng)的透氣、曝氣、自沖洗、反沖洗、應(yīng)急排放等功能。

4? ?設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)和使用要求

（1）系統(tǒng)處理量與各柜容量的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)處理量與零排放區(qū)儲(chǔ)水柜容量，應(yīng)不少于ISO15749規(guī)定的人均最小污水值（含黑、灰水）;污水收集柜容量應(yīng)能滿足黑、灰水高峰時(shí)的收集與處理量;中水柜容量不必過(guò)大，但應(yīng)保證全船便池的高峰沖洗用量，并留有一定余量。

（2）監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)自動(dòng)化程度應(yīng)滿足日常工作需求，系統(tǒng)中船體各水柜應(yīng)設(shè)有液位遙測(cè);系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置PLC控制程序，正常情況下各設(shè)備系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行和監(jiān)測(cè)，在特定情況下也可通過(guò)人工操作進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換或檢查、抽樣等。

（3）培菌

系統(tǒng)正常運(yùn)行前均需進(jìn)行培菌。在首次調(diào)試運(yùn)行期間，需向設(shè)備加注淡水并投放營(yíng)養(yǎng)物。一般的原污水培菌需要2-3周時(shí)間，如能加入種泥菌種可縮短培養(yǎng)時(shí)間。在已培養(yǎng)有活性菌的裝置，若暫停工作一段時(shí)間（一般不超過(guò)15天）后當(dāng)再次啟動(dòng)裝置時(shí)，因裝置內(nèi)已有休眠的活性污泥，培菌過(guò)程僅需1-2天。培菌過(guò)程中膜組不參加工作，系統(tǒng)在調(diào)試期培菌后，即可滿足各種情況的使用要求。

（4）清洗

膜組件一般正常使用3個(gè)月以后或流量降低時(shí)，需對(duì)其進(jìn)行化學(xué)清洗，化學(xué)藥劑采用3%的NaOH溶液或次氯酸鈉溶液。

（5）污泥排放

當(dāng)裝置正常運(yùn)行半年左右，使用100 mL量筒從處理柜內(nèi)取100 mL污水，放置半個(gè)小時(shí)，若污泥量達(dá)到1/2以上時(shí)，需排去少量污泥至達(dá)到1/3時(shí)停止。排放必須用污泥桶進(jìn)行收集或在公海進(jìn)行排放，不得任意排放。

（6）雜物過(guò)濾與管制

為確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行，海水、日常硬質(zhì)廢雜物、廚房高油分等應(yīng)禁止排入系統(tǒng)，以防出現(xiàn)堵塞和造成污泥減少、處理能力下降。

（7）系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)與布置

污水管管徑應(yīng)可滿足污水的正常排放，除設(shè)備設(shè)有透氣管外，上層管路在高位處也應(yīng)設(shè)有透氣管;所有管路應(yīng)保證合適的斜度，透氣管出口處應(yīng)帶防火網(wǎng)。

（8）存儲(chǔ)

當(dāng)生活污水處理裝置長(zhǎng)期停止運(yùn)行時(shí)，需將膜組件清洗干凈并用化學(xué)藥水浸泡儲(chǔ)存，防止膜組性能下降。同時(shí)，清除處理柜內(nèi)污水及雜物，關(guān)閉所有閥門、電源，保持裝置清潔。

5? ?系統(tǒng)常見(jiàn)故障及排除措施

經(jīng)實(shí)船應(yīng)用情況反饋，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，處理功能滿足使用需求，中水回用比傳統(tǒng)海水沖廁優(yōu)勢(shì)明顯。但在日常使用中，也遇到過(guò)一些故障，常見(jiàn)故障及排除措施見(jiàn)表2。

6? ? ?結(jié)束語(yǔ)

本船中水回用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，提升了污水處理品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了生活污水處理回用（淡水）沖廁。與傳統(tǒng)的海水沖廁比較，大大減少對(duì)設(shè)備、管路及附件的腐蝕，具有更好的環(huán)保性與經(jīng)濟(jì)性。隨著船舶環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，生活污水處理技術(shù)不斷提高，將進(jìn)一步提升回用水品質(zhì)，擴(kuò)大回用水的用途。本文可供相關(guān)設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]? 陳勇. 淺析船舶生活污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì).機(jī)電技術(shù)[J]，? 2012（12）.