李 鵬，王 寧，劉 儉

(天津修船技術(shù)研究所，天津 300456 )

生活污水處理裝置分析及運用

李 鵬，王 寧，劉 儉

(天津修船技術(shù)研究所，天津 300456 )

文章主要研究運用合適的污水處理裝置更好的處理生活樓污水。由于國家對環(huán)境保護越來越重視，特別是對海洋環(huán)境水質(zhì)提出更高的國際化標準要求。這就需要對生活污水裝置進行一系列的優(yōu)化，來滿足污水處理的國際化要求。

海洋平臺；生活污水；污水處理裝置；氣液分離器

1 背景和工藝流程

1.1 系統(tǒng)背景

生活樓用水量沒有專門的標準和規(guī)范，一般參照《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》進行選用。船舶生活用水包括衛(wèi)生間沖洗、洗衣、餐飲等。

生活污水的產(chǎn)生和排放通常是不穩(wěn)定的，其流量也不穩(wěn)定。根據(jù)在KL10-1平臺上生活樓污水的調(diào)查，每日的最大污水量出現(xiàn)在早7∶00～8∶00，其污水量可達50 L/h，與日污水量250 L/d相比，可知變化系數(shù)為1∶5。對于生活樓而言，生活污水量波動較大，甚至會出現(xiàn)夜間無污水排放的情況。為保證污水處理裝置的穩(wěn)定運行，必須進行污水流量的調(diào)節(jié)。就生活污水處理而言，生活用水量越少，污水越少，對處理越有利。因此，①必須對其用水機制進行改進，盡可能采用節(jié)水型的用水裝置；②在生活污水裝置前端增加緩沖罐來進行保護。

1.2 生活污水裝置工藝流程

按照MARPOL73/78附則Ⅳ《船舶生活污水防污染規(guī)則》的規(guī)定，除非特殊情況，禁止海上船舶及平臺直接向海域排放生活污水。海上必須安裝符合相應(yīng)標準的生活污水處理裝置，生活污水處理裝置從工藝上可分為2種。

1)生活污水處理裝置生化法。生活污水生化處理裝置(MBR)是利用生物化學法的生活污水處理裝置。此裝置運用較廣泛，是依靠細菌產(chǎn)生細菌酶，用酶來分解有機物，達到對水質(zhì)的凈化。

MBR的優(yōu)點是對有機物分解徹底，不用加裝污染藥劑，不會對裝置自身產(chǎn)生運行污染及阻礙；如果使用得當，不用增加細菌且成本較低。

MBR的缺點是需要有足夠的空間，使細菌能夠大量繁殖產(chǎn)生細菌酶；需要給細菌創(chuàng)造出適合生長的溫度、空間、物質(zhì)等；對無機物如塑料、鋼砂等無法分解，且分解有機物的反應(yīng)時間長。

其流程是廚房污水先進撇油器，撇去過多的油脂。因為油脂過多會使有限的細菌無法生存。再與洗滌水和沖廁水進入污水收集器。通過輸送泵進入污水調(diào)節(jié)柜，然后進入一級反應(yīng)柜、二級反應(yīng)柜，進行反應(yīng)。在反應(yīng)過后進入沉降柜，沉降出多余的雜質(zhì)。再到集水柜中通過膜組件，濾去細小的雜質(zhì)。最后進入紫外線消毒柜，殺死過多的細菌流向大海，放出達標水質(zhì)。

MBR裝置是通過生物化學的方法來完成核心處理。這種裝置主要是保證其內(nèi)部裝置細菌的存活?？梢岳门撌疫M行空間上的改造，使得反應(yīng)空間比較大，適合細菌的生長。在細菌存活的狀態(tài)下，水質(zhì)可以達到排放標準。并且沒有二次污染，不需要加入其它化學藥劑[1]。

2)生活污水處理裝置電解法。由于生活污水處理裝置電解法是利用電能對生活污水及其雜質(zhì)進行分解。近些年，中國大部分海洋平臺和采油船的生活樓都采用這種生活污水處理裝置，使這種裝置得到了很好的發(fā)展。生活污水處理裝置電解法裝置可分為YPS處理裝置(具有高電壓、大電流功能)、STDN處理裝置(具有高電壓、大電流瞬時功能)和ECO處理裝置(具有低電壓、大電流瞬時功能)。

YPS是利用高電壓、大電流電解有機物質(zhì)的生活污水處理裝置，此裝置設(shè)計簡單，其工作原理是用電流把有機物質(zhì)分解成碳、氫氣、水、鈣質(zhì)等物質(zhì)。優(yōu)點是流程簡單、空間小、分解快；缺點是會產(chǎn)生氫氣、產(chǎn)生鈣質(zhì)、耗電量大。

STDN是利用電解法生活污水處理裝置，其電解方法與YPS一樣。但STDN前端增加了粉碎泵，使污水可以在管線中與電極板進行瞬間分解，減少鈣質(zhì)。

ECO是在YPS裝置和STDN裝置基礎(chǔ)上進行升級，它采用低電壓、大電流進行電解，并在反應(yīng)器前端加裝粉碎泵，使污水達到瞬時處理要求。此裝置會產(chǎn)生一氧化碳、水和鈣質(zhì)。ECO的優(yōu)點是自主設(shè)計電池分解池，加裝粉碎池，使得反應(yīng)更快。ECO缺點是鈣質(zhì)細小，需要及時排泥同時還會產(chǎn)生有毒、可燃的一氧化碳氣泡。

ECO的流程是生活污水進入粉碎柜，對固體進行粉碎，把粉碎后的污水入海水混合，然后把混合水輸送到電離槽中進行電離，電離后進入分離器中，分離出合格水、一氧化碳、鈣質(zhì)。合格水排放，一氧化碳通過藥劑吸附吸收，鈣質(zhì)進入排泥管線。由于過程中會產(chǎn)生大量氣泡，所以在分離器中加入除泡劑。

由于ECO電壓過低所以功率不是很高。但其分解效果比較好，產(chǎn)出鈣質(zhì)少[2]。

1.3 研究目標

結(jié)合30萬t深水船舶生活模塊的特點，并根據(jù)生活污水處理裝置的特點。做成接口簡便連接、維修簡單、占地面積小、一次投入終身收益的集成化裝置。

2 生活污水處理裝置研究及改進

本文圍繞如何把生活污水處理裝置中內(nèi)部輔助裝置，進行整合，合理安裝接口，并形成集成化裝置。

2.1 設(shè)計要求

1)滿足生活污水處理裝置處理水質(zhì)要求。

2)結(jié)合生活污水處理裝置的工作流程，把生活污水處理裝置制作成可快速連接的小型集成化裝置。

2.2 生活污水處理裝置參數(shù)

新海洋環(huán)境保護委員會159(55)排放標準見表1。

2.3 設(shè)計指標及設(shè)計工況

1)設(shè)計指標。生活污水處理裝置處理規(guī)模：160人。設(shè)計處理量：每人黑水100 L/d、灰水150 L/d。

2)設(shè)計工況。正常運行期間進水水質(zhì)指標(灰黑混合液)見表2。

2.4 優(yōu)缺點及其改進

生化法和電解法的優(yōu)缺點比較見表3。

綜上考慮，我們提出PBM-ECO工藝流程。該方案優(yōu)化生化法與電解法的優(yōu)勢，能夠有效的保證出水長周期達標排放。

PBM技術(shù)是新型的生物處理技術(shù)，主要是通過預(yù)處理將黑水中的有機物降至合格。

對于普通的生物處理工藝，高鹽度對微生物的生長產(chǎn)生抑制作用，①鹽度過高將導致滲透壓增大，使微生物細胞脫水，進而引起原生質(zhì)的流失；②鹽析作用使脫氫酶活性降低；③高濃度氯離子對細菌有毒害作用。

表1 排放標準

表2 水質(zhì)指標

表3 生化法和電解法的優(yōu)缺點對比

該技術(shù)通過添加高效耐鹽菌，提升處理效果，在生物的作用下，利用缺氧—好氧條件將污水處理至較低的水平。

ECO技術(shù)是特殊的電化學處理技術(shù)，特征在于應(yīng)用該技術(shù)，對于常規(guī)灰水和未達標黑水的處理。其特點主要集中在反應(yīng)器的特殊結(jié)構(gòu)和電極板的特殊性能上。

常規(guī)的灰水，其生化性較差(含洗滌劑、消毒劑、除油劑)，直接用生物處理效果差；黑水處理體系中加入灰水后，出水難以達標。利用ECO技術(shù)能實現(xiàn)常規(guī)灰水和未達標黑水的快速處理。

2.5 改進后生活污水處理裝置流程

圖1 生活污水處理裝置PBM-ECO流程

生活污水處理裝置PBM-ECO流程見圖1。 生活樓上的污水先進入粉碎池，通過粉碎泵進行粉碎，接著進入PBM反應(yīng)器與細菌反應(yīng)，然后進入ECO反應(yīng)器，與其中的電解板進行反應(yīng)后，進入氣液分離器，分離出氫氣、鈣質(zhì)、達標水。這種方案由于PBM和ECO進行了串聯(lián)，既可以去除過多的鈣質(zhì)和有機物，又可以把裝置體積做小、做成集成化。是一次投入，終身收益的集成化裝置。

3 結(jié)束語

由于在生活樓中，我們所做的生活區(qū)域都是以模塊化為單位的，所以我們所做的生活污水處理裝置也需要模塊化，以滿足快速安裝的要求。

根據(jù)以上的裝置介紹，MBR需要的空間比較大，反映溫度、時間、物質(zhì)等有適當?shù)囊蟆Ｒ虼薓BR做成小型化、模塊化是比較難的。但我們可以做成小型的預(yù)處理裝置PBM。

ECO裝置需要的空間較小，也可以做成模塊化。但是ECO裝置是低電壓、大電流裝置，這種裝置在耗電量上大于原有的生化法裝置。因此2者結(jié)合做成PBM-ECO在生活樓中運用，既達到了排放標準又節(jié)約了能源。

[1] 趙志剛.生活污水處理裝置生化法MBR裝置報告[D].上海：中國船舶重工集團公司第七○四研究所， 2013.

[2] 謝陳鑫.生活污水處理裝置電解法ECO裝置報告[D].天津：天津化工設(shè)計研究院,2013.

To meet the requirements of high-level sea-water quality and internationalized standard,sewage disposal apparatus must be optimized serially.Here in this paper,some proper sewage disposal apparatus is studied for treating sewage of living building.

offshore platform;living sewage;sewage disposal apparatus;gas-liquid separator

李鵬(1983-)，男，河北張家口人，助理工程師，大學本科，主要從事平臺及船舶生活污水處理工作。

P75

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.04.016

2017-02-15