淺析船用生活污水處理系統設計

林光鉛

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.150

摘 要：在船舶上的生活污水必須嚴格按照國際相關組織進行設計、制造是至關重要的。該文主要闡述生活污水處理系統設計，通過污水中的有機物被活性污泥吸附，粉碎污物、擾動污泥以提高生化處理的效率，以及紫外線消毒器有效地殺死幾乎所有的有害細菌，滿足IMO等相關組織要求的系統設計，船舶防污染和保護海洋生態環境的應用。

關鍵詞：生化處理 有害細菌 排放值

中圖分類號：U664 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（b）-0150-02

1 概述

近年來，海洋污染日益成為世界各國嚴重關切的問題，在我國由于污染使海水水質惡化，海洋生態系統受到破壞，大面積赤潮爆發等事件時有發生，一些地區的海水污染成為制約海洋經濟發展的重要因素。國際海事組織（IMO）制定相關規定，《1973年國際防止船舶造成污染公約》由國際海事組織（IMO）在1973年10月8日至11月2日召開的國際海洋污染會議上通過。海上環境保護委員會（MEPC）自其1974年成立以來，已審議了《防污公約》的許多規定，其中有些被認為需要澄清而有些則難于付諸實施。為了統一解決這些模棱兩可和難以實施的問題，MEPC制定統一解釋。MEPC認識到有必要修正現有規則或引入新規則，其目的在于進一步減少船舶造成的操作性和事故性污染。船舶上必須有生活污水處理裝置根據Marpol 73/78 annex IV， IMO Resolution MEPC 2（VI）和MEPC.159（55）條約進行設計、測試和生產。

1.1 生活污水處理系統描述

系統包括兩個曝氣柜（No.Ⅰ&No.Ⅱ），No.Ⅲ為沉淀柜。NoⅠ柜裝有一臺粉碎泵，以便快速徹底地粉碎黑水中的污物，No.Ⅰ&No.Ⅱ之間有較小面積的對流，可使No.Ⅱ柜既增加了曝氣時間，也改善了溢流沉淀柜的水質。系統頂部安裝有渦流風機，通過布置在曝氣柜底部的曝氣管為生化菌的生長和有機物的分解提供充足的氧氣。系統的主操作面安裝有一臺排放泵，用于將處理水排放到舷外。原污水通過格柵后進入No.Ⅰ和No.Ⅱ柜，原污水進入生化處理柜，污水中的有機物被活性污泥吸附，有效提高了有機物在生化處理柜的停留時間，粉碎泵粉碎原污水中的大體積的污物和體積過大的活性污泥，能有效防止系統被阻塞，還能粉碎污物、擾動污泥以提高生化處理的效率。

在此過程中，經風機壓縮過的空氣將被注入No.Ⅰ&Ⅱ柜，通過曝氣、生化分解反應后的水將流入No.Ⅲ沉淀柜。底層沉淀物和上層浮沫經氣動噴射器返回生化處理柜No.Ⅰ再次進行粉碎和曝氣，然后進入新的生化處理循環。在船用污水處理裝置中采用了鼓風曝氣法，用曝氣器將空氣分散到水中。曝氣管采用軟性管狀曝氣器，軟管周徑表面都有氣孔，都能曝氣。在水中產生微氣泡，氣泡上升速度慢，布氣均勻，氧氣利用率提高。所采用的曝氣器氣道短而直，氣壓損失小，且避免污泥倒灌。長時間停止曝氣不會產生堵塞。船用生活污水處理裝置的優勢在于：提高曝氣過程中氧轉移的動力效率，降低動力消耗，減少了污水處理的成本。第Ⅲ柜內裝有水過濾裝置，處理水將流過過濾單元，然后流入紫外線消毒器，過濾裝置由若干個自清濾袋組成，壓縮空氣對其定時地進行反吹自清洗。同時，反清洗后的污物，將被撇沫器收集，并被抽吸噴射到第一柜再次進入新的生化處理循環。

1.2 水過濾裝置功能

水過濾裝置又稱為自凈裝置，通過PLC控制電磁閥，使得兩個濾袋進行自動更替地反吹。使用了納米技術的濾袋，將懸浮顆粒全部截留在濾袋的表面，在反沖過程中懸浮顆粒被自動地排除濾袋表面，并經過沉淀后被污泥回收裝置噴射回No.Ⅰ或（No.Ⅱ）柜，形成活性污泥。灰水和No.Ⅲ柜的處理水將一同流入No.Ⅳ清水柜內的紫外線消毒器。紫外線消毒器將有效地殺死幾乎所有的大腸桿菌、病毒及其他有害細菌，以保證污物的排放低于新條約MEPC.159（55）所規定的排放值。同時，由于減少了加氯消毒的量，故在保證排放菌數低于條約規定值時，排放物余氯的含量也低于0.5 mg/L的要求。經紫外線消毒器消毒后的處理水將自流入第四柜。大腸桿菌和細菌將被抑制到規定以下，最后被合格排放。紫外線消毒是十分有效和環保的消毒方式，并且不消耗消毒藥品。加藥處理只是輔助的消毒方式。清水柜的水經由浮子開關自動控制的排出泵排至舷外。

1.3 紫外線消毒器功能

紫外線消毒器通過細菌吸收紫外線的能量后，引起DNA 鏈的斷裂，導致細胞死亡。在消毒后不增加任何化學添加物，也不產生任何新的化學添加物。紫外線消毒后的過濾水被定義為“已過濾消毒的再生水”，基本上不含病原體（這里指脊髓灰質炎病毒5log10滅活和大腸桿菌7 d中濃度值為2.2個/100 mL）。

1.4 加藥泵功能：

生活污水處理裝置采用自動加藥系統，在每次排放污水之后，將自動加藥。藥劑采用新型藥劑，在同等濃度的情況下殺菌效果是余氯的10倍，接觸時間更短，消毒劑投加量更少；且能夠有效殺滅細菌繁殖體、細菌芽孢、真菌、病毒、原生動物、藻類和浮游生物等有害微生物；還可以去除還原性無機物和部分致色、致臭、致突變的有機物。

2 安裝指導

（1）整個生活污水處理裝置已經完成了內部的管路和線路的連接，并進行了車間試驗，并出具相應的車間試驗報告。

（2）現場定位：生活污水處理裝置應該布置在機艙合適的位置，應該有充足的維修空間。各側邊保持600 mm左右的維修空間，以確保所有的維修道門能方便地打開。整個裝置可以以底座鉚接和焊接在機艙的底座上，并把生活污水處理裝置的連接口，連接到船廠的管路系統。

（3）電氣連接：整個生活污水處理裝置設有一個主電源連接：3×440 V/380 V AC；60 Hz/50 Hz。控制電源由控制箱內部的變壓器提供電源。

（4）報警延伸：整個裝置提供一個公共的無源報警延伸，報警可以延伸到機艙集控室。

（5）紫外線消毒器及加氯消毒：系統配置有紫外線消毒器，其對舷外排放水進行徹底消毒。同時，系統也配置了加氯消毒裝置作為消毒的選項。其詳細的操作方法可參考以下步驟。

①氯裝置的啟動：生活污水處理裝置在No.Ⅳ柜配備了加氯裝置和化學藥桶。運行前，請在藥桶內注入適量的消毒藥劑，按面板上啟動加藥泵，No.Ⅳ柜的液位開關觸發運行排放泵，且在排放泵自動停止后，加藥泵自動運行，在設定時間后自動停止。

②紫外線消毒器啟動：紫外線消毒器是對舷外排放水進行最后消毒的裝置，也是生活污水處理的關鍵，此裝置是特殊處理，用于舷外處理污水排放的要求，整個裝置包括不銹鋼柜體、紫外線燈管、石英套管、清洗刷。

（6）生活污水處理裝置柜體殘留物的排放和清潔：請注意，在港口和排放限制地區進行污水排放是被嚴格禁止的，此排放形式可以在被允許的未限制區域和用通岸連接口進行排放。

3 結語

船上生活污水應通過生活污水系統處理后，嚴格按照MARPOL公約相關要求進行操作。船舶在距最近陸地3海里以外，使用主管機關按照MARPOL公約附則所認可的系統，排放作業經粉碎和消毒的生活污水，或在距最近陸地12海里以外排放未經粉碎和消毒的生活污水。但在任何情況下，不得將污水艙儲存的生活污水頃刻排光，而應在航行途中，船舶以不小于4節航速航行時，以中等速率排放。

參考文獻

[1] 陳可越.船舶設計實用手冊[M].中國交通科技出版社，2007.

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