浅析船用生活污水处理系统设计

林光铅

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

摘 要：在船舶上的生活污水必须严格按照国际相关组织进行设计、制造是至关重要的。该文主要阐述生活污水处理系统设计，通过污水中的有机物被活性污泥吸附，粉碎污物、扰动污泥以提高生化处理的效率，以及紫外线消毒器有效地杀死几乎所有的有害细菌，满足IMO等相关组织要求的系统设计，船舶防污染和保護海洋生态环境的应用。

关键词：生化处理 有害细菌 排放值

中图分类号：U664 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（b）-0150-02

1 概述

近年来，海洋污染日益成为世界各国严重关切的问题，在我国由于污染使海水水质恶化，海洋生态系统受到破坏，大面积赤潮爆发等事件时有发生，一些地区的海水污染成为制约海洋经济发展的重要因素。国际海事组织（IMO）制定相关规定，《1973年国际防止船舶造成污染公约》由国际海事组织（IMO）在1973年10月8日至11月2日召开的国际海洋污染会议上通过。海上环境保护委员会（MEPC）自其1974年成立以来，已审议了《防污公约》的许多规定，其中有些被认为需要澄清而有些则难于付诸实施。为了统一解决这些模棱两可和难以实施的问题，MEPC制定统一解释。MEPC认识到有必要修正现有规则或引入新规则，其目的在于进一步减少船舶造成的操作性和事故性污染。船舶上必须有生活污水处理装置根据Marpol 73/78 annex IV， IMO Resolution MEPC 2（VI）和MEPC.159（55）条约进行设计、测试和生产。

1.1 生活污水处理系统描述

系统包括两个曝气柜（No.Ⅰ&No.Ⅱ），No.Ⅲ为沉淀柜。NoⅠ柜装有一台粉碎泵，以便快速彻底地粉碎黑水中的污物，No.Ⅰ&No.Ⅱ之间有较小面积的对流，可使No.Ⅱ柜既增加了曝气时间，也改善了溢流沉淀柜的水质。系统顶部安装有涡流风机，通过布置在曝气柜底部的曝气管为生化菌的生长和有机物的分解提供充足的氧气。系统的主操作面安装有一台排放泵，用于将处理水排放到舷外。原污水通过格栅后进入No.Ⅰ和No.Ⅱ柜，原污水进入生化处理柜，污水中的有机物被活性污泥吸附，有效提高了有机物在生化处理柜的停留时间，粉碎泵粉碎原污水中的大体积的污物和体积过大的活性污泥，能有效防止系统被阻塞，还能粉碎污物、扰动污泥以提高生化处理的效率。

在此过程中，经风机压缩过的空气将被注入No.Ⅰ&Ⅱ柜，通过曝气、生化分解反应后的水将流入No.Ⅲ沉淀柜。底层沉淀物和上层浮沫经气动喷射器返回生化处理柜No.Ⅰ再次进行粉碎和曝气，然后进入新的生化处理循环。在船用污水处理装置中采用了鼓风曝气法，用曝气器将空气分散到水中。曝气管采用软性管状曝气器，软管周径表面都有气孔，都能曝气。在水中产生微气泡，气泡上升速度慢，布气均匀，氧气利用率提高。所采用的曝气器气道短而直，气压损失小，且避免污泥倒灌。长时间停止曝气不会产生堵塞。船用生活污水处理装置的优势在于：提高曝气过程中氧转移的动力效率，降低动力消耗，减少了污水处理的成本。第Ⅲ柜内装有水过滤装置，处理水将流过过滤单元，然后流入紫外线消毒器，过滤装置由若干个自清滤袋组成，压缩空气对其定时地进行反吹自清洗。同时，反清洗后的污物，将被撇沫器收集，并被抽吸喷射到第一柜再次进入新的生化处理循环。

1.2 水过滤装置功能

水过滤装置又称为自净装置，通过PLC控制电磁阀，使得两个滤袋进行自动更替地反吹。使用了纳米技术的滤袋，将悬浮颗粒全部截留在滤袋的表面，在反冲过程中悬浮颗粒被自动地排除滤袋表面，并经过沉淀后被污泥回收装置喷射回No.Ⅰ或（No.Ⅱ）柜，形成活性污泥。灰水和No.Ⅲ柜的处理水将一同流入No.Ⅳ清水柜内的紫外线消毒器。紫外线消毒器将有效地杀死几乎所有的大肠杆菌、病毒及其他有害细菌，以保证污物的排放低于新条约MEPC.159（55）所规定的排放值。同时，由于减少了加氯消毒的量，故在保证排放菌数低于条约规定值时，排放物余氯的含量也低于0.5 mg/L的要求。经紫外线消毒器消毒后的处理水将自流入第四柜。大肠杆菌和细菌将被抑制到规定以下，最后被合格排放。紫外线消毒是十分有效和环保的消毒方式，并且不消耗消毒药品。加药处理只是辅助的消毒方式。清水柜的水经由浮子开关自动控制的排出泵排至舷外。

1.3 紫外线消毒器功能

紫外线消毒器通过细菌吸收紫外线的能量后，引起DNA 链的断裂，导致细胞死亡。在消毒后不增加任何化学添加物，也不产生任何新的化学添加物。紫外线消毒后的过滤水被定义为“已过滤消毒的再生水”，基本上不含病原体（这里指脊髓灰质炎病毒5log10灭活和大肠杆菌7 d中浓度值为2.2个/100 mL）。

1.4 加药泵功能：

生活污水处理装置采用自动加药系统，在每次排放污水之后，将自动加药。药剂采用新型药剂，在同等浓度的情况下杀菌效果是余氯的10倍，接触时间更短，消毒剂投加量更少；且能够有效杀灭细菌繁殖体、细菌芽孢、真菌、病毒、原生动物、藻类和浮游生物等有害微生物；还可以去除还原性无机物和部分致色、致臭、致突变的有机物。

2 安装指导

（1）整个生活污水处理装置已经完成了内部的管路和线路的连接，并进行了车间试验，并出具相应的车间试验报告。

（2）现场定位：生活污水处理装置应该布置在机舱合适的位置，应该有充足的维修空间。各侧边保持600 mm左右的维修空间，以确保所有的维修道门能方便地打开。整个装置可以以底座铆接和焊接在机舱的底座上，并把生活污水处理装置的连接口，连接到船厂的管路系统。

（3）电气连接：整个生活污水处理装置设有一个主电源连接：3×440 V/380 V AC；60 Hz/50 Hz。控制电源由控制箱内部的变压器提供电源。

（4）报警延伸：整个装置提供一个公共的无源报警延伸，报警可以延伸到机舱集控室。

（5）紫外线消毒器及加氯消毒：系统配置有紫外线消毒器，其对舷外排放水进行彻底消毒。同时，系统也配置了加氯消毒装置作为消毒的选项。其详细的操作方法可参考以下步骤。

①氯装置的启动：生活污水处理装置在No.Ⅳ柜配备了加氯装置和化学药桶。运行前，请在药桶内注入适量的消毒药剂，按面板上启动加药泵，No.Ⅳ柜的液位开关触发运行排放泵，且在排放泵自动停止后，加药泵自动运行，在设定时间后自动停止。

②紫外线消毒器启动：紫外线消毒器是对舷外排放水进行最后消毒的装置，也是生活污水处理的关键，此装置是特殊处理，用于舷外处理污水排放的要求，整个装置包括不锈钢柜体、紫外线灯管、石英套管、清洗刷。

（6）生活污水处理装置柜体残留物的排放和清洁：请注意，在港口和排放限制地区进行污水排放是被严格禁止的，此排放形式可以在被允许的未限制区域和用通岸连接口进行排放。

3 结语

船上生活污水应通过生活污水系统处理后，严格按照MARPOL公约相关要求进行操作。船舶在距最近陆地3海里以外，使用主管机关按照MARPOL公约附则所认可的系统，排放作业经粉碎和消毒的生活污水，或在距最近陆地12海里以外排放未经粉碎和消毒的生活污水。但在任何情况下，不得将污水舱储存的生活污水顷刻排光，而应在航行途中，船舶以不小于4节航速航行时，以中等速率排放。

参考文献

[1] 陈可越.船舶设计实用手册[M].中国交通科技出版社，2007.

[2] 李晓明，董芳.国际海上人命安全公约[M].人民交通出版社，2009.