生活污水处理装置分析及运用

李 鹏，王 宁，刘 俭

(天津修船技术研究所，天津 300456 )

生活污水处理装置分析及运用

李 鹏，王 宁，刘 俭

(天津修船技术研究所，天津 300456 )

文章主要研究运用合适的污水处理装置更好的处理生活楼污水。由于国家对环境保护越来越重视，特别是对海洋环境水质提出更高的国际化标准要求。这就需要对生活污水装置进行一系列的优化，来满足污水处理的国际化要求。

海洋平台；生活污水；污水处理装置；气液分离器

1 背景和工艺流程

1.1 系统背景

生活楼用水量没有专门的标准和规范，一般参照《建筑给水排水设计规范》进行选用。船舶生活用水包括卫生间冲洗、洗衣、餐饮等。

生活污水的产生和排放通常是不稳定的，其流量也不稳定。根据在KL10-1平台上生活楼污水的调查，每日的最大污水量出现在早7∶00～8∶00，其污水量可达50 L/h，与日污水量250 L/d相比，可知变化系数为1∶5。对于生活楼而言，生活污水量波动较大，甚至会出现夜间无污水排放的情况。为保证污水处理装置的稳定运行，必须进行污水流量的调节。就生活污水处理而言，生活用水量越少，污水越少，对处理越有利。因此，①必须对其用水机制进行改进，尽可能采用节水型的用水装置；②在生活污水装置前端增加缓冲罐来进行保护。

1.2 生活污水装置工艺流程

按照MARPOL73/78附则Ⅳ《船舶生活污水防污染规则》的规定，除非特殊情况，禁止海上船舶及平台直接向海域排放生活污水。海上必须安装符合相应标准的生活污水处理装置，生活污水处理装置从工艺上可分为2种。

1)生活污水处理装置生化法。生活污水生化处理装置(MBR)是利用生物化学法的生活污水处理装置。此装置运用较广泛，是依靠细菌产生细菌酶，用酶来分解有机物，达到对水质的净化。

MBR的优点是对有机物分解彻底，不用加装污染药剂，不会对装置自身产生运行污染及阻碍；如果使用得当，不用增加细菌且成本较低。

MBR的缺点是需要有足够的空间，使细菌能够大量繁殖产生细菌酶；需要给细菌创造出适合生长的温度、空间、物质等；对无机物如塑料、钢砂等无法分解，且分解有机物的反应时间长。

其流程是厨房污水先进撇油器，撇去过多的油脂。因为油脂过多会使有限的细菌无法生存。再与洗涤水和冲厕水进入污水收集器。通过输送泵进入污水调节柜，然后进入一级反应柜、二级反应柜，进行反应。在反应过后进入沉降柜，沉降出多余的杂质。再到集水柜中通过膜组件，滤去细小的杂质。最后进入紫外线消毒柜，杀死过多的细菌流向大海，放出达标水质。

MBR装置是通过生物化学的方法来完成核心处理。这种装置主要是保证其内部装置细菌的存活。可以利用舱室进行空间上的改造，使得反应空间比较大，适合细菌的生长。在细菌存活的状态下，水质可以达到排放标准。并且没有二次污染，不需要加入其它化学药剂[1]。

2)生活污水处理装置电解法。由于生活污水处理装置电解法是利用电能对生活污水及其杂质进行分解。近些年，中国大部分海洋平台和采油船的生活楼都采用这种生活污水处理装置，使这种装置得到了很好的发展。生活污水处理装置电解法装置可分为YPS处理装置(具有高电压、大电流功能)、STDN处理装置(具有高电压、大电流瞬时功能)和ECO处理装置(具有低电压、大电流瞬时功能)。

YPS是利用高电压、大电流电解有机物质的生活污水处理装置，此装置设计简单，其工作原理是用电流把有机物质分解成碳、氢气、水、钙质等物质。优点是流程简单、空间小、分解快；缺点是会产生氢气、产生钙质、耗电量大。

STDN是利用电解法生活污水处理装置，其电解方法与YPS一样。但STDN前端增加了粉碎泵，使污水可以在管线中与电极板进行瞬间分解，减少钙质。

ECO是在YPS装置和STDN装置基础上进行升级，它采用低电压、大电流进行电解，并在反应器前端加装粉碎泵，使污水达到瞬时处理要求。此装置会产生一氧化碳、水和钙质。ECO的优点是自主设计电池分解池，加装粉碎池，使得反应更快。ECO缺点是钙质细小，需要及时排泥同时还会产生有毒、可燃的一氧化碳气泡。

ECO的流程是生活污水进入粉碎柜，对固体进行粉碎，把粉碎后的污水入海水混合，然后把混合水输送到电离槽中进行电离，电离后进入分离器中，分离出合格水、一氧化碳、钙质。合格水排放，一氧化碳通过药剂吸附吸收，钙质进入排泥管线。由于过程中会产生大量气泡，所以在分离器中加入除泡剂。

由于ECO电压过低所以功率不是很高。但其分解效果比较好，产出钙质少[2]。

1.3 研究目标

结合30万t深水船舶生活模块的特点，并根据生活污水处理装置的特点。做成接口简便连接、维修简单、占地面积小、一次投入终身收益的集成化装置。

2 生活污水处理装置研究及改进

本文围绕如何把生活污水处理装置中内部辅助装置，进行整合，合理安装接口，并形成集成化装置。

2.1 设计要求

1)满足生活污水处理装置处理水质要求。

2)结合生活污水处理装置的工作流程，把生活污水处理装置制作成可快速连接的小型集成化装置。

2.2 生活污水处理装置参数

新海洋环境保护委员会159(55)排放标准见表1。

2.3 设计指标及设计工况

1)设计指标。生活污水处理装置处理规模：160人。设计处理量：每人黑水100 L/d、灰水150 L/d。

2)设计工况。正常运行期间进水水质指标(灰黑混合液)见表2。

2.4 优缺点及其改进

生化法和电解法的优缺点比较见表3。

综上考虑，我们提出PBM-ECO工艺流程。该方案优化生化法与电解法的优势，能够有效的保证出水长周期达标排放。

PBM技术是新型的生物处理技术，主要是通过预处理将黑水中的有机物降至合格。

对于普通的生物处理工艺，高盐度对微生物的生长产生抑制作用，①盐度过高将导致渗透压增大，使微生物细胞脱水，进而引起原生质的流失；②盐析作用使脱氢酶活性降低；③高浓度氯离子对细菌有毒害作用。

表1 排放标准

表2 水质指标

表3 生化法和电解法的优缺点对比

该技术通过添加高效耐盐菌，提升处理效果，在生物的作用下，利用缺氧—好氧条件将污水处理至较低的水平。

ECO技术是特殊的电化学处理技术，特征在于应用该技术，对于常规灰水和未达标黑水的处理。其特点主要集中在反应器的特殊结构和电极板的特殊性能上。

常规的灰水，其生化性较差(含洗涤剂、消毒剂、除油剂)，直接用生物处理效果差；黑水处理体系中加入灰水后，出水难以达标。利用ECO技术能实现常规灰水和未达标黑水的快速处理。

2.5 改进后生活污水处理装置流程

图1 生活污水处理装置PBM-ECO流程

生活污水处理装置PBM-ECO流程见图1。 生活楼上的污水先进入粉碎池，通过粉碎泵进行粉碎，接着进入PBM反应器与细菌反应，然后进入ECO反应器，与其中的电解板进行反应后，进入气液分离器，分离出氢气、钙质、达标水。这种方案由于PBM和ECO进行了串联，既可以去除过多的钙质和有机物，又可以把装置体积做小、做成集成化。是一次投入，终身收益的集成化装置。

3 结束语

由于在生活楼中，我们所做的生活区域都是以模块化为单位的，所以我们所做的生活污水处理装置也需要模块化，以满足快速安装的要求。

根据以上的装置介绍，MBR需要的空间比较大，反映温度、时间、物质等有适当的要求。因此MBR做成小型化、模块化是比较难的。但我们可以做成小型的预处理装置PBM。

ECO装置需要的空间较小，也可以做成模块化。但是ECO装置是低电压、大电流装置，这种装置在耗电量上大于原有的生化法装置。因此2者结合做成PBM-ECO在生活楼中运用，既达到了排放标准又节约了能源。

[1] 赵志刚.生活污水处理装置生化法MBR装置报告[D].上海：中国船舶重工集团公司第七○四研究所， 2013.

[2] 谢陈鑫.生活污水处理装置电解法ECO装置报告[D].天津：天津化工设计研究院,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

李鹏(1983-)，男，河北张家口人，助理工程师，大学本科，主要从事平台及船舶生活污水处理工作。

P75

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.04.016

2017-02-15