【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 益提高 ，環(huán)境保護(hù)也越來越受到重視。近年來 , 隨著航運(yùn)業(yè)的發(fā)展 , 船舶生活污水 對(duì)環(huán)境的污染加劇 ，船舶這一流動(dòng)源的環(huán)境污染問題 , 特別是對(duì)敏感區(qū)域（如水源地、自然保護(hù)區(qū)等）的水環(huán)境質(zhì)量影響 , 正逐步受到人們的重視。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國約有從事水上商業(yè)性運(yùn)輸服務(wù)的船員約有150萬人（其中內(nèi)河船員 100萬，海船船員 50萬）、從事漁業(yè)捕撈作業(yè)的漁民約有 550 萬人，這 700 萬的船員參考城市居民生活用水量每人每月 3— 5 噸、每年按 10 個(gè)工作月度來計(jì)算。則每年向海洋、江河水域排放 億噸 — 億噸生活污水，這相當(dāng)于 21㎡ 10m深的容器或 35平方公里 10米深的容器的儲(chǔ)水量，約相當(dāng)于 25— 42個(gè)杭州西湖水的儲(chǔ)存水量（約 850 萬噸），或約相當(dāng)于太湖儲(chǔ)存水量（約 億噸）的 15 分之一 — 24 分之一的儲(chǔ)水量?？梢?，船舶每年向海洋、江河水域排放的生活污水是巨大的數(shù)量。 【 2】 船舶生活污水包括黑水和灰水（廚房灰水、洗滌灰水），基本特征為 污染負(fù)荷較高 ，消耗水中溶解的氧氣，產(chǎn)生赤潮，危及魚類和大多數(shù)水生物的生存，產(chǎn)生難聞氣味，造成環(huán)境不美觀的景象、影響底棲生物。是典型的難降解廢水，是目前水處理技術(shù)方面的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。 目前國內(nèi) 大部分港口都建有處理船舶生活廢水的設(shè)施，但是有的卻不經(jīng)過處理直接排放或未達(dá)標(biāo)排放，有些港口甚至根本就沒有處理船舶生活污水的處理設(shè)施，廢水直接排入周邊河流，給周邊環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。因而要實(shí)現(xiàn)船舶行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須全面解決船舶的生活污水污染問題。 船舶生活污水的處理方法有很有， 目前比較流行的處理裝置所采用的工藝主要有生物法 (活性污泥法、生物膜法和膜生物法 )、物化法 (混凝沉淀及吸附過濾等 )、電化學(xué)法等 。鑒于船舶航行分散，污水不易集中處理、治理難度大等特點(diǎn)，船舶生活污水的綜合治理已成為當(dāng)前亟需解決的問 題之一 選題的意義 膜生物反應(yīng)器（ MBR）是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)臺(tái)的新型水處理技術(shù)，以膜組件取代二沉池在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設(shè)施占地，并通過保持低污泥負(fù)荷減少污泥量。與傳統(tǒng)的生化水處理技術(shù)相比，MBR具有以下主要特點(diǎn)：處理效率高、出水水質(zhì)好；設(shè)備緊湊、占地面積??；易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。 80 年代以來，該技術(shù)愈來愈受到重視，成為研究的熱點(diǎn)之一。目前膜生物反應(yīng)器己應(yīng)用于美國、德國、法國和埃及等十多個(gè)國家，規(guī)模從 6m3／ d 至 13000m3／ d不等。 我國對(duì) MBR 的研究還不到十年，但進(jìn)展十分迅速。 國內(nèi)對(duì) MBR 的研究大致 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 可分為幾個(gè)方面：（ 1）探索不同生物處理工藝與膜分離單元的組合形式，生物反應(yīng)處理工藝從活性污泥法擴(kuò)展到接觸氧化法、生物膜法、活性污泥與生物膜相結(jié)合的復(fù)臺(tái)式工藝、兩相厭氧工藝；（ 2）影響處理效果與膜污染的因素、機(jī)理及數(shù)學(xué)模型的研究，探求合適的操作條件與工藝參數(shù)，盡可能減輕膜污染，提高膜組件的處理能力和運(yùn)行穩(wěn)定性；（ 3）擴(kuò)大 MBR 的應(yīng)用范圍， MBR的研究對(duì)象從生活污水?dāng)U展到高濃度有機(jī)廢水（食品廢水、啤酒廢水）與難降解工業(yè)廢水（石化污水、印染廢水等），但以生 活污水的處理為主。 在我國， MBR 同時(shí)應(yīng)用于生活污水與工業(yè)廢水處理的研究。 這些研究結(jié)果都表明： MBR 對(duì)各種高濃度有機(jī)廢水與難降解廢水的 COD， NH3N， SS，濁度等都達(dá)到良好的去除效果。 我國人均水資源擁有量?jī)H為 2250m3/人 年，不足世界平均水平的 1／ 4。在我國 600 多個(gè)城市中，有 300 余座城市缺水，真中嚴(yán)重缺水城市有 100余個(gè)，年缺水量近 60 億 m3，每年因缺水造成經(jīng)濟(jì)損失約 2020 億元人民幣。華北地區(qū)人均水資源占有量只有 250— 480m3/人 .年，低于全國人均水平的 1／ 5，這一地區(qū)的所有城 市幾乎都面臨缺水問題。因此污水回用是緩解華北平原水危機(jī)的重要措施之一。膜生物反應(yīng)器技術(shù)以其優(yōu)質(zhì)的出水水質(zhì)被認(rèn)為是具有較好經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益的節(jié)水技術(shù)而倍受關(guān)注。盡管還存在較高的運(yùn)行費(fèi)用問題，但隨著膜制造技術(shù)的進(jìn)步，膜質(zhì)量的提高和膜制造成本的降低， MBR 的投資也會(huì)隨之降低。如聚乙烯中空纖維膜，新型陶瓷膜的開發(fā)等已使其成本比以往有很大降低。另一方面，各種新型膜生物反應(yīng)器的開發(fā)也使真運(yùn)行費(fèi)用大大降低，如在低壓下運(yùn)行的重力淹沒式 MBR、厭氧 MBR等與傳統(tǒng)的好氧加壓膜生物反應(yīng)器相比，其運(yùn)行費(fèi)用大幅度下降。因此，從長 遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來看，膜生物反應(yīng)器在水處理中應(yīng)用范圍必將越來越廣。在水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格的今天， MBR 已顯示出其巨大的發(fā)展?jié)摿Γ瑢⑹切率兰o(jì)替代傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)的有力競(jìng)爭(zhēng)者 船舶生活污水處理在國內(nèi)外的的研究現(xiàn)狀 船舶生活污水處理方案國內(nèi)外研究概括 國外進(jìn)行船舶生活污水處理工藝及技術(shù)的研究，開始于 20 世紀(jì) 60 年代末期，以美國和日本為代表，目前開展此項(xiàng)研究工作的仍是最早加入附則 Ⅳ 的一些國家，如美國、日本、英國、法國、德國、希臘、荷蘭和丹麥等。從船舶生活污水處理工藝的發(fā)展過程來看，其基本上沿用岸上水處理技術(shù)，尤其是城 市生活污水的處理技術(shù)，并隨著水處理技術(shù)的發(fā)展而不斷革新。目前比較流行的處理裝置所采用的工藝主要有生物法 (活性污泥法、生物膜法和膜生物法 )、物化法 (混凝沉淀及吸附過濾等 )、電化學(xué)法等。盡 管 從船舶生活污水的水質(zhì)特性來看，解決這一問題似乎不存在技術(shù)上的難度，但到目前為止仍沒有一種公認(rèn)的理想工藝。近年來國際上的研究方向以強(qiáng)化生物處理工藝流程及處理效率為主，比較典型的就是結(jié)合膜 分離技術(shù)而形成的膜生物法工藝 (MBR)。目的是將船舶所產(chǎn)生的灰水、黑水以及艙底含油 廢水 集中到一個(gè) MBR 處理后達(dá)標(biāo)排放；另外還有物理化學(xué)法和電化學(xué)法，如美國 SevernTrentDeNora 公司自 1980 年以來就從事 Omnipure 系列電解法船舶生活污水處理裝置的生產(chǎn)和銷售，該裝置利用海水混合污水電解產(chǎn)生段碩鵬：船舶生活污水處理的設(shè)計(jì) 4 次氯酸鈉、二氧化氯等氧化劑殺菌，并對(duì)有機(jī)物進(jìn)行氧化分解口。 [1] 國內(nèi)針對(duì)船舶生活污水處理裝置的研制開始于 20 世紀(jì) 70 年代末期，以上海船舶設(shè)備研究所為代表，該所自 1977 年開始研制 WCC 型再循環(huán)式生活污水處理裝置以來，已先后開發(fā)了物理 化學(xué)法處理生活污水的 WCF 型系列裝置，具有粉碎、消毒、貯存功能的 WCB 型系列貯存柜，以及生化法處理生活污水的 WCH(T)型生活污水處理裝置，又于 1990 年研制開發(fā)了與生活污水真空收集系統(tǒng) (每人每天產(chǎn)生污水量?jī)H 10L)相配套的處理高濃度生活污水的 WCV型二級(jí)生化處理裝置。[2]其他還有引進(jìn)國外設(shè)備并吸收轉(zhuǎn)化開發(fā)的相關(guān)船舶生活污水 處理裝置。雖然這些設(shè)備均通過了船檢部門的型式認(rèn)可，但在實(shí)際使用過程中所出現(xiàn)的比較集中的問題是：處理裝置體積較大，耐沖擊負(fù)荷能力差，處理效果不穩(wěn)定，操作維修不方便，加之監(jiān) 管 不嚴(yán)，很多設(shè)備閑置不用。國內(nèi)針對(duì)船舶污染的研究，以艙底含油 廢 水 及溢油污染對(duì)策為主，而不重視船舶生活污水污染防治技術(shù)研究。整體而言，國內(nèi)針對(duì)船舶生活污水處理技術(shù)的研究，主要是處理裝置的研制開發(fā)，由于僅僅著眼于市場(chǎng)需求和 管 理要求，缺乏基礎(chǔ)研究而忽略了船舶生活污水的特性和船舶的環(huán)境特點(diǎn)，盲目追求體積小、造價(jià)低，只注重裝置本身而不重視技術(shù)要求，因此往往流于形式。 從船舶生活污水處理工藝的發(fā)展過程來看，其基本上沿用岸上水處理技術(shù)，尤 其是城市生活污水的處理技術(shù)，并隨著水處理技術(shù)的發(fā)展而不斷革新。 但是此方法無法全面適應(yīng)分散的船舶，真正能做到污水回收處理的很少，因此本課題選擇船上污水處理裝置的設(shè)計(jì)，方面快捷的處理日常船舶運(yùn)行中產(chǎn)生的生活污水，是一項(xiàng)全新的設(shè)計(jì)，既有很大的意義。 目前比較流行的處理裝置所采用的工藝主要有生物法、物化法、電化學(xué)法等。 一、 污水生物處理法 活性污泥法： 該法以活性污泥為主體 ,利用好氧細(xì)菌氧化分解廢水中的有機(jī)污染物質(zhì)。在充氧條件下 ,活性污泥通過絮凝、吸附和氧化分解作用 ,使有機(jī)污染物降解、廢水得到凈化；該方法較為成熟 ,使用經(jīng) 驗(yàn)豐富 ,大多數(shù)裝置運(yùn)行效果較好。 通過厭氧或缺氧區(qū)的設(shè)置使之具有生物脫氮、除磷的效能，活性污泥法工藝能從污水中去除溶解的和膠體的可生物降解的有機(jī)物，以及能被活性污泥吸附的懸浮固體和其他一些物質(zhì)，無機(jī)鹽類也能被部分去除， 常規(guī)活性污泥法對(duì) COD、BOD5 和 OIL 的去除率分別達(dá)到 82％、 68％和 57％以上；對(duì) SS、 NH3N 的去除率分別是 46％、 25％ [4] 目前應(yīng)用的新工藝有 AB 活性污泥工藝、 AAO 活性污泥工藝，將光合細(xì)菌 (PSB)固定于活性污泥上經(jīng)馴化培養(yǎng)后 ,在好氧條件下處理含酚廢水 ,可明 顯地提高去酚能力。 生物膜處理法： 好氧生物膜法包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤等 ,其主要特征是在設(shè)備中設(shè)置供生物聚集的載體。在充氧條件下 ,由微生物構(gòu)成的生物膜附著在載體上 ,將廢水中的有機(jī)污染物吸附、分解、合成 ,最后氧化為無害的物質(zhì)。此法比活性污泥法占地面積少 ,產(chǎn)生污泥量少 ,減少了污泥處理的壓力。 國外用此法處理污水 , 取得了較好的效果 , 據(jù)美國專利介紹 ,COD(化學(xué)耗氧量 ) 的脫除率可達(dá) 92%，石油大學(xué)環(huán)境工程研究開發(fā)中心針對(duì)遼河油田生活污水開發(fā)一種采用三段式活性炭生物膜反應(yīng)器的污水處理流程及設(shè)備，結(jié)果表明在進(jìn)水 COD值小于 900mg/L 時(shí)。出水 COD 值小于 50mg/L 脫除率大于 93%。 [5] 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 膜生物反應(yīng)器（ MBR）法： 膜生物反應(yīng)器（ MBR）是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)臺(tái)的新型水處理技術(shù)，以膜組件取代二沉池在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設(shè)施占地，并通過保持低污泥負(fù)荷減少污泥量。與傳統(tǒng)的生化水處理技術(shù)相比， MBR 具有以下主要特點(diǎn)：處理效率高、出水水質(zhì)好 ，在很多情況下出水可作為再生水直接使用 ；設(shè)備緊湊、占地面積小；易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。 80 年代以來，該技術(shù)愈來愈受到重視，成為研究的熱點(diǎn)之一 。目前膜生物反應(yīng)器己應(yīng)用于美國、德國、法國和埃及等十多個(gè)國家，規(guī)模從 6m3／ d 至 13000m3／ d 不等。 在我國， MBR 同時(shí)應(yīng)用于生活污水與工業(yè)廢水處理的研究。 這些研究結(jié)果都表明： MBR 對(duì)各種高濃度有機(jī)廢水與難降解廢水的 COD， NH3N， SS，濁度等都達(dá)到良好的去除效果。 [6] 二、 污水物理化學(xué)處理法 混凝法： 混凝法是船舶廢水處理中常用的物化法 ,通過投加凝聚劑來降低污染物濃度 ,改善廢水的可生物降解性能。常用凝聚劑有聚合硫酸鐵 ,氯化鐵 ,亞鐵鹽類 ,聚合氯化硫酸鋁 ,聚合氯化鋁 ,聚丙烯酸胺 (PAM)等。水溫對(duì)絮凝 效果影響明顯 ,當(dāng)水溫低于 5 攝氏度時(shí)，水解速度非常緩慢， pH 值也是影響絮凝效果的重要因素 ,視混凝劑的品種而異 吸附法：纖維活性炭 (ACF)是一種新型吸附材料 ,對(duì) CODCr、濁度、硫化物、揮發(fā)酚、石油類等有良好的去除效果 ,具有吸附容量大 ,吸附速度快 ,解析快的優(yōu)點(diǎn) :ACF 使用壽命長 ,可望替代粒狀碳用于生活廢水的處理 ,而且可以回收排放水用作循環(huán)水的補(bǔ)充水，整個(gè)工藝流程簡(jiǎn)單 ,成本較低 ,既消除了環(huán)境污染又節(jié)約了用水。 ACF 于 70 年代初問世 ,至今在美、英、日本已經(jīng)形成一定的研究規(guī)模。在我國 ,中山大學(xué)最早用 ACF 成功處理 了酚醛車間的廢水 ,該項(xiàng)技術(shù)已通過中試技術(shù)鑒定并于 1985年獲國家專利。為進(jìn)一步降低成本 ,必須加大對(duì)纖維活性炭的再生技術(shù)的研究 ,在國內(nèi)還僅僅處于實(shí)驗(yàn)室研究的階段 。 此外 ,用廉價(jià)的吸附材料如粉煤灰、褐煤、各種粘土礦物和某些非金屬礦物作為處理工業(yè)廢水的廉價(jià)材料以代替價(jià)格高昂的活性炭 ,取得了良好的效果。 三、 電化學(xué)處理法 電化學(xué)法又稱電化學(xué)還原氧化法， 電化學(xué)還原即通過電解法在陰極發(fā)生還原反應(yīng)而去除污染物?？煞譃閮深悾阂活愂侵苯舆€原，即污染物直接在陰極上得到電子而發(fā)生還原，基本反應(yīng)式為： MZ+ + Ze → M。另一類是 間接還原，指利用電化學(xué)過程中生成的一些氧化還原媒質(zhì)，如 Ti3+， V2+和 Cr2+，將污染物還原去除，如二氧化硫的間接電化學(xué)還原，可轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫， SO2 + 4Cr2+ + 4H+→ S + 4Cr3+ + 2H2O； 另 一種是直接氧化，即污染物直接在陽極失去電子而發(fā)生氧化，在含氰化物、含酚、含醇、含氮有機(jī)染料的廢水處理中，直接電化學(xué)氧化都發(fā)揮了非常有效的作用。另一種是間接氧化，即通過陽極反應(yīng)生成具有強(qiáng)氧化作用的中間產(chǎn)物或發(fā)生陽極反應(yīng)之外的中間反應(yīng)，氧化被處理污染物，最終達(dá)到氧化降解污染物的目的。 [7] 本 設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容 本設(shè)計(jì)主要針對(duì)給定的船舶生活廢水的水質(zhì)水量，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，查閱資料，段碩鵬：船舶生活污水處理的設(shè)計(jì) 6 設(shè)計(jì)一套經(jīng)濟(jì)合理的工藝，來完成對(duì)船舶生活污水的處理，使處理后的污水達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn) 第 2 章：船舶生活污水處理工藝流程選擇 船舶生活污水處理的各種工藝流程 船舶生活污水處理技術(shù)概述 : 由于船舶生活污水主要含有的是有機(jī)物，所以應(yīng)當(dāng)參照城市生活廢水的處理工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能完成達(dá)標(biāo)，目前，國內(nèi)外船舶生活廢水處理技術(shù)多種多樣，按其處理方法原理可分為 生物法 (活性污泥法、生物膜法和膜生物法 )、物化法