申請日2017.09.26

　　公開(公告)日2017.12.26

　　IPC分類號C02F9/14; C02F101/16; C02F101/10

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種船舶生活污水脫氮除磷的裝置及方法，屬于船舶生活污水處理技術(shù)領(lǐng)域。所述裝置包括預(yù)處理池;所述預(yù)處理池上設(shè)有船舶灰水與船舶黑水混合液的入口;所述預(yù)處理池內(nèi)還設(shè)有攪拌器;所述預(yù)處理池的出口與移動床生物膜反應(yīng)器的入口連接;所述移動床生物膜反應(yīng)器的底部設(shè)有進氣口;所述移動床生物膜反應(yīng)器內(nèi)還設(shè)有密度為0.95‑1.05g/cm3的生物懸浮填料;所述移動床生物膜反應(yīng)器的排水口與氮磷回收池的入口連接;所述氮磷回收池設(shè)有海水入口與堿液入口。本發(fā)明將生物技術(shù)、化學(xué)物理技術(shù)與PLC控制技術(shù)相結(jié)合，充分利用各類技術(shù)的優(yōu)勢，使船舶生活污水的COD、氮、磷同時滿足排放要求。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種船舶生活污水脫氮除磷的裝置，其特征在于：所述裝置包括預(yù)處理池;

　　所述預(yù)處理池上設(shè)有船舶灰水與船舶黑水混合液的入口;

　　所述預(yù)處理池內(nèi)還設(shè)有攪拌器;

　　所述預(yù)處理池的出口與移動床生物膜反應(yīng)器的入口連接;

　　所述移動床生物膜反應(yīng)器的底部設(shè)有進氣口;

　　所述移動床生物膜反應(yīng)器內(nèi)還設(shè)有密度為0.95-1.05g/cm3的生物懸浮填料;

　　所述移動床生物膜反應(yīng)器的排水口與氮磷回收池的入口連接;

　　所述氮磷回收池設(shè)有海水入口與堿液入口。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述預(yù)處理池的出口通過過濾器Ⅰ與移動床生物膜反應(yīng)器的入口連接;

　　所述過濾器Ⅰ內(nèi)設(shè)有格柵與吸油顆粒。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于：所述移動床生物膜反應(yīng)器內(nèi)的底部設(shè)有與進氣口連接的曝氣管道，空氣壓縮罐與所述移動床生物膜反應(yīng)器的進氣口連接。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于：所述移動床生物膜反應(yīng)器的底部設(shè)有排渣口，污泥濃縮罐的入口與所述移動床生物膜反應(yīng)器的排渣口連接，污泥濃縮罐的上清液出口與所述移動床生物膜反應(yīng)器的入口連接。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于：海水泵與所述氮磷回收池的海水入口連接。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于：堿液泵的出口端與所述氮磷回收池的堿液入口連接，所述堿液泵的入口端與堿液罐連接。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于：所述氮磷回收池內(nèi)還設(shè)有液位計與pH計;

　　所述氮磷回收池的底部設(shè)有旋流分離器，所述旋流分離器的固體物出口與磷肥儲存罐連接，所述旋流分離器的上清液出口與氮磷回收池的入口連接。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于：所述氮磷回收池的排液口與過濾器Ⅱ連接;

　　所述過濾器Ⅱ內(nèi)設(shè)有活性炭顆粒濾料。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于：PLC控制系統(tǒng)控制所述裝置的動力部件與儀器儀表部件;

　　所述動力部件包括：攪拌器、空氣壓縮罐的電磁閥、污泥濃縮罐的電磁閥、海水泵、堿液泵、旋流分離器;

　　所述儀器儀表部件包括：液位計、pH計。

　　10.一種利用權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述裝置脫除船舶生活污水中氮磷的方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟：

　�、傧蛞苿哟采�物膜反應(yīng)器內(nèi)加入COD、氨氮、磷酸鹽濃度分別為1000-3000mg/L、200-500mg/L、30-60mg/L的模擬船舶生活污水，使生物懸浮填料掛膜;

　　②PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定程序開啟預(yù)處理池內(nèi)的攪拌器，使船舶灰水與船舶黑水混勻;

　�、鄄襟E②混勻后污水進入移動床生物膜反應(yīng)器，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定程序開啟移動床生物膜反應(yīng)器，采用好氧-厭氧序批式反應(yīng)方式進行，具體為：先開啟空氣壓縮罐的閥門，曝氣30-60min，曝氣壓力0.1-0.3MPa，使生物懸浮填料上的硝化細菌進行硝化反應(yīng)，同時聚磷菌過量吸收污水中的磷酸類物質(zhì);再關(guān)閉空氣壓縮罐的閥門，靜置50-90min，使反硝化細菌進行反硝化脫氮，同時聚磷菌釋放體內(nèi)的磷酸鹽至上清液中;

　�、懿襟E③反應(yīng)后污泥進入污泥濃縮罐，步驟③反應(yīng)后上清液進入氮磷回收池，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定程序開啟海水泵與堿液泵，調(diào)節(jié)pH至8-11，污水中的PO43-、NH4+與海水中的Ca2+、Mg2+進行反應(yīng)，得到磷肥沉淀，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定程序開啟旋流分離器，分離得到的固體進入磷肥儲存罐，分離得到的上清液回流至氮磷回收池，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定程序開啟氮磷回收池的排液閥，反應(yīng)后污水經(jīng)過過濾器Ⅱ進入船舶污水排放管道。

　　說明書

　　一種船舶生活污水脫氮除磷的裝置及方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種船舶生活污水脫氮除磷的裝置及方法，屬于船舶生活污水處理技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　隨著國際貿(mào)易的發(fā)展，全世界的船舶總量和總噸位都在不斷的增加，在船舶營運的過程中，會產(chǎn)生大量的生活污水，其中，含有大量的氮磷，如果直接排放將導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，引發(fā)赤潮等自然災(zāi)害。

　　近年來，為加大海洋環(huán)境保護力度，國際海事組織(IMO)進一步提高船舶污水排放標準，對船舶排水中的氮磷濃度提出了限制。根據(jù)污水來源和水質(zhì)，船舶生活污水可分為兩類，即黑水(糞便和尿液污水)和灰水(如廚房、洗漱、洗衣污水等)。

　　目前，國內(nèi)外船舶生活污水的處理技術(shù)以生物法為主，其中，應(yīng)用最為廣泛的是膜生物反應(yīng)器(MBR)技術(shù)，MBR可以有效的脫除生活污水中的COD，但是，對氮、磷(尤其是磷)的去除率低且去除效率也低，而且MBR容易出現(xiàn)膜污染的問題，影響其長期運行的穩(wěn)定性。此外，生物法除磷依靠聚磷菌在厭氧條件下釋放磷、好氧條件下過量攝入磷的代謝機理，將污水中的磷儲存在含有聚磷菌的污泥中，容易造成磷二次釋放的問題，導(dǎo)致出水磷濃度不達標，同時，含磷污泥還需要進行二次處理，因此，僅依靠生物法除磷很難達到船舶生活污水的處理要求。

　　另外，船舶自身工況的條件具有其特殊性，具體為：空間有限、船身搖擺振動等，因此，需要與船舶條件兼容的處理裝置及工藝。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明通過采用移動床生物膜反應(yīng)器+海水法耦合工藝處理船舶生活污水，使其具有很好的脫氮除磷效果，解決了上述問題。

　　本發(fā)明提供了一種船舶生活污水脫氮除磷的裝置，所述裝置包括預(yù)處理池;

　　所述預(yù)處理池上設(shè)有船舶灰水與船舶黑水混合液的入口;

　　所述預(yù)處理池內(nèi)還設(shè)有攪拌器;

　　所述預(yù)處理池的出口與移動床生物膜反應(yīng)器的入口連接;

　　所述移動床生物膜反應(yīng)器的底部設(shè)有進氣口;

　　所述移動床生物膜反應(yīng)器內(nèi)還設(shè)有密度為0.95-1.05g/cm3的生物懸浮填料;

　　所述移動床生物膜反應(yīng)器的排水口與氮磷回收池的入口連接;

　　所述氮磷回收池設(shè)有海水入口與堿液入口。

　　本發(fā)明所述預(yù)處理池的作用為通過攪拌器使船舶灰水與船舶黑水混合液在預(yù)處理池內(nèi)進行粉碎及混勻。

　　本發(fā)明所述預(yù)處理池的出口優(yōu)選為通過過濾器Ⅰ與移動床生物膜反應(yīng)器的入口連接;

　　所述過濾器Ⅰ內(nèi)設(shè)有格柵與吸油顆粒。

　　本發(fā)明所述移動床生物膜反應(yīng)器內(nèi)的底部優(yōu)選為設(shè)有與進氣口連接的曝氣管道，空氣壓縮罐與所述移動床生物膜反應(yīng)器的進氣口連接。

　　本發(fā)明所述移動床生物膜反應(yīng)器的底部優(yōu)選為設(shè)有排渣口，污泥濃縮罐的入口與所述移動床生物膜反應(yīng)器的排渣口連接，污泥濃縮罐的上清液出口與所述移動床生物膜反應(yīng)器的入口連接。

　　本發(fā)明海水泵優(yōu)選為與所述氮磷回收池的海水入口連接。

　　本發(fā)明堿液泵的出口端優(yōu)選為與所述氮磷回收池的堿液入口連接，所述堿液泵的入口端與堿液罐連接。

　　本發(fā)明所述氮磷回收池內(nèi)優(yōu)選為還設(shè)有液位計與pH計;

　　所述氮磷回收池的底部設(shè)有旋流分離器，所述旋流分離器的固體物出口與磷肥儲存罐連接，所述旋流分離器的上清液出口與氮磷回收池的入口連接。

　　本發(fā)明所述氮磷回收池的排液口優(yōu)選為與過濾器Ⅱ連接;

　　所述過濾器Ⅱ內(nèi)設(shè)有活性炭顆粒濾料。

　　本發(fā)明PLC控制系統(tǒng)優(yōu)選為控制所述裝置的動力部件與儀器儀表部件;

　　所述動力部件包括：攪拌器、空氣壓縮罐的電磁閥、污泥濃縮罐的電磁閥、海水泵、堿液泵、旋流分離器;

　　所述儀器儀表部件包括：液位計、pH計。

　　本發(fā)明的另一目的為提供一種利用上述裝置脫除船舶生活污水中氮磷的方法，所述方法包括如下步驟：

　　①向移動床生物膜反應(yīng)器內(nèi)加入COD、氨氮、磷酸鹽濃度分別為1000-3000mg/L、200-500mg/L、30-60mg/L的模擬船舶生活污水，使生物懸浮填料掛膜;

　�、赑LC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定程序開啟預(yù)處理池內(nèi)的攪拌器，使船舶灰水與船舶黑水混勻;

　�、鄄襟E②混勻后污水進入移動床生物膜反應(yīng)器，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定程序開啟移動床生物膜反應(yīng)器，采用好氧-厭氧序批式反應(yīng)方式進行，具體為：先開啟空氣壓縮罐的閥門，曝氣30-60min，曝氣壓力0.1-0.3MPa，使生物懸浮填料上的硝化細菌進行硝化反應(yīng)，同時聚磷菌過量吸收污水中的磷酸類物質(zhì);再關(guān)閉空氣壓縮罐的閥門，靜置50-90min，使反硝化細菌進行反硝化脫氮，同時聚磷菌釋放體內(nèi)的磷酸鹽至上清液中;

　　④步驟③反應(yīng)后污泥進入污泥濃縮罐，步驟③反應(yīng)后上清液進入氮磷回收池，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定程序開啟海水泵與堿液泵，調(diào)節(jié)pH至8-11，污水中的PO43-、NH4+與海水中的Ca2+、Mg2+進行反應(yīng)，得到磷肥沉淀，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定程序開啟旋流分離器，分離得到的固體進入磷肥儲存罐，分離得到的上清液回流至氮磷回收池，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定程序開啟氮磷回收池的排液閥，反應(yīng)后污水經(jīng)過過濾器Ⅱ進入船舶污水排放管道。

　　本發(fā)明有益效果為：

　　①本發(fā)明將生物技術(shù)、化學(xué)物理技術(shù)與PLC控制技術(shù)相結(jié)合，充分利用各類技術(shù)的優(yōu)勢，使船舶生活污水的COD、氮、磷同時滿足排放要求;

　�、诒景l(fā)明采用移動床生物膜反應(yīng)器進行生物脫氮釋磷，又利用海水中的鈣鎂進行化學(xué)除磷并回收利用磷肥，氮磷去除效率高;

　　③本發(fā)明將污水中磷以磷肥的形式回收，可以有效的避免磷的二次釋放問題，除磷效果穩(wěn)定，同時可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益，此外，本發(fā)明所述的裝置及方法可以有效的減少含磷污泥的產(chǎn)量，降低了污泥二次處理的費用;

　�、鼙景l(fā)明采用PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)了船舶生活污水脫氮除磷裝置及方法的高效穩(wěn)定、經(jīng)濟適用及與船舶工況條件配套兼容。