毕业设计-船舶生活污水处理的设计

毕业设计-船舶生活污水处理的设计内容摘要：

益提高 ，环境保护也越来越受到重视。 近年来 , 随着航运业的发展 , 船舶生活污水 对环境的污染加剧 ，船舶这一流动源的环境污染问题 , 特别是对敏感区域（如水源地、自然保护区等）的水环境质量影响 , 正逐步受到人们的重视。 根据统计，目前我国约有从事水上商业性运输服务的船员约有150万人（其中内河船员 100万，海船船员 50万）、从事渔业捕捞作业的渔民约有 550 万人，这 700 万的船员参考城市居民生活用水量每人每月 3— 5 吨、每年按 10 个工作月度来计算。 则每年向海洋、江河水域排放 亿吨 — 亿吨生活污水，这相当于 21㎡ 10m深的容器或 35平方公里 10米深的容器的储水量，约相当于 25— 42个杭州西湖水的储存水量（约 850 万吨），或约相当于太湖储存水量（约 亿吨）的 15 分之一 — 24 分之一的储水量。 可见，船舶每年向海洋、江河水域排放的生活污水是巨大的数量。 【 2】 船舶生活污水包括黑水和灰水（厨房灰水、洗涤灰水），基本特征为 污染负荷较高 ，消耗水中溶解的氧气，产生赤潮，危及鱼类和大多数水生物的生存，产生难闻气味，造成环境不美观的景象、影响底栖生物。 是典型的难降解废水，是目前水处理技术方面的重点和热点。 目前国内 大部分港口都建有处理船舶生活废水的设施，但是有的却不经过处理直接排放或未达标排放，有些港口甚至根本就没有处理船舶生活污水的处理设施，废水直接排入周边河流，给周边环境造成了严重影响。 因而要实现船舶行业的可持续发展，必须全面解决船舶的生活污水污染问题。 船舶生活污水的处理方法有很有， 目前比较流行的处理装置所采用的工艺主要有生物法 (活性污泥法、生物膜法和膜生物法 )、物化法 (混凝沉淀及吸附过滤等 )、电化学法等。 鉴于船舶航行分散，污水不易集中处理、治理难度大等特点，船舶生活污水的综合治理已成为当前亟需解决的问 题之一 选题的意义 膜生物反应器（ MBR）是一种由膜分离单元与生物处理单元相结台的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。 与传统的生化水处理技术相比，MBR具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好；设备紧凑、占地面积小；易实现自动控制、运行管理简单。 80 年代以来，该技术愈来愈受到重视，成为研究的热点之一。 目前膜生物反应器己应用于美国、德国、法国和埃及等十多个国家，规模从 6m3／ d 至 13000m3／ d不等。 我国对 MBR 的研究还不到十年，但进展十分迅速。 国内对 MBR 的研究大致 安徽工程大学毕业设计 3 可分为几个方面：（ 1）探索不同生物处理工艺与膜分离单元的组合形式，生物反应处理工艺从活性污泥法扩展到接触氧化法、生物膜法、活性污泥与生物膜相结合的复台式工艺、两相厌氧工艺；（ 2）影响处理效果与膜污染的因素、机理及数学模型的研究，探求合适的操作条件与工艺参数，尽可能减轻膜污染，提高膜组件的处理能力和运行稳定性；（ 3）扩大 MBR 的应用范围， MBR的研究对象从生活污水扩展到高浓度有机废水（食品废水、啤酒废水）与难降解工业废水（石化污水、印染废水等），但以生 活污水的处理为主。 在我国， MBR 同时应用于生活污水与工业废水处理的研究。 这些研究结果都表明： MBR 对各种高浓度有机废水与难降解废水的 COD， NH3N， SS，浊度等都达到良好的去除效果。 我国人均水资源拥有量仅为 2250m3/人 年，不足世界平均水平的 1／ 4。 在我国 600 多个城市中，有 300 余座城市缺水，真中严重缺水城市有 100余个，年缺水量近 60 亿 m3，每年因缺水造成经济损失约 2020 亿元人民币。 华北地区人均水资源占有量只有 250— 480m3/人 .年，低于全国人均水平的 1／ 5，这一地区的所有城 市几乎都面临缺水问题。 因此污水回用是缓解华北平原水危机的重要措施之一。 膜生物反应器技术以其优质的出水水质被认为是具有较好经济、社会和环境效益的节水技术而倍受关注。 尽管还存在较高的运行费用问题，但随着膜制造技术的进步，膜质量的提高和膜制造成本的降低， MBR 的投资也会随之降低。 如聚乙烯中空纤维膜，新型陶瓷膜的开发等已使其成本比以往有很大降低。 另一方面，各种新型膜生物反应器的开发也使真运行费用大大降低，如在低压下运行的重力淹没式 MBR、厌氧 MBR等与传统的好氧加压膜生物反应器相比，其运行费用大幅度下降。 因此，从长 远的观点来看，膜生物反应器在水处理中应用范围必将越来越广。 在水环境标准日益严格的今天， MBR 已显示出其巨大的发展潜力，将是新世纪替代传统废水处理技术的有力竞争者 船舶生活污水处理在国内外的的研究现状 船舶生活污水处理方案国内外研究概括 国外进行船舶生活污水处理工艺及技术的研究，开始于 20 世纪 60 年代末期，以美国和日本为代表，目前开展此项研究工作的仍是最早加入附则 Ⅳ 的一些国家，如美国、日本、英国、法国、德国、希腊、荷兰和丹麦等。 从船舶生活污水处理工艺的发展过程来看，其基本上沿用岸上水处理技术，尤其是城 市生活污水的处理技术，并随着水处理技术的发展而不断革新。 目前比较流行的处理装置所采用的工艺主要有生物法 (活性污泥法、生物膜法和膜生物法 )、物化法 (混凝沉淀及吸附过滤等 )、电化学法等。 尽 管 从船舶生活污水的水质特性来看，解决这一问题似乎不存在技术上的难度，但到目前为止仍没有一种公认的理想工艺。 近年来国际上的研究方向以强化生物处理工艺流程及处理效率为主，比较典型的就是结合膜 分离技术而形成的膜生物法工艺 (MBR)。 目的是将船舶所产生的灰水、黑水以及舱底含油 废水 集中到一个 MBR 处理后达标排放；另外还有物理化学法和电化学法，如美国 SevernTrentDeNora 公司自 1980 年以来就从事 Omnipure 系列电解法船舶生活污水处理装置的生产和销售，该装置利用海水混合污水电解产生段硕鹏：船舶生活污水处理的设计 4 次氯酸钠、二氧化氯等氧化剂杀菌，并对有机物进行氧化分解口。 [1] 国内针对船舶生活污水处理装置的研制开始于 20 世纪 70 年代末期，以上海船舶设备研究所为代表，该所自 1977 年开始研制 WCC 型再循环式生活污水处理装置以来，已先后开发了物理 化学法处理生活污水的 WCF 型系列装置，具有粉碎、消毒、贮存功能的 WCB 型系列贮存柜，以及生化法处理生活污水的 WCH(T)型生活污水处理装置，又于 1990 年研制开发了与生活污水真空收集系统 (每人每天产生污水量仅 10L)相配套的处理高浓度生活污水的 WCV型二级生化处理装置。 [2]其他还有引进国外设备并吸收转化开发的相关船舶生活污水 处理装置。 虽然这些设备均通过了船检部门的型式认可，但在实际使用过程中所出现的比较集中的问题是：处理装置体积较大，耐冲击负荷能力差，处理效果不稳定，操作维修不方便，加之监 管 不严，很多设备闲置不用。 国内针对船舶污染的研究，以舱底含油 废 水 及溢油污染对策为主，而不重视船舶生活污水污染防治技术研究。 整体而言，国内针对船舶生活污水处理技术的研究，主要是处理装置的研制开发，由于仅仅着眼于市场需求和 管 理要求，缺乏基础研究而忽略了船舶生活污水的特性和船舶的环境特点，盲目追求体积小、造价低，只注重装置本身而不重视技术要求，因此往往流于形式。 从船舶生活污水处理工艺的发展过程来看，其基本上沿用岸上水处理技术，尤 其是城市生活污水的处理技术，并随着水处理技术的发展而不断革新。 但是此方法无法全面适应分散的船舶，真正能做到污水回收处理的很少，因此本课题选择船上污水处理装置的设计，方面快捷的处理日常船舶运行中产生的生活污水，是一项全新的设计，既有很大的意义。 目前比较流行的处理装置所采用的工艺主要有生物法、物化法、电化学法等。 一、 污水生物处理法 活性污泥法： 该法以活性污泥为主体 ,利用好氧细菌氧化分解废水中的有机污染物质。 在充氧条件下 ,活性污泥通过絮凝、吸附和氧化分解作用 ,使有机污染物降解、废水得到净化；该方法较为成熟 ,使用经 验丰富 ,大多数装置运行效果较好。 通过厌氧或缺氧区的设置使之具有生物脱氮、除磷的效能，活性污泥法工艺能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解的有机物，以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，无机盐类也能被部分去除， 常规活性污泥法对 COD、BOD5 和 OIL 的去除率分别达到 82％、 68％和 57％以上；对 SS、 NH3N 的去除率分别是 46％、 25％ [4] 目前应用的新工艺有 AB 活性污泥工艺、 AAO 活性污泥工艺，将光合细菌 (PSB)固定于活性污泥上经驯化培养后 ,在好氧条件下处理含酚废水 ,可明 显地提高去酚能力。 生物膜处理法： 好氧生物膜法包括生物滤池、生物转盘等 ,其主要特征是在设备中设置供生物聚集的载体。 在充氧条件下 ,由微生物构成的生物膜附着在载体上 ,将废水中的有机污染物吸附、分解、合成 ,最后氧化为无害的物质。 此法比活性污泥法占地面积少 ,产生污泥量少 ,减少了污泥处理的压力。 国外用此法处理污水 , 取得了较好的效果 , 据美国专利介绍 ,COD(化学耗氧量 ) 的脱除率可达 92%，石油大学环境工程研究开发中心针对辽河油田生活污水开发一种采用三段式活性炭生物膜反应器的污水处理流程及设备，结果表明在进水 COD值小于 900mg/L 时。 出水 COD 值小于 50mg/L 脱除率大于 93%。 [5] 安徽工程大学毕业设计 5 膜生物反应器（ MBR）法： 膜生物反应器（ MBR）是一种由膜分离单元与生物处理单元相结台的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。 与传统的生化水处理技术相比， MBR 具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好 ，在很多情况下出水可作为再生水直接使用 ；设备紧凑、占地面积小；易实现自动控制、运行管理简单。 80 年代以来，该技术愈来愈受到重视，成为研究的热点之一。 目前膜生物反应器己应用于美国、德国、法国和埃及等十多个国家，规模从 6m3／ d 至 13000m3／ d 不等。 在我国， MBR 同时应用于生活污水与工业废水处理的研究。 这些研究结果都表明： MBR 对各种高浓度有机废水与难降解废水的 COD， NH3N， SS，浊度等都达到良好的去除效果。 [6] 二、 污水物理化学处理法 混凝法： 混凝法是船舶废水处理中常用的物化法 ,通过投加凝聚剂来降低污染物浓度 ,改善废水的可生物降解性能。 常用凝聚剂有聚合硫酸铁 ,氯化铁 ,亚铁盐类 ,聚合氯化硫酸铝 ,聚合氯化铝 ,聚丙烯酸胺 (PAM)等。 水温对絮凝 效果影响明显 ,当水温低于 5 摄氏度时，水解速度非常缓慢， pH 值也是影响絮凝效果的重要因素 ,视混凝剂的品种而异 吸附法：纤维活性炭 (ACF)是一种新型吸附材料 ,对 CODCr、浊度、硫化物、挥发酚、石油类等有良好的去除效果 ,具有吸附容量大 ,吸附速度快 ,解析快的优点 :ACF 使用寿命长 ,可望替代粒状碳用于生活废水的处理 ,而且可以回收排放水用作循环水的补充水，整个工艺流程简单 ,成本较低 ,既消除了环境污染又节约了用水。 ACF 于 70 年代初问世 ,至今在美、英、日本已经形成一定的研究规模。 在我国 ,中山大学最早用 ACF 成功处理 了酚醛车间的废水 ,该项技术已通过中试技术鉴定并于 1985年获国家专利。 为进一步降低成本 ,必须加大对纤维活性炭的再生技术的研究 ,在国内还仅仅处于实验室研究的阶段。 此外 ,用廉价的吸附材料如粉煤灰、褐煤、各种粘土矿物和某些非金属矿物作为处理工业废水的廉价材料以代替价格高昂的活性炭 ,取得了良好的效果。 三、 电化学处理法 电化学法又称电化学还原氧化法， 电化学还原即通过电解法在阴极发生还原反应而去除污染物。 可分为两类：一类是直接还原，即污染物直接在阴极上得到电子而发生还原，基本反应式为： MZ+ + Ze → M。 另一类是 间接还原，指利用电化学过程中生成的一些氧化还原媒质，如 Ti3+， V2+和 Cr2+，将污染物还原去除，如二氧化硫的间接电化学还原，可转化成单质硫， SO2 + 4Cr2+ + 4H+→ S + 4Cr3+ + 2H2O； 另 一种是直接氧化，即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化，在含氰化物、含酚、含醇、含氮有机染料的废水处理中，直接电化学氧化都发挥了非常有效的作用。 另一种是间接氧化，即通过阳极反应生成具有强氧化作用的中间产物或发生阳极反应之外的中间反应，氧化被处理污染物，最终达到氧化降解污染物的目的。 [7] 本 设计主要研究内容 本设计主要针对给定的船舶生活废水的水质水量，进行方案设计，查阅资料，段硕鹏：船舶生活污水处理的设计 6 设计一套经济合理的工艺，来完成对船舶生活污水的处理，使处理后的污水达到国家排放标准 第 2 章：船舶生活污水处理工艺流程选择 船舶生活污水处理的各种工艺流程 船舶生活污水处理技术概述 : 由于船舶生活污水主要含有的是有机物，所以应当参照城市生活废水的处理工艺进行设计，才能完成达标，目前，国内外船舶生活废水处理技术多种多样，按其处理方法原理可分为 生物法 (活性污泥法、生物膜法和膜生物法 )、物化法。