7 000 HP多用途拖船中水回用系統設計與應用
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摘 要：本文主要介紹7000 HP多用途拖船中水回用系統的組成、主要設備及處理原理與流程、設計注意事項、系統常見故障及排除措施。
關鍵詞：中水回用;原理;設計
中圖分類號：U664.85 文獻標識碼：A
Abstract： This paper mainly introduces the main components， principle and treatment process of main equipment， design considerations and application requirements， common system failures and troubleshooting， etc. of the reclaimed water reuse system of 7 000 HP multi-purpose tug.
Key words： Reclaimed water reuse; Principle; Design
1 前言
船舶生活污水包括黑水和灰水。黑水是指：廁所和小便池的排出物;醫務室的面盆、洗澡盆及排水孔的排出物;以及混有上述排出物的其他廢水;灰水是指：除黑水以外的船上產生的其他污水，主要是來自洗手池、淋浴間、洗衣房等處的廢水。
隨著國內外環保要求的不斷提高，船舶生活污水的處理要求與排放標準日益嚴格，部分海域和港口已提出生活污水零排放的要求。
7 000 HP多用途拖船是廣州船舶及海洋工程設計研究院系列工程船產品之一，其功能多樣，最大作業配員達65人。本船生活污水的設計，是在滿足IMO MPEC.227（64）排放要求的基礎上進一步提高處理要求，實現船上全部生活污水的處理，滿足中水處理回用的要求，并可維持一定時間的生活污水零排放使用要求。
本文主要介紹7 000 HP多用途拖船生活污水中水回用系統的組成、主要設備及處理原理與流程、設計注意事項、系統常見故障及排除措施等。
2 系統組成
目前常用的生活污水處理方法主要有：生物法;物化法;電化學法等。
本船生活污水采用生化+MBR膜法污水處理方法。它是利用活性污泥與生物膜中的微生物，在有氧環境下聯合作用來消除污水中的有機污染物，再經過納濾膜處理，實現污水處理與中水回用。處理后的回用水水質符合城市污水再生利用的沖廁水標準（GB/T 18920-2002），并高于IMO MEPC227（64）的排放要求?；赜盟糜冢喝R桶、便池的沖洗;機械設備的沖洗;甲板清洗等。
本系統主要由污水收集柜、處理柜、膜柜、中水柜、切割機、污水泵、產水泵、反洗泵、排放泵、EFM泵、EFM藥桶、鼓風機、MBR膜組件、液位計、電控箱、電動閥門、管道、閥門等組成。
3 主要設備原理和處理流程
本船采用重力式生活污水系統，船上收集的黑、灰水（廚房污水經撇油處理）全部進入污水收集柜內，系統可通過閥門控制選擇進行處理或轉駁。
3.1 主要設備及原理
（1）切割機、污水泵
切割機用于將收集柜內的污水切割粉碎，污水泵把粉碎后的污水轉駁至生化柜，進行序批生化處理或通過應急排放口排放多余污泥。
?。?） 鼓風機
鼓風機用于向緩沖柜、序批生化柜內提供充足的氧氣，以利于活性污泥的繁殖。
?。?） 紫外線消毒裝置
紫外線消毒裝置用于產生紫外線，對排放水進行消毒。
（4） EFM泵、EFM藥桶
EFM泵用于將3%NaOH溶液或者次氯酸鈉溶液泵入膜組，對膜組進行清洗。該泵由聚四氟乙烯滾輪組成，經電動機通過減速齒輪驅動，液體由加藥泵從藥桶通過硅膠管由滾輪擠壓到膜組內。
（5）MBR膜、納濾膜組件
膜組由中空纖維超濾膜、納濾膜元件組成，用于膜化分離過濾和處理生化柜后的排放水，污泥被截留和混合液回流到收集柜。
?。?）污水收集柜
污水收集柜配置有切割機、污水泵和頂裝式浮球液位控制器，泵的啟停由生活污水處理裝置控制箱進行控制，可選擇自動運行控制。
污水收集柜由船體劃分定制，分別設有中位啟泵、低位停泵、高位報警三個液位?？刂葡渖显O有手動和自動轉換開關、轉駁和直排兩種功能。當選擇轉駁功能時：污水收集柜內液位達到中位，轉駁功能啟動，同時又受生活污水處理裝置生化緩沖柜中位控制。當污水裝置生化緩沖柜低于中位時，切割機、污水泵延時啟動，開始轉駁，直至緩沖柜到達中位時停止轉駁;依次循環，直至污水收集柜到達低位時停止轉駁;當選擇直排功能時：污水收集液位達到中位時，開始啟動排放，直至到達低位時停止排放;污水收集柜達到高位時，發出高液位報警。
?。?）零排放區儲水柜
零排放區儲水柜由船體劃分定制。配套一臺自吸式排放泵和一套頂裝式浮球液位控制器，泵的啟停控制由生活污水處理裝置控制箱進行控制。
零排放區儲水柜設有中位啟泵、低位停泵、高位報警三個液位?？刂葡渖显O有手動和自動轉換開關：轉向手動時，自吸式排放泵連續運行;轉向自動時，生活污水艙液位達到中位時開始啟動排放，直至達到低位時停止排放;生活污水艙達到高位時，發出高液位報警。
3.2 處理流程 船上日常收集的黑、灰水進入到污水收集柜內，污水收集柜設有中位啟泵、低位停泵、高位報警信號控制。當柜內液位達到中位設定值，污水泵啟動，污水經切割機粉碎送至生活污水處理裝置;當柜內液位達到低位設定值，污水泵停止;當柜內液位達到高位設定值，發出高液位報警信號。
污水在生活污水處理裝置內進行接觸氧化、生化處理，除去水中有機物，然后溢流進入膜柜，通過MBR膜的分離作用，污泥被截留和混合液回流到收集柜。處理后的達標水經紫外線消毒，由泵送至中水柜。中水柜容量相對較小，僅考慮日常沖洗用，中水柜滿后經溢流管通至零排放區儲水柜。
零排放區儲水柜分別設有中位啟泵、低位停泵、高位報警信號控制。當儲水柜內液位達到中位設定值，排放泵啟動，多余中水排舷外;當儲水柜內液位達到低位設定值，排放泵停止;當儲水柜內液位達到高位設定值，發出高液位報警信號。零排放區儲水柜的容量設置相對較大，可滿足全船的黑、灰水和回用中水（不對外排放）儲存約5天。全船的馬桶、便池由中水艙提供沖洗水。
另外，系統配置有相應的透氣、曝氣、自沖洗、反沖洗、應急排放等功能。
4 設計注意事項和使用要求
（1）系統處理量與各柜容量的設計
系統處理量與零排放區儲水柜容量，應不少于ISO15749規定的人均最小污水值（含黑、灰水）;污水收集柜容量應能滿足黑、灰水高峰時的收集與處理量;中水柜容量不必過大，但應保證全船便池的高峰沖洗用量，并留有一定余量。
?。?）監測和自動化程序設計
系統自動化程度應滿足日常工作需求，系統中船體各水柜應設有液位遙測;系統應設置PLC控制程序，正常情況下各設備系統可實現自動運行和監測，在特定情況下也可通過人工操作進行功能轉換或檢查、抽樣等。
（3）培菌
系統正常運行前均需進行培菌。在首次調試運行期間，需向設備加注淡水并投放營養物。一般的原污水培菌需要2-3周時間，如能加入種泥菌種可縮短培養時間。在已培養有活性菌的裝置，若暫停工作一段時間（一般不超過15天）后當再次啟動裝置時，因裝置內已有休眠的活性污泥，培菌過程僅需1-2天。培菌過程中膜組不參加工作，系統在調試期培菌后，即可滿足各種情況的使用要求。
?。?）清洗
膜組件一般正常使用3個月以后或流量降低時，需對其進行化學清洗，化學藥劑采用3%的NaOH溶液或次氯酸鈉溶液。
?。?）污泥排放
當裝置正常運行半年左右，使用100 mL量筒從處理柜內取100 mL污水，放置半個小時，若污泥量達到1/2以上時，需排去少量污泥至達到1/3時停止。排放必須用污泥桶進行收集或在公海進行排放，不得任意排放。
?。?）雜物過濾與管制
為確保系統的正常運行，海水、日常硬質廢雜物、廚房高油分等應禁止排入系統，以防出現堵塞和造成污泥減少、處理能力下降。
?。?）系統管路設計與布置
污水管管徑應可滿足污水的正常排放，除設備設有透氣管外，上層管路在高位處也應設有透氣管;所有管路應保證合適的斜度，透氣管出口處應帶防火網。
（8）存儲
當生活污水處理裝置長期停止運行時，需將膜組件清洗干凈并用化學藥水浸泡儲存，防止膜組性能下降。同時，清除處理柜內污水及雜物，關閉所有閥門、電源，保持裝置清潔。
5 系統常見故障及排除措施
經實船應用情況反饋，系統運行可靠，處理功能滿足使用需求，中水回用比傳統海水沖廁優勢明顯。但在日常使用中，也遇到過一些故障，常見故障及排除措施見表2。
6 結束語
本船中水回用系統的設計與應用，提升了污水處理品質，實現了生活污水處理回用（淡水）沖廁。與傳統的海水沖廁比較，大大減少對設備、管路及附件的腐蝕，具有更好的環保性與經濟性。隨著船舶環保要求的日益嚴格，生活污水處理技術不斷提高，將進一步提升回用水品質，擴大回用水的用途。本文可供相關設計與應用提供參考。
參考文獻
[1] 陳勇. 淺析船舶生活污水處理系統設計.機電技術[J]， 2012（12）.
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