船舶生活污水脱氮处理方法和系统与流程

本发明属于船舶生活污水技术领域，尤其涉及船舶生活污水脱氮的处理方法和系统。

背景技术：

随着航海业的发展，未经处理的船舶生活废水直接排放到海水中，是造成海洋污染的一个重要原因。由海运而带来的海洋污染问题也逐渐引起了人们的关注与重视。最新修订的《2012 年生活污水处理装置排出物标准和性能试验实施导则》则将氮、磷也列入到了控制指标，但是目前的船舶生活废水处理工艺对于氮和磷的去除效果是有很大局限性的。

目前，现有的常用的船舶污水处理工艺主要有生化法、膜法、电化学法等。

生化法处理陆地生活废水技术已经非常成熟，但是船舶上的环境条件要比陆地恶劣很多，船舶不停的航行，船体温度差异大，船舶生活废水中盐分含量也要高于陆地生活废水，这对于微生物自身的要求是很高的，很难有一种微生物能完全适应这种条件，污水处理后出水效果不稳定。并且生化法处理船舶生活废水占地面积大，管理较复杂，但是船舶上可用空间有限，生化法处理船舶生活废水局限性很高。

微滤、纳滤、反渗透等膜法也是船舶生活污水处理的一种常用方法，膜法处理船舶生活废水只是将污染物进行物理分离的过程，不能从根本上降解掉污染物。膜法处理船舶生活废水虽然对水质要求比较低，但工艺运行成本高，在运行过程中，进水侧水中杂质在膜面积累黏结形成膜污染，从而影响其运行稳定性和出水水质，需要经常进行膜的清洗。

电化学法是目前广泛采用并极具发展潜力的船舶生活污水预处理方法之一。但是传统的电化学法将电氧化电极和电解制氯电极融合成一体，当电流密度过低时，电氧化电极氧化性能不高，当电流密度过高时，则对电解制氯电极产生不可逆的损失，使其使用寿命大打折扣，并且能耗过高，将电能转化为了热能，使水温升高明显，运行成本高，氧化和制氯一体化电极对总氮的去除效果微乎其微。

综合上述分析，现有技术存在结构复杂、运行费用高、操作不方便、处理效果不达标等诸多问题需要解决。

技术实现要素：

为了解决目前船舶生活污水脱氮处理工艺复杂，生化法中需要多级串联工艺，占地面积大，并且对微生物的活性和环境耐受性高，脱氮效果波动大，电解法中吨水处理耗电大，电极寿命短，能耗高等问题，本发明旨在提供一种船舶生活污水脱氮处理方法。

本发明的技术方案是：一种船舶生活污水脱氮处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）预处理：以聚合氯化铝作为絮凝剂，沉淀后，上层清液进入下步工艺，下层污泥进行脱水处理，污泥滤出液流与原水汇合重复预处理；

（2）电解：经过预絮凝后的污水引入一部分的海水进行电解，电解电解处理包括两种：一种为氧化电解，主要用于将溶解性有机物氧化为无机物，将溶解性有机氮氧化为氨氮；另一种为制氯电解，主要用于将海水电解产生次氯酸钠，将氨氮氧化为气态氮，从而达到去除水体中总氮的效果，剩余的次氯酸钠则主要杀死病原微生物；

（3）中和脱氯：在电解处理后的污水中加入一定量的还原剂硫代硫酸钠进行脱除余氯，中和后的污水排放到船体外。

所述的步骤（1）中：在线检测原水的TSS值，絮凝剂聚合氯化铝的投加量以Al³⁺计算，是进水TSS检测值的1.5倍；投入絮凝剂后，快速搅拌10-30s，然后慢速搅拌2-4min，沉淀5-20min，经过预处理后，总磷的去除率可以达到90%以上；上层清液进入到电解步骤，下层污泥经过污泥回收系统，进行脱水处理，干燥后的污泥收集后加以利用，污泥滤出液则流回到预处理系统。

所述的。

所述的步骤（2）中：需要引入海水体积与污水的体积比为1:3；所述的氧化电解采用电解氧化电极，所述的制氯电解采用电解制氯电极，电解氧化电极与电解制氯电极的数量比为2:1，电解时间为10-30s，经过该工艺后，总磷去除效果可以达到98%，总氮去除效果可以达到90%以上，COD、BOD5、耐热大肠杆菌等指标均符合《2012 年生活污水处理装置排出物标准和性能试验实施导则》规定。

所述的步骤（3）中：采用余氯测定仪测定电解后污水中的余氯浓度，还原剂硫代硫酸钠的投加浓度为余氯的1.5倍。

一种实施所述的船舶生活污水脱氮处理方法的系统，其特征在于，包括通过管线依次连接的预处理单元、电解单元和中和脱氯单元。

所述的预处理单元包括：TSS在线检测装置、预絮凝装置、絮凝搅拌装置、絮凝剂储存罐、絮凝剂自动投加装置、沉淀物脱水装置、脱水后沉淀物收集装置和污泥滤出液回流装置，在预絮凝装置的原水引入管线上安装TSS在线检测装置，在预絮凝装置内装有絮凝搅拌装置，絮凝剂储存罐通过絮凝剂自动投加装置向预絮凝装置内添加絮凝剂；在该预絮凝装置的底部设有沉淀物脱水装置，该沉淀物脱水装置底端与脱水后沉淀物收集装置连接，该沉淀物脱水装置的液体出口通过污泥滤出液回流装置返回到该预絮凝装置。

所述的电解单元包括电解槽、电解氧化电极和电解制氯电极，在电解槽内装有多个交替间隔设置的电解氧化电极和电解制氯电极，在每一电解制氯电极周围设置两个电解氧化电极；该电解槽一端的污水入口与所述的预絮凝装置底部的污水出口连接。

所述的中和脱氯单元包括余氯监测装置、硫代硫酸钠溶液储备罐、还原剂自动投加装置、中和脱氯装置和脱氯搅拌装置，在电解槽的污水出口与中和脱氯装置的入口之间安装余氯监测装置，在该中和脱氯装置内装有脱氯搅拌装置；硫代硫酸钠溶液储备罐通过还原剂自动投加装置，并根据余氯监测装置的检测的余氯值向该中和脱氯装置内添加还原剂。

本发明的优点是：可以减少之前工艺的占地面积，水力停留时间在15min以内，经处理后，总氮的去除率在90%以上，总磷的去除率在98%以上，SS、COD、BOD5等指标均符合《2012 年生活污水处理装置排出物标准和性能试验实施导则》规定，消毒副产物的生成量比传统工艺要降低50%以上。

附图说明

图1是本发明处理方法的工艺流程图；

图2是本发明处理系统的总体构成示意图。

附图标记说明：1、TSS在线检测装置，2、预絮凝装置，3、絮凝搅拌装置，4、絮凝剂储存罐，5、絮凝剂自动投加装置，6、沉淀物脱水装置，7、脱水后沉淀物收集装置，8、污泥滤出液回流装置，9、电解槽，10、电解氧化电极，11、电解制氯电极，12、余氯监测装置，13、硫代硫酸钠溶液储备罐，14、还原剂自动投加装置，15、中和脱氯装置，16、脱氯搅拌装置。

具体实施方式

参见图1，本发明本发明提供一种船舶生活污水脱氮处理工艺，以解决目前生活污水处理系统处理方法复杂，脱氮效果差且不稳定，设备占地面积大等问题。该工艺包括：

（1）预处理：

以聚合氯化铝作为絮凝剂，聚合氯化的投加量以Al³⁺计算是进水TSS检测数值的1.5倍，投入絮凝剂后，快速搅拌20s，然后慢速搅拌3min，沉淀10min，经过预处理后，总磷的去除率可以达到90%以上，上层清液进入到电解槽系统，下层污泥经过污泥回收系统，进行脱水处理，干燥后的污泥收集后，船舶停靠后可以作为固废进行陆地上的焚烧发电，污泥滤出液则流回到预处理系统。

（2）原水加一定比例海水进行电解：

经过预处理后的污水进入到电解系统，此时也需要引入一定的海水，海水体积与污水的体积比为1:3，电解系统主要由两部分组成，一部分电极为电解氧化电解，主要将溶解性有机物氧化为无机物，将溶解性有机氮氧化为氨氮，另一部分电极为电解制氯电极，主要将海水电解产生次氯酸钠，将氨氮氧化为气态氮，从而达到去除水体中总氮的效果，剩余的次氯酸钠则主要杀死病原微生物。电解氧化电极和电解制氯电极的数量比为2:1，电解时间为20s，经过该工艺后，总磷去除效果可以达到98%，总氮去除效果可以达到90%以上，COD、BOD5、耐热大肠杆菌等指标均符合《2012 年生活污水处理装置排出物标准和性能试验实施导则》规定。

（3）中和脱氯：

经过脱氯系统的余氯测定仪测定余氯浓度后，还原剂硫代硫酸钠的投加浓度为余氯的1.5倍，中和后的污水则直接排放到船体外。

一个具体的实施例：以聚合氯化铝作为絮凝剂，聚合氯化的投加量以Al³⁺计算，是进水TSS检测数值的1.5倍，投入絮凝剂后，快速搅拌20s，然后慢速搅拌3min，沉淀10min，然后上层清液进入到电解系统中，通过电解槽氧化电解20s，然后对电解后液体进行测试，总磷去除效果可以达到98%，总氮去除效果可以达到90%以上，COD、BOD5、耐热大肠杆菌等指标均符合《2012 年生活污水处理装置排出物标准和性能试验实施导则》规定。

参见图2，本发明一种实施所述的船舶生活污水脱氮处理方法的系统，包括通过管线依次连接的预处理单元A、电解单元B和中和脱氯单元C。

所述的预处理单元A包括：TSS在线检测装置1、预絮凝装置2、絮凝搅拌装置3、絮凝剂储存罐4、絮凝剂自动投加装置5、沉淀物脱水装置6、脱水后沉淀物收集装置7和污泥滤出液回流装置8，在预絮凝装置2的原水引入管线上安装TSS在线检测装置1，在预絮凝装置2内装有絮凝搅拌装置3，絮凝剂储存罐4通过絮凝剂自动投加装置5向预絮凝装置2内添加絮凝剂；在该预絮凝装置2的底部设有沉淀物脱水装置6，该沉淀物脱水装置6底端与脱水后沉淀物收集装置7连接，该沉淀物脱水装置6的液体出口通过污泥滤出液回流装置8返回到该预絮凝装置2。

所述的电解单元B包括电解槽9、电解氧化电极10和电解制氯电极11，在电解槽9内装有多个交替间隔设置的电解氧化电极10和电解制氯电极11，在每一电解制氯电极11周围设置两个电解氧化电极10；该电解槽9一端的污水入口与所述的预絮凝装置2底部的污水出口连接。

所述的中和脱氯单元C包括余氯监测装置12、硫代硫酸钠溶液储备罐13、还原剂自动投加装置14、中和脱氯装置15和脱氯搅拌装置16，在电解槽9的污水出口与中和脱氯装置15的入口之间安装余氯监测装置12，在该中和脱氯装置15内装有脱氯搅拌装置16；硫代硫酸钠溶液储备罐13通过还原剂自动投加装置14，并根据余氯监测装置12的检测的余氯值向该中和脱氯装置15内添加还原剂。

本发明通过采用电解氧化电极和电解制氯电极连用的方法，用于对船舶生活污水脱氮处理。本发明设备及处理工艺简单，只需要三个系统串联，占地面积小，是传统处理工艺面积的一半，自动化程度高；絮凝剂的投加量以TSS在线监测数值作为指标来反馈，各个单元实现智能控制，氧化能力强、杀死病原微生物作用强、脱氮效果稳定，保证在90%以上，吨水处理能耗是原来电解法的一半，电极寿命大幅度提高，并且比传统的电解法处理船舶生活废水产生的消毒副产物的量要低。因此，在船舶生活污水脱氮处理领域具有极好的应用前景。