基本信息
- 项目名称：
- 新型船用污泥减量环流MBR装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 目前国际上船舶污水处理中运行能耗和膜污染问题成为限制MBR广泛应用主要瓶颈。为此，我们设计制作出这套全新的高效，低能，低成本，且又能满足IMO处理要求的船舶污水处理系统。该系统选用良好的新材料和一体化的集成设计，降低了设备的占有空间（仅为现有设备1/3）。与同等规模的设备相比，该设备处理生活污水成本仅为1.5元/吨，远低于现有设备，日处理量可满足30人船上生活用水。
- 详细介绍：
- 随着现代航运事业的发展和船舶的数量的突增，船舶生活污水对海洋的污染日益严重。目前国际上采用膜处理技术和微生物处理技术相结合的一种新型膜生物处理技术，但运行能耗和膜污染问题成为限制MBR广泛应用主要瓶颈。为此，我们设计制作出这套全新的高效率，低能耗，低成本，污泥浓度低、活性高且又能满足IMO处理要求（生化需氧量为25mg/L,固体悬浮颗粒为35mg/L,大肠杆菌为100个/100ml，化学需氧量为125mg/L，PH要求为6-8.5，余氯要求2.5mg/L）的船舶污水处理系统。基本思路：采用多级环流-蠕虫床-膜生物复合式处理方法：船舶生活污水 预处理池 主反应器和蠕虫床处理装置 消毒池 直接排放。船舶生活污水首先经过气升式多级环流膜生物反应器，多余的污泥进入下部的蠕虫床反应器，经消毒池的消毒后最终达到国际海事组织（IMO）的最新标准。创新点：创新点：1、与以往装置相比，本装置放弃了多级氧化和沉淀的传统方法，而采用了气升式环流反应器，内置膜与好氧曝气技术，蠕虫床，对船舶生活污水进行“三位一体”的处理，在达到IMO新标准的同时，既缩小了装置的体积，减少了占地面积，又降低了成本；2、将蠕虫床引用到了处理过程中，充分利用了蠕虫床对污泥减量作用，解决了污泥活性低、浓度高的问题并可降低成本，提高效率。2、采用了气升式多级环流结构。使得固体颗粒在反应器内分布均匀，可避免局部沉淀。热传递效率高，流体与反应器壁热交换速率高。解决了传统的内环流反应器环隙气含率低且沿轴向分布不均匀的问题，提高反应器的总体效率。 本装置利用最新的膜技术和好氧曝气技术与船舶污水处理设备结合，有效地增加了设备的处理能力和抗冲击能力，选用良好的新材料和一体化的集成设计，降低了设备的占有空间（9000×600×1500mm³）.日处理污水可达96升。按每人每天产生200升废水计算，仅现规模的设备就可处理2人一天产生的废水，很好地满足了船舶生活污水的处理需求。在提倡环保的今天，本项目积极地响应了保护环境和节能降耗号召，同时达到了国际海事组织IMO对污染物排放标准的要求，使我国船舶运输业在国际上具有更强的竞争力。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 随着现代航运事业的发展和船舶的数量的突增，船舶生活污水对海洋的污染日益严重。为此，我们设计制作出这套全新的高效率，低能耗，低成本，污泥浓度低、活性高且又能满足IMO处理要求的船舶污水处理系统。 基本思路：采用多级环流-蠕虫床-膜生物复合式处理方法：船舶生活污水---预处理池---主反应器和蠕虫床处理装置---消毒池---达标排放。 创新点：1、与以往装置相比，本装置放弃了多级氧化和沉淀的传统方法，而采用了气升式环流反应器，内置膜与好氧曝气技术，蠕虫床，对船舶生活污水进行“三位一体”的处理，在达到IMO新标准的同时，既缩小了装置的体积，减少了占地面积，又降低了成本；2、将蠕虫床引用到了处理过程中，充分利用了蠕虫床对污泥减量作用，解决了污泥活性低、浓度高的问题并可降低成本，提高效率。2、采用了气升式多级环流结构。使得固体颗粒在反应器内分布均匀，可避免局部沉淀。热传递效率高，流体与反应器壁热交换速率高。解决节传统的内环流反应器环隙气含率低且沿轴向分布不均匀的问题，提高反应器的总体效率。 技术关键：（1）气升式多级环流膜生物反应器的设计（2）蠕虫床处理装置的设计（3）附属结构及控制系统的设计 技术指标：实现系统自动控制、实现系统连续正常运行、通过实验得到系统最佳运行参数、实现系统参数联机显示。达到IMO最新标准。
科学性、先进性
- 现有船舶污水处理技术主要沿用岸上ST型、WCB型及CSWA系列等理技术，使得船舶污水不能得到及时处理，同时造成大量的空间与能源的浪费。 本装置具有以下优势：（1）采用了气升式多级环流结构。对气液固三相反应体系，固体颗粒在反应器内分布均匀，不会发生局部积累或沉淀。热传递效率高，流体与反应器的器壁热交换速率高，反应体系内温度分布均匀，不同区域的温差非常小，可广泛用于氧化反应过程；（2）充分利用了蠕虫床对污泥减量作用解决了膜生物反应器污泥活性低、浓度高的问题；（3）与现有的能够达到IMO新标准的设备相比，该装置为气升式环流反应器，内置膜，蠕虫床一体化船舶生活污水处理设备，使得其占地面积仅为现有设备的1/3，这不但使得该装置的成本远低于现有设备，同时节约了船上空间，提高了运输效益。 与同等规模的设备相比，该设备处理生活污水成本仅为1.5元/吨，远低于现有设备，日处理量可满足30人船上生活用水。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、视频及现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 高效地处理船舶污水可以降低船舶运行成本、减少船舶行驶时污染物的排放。本装置采用了气升式多级环流处理技术、好氧曝气技术、膜处理技术以及蠕虫床处理技术运行反应器，可以提高设备的抗冲击能力同时解决处理系统体积大等问题。该装置可降低了污水处理成本，提高了污水处理效率。在提倡环保的今天，本项目积极地响应了保护环境和节能降耗号召，同时达到了国际海事组织IMO对污染物排放标准的要求，使我国船舶运输业在国际上具有更强的竞争力。 (1）利用最新的膜技术和好氧曝气技术与船舶污水处理设备结合，有效地增加了设备的处理能力和抗冲击能力，选用良好的新材料和一体化的集成设计，降低了设备的占有空间（仅为现有设备1/3）(2)与同等规模的设备相比，该设备处理生活污水成本仅为1.5元/吨，远低于现有设备，日处理量可满足30人船上生活用水。
同类课题研究水平概述
- 目前国际上出现了许多利用膜处理技术和微生物处理技术相结合的一种新型膜生物处理技术。膜生物反应器(Membrane Bioreactor，MBR)是一种新型高效的污水处理工艺，它用膜组件代替传统活性污泥法(conventional Activated Sludge，CAS)中的二沉池，大大提高了系统固液分离的能力，从而使系统出水水质和容积负荷都得到大幅度提高[4]。因微生物的代谢形式不同，生物处理方法主要可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类型。此外，按照处理系统的运行方式可分为连续式和间歇式。按照主体设备中水流状态，可分为推流式和完全混合式等类型。目前船舶生活污水处理装置中多采用好氧生物处理法中的活性污泥法和生物膜法[5]。 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。 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，生活污水处理技术主要包括(1)以WCB、WCV型装置为代表的污水生物耗氧氧化一重力沉淀工艺技术，如南京绿洲公司从英国哈姆沃西公司引进的以生化处理技术为原理的ST型装置)和重庆大晃康达环保公司的SBT系列(从日本大晃机械工业株式会社引进)；(2)以WCH、WCX型装置为代表的污水贮存、粉碎消毒等物化工艺技术；(3)电解污水处理技术。 2004年，赵德成通过对我国内河造船业的分析，得出生化法和物化法的生活污水处理装置，无论从装置体积、处理污水种类和使用性能方面，均存在着不足，电解法较好地解决了传统生化法与物化法操作复杂、运行不稳定、操作条件恶劣等缺点，但价格高，初次投资费用大，并且污水中必须维持一定的盐水浓度，以保证电解质正常工作，不太适合内河和湖泊航运的船舶。
