摘 要：本文主要介绍7000 HP多用途拖船中水回用系统的组成、主要设备及处理原理与流程、设计注意事项、系统常见故障及排除措施。
关键词：中水回用;原理;设计
1 前言
船舶生活污水包括黑水和灰水。黑水是指：厕所和小便池的排出物;医务室的面盆、洗澡盆及排水孔的排出物;以及混有上述排出物的其他废水;灰水是指：除黑水以外的船上产生的其他污水，主要是来自洗手池、淋浴间、洗衣房等处的废水。
随着国内外环保要求的不断提高，船舶生活污水的处理要求与排放标准日益严格，部分海域和港口已提出生活污水零排放的要求。
7 000 HP多用途拖船是广州船舶及海洋工程设计研究院系列工程船产品之一，其功能多样，最大作业配员达65人。本船生活污水的设计，是在满足IMO MPEC.227（64）排放要求的基础上进一步提高处理要求，实现船上全部生活污水的处理，满足中水处理回用的要求，并可维持一定时间的生活污水零排放使用要求。
本文主要介绍7 000 HP多用途拖船生活污水中水回用系统的组成、主要设备及处理原理与流程、设计注意事项、系统常见故障及排除措施等。
2 系统组成
目前常用的生活污水处理方法主要有：生物法;物化法;电化学法等。
本船生活污水采用生化+MBR膜法污水处理方法。它是利用活性污泥与生物膜中的微生物，在有氧环境下联合作用来消除污水中的有机污染物，再经过纳滤膜处理，实现污水处理与中水回用。处理后的回用水水质符合城市污水再生利用的冲厕水标准（GB/T 18920-2002），并高于IMO MEPC227（64）的排放要求。回用水用于：全船马桶、便池的冲洗;机械设备的冲洗;甲板清洗等。
本系统主要由污水收集柜、处理柜、膜柜、中水柜、切割机、污水泵、产水泵、反洗泵、排放泵、EFM泵、EFM药桶、鼓风机、MBR膜组件、液位计、电控箱、电动阀门、管道、阀门等组成。
3 主要设备原理和处理流程
本船采用重力式生活污水系统，船上收集的黑、灰水（厨房污水经撇油处理）全部进入污水收集柜内，系统可通过阀门控制选择进行处理或转驳。
3.1 主要设备及原理
（1）切割机、污水泵
切割机用于将收集柜内的污水切割粉碎，污水泵把粉碎后的污水转驳至生化柜，進行序批生化处理或通过应急排放口排放多余污泥。
（2） 鼓风机
鼓风机用于向缓冲柜、序批生化柜内提供充足的氧气，以利于活性污泥的繁殖。
（3） 紫外线消毒装置
紫外线消毒装置用于产生紫外线，对排放水进行消毒。
（4） EFM泵、EFM药桶
EFM泵用于将3%NaOH溶液或者次氯酸钠溶液泵入膜组，对膜组进行清洗。该泵由聚四氟乙烯滚轮组成，经电动机通过减速齿轮驱动，液体由加药泵从药桶通过硅胶管由滚轮挤压到膜组内。
（5）MBR膜、纳滤膜组件
膜组由中空纤维超滤膜、纳滤膜元件组成，用于膜化分离过滤和处理生化柜后的排放水，污泥被截留和混合液回流到收集柜。
（6）污水收集柜
污水收集柜配置有切割机、污水泵和顶装式浮球液位控制器，泵的启停由生活污水处理装置控制箱进行控制，可选择自动运行控制。
污水收集柜由船体划分定制，分别设有中位启泵、低位停泵、高位报警三个液位。控制箱上设有手动和自动转换开关、转驳和直排两种功能。当选择转驳功能时：污水收集柜内液位达到中位，转驳功能启动，同时又受生活污水处理装置生化缓冲柜中位控制。当污水装置生化缓冲柜低于中位时，切割机、污水泵延时启动，开始转驳，直至缓冲柜到达中位时停止转驳;依次循环，直至污水收集柜到达低位时停止转驳;当选择直排功能时：污水收集液位达到中位时，开始启动排放，直至到达低位时停止排放;污水收集柜达到高位时，发出高液位报警。
（7）零排放区储水柜
零排放区储水柜由船体划分定制。配套一台自吸式排放泵和一套顶装式浮球液位控制器，泵的启停控制由生活污水处理装置控制箱进行控制。
零排放区储水柜设有中位启泵、低位停泵、高位报警三个液位。控制箱上设有手动和自动转换开关：转向手动时，自吸式排放泵连续运行;转向自动时，生活污水舱液位达到中位时开始启动排放，直至达到低位时停止排放;生活污水舱达到高位时，发出高液位报警。
3.2 处理流程 船上日常收集的黑、灰水进入到污水收集柜内，污水收集柜设有中位启泵、低位停泵、高位报警信号控制。当柜内液位达到中位设定值，污水泵启动，污水经切割机粉碎送至生活污水处理装置;当柜内液位达到低位设定值，污水泵停止;当柜内液位达到高位设定值，发出高液位报警信号。
污水在生活污水处理装置内进行接触氧化、生化处理，除去水中有机物，然后溢流进入膜柜，通过MBR膜的分离作用，污泥被截留和混合液回流到收集柜。处理后的达标水经紫外线消毒，由泵送至中水柜。中水柜容量相对较小，仅考虑日常冲洗用，中水柜满后经溢流管通至零排放区储水柜。
零排放区储水柜分别设有中位启泵、低位停泵、高位报警信号控制。当储水柜内液位达到中位设定值，排放泵启动，多余中水排舷外;当储水柜内液位达到低位设定值，排放泵停止;当储水柜内液位达到高位设定值，发出高液位报警信号。零排放区储水柜的容量设置相对较大，可满足全船的黑、灰水和回用中水（不对外排放）储存约5天。全船的马桶、便池由中水舱提供冲洗水。
另外，系统配置有相应的透气、曝气、自冲洗、反冲洗、应急排放等功能。
4 设计注意事项和使用要求
（1）系统处理量与各柜容量的设计
系统处理量与零排放区储水柜容量，应不少于ISO15749规定的人均最小污水值（含黑、灰水）;污水收集柜容量应能满足黑、灰水高峰时的收集与处理量;中水柜容量不必过大，但应保证全船便池的高峰冲洗用量，并留有一定余量。
（2）监测和自动化程序设计
系统自动化程度应满足日常工作需求，系统中船体各水柜应设有液位遥测;系统应设置PLC控制程序，正常情况下各设备系统可实现自动运行和监测，在特定情况下也可通过人工操作进行功能转换或检查、抽样等。
（3）培菌
系統正常运行前均需进行培菌。在首次调试运行期间，需向设备加注淡水并投放营养物。一般的原污水培菌需要2-3周时间，如能加入种泥菌种可缩短培养时间。在已培养有活性菌的装置，若暂停工作一段时间（一般不超过15天）后当再次启动装置时，因装置内已有休眠的活性污泥，培菌过程仅需1-2天。培菌过程中膜组不参加工作，系统在调试期培菌后，即可满足各种情况的使用要求。
（4）清洗
膜组件一般正常使用3个月以后或流量降低时，需对其进行化学清洗，化学药剂采用3%的NaOH溶液或次氯酸钠溶液。
（5）污泥排放
当装置正常运行半年左右，使用100 mL量筒从处理柜内取100 mL污水，放置半个小时，若污泥量达到1/2以上时，需排去少量污泥至达到1/3时停止。排放必须用污泥桶进行收集或在公海进行排放，不得任意排放。
（6）杂物过滤与管制
为确保系统的正常运行，海水、日常硬质废杂物、厨房高油分等应禁止排入系统，以防出现堵塞和造成污泥减少、处理能力下降。
（7）系统管路设计与布置
污水管管径应可满足污水的正常排放，除设备设有透气管外，上层管路在高位处也应设有透气管;所有管路应保证合适的斜度，透气管出口处应带防火网。
（8）存储
当生活污水处理装置长期停止运行时，需将膜组件清洗干净并用化学药水浸泡储存，防止膜组性能下降。同时，清除处理柜内污水及杂物，关闭所有阀门、电源，保持装置清洁。
5 系统常见故障及排除措施
经实船应用情况反馈，系统运行可靠，处理功能满足使用需求，中水回用比传统海水冲厕优势明显。但在日常使用中，也遇到过一些故障，常见故障及排除措施见表2。
6 结束语
本船中水回用系统的设计与应用，提升了污水处理品质，实现了生活污水处理回用（淡水）冲厕。与传统的海水冲厕比较，大大减少对设备、管路及附件的腐蚀，具有更好的环保性与经济性。随着船舶环保要求的日益严格，生活污水处理技术不断提高，将进一步提升回用水品质，扩大回用水的用途。本文可供相关设计与应用提供参考。
参考文献
[1] 陈勇. 浅析船舶生活污水处理系统设计.机电技术[J]， 2012（12）.