海洋污染一直是海洋生態(tài)環(huán)境面臨的重大問(wèn)題，隨著(zhù)GB4914—2008和IMOMEPC.159(55)污水排放標準要求的提高，海上船舶和海洋平臺生活污水裝置對生活污水處理后的出水排放指標進(jìn)一步提高。

　　目前，海上設施常見(jiàn)的生活污水處理工藝有生化法加膜、生化加電絮凝和普通電解法，其中生化法加膜工藝和生化加電絮凝工藝是基于生化法實(shí)現污水處理的方法，生化法處理污水目前工藝技術(shù)相對成熟，但是由于海上設施為節省淡水消耗，沖廁水為海水，鹽度相對較高，生活污水裝置來(lái)水負荷不穩定等特殊性，細菌的培養受到嚴重影響，生活污水裝置容易處于癱瘓狀態(tài)，重新進(jìn)行細菌的培養還需要一定的時(shí)間，這樣會(huì )一定程度上造成海洋污染。此外，生化法處理工藝占用面積大，無(wú)論是海上平臺還是船舶設施空間有限，合理利用海上空間是海上生活污水裝置可行性的關(guān)鍵因素之一。膜工藝需要定期進(jìn)行膜的清洗，清洗劑一般為?；?，如氫氧化鈉。膜的清洗人員不專(zhuān)業(yè)、清洗不及時(shí)，會(huì )造成設備的損壞和人員的傷害，因此不適合海上平臺和船舶使用。經(jīng)調研，渤海灣附近的海上設施采用普通電解法，普通電解法處理生活污水均采用弱電解方式，電極為普通管式石墨電極，電解過(guò)程中電極棒的工作電壓、電流和電極棒功率隨著(zhù)污水處理量多少稍有差異，電解過(guò)程產(chǎn)生的羥基自由基、有效氯等強氧化劑的濃度較低，降解COD的能力有限，另外一個(gè)弊端，采取普通電解法的裝置工藝不涉及保安濾器等過(guò)濾裝置，出水懸浮物較高，嚴重影響出水指標，

　　基于以上海洋平臺污水處理工藝，筆者研究設計了一種強電解生活污水處理工藝，以期實(shí)現綠色高效降解污水COD的方法，實(shí)現污水的零排放。

　　一、系統工藝設計

　　如圖1所示，強電解生活污水處理裝置是利用電解產(chǎn)生的羥基自由基和有效氯處理生活污水的新型生活污水處理系統，該系統由一個(gè)電解處理主撬單元、一個(gè)調節過(guò)濾單元、電解后的分解過(guò)濾單元及其他附屬設備組成，處理裝置采用獨立的就地控制盤(pán)，自動(dòng)化控制，可連續地處理生活用污水。

　　首先來(lái)自海上設施生活區的黑水以及經(jīng)撇油處理的灰水進(jìn)入調節處理單元的緩沖罐中，緩沖罐與主撬的工藝調節罐由管道聯(lián)通;調節罐配裝有液位控制系統，污水液位達到啟動(dòng)液位高度時(shí)，啟動(dòng)風(fēng)機和粉碎泵，將來(lái)自水中的雜質(zhì)污物粉碎后送往系統的過(guò)濾裝置，濾掉大于1mm的污物雜質(zhì)

　　經(jīng)過(guò)濾后的污水按比例摻加一定量的海水，在多功能處理罐預處理艙室內混合，經(jīng)鼓風(fēng)機曝氣?；旌虾蟮奈鬯呻姌O提升泵提升至強電解槽，在電解槽內水和氧氣在強電場(chǎng)作用下將大部分氧氣、水等電離，產(chǎn)生的羥基自由基以及氧正基(O2+)等活性粒子溶解在海水中形成羥基溶液，此外電解海水中的氯化鈉等鹽類(lèi)物質(zhì)生成有效氯(包括HClO、ClO+、Cl2)強氧化物質(zhì)#對污水降解處理后，先流入多功能罐清水罐艙室中脫氣處理，防止電解產(chǎn)生的氫氣濃度過(guò)高發(fā)生爆炸危險。羥基自由基產(chǎn)生過(guò)程如圖2所示。

　　在電解槽內電解生成有效氯涉及的離子反應有：

　　2Cl-→Cl2+2e

　　2H2O+2e→2OH-+H2

　　Cl2+2OH+=ClO-+Cl-+H2O

　　ClO-+H2O=HClO+OH-

　　HClO=H++ClO-

　　總反應NaCl+H2O→NaClO+H2"經(jīng)脫氣后的污水含有羥基自由基和有效氯氧化型消毒劑，通過(guò)外排泵輸送到分解沉降罐滯留一段時(shí)間進(jìn)行充分反應，在此進(jìn)一步殺菌消毒、均質(zhì)化，最后達標排放。分解沉降罐內置過(guò)濾器，電極排出的垢類(lèi)雜質(zhì)經(jīng)過(guò)濾，會(huì )沉降到罐的底部緩慢溶解，少量殘渣需要定期排出。系統工藝設計回流管線(xiàn)，對前端工藝提前預處理，將部分達標排放的污水回流至緩沖罐、調節罐和多功能處理罐，提前對污水預處理氧化除臭。

　　二、系統控制

　　整個(gè)污水裝置選用西門(mén)子200SmartPLC作為控制器，系統具有就地和遠程控制功能，采用Smart1000IE觸摸屏和現場(chǎng)操作按鈕開(kāi)關(guān)實(shí)現設備就地控制，同時(shí)利用上位機WinCC組態(tài)實(shí)現遠程監控。整個(gè)系統運行正常處于全自動(dòng)工作狀態(tài)，無(wú)需人員手動(dòng)操作，大幅減少設備巡檢人員的工作量。系統主要控制的設備有粉碎泵、電解提升泵、外排泵、風(fēng)機和電解電極。當PLC檢測到高液位啟動(dòng)信號時(shí)，系統按風(fēng)機、粉碎泵、供液泵、電解、出液泵的順序啟動(dòng)各設備進(jìn)行污水的電解處理。當設備連續運轉，污水處理罐中污水液位不斷降低至低液位信號，系統進(jìn)入自動(dòng)停止電解程序，首先關(guān)閉電解輸出、出液泵和粉碎泵，之后停止風(fēng)機和供液泵，系統進(jìn)入自動(dòng)待機狀態(tài)。

　　系統配置有稀釋風(fēng)機，用于稀釋電解產(chǎn)生的氫氣，稀釋符合標準后排出舷外。在自動(dòng)運行狀態(tài)下，啟動(dòng)后風(fēng)機永遠先于其他設備先啟動(dòng)運行，關(guān)閉時(shí)遲后于其他設備停止運行，以把脫氣室內的殘余氫氣排出。系統設計有風(fēng)道水封機構置于多功能罐脫氫室上部，由自動(dòng)補水器為水封器供水，用以風(fēng)機與脫氣室的密閉隔離。

　　整個(gè)污水處理系統的核心為電極，電極鍍鉑鈦電極，鈦電極電流效率高，節能效果好，具有抗腐蝕性能，活性層失活后可以重涂，基體可重復使用。通過(guò)整流電源輸入380V50Hz-3P供電，輸出功率可根據污水處理量和污水外排標準進(jìn)行調節，輸出電流可調(最大可至100A)，電壓可調(最大可至50V)。自動(dòng)運行模式中，電解輸出時(shí)啟動(dòng)序列里最后一個(gè)執行動(dòng)作的設備，也是自動(dòng)停止電解程序里最先退出運轉的設備。

　　系統具有異常報警功能，當系統檢測到氫氣濃度過(guò)高、液位過(guò)高、泵或風(fēng)機過(guò)載、電極過(guò)載及低液位等情況時(shí)系統發(fā)出報警，裝置退出自動(dòng)運行狀態(tài)，等待設備巡檢人員檢查故障并進(jìn)行復位，報警去除后，方可恢復正常使用。

　　三、測試

　　3.1羥基自由基和有效氯降解COD的試驗

　　強電解法處理污水工藝利用海水電解方法產(chǎn)生強氧化劑對污水進(jìn)行處理，但由于海水中含有大量氯離子，氯離子會(huì )使污水COD測量結果偏高。本項目采用國標GB11914-1989重鉻酸鉀測定法進(jìn)行COD測試，根據氯離子濃度加入適量硫酸汞屏蔽氯離子干擾。試驗選取未經(jīng)處理的早高峰期生活污水作為水樣，測得COD值為650mg/L，通過(guò)配比一定量海水，電解電極工作電壓設置為45V、電流70A，經(jīng)筆者設計裝置進(jìn)行處理，處理后污水每隔15min采樣一次，進(jìn)行COD化驗。多次試驗測得COD值與消解沉降時(shí)間關(guān)系如圖3所示，可以看出，增加污水與氧化劑消解反應時(shí)間可以提高COD的去除率，反應超過(guò)3h，COD去除率可達96%，消解時(shí)間20min左右COD值就達到排放標準的臨界值。

　　3.2羥基自由基和有效氯殺滅污水微生物的試驗

　　羥基自由基和有效氯等氧化劑致死水中細菌和單細胞藻類(lèi)試驗如圖4所示，試驗結果表明，在強電解產(chǎn)生的強氧化劑的作用下，電解產(chǎn)生氧化劑濃度大于0.22mg/L，溶液就可以致死污水中細菌，致死率可達100%，電解產(chǎn)生的氧化劑濃度大于0.7mg/L溶液對單細胞藻類(lèi)的致死率達100%

　　4結束語(yǔ)

　　結合現有海上平臺和船用設備生活污水裝置存在的問(wèn)題!筆者通過(guò)工藝設計、控制系統設計、試驗分析!提出一種基于強電解方法的生活污水處理裝置。整個(gè)系統通過(guò)設定適當的配比海水和裝置的運行電流、電壓!利用強電解產(chǎn)生的羥基自由基、有效氯等強氧化物質(zhì)降解污水中的COD，不到20minCOD值已小于300mg/L，適當增加消解反應時(shí)間COD去除效果可達90%以上。同時(shí)能夠致死污水中的細菌、大腸桿菌及抱子等微生物(致死率100%)。排放的污水經(jīng)濾器過(guò)濾后，懸浮物有效去除，濁度下降90%以上。因此，該電解式生活污水處理裝置適用于海上設施，能夠有效處理生活污水。整個(gè)工藝綠色環(huán)保，無(wú)有害物質(zhì)產(chǎn)生，且系統裝置自動(dòng)化程度高，占地面積小，處理后的污水符合國標，COD值遠小于300mg/L，有廣闊的應用前景。（ >

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