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關鍵詞:廢水處理裝置;優化設計;可行性

目前，隨著航運業發展進程的加快，船塢廢水帶來的污染也日益嚴重，船塢廢水的處理成為課題。在早期階段，對于船塢廢水的處理方法比較簡單且有些處理不甚合理，還會造成環境污染，隨著人們環保意識的提高以及對廢水處理技術普及的加深，現在對于船塢廢水的處理主要分為物理法、化學法、生物法等。物理法中采取物理作用的方式，使廢水中不溶于水的物質呈現一種懸浮的狀態，便于分離，但是僅可以處理性能單一的污染物，不能很好的處理含有機化學物質的廢水以及污染物，慢慢被淘汰;化學法則是通過化學反應以及通過傳質作用來分離、去除污染物中呈溶解狀態和膠體狀態的污染物，進一步將其轉化為環保、無害物質的處理方法，但此種方法也存在化學藥劑以及其成分比較昂貴，處理后產生大量難以脫水的污泥等問題;生物法則是通過微生物的新陳代謝作用，把廢水中呈溶液狀態以及膠體狀態和微細懸浮狀態的大部分有機污染物，發生生物降解作用，轉化為穩定、無公害物質的處理法，雖然效果顯著，但也存在處理周期長，成本較高的問題［1－3］。

1船塢廢水處理裝置的優化設計要求

針對傳統船塢廢水處理裝置成本高，廢水處理效率低，以及處理過程會產生二次污染等問題。查閱、參考、對比其他處理方法的設計等資料，經研究最終確立了船塢廢水處理裝置的設計要求［4－8］，具體如下:①操作省時省力且簡單實用;②回收率高，效果高效且無二次污染;③處理安全性好，適宜正常及惡劣海況。

2船塢廢水處理裝置的設計

2.1工作原理

利用MicrosoftVisio軟件設計的廢水處理裝置系統示意圖見圖1。由圖1知，排放到廢水池中的船塢廢水，由于離心泵的作用，使廢水通過管道1到達沉淀池，在沉淀池中，廢水中的固態流體沉積物以及密度比水大的物質，在重力的作用下，會逐漸下沉，當壓力達到一定的程度，固態流體物質會在重力作用下刺激壓力排泄閥，此時壓力排泄閥打開，排泄雜物，而其余的廢液以及液態汽化物則會沿著管道4進入曝氣池，利用曝氣池在有氧的環境中，池中微生物對池體污水的生物降解凈化，使污水實現水質凈化和水質的改善，經過曝氣池處理后的水，沿著管道3進入氣液分離器，經過氣液分離器中的離子沉淀以及pH緩沖液的處理，即可達到可以灌溉農田的要求，然后通過管道2排除即可。圖2為曝氣池示意圖。由圖2知，經過沉淀池后的廢水進入曝氣池，由于廢水中的有機細微顆粒在曝氣池中經常處于懸浮狀態，而曝氣池中的細微顆粒與隔板相互作用，相互摩擦使曝氣器產生剪切力，如此便可去除附著在細微顆粒上的大部分有機污染物，另外這些污染物由于旋流離心力作用，密度較大的細微顆粒污染物則被甩向外部，并慢慢沉入砂槽，其余密度較小的有機物污染物，則隨水流向前運動，依次被帶到下一處理單元。另外，由于曝氣池聯通接氣管，在有氧的環境下，水中曝氣不僅可以用于改善水質，例如水質脫臭，殺死一些微生物，而且還有利于體系的后續處理，同時還可起到預脫臭、曝氣、除泡作用，更有利于加速污水中有機油類和大分子浮渣的分離作用。圖3為氣液分離池示意圖，由圖3知，船塢廢水經過曝氣池處理凈化后，氣液混合物通過管道3流進氣液分離器，進入氣液分離器的廢水，經過吸附劑的吸附凈化，可以進一步清除船塢廢水中的雜質，經吸附凈化過的船塢廢水慢慢進入預分離室，由于體系中的氣液混合物在重力及旋流作用下，逐漸分離分層，其中密度大于水的逐漸下沉，密度小于水的上升，由于預分離室的作用，沉降分離使體系分層，從上層到下層，依次分別為廢氣、廢水以及沉淀物。經過處理的大部分氣液混合物中的廢氣，經過除霧器過濾作用后，再由調節閥1調節，船塢廢水的重金屬離子如Cu2+、Fe2+在離子沉淀池中，會發生激烈的化學反應，生成難溶于水的物質，由于密度大于水繼而沉淀于池底，通過調節閥3的調節作用，將產生的沉淀物通過排渣管道排出氣液分離器，經過離子沉淀池沉淀后的船塢廢水，慢慢流入pH緩沖劑池，經過處理后的船塢廢水通過緩沖劑的酸堿調節作用，即可以使水質達到可以灌溉農田的要求，如需更高要求的水質，可以使排出水再次進入氣液分離池。

2.2船塢廢水處理裝置處理性能分析

選取某一天為例，每隔4h統計記錄1次，記錄船塢每天排放污水的量，同時對比每天可以清理污水的量以及清理后的水質含油質量分數(取整計算即可)。表1為污水每天排放量與清理量對比表，可以據此計算清除率。由表1可知，船塢每天排放的廢水量在晚上時間居多，可能是晚上船舶停泊較多的緣故。而且，船塢每天排放的廢水量，均在船塢廢水處理裝置的處理范圍之內，故每天的清除率都可以達到100%，完全可以滿足船塢清理污水的需要。圖4為清理后的水質含油質量分數與標準排放水質對比。由圖4知，廢水經船塢廢水裝置處理后，可以保證水質均在環保要求的標準范圍內，完全可以滿足改造后水質含油質量分數在15mg/g范圍內。

3船塢廢水處理裝置的可行性分析

1)結構可行性分析。氣液混合物是通過氣液分離器來實現分離的，其結構的主要組成部分、體系部署附件，在密封性、剛度及強度等相關參數方面可以達到系統的使用要求。根據以往的工作經驗，大致估略出系統中氣液分離器可以分離的氣液混合物總量，然后再根據實際情況來選擇這些設備以及系統部署部件的型號。2)技術可行性分析。本系統裝置的廢水處理技術是采用物理、化學、生物的方法運作，經過曝氣后的氣液混合物由管道進入氣液分離器，然后通過氣液分離器的氣液分離作用，就可以使分離出來的水得到清理，清理后的水就可以用于灌溉循環利用，分離出來的廢氣則可以回收，防止污染大氣。3)操作可行性分析。該裝置的一些組成設備裝有曝氣池、氣液分離器、壓力排泄閥、調節閥、離子沉淀池、pH緩沖劑池等廢水清理凈化部件，不但起著多次循環清理凈化的作用，還可以有效地減少該系統裝置在各級操作過程的工作量。另外，該裝置還設有壓力排泄閥、調節閥等系統自動控制部件，對系統體系起著安全保護作用，可以避免壓力過大、廢氣濃度過高所帶來的發生爆炸或損壞部件等事故的可能性。4)經濟可行性分析。該系統所裝置大部分組件均是標準件或通用件，容易在市場上購買，其成本較低且可以估算和控制，曝氣、氣液分離等處理船塢廢水所需要消耗的費用，這些總費用與每年占環境治理3%的水源污染治理費用、大氣污染損耗費用之和相比仍然少很多，且經過實驗對比，船塢每天排放的廢水量，均在船塢廢水處理裝置的處理范圍之內，所以完全可以滿足船塢清理污水的需要，節省了大量環保治理費用。

參考文獻

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作者：任月平 王銀炯 周斌強 單位：尚海海洋科技 ( 浙江自貿區) 有限公司