李海峰，陳 暢，白韜光，沈 爍，雷明紅，康曉蕾

（上海船舶設(shè)備研究所，上海 200031）

0 引言

近年來，陸用污水處理市場工程設(shè)備化、工藝產(chǎn)品化的趨勢日益明顯，逐步涌現(xiàn)出一批采用一體化設(shè)備形式對局部區(qū)域進(jìn)行污水處理的產(chǎn)品，在中小規(guī)模污水處理領(lǐng)域逐漸取代了原先以土建形式為主的工程[1-2]。同時，由于國家政策的鼓勵和引導(dǎo)，村鎮(zhèn)污水處理成為當(dāng)前污水處理領(lǐng)域的又一熱點(diǎn)，有別于城鎮(zhèn)污水處理大面積管網(wǎng)收集、集中處理的方式，村鎮(zhèn)污水一般分布廣且分散，并且局部區(qū)域內(nèi)水量較小，采用集中處理的方式，管網(wǎng)成本過高。因此就地產(chǎn)生、就地處理的分布 式污水處理模式獲得了方方面面的認(rèn)可，給一體 化污水處理設(shè)備帶來了廣闊的市場[3-6]。

究本溯源，一體化污水處理設(shè)備早在幾十年前就在船用領(lǐng)域得到了運(yùn)用。船舶是一個獨(dú)立的生活空間，產(chǎn)生的污水不可直接排入水體，在國際海事組織73/78 公約的要求下，第一批船用污水處理裝置誕生了。而后，隨著中國海軍艦隊(duì)的發(fā)展，大量船舶入水，且每艘船上均安裝了污水處理設(shè)備；為了適應(yīng)艦船環(huán)境和特殊使用工況，艦用污水處理設(shè)備在船用污水設(shè)備的基礎(chǔ)上，從處理工藝、質(zhì)量控制、設(shè)備選型到“六性”設(shè)計(jì) 等都進(jìn)行了全方位的改進(jìn)和升級，效果更穩(wěn)定，運(yùn)行更可靠[7-9]。經(jīng)過幾十年的使用和改進(jìn)，積累 了大量的設(shè)計(jì)與運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)。

從使用場合和技術(shù)特點(diǎn)上而言，船用污水處理與陸用污水處理既相似又有著不同點(diǎn)。本文研究了如何將船用污水處理技術(shù)和設(shè)備移植到陸用領(lǐng)域，并對二者進(jìn)行比較和可行性分析，使其在環(huán)保領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，具有現(xiàn)實(shí)意義且迎合了市場需求。

1 可行性分析

1.1 水質(zhì)、水量適用性

1.1.1 設(shè)計(jì)處理量

1）船用

目前通過認(rèn)證的船用裝置一般按使用人數(shù)定義，單臺使用人數(shù)一般不多于500 人；按人均每天最大水量230 升/人計(jì)算，結(jié)合1.1 倍系數(shù)，可知日處理量為126.5 m3/d。

2）陸用

分布式一體化污水處理設(shè)備的單套覆蓋處理量可達(dá)到200 m3/d。

1.1.2 進(jìn)水水質(zhì)

1）船用

根據(jù)IMO MEPC.227(64)的試驗(yàn)要求及實(shí)船對進(jìn)水水質(zhì)的檢測，所得船用生活污水水質(zhì)情況見表1。

2）陸用

根據(jù)典型生活污水水質(zhì)濃度，結(jié)合各地區(qū)發(fā)布的農(nóng)村生活污水技術(shù)指南及實(shí)際工程對進(jìn)水水質(zhì)的檢測，可得陸用生活污水的水質(zhì)情況見表1。

表1 進(jìn)水水質(zhì)比較表（單位：mg/L）

由表1 可知，船用污水由于用水控制性較好，洗浴水所占比例較小，呈現(xiàn)出污染物濃度高的情況；陸用污水的污染物濃度相對較低。處理量相同的情況下，設(shè)備有機(jī)負(fù)荷較低。

1.1.3 出水水質(zhì)

1）船用

根據(jù)IMO MEPC.227(64)的試驗(yàn)要求，船用生活污水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

2）陸用

目前，陸用村鎮(zhèn)污水沒有統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，各省市逐步在建立自己的地方標(biāo)準(zhǔn)，基本內(nèi)容均參考GB 18918—2016《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，主流出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 出水水質(zhì)比較表（單位：mg/L）

由表2 可見，船用設(shè)備的出水指標(biāo)較為寬松，且由于波羅的?？痛瑪?shù)量較少，目前大量認(rèn)證的船用污水處理裝置尚未采用脫氮除磷工藝；而陸用設(shè)備的出水即使是一級B 標(biāo)準(zhǔn)，也比船用標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)格，且均需要進(jìn)行脫氮除磷。

綜上所述，從處理量角度而言，船用設(shè)備與陸用設(shè)備處于同一數(shù)量級，簡單地進(jìn)行等比例放大即可滿足要求；從進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)研究方面而言，船用污水處理技術(shù)如需移植到陸用設(shè)備，在設(shè)計(jì)處理量相同的情況下，生化處理有機(jī)負(fù)荷可滿足要求，但需考慮在污水深度處理上進(jìn)行改進(jìn)，以確保有機(jī)物濃度降到標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)。同時需要在工藝設(shè)計(jì)上著重考慮脫氮除磷工藝。因此，從水質(zhì)水量適應(yīng)性看，是可行的。

1.2 工藝技術(shù)可行性

1）船用

采用生化工藝為主、膜分離工藝為輔的工藝對有機(jī)物進(jìn)行降解，可以穩(wěn)定地達(dá)到船用排放標(biāo)準(zhǔn)[7,9]。

2）陸用

從穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)型角度，基本也是以生化工藝作為主流，輔之以強(qiáng)化除磷和深度處理工藝，使出水達(dá)到排放標(biāo)注[2,10]。

由此可知，從工藝技術(shù)可行性角度而言，船用設(shè)備向陸用設(shè)備的延伸是可行的，僅需要在主工藝的基礎(chǔ)上增加一些輔助工藝即可達(dá)到處理要求。見圖1、圖2。

圖1 典型船用污水處理裝置外形圖

圖2 典型陸用污水處理裝置外形圖

1.3 環(huán)境適應(yīng)性

1.3.1 防護(hù)等級

1）船用

船用設(shè)備的使用環(huán)境一般為機(jī)艙等密閉式結(jié)構(gòu)，沒有風(fēng)雨等情況，因此一般配套設(shè)備均直接安裝在箱體外部。

2）陸用

陸用設(shè)備一般露天安裝，需考慮室外環(huán)境的各種防護(hù)及防盜，不可將設(shè)備裸露。

1.3.2 溫度

1）船用

機(jī)艙一般位于水下，且其密閉環(huán)境通?？梢员ＷC環(huán)境溫度高于10℃，且進(jìn)水道也全部位于船體內(nèi)部。因此，無論是水溫還是環(huán)境溫度，均可以滿足生化處理的需求。

2）陸用

由于設(shè)備露天安裝，我國大部分地區(qū)冬天環(huán)境溫度低于5℃，進(jìn)水管道雖然采用地埋，但相距甚遠(yuǎn)，散熱比較多，因此水溫和環(huán)境溫度均比船用低，對生化處理不利。

1.3.3 濕度及傾搖

1）船用

船用設(shè)備在設(shè)計(jì)時充分考慮了機(jī)艙濕度、傾搖等情況。

2）陸用

濕度環(huán)境一般不會超過船用條件，且不存在傾搖的可能。

綜上，船用設(shè)備向陸用轉(zhuǎn)變時，應(yīng)考慮環(huán)境適應(yīng)性的變化，尤其是防護(hù)和溫度等方面?？梢詫⒃O(shè)備安裝在一個密閉的空間中，如采用集裝箱形式，所有配套設(shè)備安裝在內(nèi)部，可起到防水防盜的作用。同時，在箱體外表面安裝保溫措施，并在寒冷地區(qū)安裝伴熱措施；在極寒地區(qū)安裝加熱措施，可有效提高處理效率，使其達(dá)到設(shè)計(jì)溫度的要求，也可在設(shè)計(jì)過程中適當(dāng)下調(diào)設(shè)計(jì)溫度，采用較低的負(fù)荷進(jìn)行處理。綜合上述手段，可使系統(tǒng)滿足陸用環(huán)境的使用要求，是可行的。

1.4 產(chǎn)品特殊性

1.4.1 占地面積

1）船用

船用設(shè)備布局緊湊，對空間利用率要求高，且可滿足不同船艙空間及形狀的要求；通常處理量相同的情況下，船用設(shè)備的占地面積比陸用設(shè)備約小30%。

2）陸用

陸用對空間要求較低，但某些地區(qū)由于人口密度大，可用空間小，需要將設(shè)備小型化。

1.4.2 減振降噪

1）船用

船用設(shè)備對減振降噪的設(shè)計(jì)是非常重視的，且采取了諸多措施，積累了相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn)。

2）陸用

由于村鎮(zhèn)污水處理設(shè)備安裝位置距離住戶較近，對減振降噪的需求十分迫切；但由于以往涉及此部分內(nèi)容的研究較少，能力欠缺。

1.4.3 產(chǎn)品質(zhì)量

1）船用對于產(chǎn)品質(zhì)量的把控一向嚴(yán)格，從原材料采購到生產(chǎn)檢驗(yàn)，均有一整套有章可循的制度，尤其是焊接、油漆等特殊過程的控制，保證了產(chǎn)品在全生命周期內(nèi)的質(zhì)量水平。

2）陸用對于質(zhì)量控制沒有船用產(chǎn)品那么嚴(yán)格，因此也出現(xiàn)了許多名不符實(shí)的產(chǎn)品，造成了許多建而不用、用而不佳的情況

綜上，采用船用設(shè)計(jì)理念研制的設(shè)備，在對空間利用率要求高的地區(qū)使用具有較大的競爭力，且船用設(shè)備的設(shè)計(jì)單位具有較好的模塊化設(shè)計(jì)水平，針對空間狹小且不規(guī)則的安裝區(qū)域優(yōu)勢明顯；減振降噪是船用向陸用延伸的一個亮點(diǎn)，可以很好地解決當(dāng)前十分突出的污水處理“避鄰”問題，且由于采用了外殼防護(hù)，噪聲和振動將更低，十分有利于推廣使用；將船用產(chǎn)品的質(zhì)量控制手段推廣至陸用產(chǎn)品，可以使產(chǎn)品質(zhì)量提高到一個新的高度，有利于產(chǎn)品的長期穩(wěn)定使用，增加船用設(shè)備向陸用設(shè)備延伸的認(rèn)可度。因此，船用設(shè)備之于陸用設(shè)備具有許多明顯且可以彌補(bǔ)短板的特點(diǎn)，可見該項(xiàng)技術(shù)延伸是可行的。

1.5 應(yīng)用可行性

1.5.1 作為中端處理設(shè)備

目前，由于船用設(shè)備的出水標(biāo)準(zhǔn)比陸用低，如考慮不做工藝變更而直接使用的情況，可以采用模塊化設(shè)計(jì)的理念，將船用的設(shè)備作為中端處理模塊加以使用，即使污水先經(jīng)過船用設(shè)備進(jìn)行處理后，通過增加深度處理模塊（如曝氣生物濾池、人工濕地等）對出水進(jìn)行深度處理，使其達(dá)到各項(xiàng)排放標(biāo)準(zhǔn)。但船用設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性需進(jìn)行改進(jìn)。

1.5.2 作為獨(dú)立處理設(shè)備

如需使裝置滿足作為獨(dú)立處理設(shè)備的使用需求，則應(yīng)在改進(jìn)環(huán)境適應(yīng)性的基礎(chǔ)上，對處理工藝進(jìn)行適當(dāng)升級，建議采用A/O 工藝、SBR 工藝等具有脫氮功能的處理工藝結(jié)合串聯(lián)化學(xué)除磷工藝對污水進(jìn)行處理，保留船用設(shè)備的各項(xiàng)優(yōu)勢，形成新的產(chǎn)品。

2 結(jié)論

通過對船用設(shè)備和陸用生活污水處理設(shè)備在水質(zhì)、水量適應(yīng)性、工藝技術(shù)可行性、環(huán)境適應(yīng)性、產(chǎn)品特殊性以及應(yīng)用可行性等方面的比較，充分說明了船用設(shè)備向陸用設(shè)備的推廣和延伸是具有技術(shù)與市場基礎(chǔ)的，是可行的，應(yīng)將其作為值得研究的課題作進(jìn)一步探索和研究。