摘要
随着船舶在运输业中占的比例越来越重和社会对环保意识的增强，船舶生活 污水对周围水环境的污染问题逐渐受到人们的重视。国际海事组织也对船舶生活 污水的排放标准作出了更严格的要求，同时各国也均已颁布了保护本国水域和领 海的关于船舶生活污水排放的相关法律，甚至在特殊海域禁止任何船舶污水的排 放，这使得船舶生活污水的处理技术和处理效果面临着更严峻的挑战。
我国船舶生活污水的处理技术相对落后。目前，船舶上现有的生活污水处理 装置绝大部分采用ST （活性污泥法）或WCB （接触氧化法）系列，这种污水处理 设备的出水只能满足低排放指标的要求，而且这种污水处理系统稳定运行的可靠 性较低，设备故障率高。另外，由于船舶所处的工作环境特点（船舶的摇摆、震 动幅度很大），使得生活污水处理装置处理效果更差，根本无法满足相关海域对 船舶生活污水的排放要求。因此，根据船舶生活污水的组分特点和国内外在船舶 生活污水处理上的经验以及船舶自身工作环境的特点，本研究课题所采用的处理 方法是利用新型的MBR法（膜生物）处理模拟船舶生活污水。
由于船舶生活污水的水质和城市生活污水水质不同（盐度），要对从城市污 水处理厂取回的活性污泥进行一定的培养和驯化，才可以投入到本研究课题的实 验中。在污水处理厂的活性污泥进行培养成功后，通过逐步增大盐度梯度的方法 来提高活性污泥的耐盐性。在活性污泥驯化到可以适应0.8%盐度的环境后对模 拟的船舶生活污水进行处理研究，在研究过程中也对膜污染问题进行了处理。通 过本研究可以发现，利用MBR法对模拟船舶生活污水进行处理后，污水中的COD 值有明显下降，其COD值从472. 3mg/L下降到79.8mg/L,C0D去除率达到81. 20%, 继续延长作用时间，COD值可降低到53.5mg/L,去除率可达88.6%, NH4-N的值 从42. 4 mg/L下降到18. 3 mg/L,去除率55. 8%。在处理食堂废水模拟船舶生活 污水时，处理45小时后COD值可以由328. 6mg/L下降到64. 3mg/L, COD的去除 率达到80.4%。用利用MBR法处理船舶生活污水时，可以选择适当对污水的处理 时间（本研究为75小时或82小时），时间过长，去除效果提升并不明显。
关键词：船舶生活污水；污泥培养；污泥驯化；MBR法；食堂废水
第一章绪论
当今世界，船舶己成为交通运输中的主要工具，同时船舶也逐渐成为一种新 的流动污染源。由于污水处理设施建设的滞后和非点源污染控制不够得力，全球 的淡水资源正面临两大问题：水环境污染和水资源短缺，尤其是在包括中国在内 的发展中国家和地区，问题日益严重并且有加剧的趋势〔I】。随着船舶数量的增加， 排放的船舶生活污水对内河水环境的影响变得不容忽视。此外，随着我国改革开 放和对外交流的加强，沿海及港口城市的国际航线数量也不断增加，随之而来的 船舶生活污水对海洋环境的污染也日益严重。因此，船舶生活污水的处理成为我 国当前水体环境保护急待解决的问题之一㈤。
1. 1船舶生活污水概述
船舶生活污水是指日常生活中船上所有人员和动物产生的废水综合。由于船 舶已经成为主要的运输工具，船舶量也逐年增加，船舶生活污水排放量也逐年增 大⑶。仅三峡库区的船舶平均流量就已经达到10万余艘/年，单仅在“重庆市籍” 的运输船舶平均每年产生的生活污水就达1500多万吨以上。可见全国船舶生活污 水排放量巨大，已成为造成水体环境污染的主要原因之一囲。
1.1.1船舶生活污水来源及组成特点
- 船舶生活污水来源
船舶生活污水一般分为黑水和灰水。船舶黑水指的是来自船舶医务室、卫生 间及其船上动物生活产生的废水。船舶灰水指的是来自浴洗室、厨房和洗衣房等 所产生的废水混合液地目前，根据《船舶污染物排放标准》(GB3552—83)、《船 用生活污水处理系统技术条件》(GB10833—89),以及《MARPOL73/78》公约(Annex IV)的相关标准的规定，对船舶生活污水中“黑水”做出了排放的限定值，而当其 他排水(灰水)混有类便污水时才要求进行处理后排放〔6】。但是最近几年，国外把灰 水的排放也纳入到了船舶生活污水的管理范围内，同样要求船舶灰水能够做到排 放达标E。
- 船舶生活污水组成特性
船舶生活污水中的“黑水”其主要成分为：(1)大量寄生虫、细菌和病毒等
(2)好氧有机成分和无机悬浮成分(3)小碎块或悬胶体类浮游微粒(4)造成海 水营养化的磷化物、氮化物等高营养物质。若未经过处理的生活污水，灰水生化 需氧量 B0D5 含量为 100-500mg/L,化学需氧量 COD (Chemical Oxygen Demand) 含量为250- lOOOmg/L,悬浮物SS为100- 350mg, pH值为6-9；而黑水中BOD5 高达2000mg/L以上，SS高于3000mg/L。船舶生活污水不仅含有大量有机物和矿 物质，而且还含有大量的细菌、寄生虫，有时还含有危害人体及水生物的病毒， 如不经过任何处理而将其任意排放的话，就可能造成周围水域的污染。
1.1.2船舶生活污水对环境的危害
对于每个独立的水体环境而言，水体环境中的微生物以及生物量和溶解氧都 保持在一定的范围之内。当有少量有机污染物进入水环境后，水环境中的细菌以 及微生物就会在有溶解氧的条件下，对有机物进行消化分解，有的会被完全分解 生成CO2和水，或CO2和无机物。水环境中的藻类吸收CO2,再通过自身光合作 用，合成自身生长所必需的营养成分，并释放出氧气，从而完成了对水环境的自 然净化过程，并使水中溶解氧得到恢复，这时水体可以基本恢复到原有环境水平国。
船舶生活污水未经处理便任意地排入到周围水环境中，会引起周围水环境发 生一系列生化变化。船舶生活污水(固态颗粒和溶质总量的58%是有机物，40% 是矿物质其中有20%为不能溶解的悬浮颗粒物质)少量排入周围水体，由于水体 自身的净化作用会恢复到原有环境。但若大量的船舶生活污水排入水环境，就会 造成水中溶解氧的含量降低，打破水环境的自然净化过程和周围生态平衡，改变 了水环境原有的生态特征，造成水体环境中的鱼类等动物的大量死亡或迁移。此 夕卜，在未经过任何杀菌消毒处理过的船舶生活污水中，平均每lml污水中大约含 有几百万个细菌，其中占大多数能传染多种肠道疾病的致病性细菌，这对人类的 健康将会造成很大威胁WL
1.2我国和国际制定的船舶污水排放标准
1.2.1国际海事组织最新规则要求
国际海事组织于2006年10月13日通过了 IMO.MEPC 159(55)决议，该决议对 MARPOL公约附则IV有关船舶生活污水处理装置的要求做出了全新的诠释，从2010年1月1日起，船舶生活污水的处理装置岀水指标就需要满足新的排放指标 要求。船用的生活污水处理装置属IMO国际防止船舶造成海洋污染公约《MARPOL 73/78》附则IV的关键设备ng］。IMO已经通过了 “2012年生活污水处理装置排 放标准和性能试验导则”，并在补充试验用原水稀释规定中，增加了关于客船在 某些特殊区域排放生活污水的性能指标(总氮及总磷)的新要求。本导则将适用 于2016年1月1日及以后安装到船上的生活污水处理装置，替代旧的 MEPC, 159(55),届时设备应取得按该导则签发的型式认可证书。可见，国际海事 组织对船舶生活污水排放的标准已越来越严格。船舶生活污水的新、旧国际规范 对比表见表l.l
表1.1生活污水处理装置新、旧国际规范的对比
Tab.1.1 New and the old Sewage treatment plant international norms contrast
| 排放水质指标 | MEPC. 2 (VI) (旧) | MEPC.227 ( 64)(新) | 欧美法规 | 香港维多利 亚港排放标 准 | 美国阿拉斯加 海域标准 |
| B0D5 | 50mg/L | 25mg/L | 30mg/L | 20mg/L | 20mg/L |
| SS | 50mg/L | 35mg/L | 30mg/L | 30mg/L | 25mg/L |
| 大肠杆菌 | 250个 | 100个 | 100个 | 100个 | 100个 |
| /lOOmL | /100mL | /lOOmL | /lOOmL | /lOOmL | |
| COD | —— | 125mg/L | ― | 一 | ― |
| pH | — | 6 〜8.5 | — | — | — |
| 余氯 | 2. 5mg/L | ― | 1. Omg/L | ― | |
| 总氮 | <20mg/L 或 | ||||
| 至少减少 | |||||
| 70% | |||||
| 总磷 | <1. Omg/L | ||||
| 或至少减 |
1.2.2我国接受国际海事组织对船舶生活污水的相关规则
国际海事组织(IMO)制定了《经1978年议定书修订的1973年国际防止船舶造 成污染公约》(MARP0L7:V78),该公约对一些废物的海上排放达到完全禁止的排 放要求，并对部分废物的排放区域做出了限定。该公约的附则IV- “防止船舶生 活污水污染规则“由于不同国家、地区的经济水平和污水处理技术水平上存在差 异以及对船舶生活污水造成的环境污染问题在认识上存在分歧等原因，在很长的 一段时间内没有被一些国家和地区所接受。2002年9月26日，随着挪威政府接受 此附则，使加入附则IV的国家数量达到了 88个，总吨位达到世界总吨位的51%, 满足了附则IV “15国+世界总吨位的50%”的条件，因此，2003年9月27日起 该附才正式生效。2006年11月2日，我国政府向国际海事组织递交了申请书，承 认并接受了 “防止船舶生活污水污染规则“，并已于2007年2月2日起对我国 生效［妇51。世界各国为了保护本国的海洋环境不受污染，纷纷制定了高于IMO公 约的地方法规，比如2000年我国制定了《中华人民共和国水污染防治法》，欧美 等国家也都制定了各自国家的法规。
《MARPOL73/78公约》附则IV— “防止船舶生活污水污染规则”的生效以 及国内的一些地区水体环境日益恶化，我国日益重视船舶生活污水可能造成的污 染问题，加快了我国对船舶生活污水处理工艺进行研究的步伐。
1.3船舶生活污水的处理方法概述
船舶生活污水处理方法一般分为无排放型生活污水处理装置和排放型生活污 水处理装置两种。
1.3.1无排放型
船舶在航行过程中，以不向周围水环境中排放污水，从而不会对周围环境产 生影响的处理方式称为船舶生活污水无排放型处理方式。无排放型处理方式又可 具体地分为船舶储存式、真空收集式和循环再利用式卩虬
(1)简单储存式
船舶简单储存式处理是根据《MARPOL73/78公约》中的要求，根据船舶的具 体实际情况，设置一个体积适当的生活污水储存柜，船舶产生的日常生活污水注
体实际情况，设置一个体积适当的生活污水储存柜，船舶产生的日常生活污水注 入到储存柜存储，并按照船舶航期和储存柜的内部污水体积量等具体的实际条件 要求，将储存柜内的生活污水转移至陆上的接收单位加以处理。
该处理方式的优点是：系统结构简单，方便进行操作管理，对污水处理方面 的相关知识和处理技术要求低，且对水体环境不会造成任何损害。该方式的缺点 是:不适用于长期航行的船舶，增加了船舶在港口的停留时间，此外排至岸上的生 活污水亦需要处理，增加了港口的工作量以及相关的污水处理费用。
- 真空收集储存式
真空收集储存式是对简单储存式进行了 一些方面的改进，在简单储存方式加 设了一个真空柜，其目的是利用真空柜的抽吸作用，实现减少了冲洗水的排放量， 因此可以减小污水的储存柜体积，同时可以提高储存柜内的有机物浓度，便于有 机物浓缩，再将有机物直接排至焚烧炉内即可进行焚烧处理。
该方式的优点不但具有简单储存方式的优点，而且能够减少污水的排放量， 节约了污水排岸的相关费用。
- 循环再利用式
循环再利用式是通过一种技术处理手段，通过对船舶产生的生活污水反复利 用，从而对船舶生活污水进行处理的一种处理方法。其优点是其不会对外排出任 何污水，并且本身也不会对水环境造成污染。缺点是目前实际釆用的设备是和物 化法结合起来对污水进行处理，并且还需要消耗化学试剂，结构通常较为复杂， 容易发生故障。
1.3.2排放型
排放型处理生活污水的方式主要是指船舶产生的生活污水，经过一定的技术 处理手段之后，能够满足IMO规则及排放区域内相关的法律法规要求后，直接排 入周围水环境的处理方式。因对生活污水的处理技术手段不同，其排放型污水处 理方式可分为比重差分离法、电化学法、蒸发处理法、生物学法、物化法和高压 氧化法［17-18〕。
- 比重差分离法
该方法根据粪便和冲洗液的比重不同，利用重力的作用，混合液进入重力分
离装置中，冲洗液和粪便等固体污染物即可分离。冲洗液可循环再利用，而其他 污染物则可排至焚烧炉进行焚烧处理。该方法不需要消耗任何化学试剂，不产生 二次污染，但运转费用比较高，设备结构比较复杂，可靠性较低，且处理设备极 容易产生故障。
- 电化学法
电化学法的原理是通过电化学过程对污水进行氧化和消毒，将混有海水的污 水送入电解槽进行电解，其中产生的NaCLO是氧化剂和消毒剂。在NaCLO作用 下，有机物被氧化，污水中的细菌被杀死，从而达到净化污水的目的。电解法的 最大优点是减少了化学试剂量的消耗，不易受液压和生化负荷变化的影响。但操- 作维护复杂，处理水色度较差。国外典型釆用电解法处理技术有美国的Severn Trent De Nora公司生产的OMNIPURE污水处理装置，该装置利用海水与污水混合 电解产生次氯酸钠、二氧化氯等氧化剂杀菌，对有机物进行氧化分解。
- 高温蒸发法
高温蒸发法利用蒸发器加热进入的生活污水，并使水分蒸发为水蒸汽，再冷 凝成液态后，可以将冷凝水排至船外或进入循环柜中进行再循环使用。浓缩后的 废弃污染物可以转到焚烧炉内进行焚烧处理。该方法的优点是不需要消耗化学试 剂，设备操作简单，缺点是运转费用高，工作时会生成难闻的气体，设备易腐烛。
- 生物学法
生物学法是在一定条件下，利用生活污水中存在的微生物对污水中的有机物 进行分解消化作用，有些有机物可以进行全部分解，生成二氧化碳和水，达到净 化污水的作用(有些有机污染物被分解为小分子或者不能进行生物分解)。根据 微生物生长条件不同，生物学法可分为好氧微生物法和厌氧微生物法。好氧微生 物法还可以分为活性污泥法和生物膜法。
天天学术AI写作在处理生活污水时，活性污泥法是将生活污水直接排入到曝气池，在曝气量 适宜的条件下，曝气室内的活性污泥利用有氧呼吸的作用以污水中的有机物为营 养物质，合成为自身所需要的物质，从而达到对有机物进行分解的作用。对污水 中的绝大部分有机物进行分解后，将含有活性污泥的污水流进沉淀池，活性污泥 会在重力沉降的作用下分离出来，消毒室对上清液进行杀菌消毒，达标后排至船
外，沉降后的污泥进行脱水处理，最后转移至岸上处理。活性污泥法对污水的净
化分解过程可以分为4个阶段四。
第一个阶段是将生活污水注入曝气池中，与活性污泥作用30分钟，活性污泥 可以吸附污水中约75%的有机物。
第二阶段是活性污泥中的微生物对有机物进行氧化作用，生成CO2和H2O, 提供细胞合成所需的能量，化学反应方程如下。
CxHyOz+(x+y — )O2-xCO2+y H2O+AH (1. 1)
第三阶段是微生物的合成代谢过程，化学反应方程如下。
nCxHyOz+nNH3+n(x+j -| -5)O2-*(C$H7NO2)+n(x-5)CO2+^ (y-4)H2O-AH (1. 2)
第四阶段是当污水中营养物质不足，污水中微生物进行内源呼吸作用，化学 反应方程如下。
(C5H7NO2)n+5nO2-*5nCO2+2nH2O+iiNH3+AH (1.3)
生物膜法需要在曝气池内增加填料作为活性污泥附着载体，利用结成膜状微 生物处理生活污水有机物。厌氧性微生物法是在缺氧的条件下，利用的缺氧细菌 和厌氧细菌吸附污水中的有机物，生成水和甲烧。
- 物化法
物化法是将物理法与和化学法相结合，通过凝聚、沉淀、过滤等物理手段和 过程处理生活污水中固体杂质，使液体中的主要成分为可溶性有机污染物，经过 活性炭吸附处理后，能够有效降低生活污水中有机物含量，待有机物浓度达标后 可直接排出船外。改处理方法的优点是:处理设备体积小，可以适应污水负荷的变 化情况，可以实现自动化管理，其缺点是：大量的药剂提高设施的运行成本。
- 高压氧化法
该方法是对生活污水进行充分预热，并通入高压容器中对经过预热的生活污 水中的有机物进行氧化分解，使之变成无害的CO2和水，并放出大量的热量，在 氧化过程中产生的热量会使容器中的温度进一步升高，从而更能够加速有机物的 氧化速度，同时能够把混合液中的水变成水蒸汽，通过分离装置排出水蒸汽和其 他气体，水蒸气再通过冷凝后进入循环池内循环使用或排出船舱。
- MBR法
MBR (Membrane Bio-reactor,膜生物反应器)是一种由膜分离单元与生物处 理单元相结合的新型水处理技术。其工作原理为利用反应器生物单元中的好氧性 微生物，氧化分解有机污染物，以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，利 用膜组件的选择透过性截留污水中特定大小的微粒、活性污泥和大分子物质，使 生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷能力，使出水中的悬 浮固体量、有机物含量、及大肠杆菌群含量符合相关法律法规的要求。MBR膜生 物反应器与传统生活污水处理工艺相比，其优势在于：
1、 膜的高效截留作用，其分离效果远好于传统的沉淀池，出水水质良好，出 水悬浮物和浊度接近于零。
2、 由于MBR将传统污水处理的曝气池与二沉池合二为一，因此可大幅减少 占地面积，便于在船舶上应用。
3、 利于硝化细菌的截留和繁殖，系统硝化效率高。通过运行方式的改变亦可 有脱氨和除磷功能。
4、 MBR中污泥龄长，从而大大提高难降解有机物的降解效率。
5、 污泥产量极低，基本可以实现零污泥排放。
另外，根据活性污泥的需氧性将MBR法分为好氧MBR和厌氧MBR。好氧 MBR工艺的应用最早出现在20世纪70年代末期的北美，紧接着出现在80年代 早期的日本。同时期，厌氧MBR工艺在南非和日本进入了工业污水处理市场。而 在欧洲好氧MBR工艺直到80年代中期才第一次岀现。好氧和厌氧系统比较见表 1.2网。
表1. 2好氧和厌氧系统比较
Tabl .2Comparison of aerobic and anaerobic systems
| 项目 | 厌氧 | 好氧 |
| 能量 | 低 | 高 |
| 处理率 | 60%-90% | 95% |
| 污泥产量 | 低 | 高 |
| 稳定性 | 低-中 | 中-高 |
| 启动时间 | 2-4个月 | 2-4周 |
| 营养物 | 低 | 可以高 |
| 臭味 | 潜在 | 少 |
| 应用范围 | 高浓度有机废水 和难降解废水 | 低或高浓度的市政 和工业废水 |
1.4国内外关于船舶生活污水处理研究现状
1.4.1国外关于船舶污水处理的研究现状
国外进行船舶生活污水处理工艺及技术的研究，开始于20世纪60年代末期，
以美国和日本为代表。目前开展此项研究工作的仍是美国、日本、英国、法国、 德国、希腊、荷兰和丹麦等。
欧美和日本等经济发达的国家早期对船舶生活污水处理技术的研究，开发出
了一些已经投入应用中比较成熟的处理船舶生活污水的工艺。如英国哈姆沃西公 司利用生化法开发的ST型船舶生活污水处理装置，丹麦阿特拉斯公司利用物化法 生产的WSH型船舶生活污水处理装置，美国利用电解法研制的OMNIPURE船舶 生活污水处理装置。从船舶生活污水处理工艺的发展过程来看，其基苯上沿用岸 上水处理技术，尤其是城市生活污水的处理技术，并随着水处理技术的发展而不 断革新。目前比较流行的工艺主要是生物法（序批式活性污泥法和膜生物法）， 物化法（混凝沉淀及过滤等），电化学法⑵］。
（1）序批式活性污泥生化处理技术
序批式活性污泥生化处理法简称SBR法。传统活性污泥法的曝气池，属于推 流，沿着空间降解有机物，而SBR工艺的曝气池属于完全混合，沿着时间降解有 机物。SBR工艺的基本操作流程为进水、反应、沉淀、岀水和待机闲置五个基本 过程，从污水注入到闲置结束成为一个周期㈣。
序批式生化污水处理技术的优点是：工艺流程简単、造价低。主体设备只有 一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池可忽略，布 局紧凑、节省占地面积。这种污水处理装置是对传统生化处理技术的改进，方便 装船使用。但排水时间短(间歇排水时)，并且排水时要求不搅动沉淀污泥层，因而
-需要专门的排水设备。
(2) MBR处理
进入90年代中后期，MBR反应器在国外已进入了实际的应用阶段。加拿大
的Zenon公司就首先推出了超滤管式膜-生物反应器，并将其应用在城市污水处理 中。为了节约能耗，该公司又开发出了浸入式中空纤维膜组件，其开发出的膜-生 物反应器已广泛应用于美国、德国、法国和埃及等十多个地方，规模从380m3/d 到7600m3/do H本三菱人造丝公司也是世界上知名的浸入式中空纤维膜的供应商， 并在MBR技术的应用方面也积累了多年的经验，在日本和其他国家都建有多项实 际MBR工程。日本Kubota公司也是在膜-生物反应器实际应用中具有强大竞争力 的公司，它所生产的板式膜具有流通量大、耐污染和工艺简单等的特点。现在， 膜-生物反应器巳经广泛应用于以下领域四：
- 城市污水处理及建筑中水回用
1967年第一个釆用MBR工艺的废水处理厂由美国的Doir-Oliver公司建成，
这个处理厂处理14m3/d废水。1977年，一套污水回用系统在日本的一幢高层建 筑中得到实际应用。1980年，日本建成两座处理能力分别为10m3/d和50m3/d 的MBR处理厂。在90年代中期，日本就已经有39座这样的工厂在运行，最大 处理能力可达500m3 /d,并且已有100多处的高楼釆用MBR法将污水处理后回用 于中水回用。1997年，英国Wessex公司在英国Porlock建立了当时世界上最大的 MBR系统，日处理量能够达到2000 m3, 1999年又在Dorset的Swanage建成 13000m3 /d 的 MBR 工厂。
- 工业废水处理
90年代以来，MBR的处理对象不断拓宽，除中水回用、粪便污水处理以外，
MBR在工业废水处理中的应用也得到了广泛关注，如处理食品工业废水、水产加 工废水、养殖废水、化妆品生产废水、染料废水、石油化工废水，均获得了良好 的处理效果。90年代初，美国在Ohio建造了一套用于处理某汽车制造厂的工业 废水的MBR系统，处理规模为151m 3 /d,该系统的有机负荷达6.3kgCOD/m3 – d, COD去除率为94%,绝大部分的油与油脂被降解。
- 微污染饮用水净化
随着氮肥与杀虫剂在农业当中的广泛使用，使得饮用水也受到不同程度的污 染。LyonnaisedesEaux (里昂德水物公司)公司在90年代中期开发出同时具有生 物脱氮、吸附杀虫剂、去除浊度功能的MBR工艺,1995年该公司在法国的Douchy 建成了日产饮用水400m 3的工厂。出水中的氮浓度低于0.1mgNO2/L,杀虫剂的 浓度低于0.02 u g/L o
- 粪便污水处理
粪便污水中有机物含量很高，传统的反硝化处理方法要求有很高污泥浓度， 固液分离不稳定，影响了三级处理效果。MBR的岀现很好地解决了这一问题，并 且使粪便污水不经稀释而直接处理成为可能。日本已开发出被称之为NS系统的 屎尿处理技术，最核心部分是平板膜装置与好氧高浓度活性污泥生物反应器组合 的系统。NS系统于1985年在日本的琦玉县越谷市建成，生产规模为10kL/d,在 1989年又先后在长崎县、熊本县建成新的屎尿处理系统。NS系统中的平板膜每 组约0.4m2,共几十组膜并列安装，做成能够自动打开的框架装置，并能自动反冲 洗。膜材料为截流分子量20000的聚砚超滤膜。反应器内污泥浓度保持在 15000-18000mg/L的范围内。到1994年，日本已建立1200多套MBR系统用于处 理4000多万人的粪便污水。
因此，近些年来国外己有研究开始尝试使用膜生物反应器(MBR)处理船上 生活污水。膜生物反应器(，简称MBR)是利用生物处理法与膜分离技术相结合的 污水处理工艺。其工作原理为利用反应器生物单元中的好氧性微生物，氧化分解 有机污染物，利用膜组件的选择透过性截留污水中特定大小的微粒、胶体和大分
子物质，使出水中的悬浮固体量、有机物含量、及大肠杆菌群量符合相关法律法 规的要求。MBR法工艺加强了生物反应器的功能，并具有较高生化效率，抗负荷 冲击能力强，出水水质稳定，占地面积小，排泥周期长，易实现自动控制等优点， 是目前最有效的污水处理工艺。MBR法工艺流程是生活污水经过预处理后进入好 氧/厌氧单元，经过处理后进入膜生物反应器，在压力作用下，降解的污水通过膜 处理单元处理后，过滤液中各项排放要求可以满足相关的排放标准，能够直接排 至周围水体环境中。固体物质和活性污泥被膜孔截留下来，再返回到好氧/厌氧处 理单元中。系统运行一段时间之后，生物处理单元内的活性污泥浓度逐渐增高， 通过向外排放污泥水的方法来平衡活性污泥的浓度和其他环境条件，以保持系统 正常运行，使船舶排放的废水能够持续达标〔24-25］。
1.4.2国内关于船舶生活污水处理的研究现状
我国对船舶生活污水处理工艺的研究与其他发达国家相比，起步相对比较晚， 并且在很长的一段时间内，只是单纯的把陆地生活污水处理工艺稍加改进后便应 用到对船舶生活污水的处理，其技术和处理性能并没有充分的考虑到陆地生活污 水与船舶生活污水之间的差异。目前，我国自主研制的船舶生活污水处理装置主 要有上海船舶设备研究所先后研制的WCF系列物化法生活污水处理装置和WCH 型生化法生活污水处理装置，中船总公司704所设计生产的WCB型生化法生活污 水处理装置以及原交通部上海科学研究所设计生产的CS心型生物接触氧化法生 活污水处理装置。在理论研究方面上，于“十五”对MBR技术应用于船舶生活污 水的处理也进行了研究性尝试。除此之外，还有一些企业，如南京绿洲机器厂引 进英国哈姆沃西公司技术生产的ST系列和重庆大晃康达环保技术有限公司引进的 日本大晃机械工业株式会社技术生产的SBT系列船舶生活污水处理装置，我国主 要是引进一些国外技术进行直接生产或吸收转化开发出来的船舶生活污水处理装 置，虽然这些设备均通过了船检部门的型式认可，但在实际使用过程中所出现的 比较集中的问题是：处理装置体积较大、耐冲击负荷能力差、处理效果不稳定、 操作管理不方便〔26-28］。
由于传统船舶生活污水处理设备的缺点，国内对船舶生活污水处理的研究人 员着手开始研究新的技术，MBR有其独特的优势，为了众多研究学者研究的课题。
国内对MBR技术的研究也逐渐变热。1991年，苓运华对膜生物反应器的应用进 行了综述，并对日本的MBR研究状况进行了部分介绍。随后，江成璋等人进行了 中空纤维超滤膜在生物技术中的应用研究。从1995年以来，我国对膜生物反应器 污水处理技术的研究工作全面展开，多家科研院所和研究学者对此方面进行了全 面的研究。清华大学、天津大学、中国科学院生态环境研究中心、同济大学等对 膜污染的防止与清洗、膜通量的影响因素、膜生物反应器的运行特性等方面做了 大量的细致性研究工作，1998年清华大学环境工程系邢传对无机MBR法处理生 活污水进行了试验研究；1999年同济大学和大连理工大学的李红兵等人利用中空 纤维微滤MBR处理生活污水，杨嘉等人也利用中空纤维超滤MBR对处理生活污 水进行了试验；2000年，顾平利用国产中空纤维膜对生活污水做了中试规模的 MBR研究，其研究结果为:MBRI艺岀水零悬浮物，细菌总数符合饮用水标准， 出水可直接回用。2001年，张立秋等对一体式MBR处理生活污水的主要设计参 数HRT、SRT等进行了理论推导，并对膜污染堵塞机理进行了深入的研究探讨， 并提出了膜内部的生物堵塞理论mF］。
我国MBR在90年代中期，进入了商业应用阶段。实验室规模的分置式MBR 和陶瓷MBR首先分别应用于石化行业和城市污水处理。随着浸没式MBR的出现， MBR在废水处理中的应用得以迅速发展。1996年，实验室规模的浸没式MBR首 先应用于市政废水处理。我国第一个采用MBRI艺的中水会用装置于1998年由 大连大器公司设计，日处理量为200m3/d,用于处理市政废水和回收。 此后，
MBR应用从实验室研究过渡了到实际的工程应用，主要是用于城市污水和工业污 水领域。1999年，开始在印染废水行业设计和应用中试规模(10m3/d)的分置式 MBRo 2002到2004年期间，我国MBR的工程主要是百吨级的小、中型规模。直 到2004年后大规模的分置式MBR才开始真正应用于废水处理，每天万吨级规模 的处理工程开始进行可行性研究阶段，并为实施做准备。2005年后每天上万吨级 的工程开始进入工程设计、建设、运行阶段。随着膜材料价格的稳步下降，MBR 已成为一种很有吸引力和竞争力的选择，并逐渐进入大规模商业化应用阶段。据 不完全统计。目前我国投入运行或在建的MBR系统已经超过300套。已有近10 套万吨级MBR系统在中国市政污水处理厂得到应用mi。
1998年5月，清华大学进行的一体式MBR反应器中试系统通过了国家鉴定。 2000年初，清华大学在北京市海淀乡医院建起了一套实用的MBR系统，用以处 理医院废水，该工程于2000年6月建成并投入使用,目前运转正常。2000年9月， 天津大学杨造燕教授及其领导的科研小组在天津新技术产业园区普辰大厦建成了 一个MBR示范工程，该系统日处理污水25吨，处理后的污水全部用于卫生间的 冲洗及绿地浇洒，占地面积为10平方米，处理每吨污水的能耗为0.7kW – ho
1.5论文研究内容
本论文将目前国内外对船舶生活污水处理的方法进行比较后发现，MBR法与 传统的船舶污水处理技术相比，具有处理效率高、污泥量少等独特优势，更适合 用于处理船舶生活污水。而国内对于利用好氧MBR技术对船舶生活污水处理的研 究还比较少，所以本论文选择好氧MBR技术处理模拟船舶生活污水，并主要从以 下几个方面进行研究。
- 将城市污水处理厂活性污泥的耐盐性驯化到0.8%盐度，研究驯化过程中 对COD、氨氮的处理效果。
- 将MBR与耐盐活性污泥进行结合优化，在高盐度下，研究磷元素是否 是活性污泥增殖的限制性营养元素。
- 利用MBR法研究对模拟船舶生活污水的COD、氨氮处理效果。
- 对高盐度下膜污染进行研究。在高盐度下，活性污泥自身的代谢产物发 生变化，使膜更容易发生污染，对膜污染的处理进行研究。
本论文通过利用好氧MBR法处理模拟船舶生活污水后，可以使出水指标满足 新IMO标准中关于COD、氨氮的排放要求。
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