技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于处理船舶生活污水的处理装置，尤其涉及一种应用SERS技术及闭环控制的智能污水处理装置。本发明还涉及应用该污水处理装置进行船舶生活污水净化处理的方法。
相关背景技术
[0002] 随着人们对海洋环境污染的重视，国际海事组织(IMO)对船舶生活污水排放标准不断提高，在生活污水排放控制方面，IMO不仅提高了TSS、COD及BOD等污水排放指标要求，而且增加pH值、氨氮和总磷等多项指标。由于船舶污水处理装置受到设备空间小、污水流量波动大等特定因素的影响，船舶污水处理装置往往需要具有更高的污水处理效率。
[0003] 目前比较成熟的船舶生活污水处理装置大都包括有生物处理柜、电凝柜及膜生物反应器(MBR)等工艺装置，通过这些多工序的联合应用以强化污水处理效果，使生物处理和电絮凝处理效果得到有效的提高。但是目前大多船舶污水处理装置的处理流程、处理工艺参数都是固定不变的，不能根据污水污染物组分和污染程度来适时调节控制其处理参数，这种处理方法的结果导致一些不良后果，当来水污染程度高时处理后的排放水很难保证排放净化标准要求，而当来水相对污染程度较低时又会形成处理参数的冗余，造物能源的浪费和处理效率降低。而且现有的这些处理装置在运行时还需有工作人员值守，增加运行处理成本。
[0004] 本申请人于2021年1月15日申请并获授权的“生活污水闭环控制处理装置”，该专利技术方案在其缺厌柜中设置浊度传感器，并连通有TOC测定仪，同时在真空泵出水位置设置电导率传感器和pH传感器，根据各传感器传送的污水污染指标值，闭环控制模块控制送风机的送风时间，电絮凝电流密度来自动控制整理系统的适时处理参数，从而大大提高了污水处理效率，并实现了无人值守的自动运行。但该专利的技术方案经实际运行使用仍显现一些不足：首先，包括有正负电极的电絮凝装置其实际效果很稳定，尤其是在使用一段时间后电极板上附着污垢直接影响两极板间的电场强度，使絮凝效应下降甚至丧失，从而影响整个处理系统的处理效率；再者膜柜中的滤膜组件很容易吸附污染物，造成滤膜组件污染，萃取水通过率变差，使滤水率下降萃取负压增加，增加系统能耗，萃取阻力增加效率大幅降低。
具体实施方式
[0035] 如图1所示的基于SERS技术的智能污水处理装置，该处理装置包括由碳素钢板焊接而成的柜体1，柜体1呈正六面体外形。在柜体1中依次由隔板一9、隔板二5和隔板三3分隔成缺厌氧柜8、接触氧化柜11、净化柜27和膜柜28。在缺厌氧柜8中设置有浊度传感器10，浊度反应污水中悬浮物的多少和污浊程度；浊度传感器10与智能控制器15电连接，智能控制器15为PLC控制器，浊度传感器10将污水浊度转换为电信号而传送至智能控制器15。在柜体1安装有污水输入口12，该污水输入口12通向缺厌氧柜8。
[0036] 在接触氧化柜11中设置有软性填料7和接触氧化柜曝气器6，软性填料7和接触氧化柜曝气器6均采用船用污水处理装置的通用材料及通用结构，软性填料7位于接触氧化柜曝气器6的下方。安装于柜体1上的生物柜风机14经生物柜送风阀13通向接触氧化柜曝气器6，生物柜风机14为离心鼓风机，生物柜送风阀13为截止阀。生物柜风机14的驱动电机与智能控制器15相互电连接，智能控制器15控制生物柜风机14的启动和停止。在柜体1的顶部还安装有SERS检测仪16和蠕动泵17，SERS检测仪16包括有SERS传感器和SERS基底，蠕动泵17的进口端通过取水管通向净化柜27，蠕动泵17的出口端通向SERS检测仪16，以便将净化柜
27中的污水样本泵至SERS检测仪16，SERS检测仪16与智能控制器15电连接，SERS检测仪16将污水样本的检测数据传送至智能控制器15，智能控制器15与蠕动泵17电连接并指令蠕动泵17的启闭工作。
[0037] 在柜体1还固定安装有储药罐一18和投药泵一19，在储药罐一18中盛放有絮凝剂，该絮凝剂采用有机絮凝剂。投药泵一19为电子式微量注射泵。投药泵一19与智能控制器15电连接，智能控制器15控制投药泵一19的运行与关闭。储药罐一18经投药泵一19通向净化柜27，以便向净化柜27泵入适宜量的絮凝剂。
[0038] 在柜体1上还固定安装有储药罐二20和投药泵二21，储药罐二20盛装有pH值调节剂，该pH值调节剂为碳酸钠或碳酸氢钠。投药泵二21为电子式微量注射泵。投药泵二21与智能控制器15电连接，智能控制器15控制投药泵二21的运行与关闭。储药罐二20经投药泵二21通向净化柜27，以便向净化柜27泵入适宜量的pH值调节剂。
[0039] 在柜体1上还固定安装有储药罐三24和投药泵三23，储储药罐三24盛装有中盛装有消毒剂，该消毒剂为过氧化氢。投药泵三23为电子式微量注射泵。投药泵三23与智能控制器15电连接，智能控制器15控制投药泵三23的运行与关闭。储药罐三24经投药泵三23通向净化柜27，以便向净化柜27泵入适宜量的消毒剂。
[0040] 在柜体1上固定安装有搅拌器4，搅拌器4的搅拌器驱动电机22与智能控制器15电连接，搅拌器驱动电机22采用多层搅拌桨叶结构，其搅拌桨叶伸入净化柜27中，以便通过搅拌使污水和药剂充分均匀混合。
[0041] 在膜柜28中设置有滤膜组32和膜柜曝气器2，膜柜曝气器2位于滤膜组32的下方，膜柜风机25通过膜柜送风阀26通向膜柜曝气器2，膜柜风机25为离心鼓风机，膜柜送风机阀26为截止阀。膜柜风机25的驱动电机与智能控制器15电连接，智能控制器15控制膜柜风机
25的启动运行和关闭，以实现膜柜的充氧曝气或者停曝。
[0042] 滤膜组32的出口水端连通至真空泵29，真空泵29的出水口位置插装有电导率传感器30和pH传感器31，电导率传感器30和pH传感器31将排出水的检测数值传送至与其电连接的智能控制器15，以便智能控制器15运算出控制数据。
[0043] 如图2所示，膜柜曝气器2包括有曝气箱201，曝气箱201箱腔的进风口203连通至膜柜风机25，在曝气箱201的箱腔中设置有若干个弹性气囊202，弹性气囊202为充满氮气的橡胶球，具有储能作用。在曝气箱201上还竖直向上地固定安装有若干导风杯204，导风杯204由尼龙材料制成，导风杯204的下段呈圆管状，导风杯204的上段呈倒圆锥管结构，圆锥管的锥角α控制在20°—30°范围内，在导风杯204内活动放置有吹跳球205，吹跳球205为不锈钢球，该吹跳球205的球径大于导风杯204下段直管段的管径，吹跳球205的球径小于导风杯204上段圆锥管的管口直径，以便使得吹跳球205可以在导风杯204的圆锥管中活动。
[0044] 本发明的智能型污水处理装置在智能控制器的指令控制下，其污水处理的方法包括以下步骤：
[0045] (1)将生活污水输送至缺厌氧柜中，缺厌氧柜中的浊度传感器将污水浊度值传送至智能控制器，智能控制器根据浊度值计算出包括曝气时间和停曝时间的污水处理策略。
[0046] (2)污水在缺压氧柜中停置10分钟—20分钟后，输送至接触氧化柜，智能控制器根据污水浊度值启动生物柜风机对接触氧化柜中的污水进行充氧曝气10—30分钟，使活性污泥消解污水中的有机物。
[0047] (3)在接触氧化柜停止曝气15分钟—25分钟后，将接触氧化柜中经沉淀分离后位于上层的上清液输送至净化柜。
[0048] (4)当净化柜中的上清液污水达到高液位时，蠕动泵泵取净化柜中污水样本并送至SERS检测仪，SERS检测仪检测污水的TSS值、BOD、COD、pH值及总氮量等数值，并将检测数据传送至智能控制器；智能控制器根据检测数值计算絮凝剂注入量；SERS检测仪包括有SERS传感器和SERS基底；智能控制器为PLC控制器。
[0049] (5)根据上述的絮凝剂注入量，智能控制器指令启动投药泵一，投药泵一从储药罐一中泵取絮凝剂注入到净化柜中；絮凝剂为有机絮凝剂。
[0050] (6)净化柜中的搅拌器开始启动，搅拌器工作5分钟—10分钟后，静置10—15分钟后，蠕动泵再行启动而从净化柜中泵取污水样本至SERS检测仪，SERS检测仪根据此次检测数值计算出PH值调节剂和消毒剂注入量。
[0051] (7)启动投药泵二和投药泵三，智能控制器指令投药泵二和投药泵三分别从储药罐二和储药罐三中泵取对应的药剂并注入至净化柜中；储药罐二盛放有pH值调节剂；储药罐三盛放有消毒剂；该pH值调节剂为碳酸钠或碳酸氢钠；该消毒剂为过氧化氢。
[0052] (8)净化柜中的搅拌器再行启动，搅拌器工作5—10分钟后，静置10—15分钟，后将静置污水输送至膜柜。
[0053] (9)膜柜风机开始启动，膜柜风机经膜柜送风阀向膜柜曝气器送风，膜柜曝气器在进行充氧曝气的同时形成间隙搅动污水流；膜柜风机工作20—30分钟后，停止曝气10—30分钟。
[0054] (10)启动真空泵对滤膜组萃取清水，当膜柜中水位到达设定低位时，真空泵停止工作，再次将净化柜中的静置污水输送膜柜。
[0055] (11)在真空泵工作的同时，电导率传感器和pH传感器检测萃取水中对应的数值，并将检测值传送至智能控制器。
[0056] (12)智能控制器根据测的导电率值和pH值并结合浊度传感器值修正计算，计算出接触氧化柜的充氧曝气时长。
[0057] (13)循环进行上述处理程序，将膜柜萃取水排出柜外。
