В приложении IV МАРПОЛА 73/78 изложены «Правила предотвращения загрязнения сточными водами с судов — требование к сбросу необработанных сточных вод и вод, прошедших специальную обработку» Согласно Приложению IV Конвенции «Сточные воды» (СВ) означают:

• Стоки и прочие отходы их всех видов туалетов, писсуаров и унитазов;
• Стоки из медицинских помещений (амбулаторий, лазаретов) через расположенные в таких помещениях раковины, ванны и шпигаты;
• Стоки из помещений, в которых содержатся живые животные;
• Прочие сточные воды, если они смешаны с выше перечисленными стоками;

К сточным водам также относятся хозяйственно-бытовые воды:

• стоки из умывальников, душевых, прачечных, ванн и шпигатов;
• стоки из моек и оборудования камбуза и других помещений пищеблока.

Конструкции судовых установок очистки сточных вод

• Установка типа «БИО-КОМПАКТ»
• Установка типа «Нептуматик»
• Установка типа «Юнекс-Био»
• Установка «Юнекс — Симултан-15»
• Установка типа «Кареа»
• Установка типа «ХАММАН Вассертекник»
• Установка типа «Трайдент»
• Установка типа «СТС Диспозер»
• Установка типа « СИУЭЙ»

Установки типа «БИО КОМПАКТ»

Установки типа «Био Компакт» фирмы «Дойче Герэтэтау Зальц-коттен» (Германия) работают по технологической схеме продленной аэрации (рис. 10.9). Фекальные и хозяйственно-бытовые воды по трубопроводу 6 поступают в аэротанк первой ступени 15, где перемешиваются и обрабатываются воздухом с помощью аэратора 2. Аэратор 2 расположен в аэротанке асимметрично, чем обеспечивается естественная циркуляция стоков. Воздух на аэраторы подается компрессором 8. Частично окисленные стоки поступают по трубопроводу 3 для последующей обработки в аэротанк второй ступени 1. Избыточный воздух и продукты окисления удаляются по вентиляционной трубе 5.

Окисленные стоки по трубопроводу 4 подаются в отстойник 13 для осветления. Осевший активный ил возвращается аэролифтом 14 в аэротанк первой ступени 1. Туда же аэролифтом 7 откачиваются всплывшие частицы.

Осветленная вода из отстойника 13 направляется в камеру дезинфекции 12, где обрабатывается хлорсодержащими реагентами. Ввод реагентов в камеру 12 ведется насосом-дозатором 11. Периодическая работа насоса-дозатора 11, откачивающего насоса-из мельчителя 16 обеспечивается автоматически. Регулирование уровня в камере 12 осуществляется датчиками 10. Вся система автоматики смонтирована в шкафу управления 9.

Установки типа «НЕПТУМАТИК»

Все установки типа «Нептуматик» фирмы «Сален и Викандер» (Швеция) имеют схожие схемы и единый принцип работы, основанный на использовании реагентной напорной флотации, с последующим обеззараживанием хлоросодержащим реагентом. Принципиальная схема установки показана на рис. 10.10 и предусматривает следующую технологию обработки стоков.

Все стоки подаются в камеру механической очистки 1, в которой крупные загрязнения измельчаются насосом-дробилкой 12 и удаляются с помощью самоочищающейся сетки 2. Предварительно очищенные стоки подаются тем же насосом-дробилкой 12 в камеру аэрирования 3, где проходят обработку активным илом. На этой стадии очистки сточные воды в течение 20 минут перекачиваются циркуляционным насосом 4 через напорную цистерну 5, вовлекая в воду воздух с помощью эжектора 6. В этой установке комбинируется интенсивное перемешивание воды и воздуха в эжекторе с повышенным давлением среды, что ведет к быстрому окислению органических загрязнителей. Насыщенная мелкими пузырями воздуха вода подается во флотационную камеру 9, в которую вводится дозатором 10, в качестве коагулянта, хлорное железо. Сфлокулированные хлопья ила с пузырьками воздуха поднимаются на поверхность, а отстой, транспортерной лентой 7, перемещается в шламовую цистерну. Предусматривается сжигание отстоя с помощью электронагревательных элементов. Бактерицидный реагент подается дозатором 11 в стоки перед флотационной камерой, поэтому отдельной обеззараживающей камеры в УБО нет.

Очищенная вода забирается из нижней части флотационной камеры и выводится за борт по лотку 8. Весь процесс очистки занимает около часа. Процесс управления осуществляется с пульта, снабженного необходимыми приборами контроля и сигнализации.

Установка обеспечивает следующее качество очищенной воды: БПК₅ — 50мг/л; ВВ — 50мг/л; коли-индекс — менее 500 1/л. Фирма «Сален и Викандер» выпускает УБО типа МОС четырех типоразмеров производительностью от 4 до 28 м³/сут. Она же выпускает УБО типа «Сальвико». Их отличие от установок «Нептуматик» заключается в том, что осадок и пена, образующиеся во флотационной цистерне, направляются в фильтрующее устройство на обезвоживание, а не удаляются ленточным конвейером. Удаление осадка проводится путем замены фильтрующего патрона 1-2 раза в неделю. Фильтрующий патрон выполнен целиком из горючего материала.

При обслуживании установок тина «Нептуматик» следует контролировать работу насосов-дозаторов и давление в напорном танке, поскольку от подачи раствора коагулянта зависит качество очистки. Поддержание необходимого давления в напорном танке 0,18-0,20 МПа, обусловлено требуемыми параметрами насыщения СВ воздухом, его растворения в СВ под действием избыточного давления и последующего выделения во флотаторе в виде пузырьков, «транспортирующих» загрязнители на поверхность воды. Насыщение происходит в эжекторе, рассчитанном на определенную скорость движения воды. При снижении скорости движения воды через сопло эжектора поступление воздуха в СВ уменьшается, что приводит к ухудшению режимов флотации. Поэтому при падении давления в напорном танке, например за счет естественного износа насоса, следует устранить причину и восстановить заданный режим. Практика показывает, что качество очистки заметно ухудшается уже при снижении оптимального давления на 0,015-0,020 МПа.

Важно также поддерживать определенный расход обеззараживающего реагента. Оптимальный расход хлорсодержащего раствора зависит от наличия остаточных загрязнений в очищенной воде. Опытом эксплуатации установлено, что на обработку 1 м³ СВ расход 10 %-го раствора гипохлорита натрия составляет около 0,4 л.

Установки типа «ЮНЕКС-БИО»

Установка «Юнекс-Био» фирмы «Раума-Репола» (Финляндия) работает по принципу биологической очистки при аэробном бактериальном разложений компонентов сточно-фановых вод (продленная аэрация). Содержащиеся в СВ колибактерии уничтожаются химическими реагентами.

Принципиальная схема установки «Юнекс-Био» представлена на рис. 10.11.

Установка состоит из четырех отсеков: сборного, аэрационного, отстойного и хлорировочного. Из судовой фановой системы СВ поступают в приёмный сборный отсек 7, куда через перфорированную трубу, уложенную на дне отсека, подается воздух. Благодаря этому начинается биологическое разложение загрязнителей, размельчение крупных частиц и окисление органических веществ содержащихся в СВ.

Вновь поступающая СВ вытесняет воду из приемного отсека в аэротанк 5, пройдя при этом решетку 6, на которой задерживаются крупные включения, а также бумага и ветошь. В нижней части аэротанка расположены перфорированные трубопроводы 8, через которые постоянно подается воздух от специальных воздушных компрессоров, входящих в состав установки.

Это делается для того, чтобы обеспечить перемешивание СВ с активным илом, а также для насыщения воды кислородом, необходимым для протекания биохимических процессов. Поэтому очень важно, чтобы воздух в виде мелких пузырьков равномерно распределялся по всему объему аэротанка. В аэротанке происходил: основной процесс биохимической обработки СВ микроорганизмами.

При поступлении в установку новой порции СВ такая же порция воды из аэротанка в смеси СВ с активным илом перетекает в отстойник 4, где отделяются обработанная СВ и хлопья активного ила. Биохимический процесс на этом заканчивается.

Осевший на дно конической формы отстойника активный ил, направляется с помощью специального устройства — аэролифта 9, в начало процесса очистки, а осветленная вода вытесняется в отсек обеззараживания 3 новыми порциями СВ. В отсеке обеззараживания в очищенную воду насосом-дозатором 2, из специальной емкости 1, подается 10%-ный раствор гипохлорита натрия. Необходимая для надежного обеззараживания 30-минутная выдержка обеспечивается определенным объемом отсека и расчетным расходом СВ. Естественно, что в случае увеличения притока СВ в установку сверх расчетного, выдержка в отсеке обеззараживания уменьшится. Избыточный минерализованный ил периодически удаляется из установки за борт выгружным насосом 10 или сжигается.

При достижении обработанной водой определенного уровня срабатывает поплавковый датчик, который включает выгружной насос 10. На этом процесс обработки СВ в установке заканчивается. Очищенная и обеззараженная вода сливается за борт.

Качество очищенной сточной воды в УБО составляет: БПК₅ — 36 мг/л; ВВ — 46 мг/л; коли-индекс — 1000 1/л.

В состав установки входят: 2 воздушных компрессора, устройство для хлорирования очищенной воды, 2 насоса для откатки очищенной воды. Фирмой выпускаются судовые установки четырех типоразмеров для экипажей численностью от 20 до 80 человек.

Установки типа «ЮНЕКС-СИМУЛТАН-15»

Принципиальная схема установки «Юнекс-Симултан-15» (Финляндия), представлена на рис. 10.12. Установка способна переработать до 6 м³/сут СВ.

Принцип очистки смешанный: классический биохимический процесс совмещен с химической обработкой коагулянтом. Обеззараживание достигается введением в очищенную воду хлорсодержащего раствора с последующей выдержкой.

СВ поступает непосредственно из судовой системы в отсек предварительной аэрации 7, где происходит первичное окисление органических загрязнителей. С этой целью в отсек предварительной аэрации 7 подается воздух от компрессоров 10 через перфорированную трубу 11, уложенную на дне отсека. Один из компрессоров работает, а второй — резервный.

Следующие порции, поступающей в установку, СВ вытесняют предварительно обработанную воду в отсек аэрации 6 через щель в нижней части перегородки, разделяющей отсеки 6 и 7, где процесс аэрации продолжается. Кроме того, в него, через определенное время, из расходной емкости 9 подается раствор коагулянта. Этот реагент способствует образованию хлопьев загрязнителей. Таким образом, в отсеке б совмещены биохимический и химический процессы очистки, т. е. загрязнители подвергаются двойному воздействию: окислительному — со стороны микроорганизмов и химическому — со стороны коагулянта. На этом процесс обработки загрязнителей заканчивается.

Из отсека 6 вода перетекает в отстойник 4, где хлопья активного ила и скоагулированньгх частиц загрязнителей осаждаются на дно, имеющее конусную форму. Осадок с помощью аэролифта через приемное устройство 12 постоянно отсасывается из конусной части отстойника и подается в отсек 6 на начало процесса очистки, способствуя тем самым сокращению времени на окисление загрязнителей.

Установки «Юнекс-Симултан-15» оборудованы специальным устройством для автоматического удаления избыточного шлама в отсек 8. Оно состоит из магнитного клапана 5 и дополнительного аэролифта. Данное устройство необходимо включать в том случае, когда объем осадка в мерном цилиндре превысит установленное значение. Устройство обеспечивает периодический сброс части шлама (осадка) из отстойника в отсек 8.

После осаждения загрязнителей очищенная вода перетекает в отсек обеззараживания 3. в который из расходной емкости 1 насосом 2 подается регулируемая доза хлорсодержащего реагента, т.е. осуществляется обеззараживание воды.

Обеззараженная вода из отсека 3 насосом 13 откатывается за борт.

Установки типа «КАРЕА»

Принципиальная схема установки «Кареа» (Германия) приведена на рис. 10.13. Сточная вода поступает на решетку 6, где происходит отделение крупных включений, затем в аэротанк 1, в котором начинается про¬цесс биохимического разложения загрязнений. Поступающие порции СВ вытесняют смесь СВ с активным илом из аэротанка через зону 2, где образуется взвешенный слой активного ила, в отстойник 3. Здесь разделяются очищенная вода и активный ил. Отделенный от воды ил, оседая вниз, пополняет взвешенный слой активного ила зоны 2 у нижнего края перегородки. При этом слой активного ила является своеобразным фильтром, способствующим отделению новых порций ила от воды, проходящей сквозь него. Для того чтобы ускорить осаждение ила в отстойнике и не допустить попадания туда пузырьков воздуха из аэротанка, предусмотрена камера дегазации 5, расположенная на границе раздела аэротанка и отстойника. В этой камере скапливаются хлопья активного ила, которые вместе с пузырьками воздуха поднимаются вверх и затем через специальные окна 7 в перегородке ил возвращается в аэротанк. Чтобы предотвратить забивание илом канала камеры дегазации, предусмотрена периодическая автоматическая продувка ее воздухом. Воздух подается специальными воздуходувками 8. Деаэрируемая смесь насыщается воздухом через перфорированные трубы 9, расположенные в нижней части отсеков аэрации.

Вода после отстаивания перетекает в отсек обеззараживания 4, в который по мере его заполнения водой насосом-дозатором подается обеззараживающий раствор. Очищенная и обеззараженная вода насосом 10 откачивается за борт.

На этом процесс обработки СВ заканчивается. В установке предусмотрена возможность удаления в шламовую емкость избыточного активного ила.

Установки типа «ХАММАН ВАССЕРТЕКНИК»

Установками «Хамман Вассертекник» оборудовано пассажирское судно «Voyager of the Seas» водоизмещением 142000 per. тонн, пассажировместимостью 5840 человек и экипажем численностью 1180 чел. Для обработки огромного количества сточных и фановых вод потребовалось десять установок производительностью до 15 м³ каждая. При нормальных условиях они могут обработать около 100 м³ СВ в сутки.

Управление этими установками производит дистанционная комплексная автоматизированная система.

В системе применен один из эффективных способов уменьшения объема скапливающихся СВ — вакуумная фановая система (на судне установлено 2500 вакуумных унитазов). В системе трубопроводов фановой системы поддерживается разряжение, за счет которого снижен расход воды на разовый слив одного унитаза от 1,0 до 1,5 л (при обычной схеме расходуется до 10 л на 1 слив).

Комплексная система очистки СВ включает пять сборных танков по 25 м³ каждый.

Принципиальная схема станции очистки СВ приведена на рис. 10.14. В установке применен электрохимический способ очистки сточных вод.

Из туалетов и душевых СВ попадает в сборный танк, при её накоплении включается в работу насос 1 и сточная вода подается в фильтр-отделитель с 3-х миллиметровым экраном и медленно вращающимся шнеком. В процессе прохождения СВ через отделитель, экран задерживает твердые частицы (твердая фаза), а СВ самотеком или под давлением поступает на станцию обработки и очистки. Твердые частицы продвигаются по шнеку к конической оконечности отделителя, сжимаясь двумя гидроцилиндрами, приводимыми в действие электродвигателем. При опрессовке твердой фазы, сила тока в приводном электродвигателе повышается, что является сигналом для гидроцилиндров, которые отходят назад, давая возможность конической оконечности открыться для выгрузки осушенной и спрессованной твердой массы в пластиковый мешок. Эта операция продолжается до тех пор пока нагрузка на приводной электродвигатель не снизится т. е. сила тока уменьшится до нормального значения, что является сигналом для закрытия гидроцилиндрами конической оконечности, и далее процесс отделения твердой фазы от жидкости повторяется.

Вода, после отделителя попадает в водоочистительную станцию 5, где последовательно проходит процесс коагуляции и флотации.

Для коагуляции СВ используется электрохимический способ, т. е. коагуляция происходит за счет растворения алюминиевых электродов, и насыщения ионами алюминия потока СВ при ее движении в межэлектродном пространстве. Мелкие частицы загрязнителей укрупняются вокруг частиц гидроокиси алюминия с образованием хлопьев, которые затем удаляются из воды флотацией. Загрязнители в виде хлопьев накашиваются в емкости станции обработки с последующим удалением, через клапан 20, шламовым насосом 18.

Далее очищенная вода винтовым насосом 15 направляется в вихревую камеру 13. В приемный трубопровод винтового насоса 15 врезан нагнетательный трубопровод насоса-дозатора 11, который из емкости 12 подает хлорсодержащее вещество дозами в очищенную сточную воду для обеззараживания. Процесс обеззараживания очищенной сточной воды требует времени, поэтому смесь воды с хлорсодержащим веществом проходя по змеевику выдерживается это рекомендованное время до полного разрушения бактериальных клеток.

Для электрохимического образования активного хлора требуется, чтобы в воде находилось определенное количество солей, для чего в схеме установки предусмотрена система подсаливания поступающей на очистку СВ. Соленая вода, на очистную станцию 5, поступает из магистрали забортной воды через клапана 9, 10 и расходомер 8. Доза забортной воды регулируется автоматически в пределах от 15000 до 45300 л/ч.

После вихревой камеры 13 очищенная и обеззараженная вода поступает на слив за борт или обратно в фановую систему через клапана и фильтры 16. Кран 17 служит для отбора проб на анализ.

Процесс обработки, очистки и обеззараживания производится с помощью автоматической системы MAS, которая обеспечивает дистанционное управление обработкой сточных вод. Это реализовано на двух блоках EVAC, которые являются связующими звеньми для терминалов LIS и главной автоматической системы MAS.

Блоки EVAC передают информацию на терминал LIS, откуда она передается на терминал MAS в ЦПУ.

Автоматической системой MAS предусмотрено четыре рабочих режима.

Установки типа «Трайдент»

Установка «Трайдент» фирмы «Хэмворти» (Англия) работает в режиме продленной аэрации (рис. 10.15) и предусматривает следующую технологию очистки СВ.

Самотеком СВ поступают непосредственно в аэротанк 5 для обработки активным илом. Время аэрации порции стоков составляет 24 ч. Воздух подается в аэротанк компрессорами 4 через трубчатые аэраторы 6.

После окисления загрязнителей вода поступает во вторичный отстойник 8. На сетке 9 задерживаются крупные компоненты СВ. Выпавший в осадок активный ил возвращается в аэротанк аэролифтом 7.

Очищенные стоки направляются на дезинфекцию в камеру обеззараживания 1, куда поступает также весь поток хозяйственно-бытовых вод по трубопроводу 2. Дезинфекция СВ проводится таблетками гипохлорита кальция, которые помещаются в патроны 3. Избыточный минерализованный ил периодически удаляется за борт или сдается на берег. Очищенные и дезинфицированные сточные воды откачиваются за борт насосом 10. В состав установки входят: 2 компрессора и 2 насоса для удаления воды и минерализованного ила.

Фирма «Хэмворти» выпускает установки типа ST девяти типоразмеров производительностью от 2,1 м³/сутки до 14,5 м³/сутки и гарантирует следующее качество очищенных стоков: БПК₅ — 40 мг/л; ВВ — 40 мг/л; коли-индекс — 2000 1/л.

Установки типа «СТС ДИСПОЗЕР»

Установка «СТС Диспозер» фирмы «Исикаваджима Харима» (Япония) работает по принципу продленной аэрации (рис. 10.16) и предусматривает следующую технологию обработки. СВ поступают в камеру аэрирования 14 после измельчения крупных частиц комминутором 2. Для улавливания крупных примесей установлена решетка 1. Воздух подается высоконапорной воздуходувкой 3 на трубчатые аэраторы 13. Газообразные продукты разложения удаляются из аэротанка по вентиляционной трубе 4. Очищенная вода поступает во вторичный отстойник 11, где она осветляется. Осевший активный ил возвращается в аэротанк аэролифтом 12. Осветленные стоки переливаются в камеру обеззараживания 10, где обрабатываются раствором гипохлорита кальция, который получается в результате растворения таблеток, помещенных в патроны 5. Очищенные и дезинфицированные воды откачиваются за борт насосом 9, который управляется с пульта 8. Насос 9 и соленоидный вентиль 6 включаются от датчиков уровня воды 7. Избыточный минерализованный ил периодически удаляется за борт, сжигается или сдается на берег. Качество очищенной сточной воды в УБО составляет: БПК₅ — от 4 до 14 мг/л; ВВ — от 10 до 12 мг/л; коли-индекс — 0,1/л.

В состав установки входят: 2 воздуходувки, комминутор, 2 насоса для удаления воды и ила за борт.

Фирма выпускает УБО типа СТС шести типоразмеров производительностью от 1,25 до 7,5 м³/сут.

Установки типа «СИУЭЙ»

Установка «Сиуэй» фирмы «Сасакура-Сиуэй» (Япония) работает по принципу продленной аэрации стоков. Ее принципиальная схема показана на рис. 10.17 и предусматривает следующую технологию обработки СВ.

Предварительно пройдя решетчатый фильтр 4, СВ накапливаются в сборной цистерне 5. Затем порция воды поступает в аэротанк 6, где она обрабатывается активным илом. В этой установке применен эжекционный принцип аэрации. Насос 3 отбирает воду со дна отстойника 8 и прокачивает ее через сопло «Вентури» 7. Вода, при этом, насыщается воздухом, а загрязнители окисляются. Газообразные продукты реакции вместе с избытком воздуха отводятся по вентиляционным трубам. После окисления, происходит осветление СВ в отстойнике 8. Осевший активный ил возвращается в аэротанк циркуляционным насосом, а осветленная СВ поступает на дезинфекцию в камеру обеззараживания 2. Очищенная вода, насосом 9, удаляется за борт или поступает на повторное использование. Осушительный насос 9 включается автоматически от сигнала датчика верхнего уровня, а выключается от сигнала датчика нижнего уровня. Сигнал от датчика нижнего уровня используется также для открытия соленоидного вентиля 1 и подачи в дезинфекционную цистерну очередной дозы гипохлорита кальция. Закрывается соленоидный вентиль от сигнала реле времени.

Фирма «Сасакура-Снуэй» выпускает судовые УБО «НМА» для обслуживания от 10 до 100 человек.

Литература

Вспомогательные механизмы и судовые системы. Э. В. КОРНИЛОВ, П. В. БОЙКО, Э. И. ГОЛОФАСТОВ (2009)

• Судовые вспомогательные дизель-генераторы
• Теплообменные аппараты
• Путевая арматура трубопроводов судовых систем
• Аппарели и рампы
• Типичные неисправности вспомогательных механизмов