技术摘要：
本发明属于船舶污水回收利用和沼气利用预处理技术领域，具体地说，是一种船舶餐厨垃圾和生活污水回收处理沼气利用系统，包括预处理单元、沼气发生单元、沼气净化单元、生物处理单元、光电催化反应单元和污泥处理单元，船员在船舶航行过程中产生的生活污水和餐厨垃圾经  全部
背景技术：
随着运输成本的增加，航运运输业在国际商贸运输中占有的比重越来越大，据统 计，依靠船舶运输的商品达到了90%~95%。船运业蓬勃发展的同时，也给海洋水体生态环境 带来了巨大的挑战，近海海域收到的污染越来越严重，给人类的身体健康带来了威胁，人们 的生态环境保护意识也越来越强，船舶的污水排放问题逐渐进入人们的视线。联合国海事 组织（International  Maritime  Organization-IMO）近年来不断提高船舶生活污水排放标 准，我国也积极响应，于2018年颁布并实施的《船舶水污染排放控制标准GB3552-2018》中规 定了船舶在内河及距最近陆地3海里以内（含）海域的生活污水污染物排放限值。 按照IMO的定义，船舶生活污水是指任何形式的厕所和小便池的排出物以及其它 废弃物；装载有活动物的处所排出物；或混有上述定义的排出物的其它废水，即“黑水”。而 “灰水”则是指船舶上排出的厨房用水、洗涤水、淋浴水和洗衣水等。 过去的船舶污水处理系统对于餐厨垃圾、黑水和灰水的处理都是相互独立的，这 样不仅使得处理系统的占地面积增大了，同时也增加了船舶污水处理系统的制造成本。经 过国内外船舶生活污水处理技术的多年研究发展，也出现了将船舶餐厨垃圾、生活污水以 及医疗废水综合收集处理的装置。如专利号为CN209989116U的专利，就是将餐厨垃圾、生活 污水以及医疗废水通入综合收集柜中进行研磨、电解预处理，然后再经过综合污水排污口 通入污水净化装置进行净化处理，对混合后的船舶生活污水处理方法有：生物法、物化法和 电化学法等。而生物法中的一体式膜生物反应器广泛应用于船舶污水的处理中，虽然具有 占地面积小的优点，但也存在着对含磷污染物的去除效果不好，易发生膜污染等问题。同 时，现有技术在船舶污水处理上还存在着受船舶摇摆、倾斜等影响，固液分离效果差，无污 水回用处理装置等问题。传统处理方法通常都是将污水通过净化装置达到排放标准后直接 排放，在一定程度上造成了浪费。因为船舶长期航行在海洋上，而海水都是盐水，淡水在船 舶上弥足珍贵。通常船舶还会消耗能源来制取淡水，如果能将污水进一步处理，以达到回用 标准，无疑会节省制取淡水所消耗的能源，实现节能减排。 而船舶及海洋平台在海上长期航行及作业期间，尤其是邮轮，每天会产生大量的 餐厨垃圾、生活污水（黑水和灰水）及医疗废水等。在处理这些废弃物的过程中会有大量的 沼气产生，如果直接排放既浪费能源又污染空气，所以可以考虑对沼气进行回收利用，提供 给吸收式制冷、沼气锅炉或沼气灶，实现节能减排的目的。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明公开了一种船舶餐厨垃圾和生活污水回收处 理沼气利用系统。 4 CN 111592205 A 说　明　书 2/6 页 本发明能够满足船舶污水处理的排放标准，同时还能实现污水的回收利用以及沼 气的回收利用，实现污水的零排放。本发明还能在一定程度上抑制膜污染，增加膜使用寿 命，降低膜组件更换成本。 本发明披露的船舶餐厨垃圾和生活污水回收处理沼气利用系统包括预处理单元、 沼气发生单元、沼气净化单元、生物处理单元、光电催化反应单元和污泥处理单元。其中，预 处理单元包括生活污水预处理模块、餐厨垃圾预处理模块、均质罐和蠕动泵，生活污水预处 理模块和餐厨垃圾预处理模块均为垃圾粉碎泵，生活污水预处理模块和餐厨垃圾预处理模 块并行接入均质罐，均质罐后依次连接蠕动泵、沼气发生单元、生物处理单元和光电催化单 元，且污泥处理单元与生物处理单元连接。 进一步的，上述沼气发生单元由沼气池、太阳能电池板和加热电阻丝组成。其中， 上述加热电阻丝与上述太阳能电池板连接，上述加热电阻丝设于沼气池的底部，上述沼气 池顶部通过管道与上述沼气净化单元连接。 进一步的，上述沼气净化单元包括依次连接的增压风机、沼气罐、湿沼气排气阀、 一级蒸发器、二级蒸发器、气液分离器、回温器、脱硫装置、脱碳装置、干沼气排气阀和稳压 罐，以及分别与一级蒸发器、二级蒸发器连通的压缩机、冷凝器和膨胀阀。上述脱硫装置包 括依次连接的减压阀、质量流量计、压力表和并行接入压力表的脱硫塔A和脱硫塔B，以及脱 硫塔后的集气罐。其中，在压力表与脱硫塔A和脱硫塔B之间分别设有进气截止阀A和进气截 止阀B，在集气罐与脱硫塔A和脱硫塔B之间也分别设有出口截止阀A和出口截止阀B。 进一步的，上述脱碳装置包括空气泵、脱碳塔A、脱碳塔B、真空泵、进气电磁阀A、进 气电磁阀B、真空电磁阀A、真空电磁阀B、降压电磁阀A、降压电磁阀B、均压电磁阀A-B、均压 电磁阀B-A、出口电磁阀A、出口电磁阀B。其中，进气电磁阀A和进气电磁阀B并行接入空气 泵，进气电磁阀A后并行接入真空电磁阀A、降压电磁阀A和脱碳塔A，进气电磁阀B后并行接 入真空电磁阀B、降压电磁阀B和脱碳塔B，真空电磁阀A和真空电磁阀B通过管道汇合后接入 真空泵，降压电磁阀A和降压电磁阀B通过管道汇合后接出，脱碳塔A和脱碳塔B分别经过出 口电磁阀A和出口电磁阀B后通过管道汇合后接入稳压罐，且在脱碳塔A和出口电磁阀A与脱 碳塔B和出口电磁阀B之间的管路上并行连接有均压电磁阀A-B和均压电磁阀B-A。 进一步的，上述生物处理单元包括缺氧池、MBR池、清水池、MBR膜组件、出水泵、反 冲洗泵和曝气泵，其中，上述MBR膜组件设于MBR池中，膜组件采用帘式或板式的微滤膜组 件，选用改性PVDF膜；上述曝气泵与MBR池底部相连，在曝气泵为MBR池中水提供溶解氧的同 时对污水进行搅拌；上述反冲洗泵的水由清水池提供。 进一步的，上述光电催化反应单元为一体式光电催化反应装置，包括粒子电极、紫 外光灯或可见光灯、阳极电极板、阴极电极板、曝气泵、膜组件、直流电源、滤膜出水泵和滤 膜反冲洗泵。其中，上述阳极电极板和阴极电极板采用钛基涂层电极板，涂层为具有光催化 活性的半导体光催化剂，阴、阳电极板交替垂直放置，阴极电极板的底端低于阳极电极板的 底端并与反应器底面相连，阳极电极板的顶端高于阴极电极板的顶端并高出水面，且阴阳 电极板顶端的高度差为30~50mm，相邻两电极板间的距离为50~100mm。 进一步的，上述粒子电极放置在阴、阳电极板之间，粒径为3~4mm，且填充体积为反 应器的1/3~1/2，采用颗粒活性炭或碳纳米管上负载具有光催化性能的纳米半导体材料。 进一步的，上述紫外光灯或可见光灯放置在阴阳电极板之间，且高于粒子电极，功 5 CN 111592205 A 说　明　书 3/6 页 率为100~300W；曝气方式采用空气曝气、纯氧曝气或臭氧曝气，曝气量采用5~15L/min。进一 步的，上述脱硫塔A和脱硫塔B中填充有氧化铁脱硫剂，整个脱硫过程两塔交替进行，即脱硫 塔开始脱硫过程时，脱硫塔进行脱硫剂解析，且换料时间为70h。上述脱碳装置为两塔变压 吸附装置，且脱碳塔A和脱碳塔B中填充有5A分子筛，同时，脱碳塔A和脱碳塔B中设有压力传 感器。 进一步的，上述均质罐、沼气池和缺氧池中设有搅拌器。 进一步的，上述稳压罐后通过排气阀与用气设备连接，其中，用气设备包括沼气锅 炉、吸收式制冷机或沼气灶。 进一步的，上述沼气池和增压风机之间的管路中设有两级过滤网，一级过滤网和 二级过滤网与进气管之间均为倾斜状卡合连接，且一级过滤网孔径大于二级过滤网孔径。 进一步的，上述污泥回收单元对生物处理单元的排泥进行简单的脱水处理，处理 后定期回运陆地处理。 本发明的一种船舶餐厨垃圾和生活污水回收处理沼气利用系统，主要具有以下优 点： 1、沼气发生单元中的太阳能电板和加热电阻丝可以利用太阳能对沼气池进行加热，从 而提高沼气微生物的活跃度，加速沼气发酵，提高产气率。 2、沼气净化单元可以有效去除沼气中的水分、二氧化碳和硫化氢等杂质，经过提 纯升级后的沼气热值得到了提升，沼气本身也保持了一定的湿度、温度和压力，利用起来更 加稳定和安全。 3、生物处理单元采用A2O-MBR膜生物反应器对污水进行处理，可以有效的去除污 水中的氮磷污染物，去除含磷污染物的效果比一般的MBR膜生物反应器更好。 4、改性PVDF膜具有更高的清水性和纯水通量，同时膜的机械强度和抗污染能力也 更强。 5、光电催化反应单元对生物处理单元的出水进行了更深度的处理，可以将没有降 解的有机物降解为二氧化碳、水和其它小分子物质，而且光电催化反应单元的强氧化性可 以破坏水中的微生物细胞，达到杀菌的效果。从而实现生活污水的回收，用于清洁用水。 6、采用曝气的方式可以强化光电催化反应，提高光电反应的效率，降低运行成本。 附图说明 图1为本发明的系统流程示意图。 图2为本发明的脱硫装置示意图。 图3为本发明的脱碳装置示意图。 图4为本发明的光电催化反应单元示意图。 图中：1-生活污水粉碎泵、2-餐厨垃圾粉碎泵、3-均质罐、4-沼气池、5-缺氧池、6- MBR池、7-清水池、8-光电催化反应单元、9-污水回用池、10-沼气罐、11-湿沼气排气阀、12- 一级蒸发器、13-二级蒸发器、14-压缩机、15-冷凝器、16-膨胀阀、17-气液分离器、18-回温 器、19-脱硫装置、20-脱碳装置、21-干沼气排气阀、22-稳压罐、23-蠕动泵、24-增压风机、 25-MBR膜组件、26-出水泵、27-反冲洗泵、28-清水泵、29-滤膜出水泵、30-滤膜反冲洗泵、 31-污水回用阀、32-曝气泵、33-太阳能电池板、34-加热电阻丝、35-减压阀、36-质量流量 6 CN 111592205 A 说　明　书 4/6 页 计、37-压力表、38-进气截止阀A、39-进气截止阀B、40-出口截止阀A、41-出口截止阀B、42- 脱硫塔A、43-脱硫塔B、44-集气罐、45-空气泵、46-进气电磁阀A、47-进气电磁阀B、48-真空 电磁阀A、49-真空电磁阀B、50-降压电磁阀A、51-降压电磁阀B、52-均压电磁阀A-B、53-均压 电磁阀B-A、54-出口电磁阀A、55-出口电磁阀B、56-脱碳塔A、57-脱碳塔B、58-真空泵、59-粒 子电极、60-灯、61-阳极电极板、62-阴极电极板、63-曝气泵、64-膜组件、65-直流电源。