隨著科技水平的發(fā)展，各種污水處理技術(shù)和設(shè)備也在不斷發(fā)展，處理方法多種多樣，在各種船舶上均已得到了廣泛的應(yīng)用。
船舶污水處理（1）生活污水處理處理方法技術(shù)
近年來國際國內(nèi)對于生活船舶污水 處理技術(shù)的主要研究方向以強(qiáng)化生物處理工藝流程及處理效率為主, 比較典型的就是結(jié)合膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)而形成的膜生物法工藝( membrane bio reactor, MBR)。MBR主要由污水預(yù)處理柜、好氧厭氧處理柜、膜生物反應(yīng)器、氣泵等組成, 膜生物反應(yīng)器中放置有膜組件。與傳統(tǒng)的污水處理方法相比, 膜的高效截留作用使微生物完全截留在膜生物反應(yīng)器內(nèi), 實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器水力停留時(shí)間和污泥齡完全分離, 運(yùn)行控制靈活穩(wěn)定, 通過運(yùn)行方式改變實(shí)現(xiàn)脫氨和除磷功能。所以, 膜生物反應(yīng)技術(shù)具有出水水質(zhì)好、運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡單、維護(hù)方便等特點(diǎn)。與黑水相比, 灰水的組分中含有大量的油滴和有機(jī)磷、有機(jī)氮, 特別是油分子的存在, 對微生物的繁衍有著很大的抑制作用, 大大降低生物反應(yīng)的處理效率, 所以在MBR 工藝中, 對于污水的預(yù)處理有著極其重要的作用, 預(yù)處理的一個(gè)重要的流程就是去除污水中的油份, 以保證后續(xù)的處理工藝得以順利高效地進(jìn)行。
在灰水的處理方法上, 目前比較通用的方法是采用消毒的方法消除灰水中菌類, 如采用紫外線、臭氧等消毒的方法, 去除灰水中的大腸桿菌, 采用此類物理方法可以避免化學(xué)法強(qiáng)氧化劑消毒帶來的余氯二次污染和酸堿度超標(biāo)等缺點(diǎn), 是目前最具有前景, 應(yīng)用最廣泛的污水處理技術(shù)。隨著人類環(huán)境保護(hù)意識的提高, 對污水中其他污染物的排放控制要求勢必日益加強(qiáng), 如余氯、磷、氮、大腸桿菌等的控制將會越來越嚴(yán), 因此采用膜法處理生活污水將成為一種必然的趨勢。
對比表1關(guān)于MEPC. 2(Ⅵ) 規(guī)范和2010 年 1 月1 日正式實(shí)施的MEPC. 159( 55) 新規(guī)范。由表1, 國際海事組織對生活污水處理裝置規(guī)范的對比可以看出, 規(guī)范中原來規(guī)定的排放指標(biāo)均有大幅度的提高, 而且增加了相應(yīng)的控制項(xiàng)目。
南京中船綠洲機(jī)器有限公司從20 世紀(jì)80 年代開始從英國Harmw o rthy 公司引進(jìn)ST 系列生活污水處理裝置并在此基礎(chǔ)上利用膜法和生物接觸氧化法自主開發(fā)了滿足MEPC. 159( 55) 規(guī)范的STC 系列生活污水處理裝置。對于膜的應(yīng)用的嘗試, 取得了比較成功的典范, 在IMO 型式試驗(yàn)過程中，嚴(yán)格按照IMO 規(guī)范的要求, 配置符合要求的原污水, 經(jīng)過該工藝流程后對處理水進(jìn)行分析, 試驗(yàn)結(jié)果見表2。
由表2可見, 進(jìn)入裝置的原污水的水質(zhì)情況非常差, 經(jīng)過裝置的處理后, 排放水的水質(zhì)完全滿足規(guī)范的要求。
船舶污水處理（2）艙底水處理技術(shù)
國際海事組織( IMO) 海上環(huán)境保護(hù)委員會第 49 屆會議( MEPC 49) 以MEPC. 107( 49) 決議的方式通過了《修訂的船舶機(jī)艙艙底水防污染設(shè)備指南和技術(shù)條件》, 在2005 年1 月1 日后代替 MEPC. 60( 33) 決議。決議的主要要求體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1) 艙底水分離器能夠處理按IMO MEPC. 107( 49) 決議制備的相對密度不小于0. 83 的輕柴油油水混合物( 混合物的體積比分別為0. 5% ~ 1%、25% ) 和相對密度不小于0. 98 的重油的油水混合物( 混合物的體積比為0~ 100%) , 使排放水含油指標(biāo)能小于排放標(biāo)準(zhǔn)( 15 mg/ L) 。
2) 艙底水分離器能夠處理按IMO MEPC. 107( 49) 的嚴(yán)格程序制備的油水乳化液( 設(shè)備進(jìn)水含油量為3 000 mg/ L) , 使排放水含油指標(biāo)能小于排放標(biāo)準(zhǔn)( 15 mg/ L) 。
對電氣控制的要求, 即艙底水分離器從送至 15 mg/ L 艙底水報(bào)警裝置的樣品發(fā)生變化至濃度顯示器顯示正確的響應(yīng)所化時(shí)間不超過5 s。
3) 基于新規(guī)范對油水分離器提出的更高的要求, 雖然艙底水分離技術(shù)的方法很多, 但是僅依靠單一的方法來處理如此復(fù)雜的油污水, 效果并不明顯。目前最主要的技術(shù)瓶頸就是如何更有效地處理乳化油水, 從多年的發(fā)展過程來看, 浮油分離技術(shù)已經(jīng)很成熟。由于船上的工況和空間限制, 比較合適的油水乳化液分離的方法是吸附分離法和過濾分離法。MEPC 107( 49) 對油水分離器的過濾材料提出了更高的要求, 從用戶使用角度出發(fā), 要求吸附飽和的材料可以再生循環(huán)使用。從處理效果分析, 設(shè)備需要采用多級分離流程, 而且要盡量采用物理分離方式, 避免二次污染的產(chǎn)生。
南京綠洲是最早自主開發(fā)船用艙底水分離器的廠家之一, 公司開發(fā)了滿足MEPC 60( 33) 的 CYSC 系列油水分離器, 并且在此基礎(chǔ)上自主開發(fā)了滿足新規(guī)范MEPC 107( 49) 的ZYF 系列艙底水分離器。該設(shè)備采用多級分離流程, 對于不同的含油狀態(tài)采用不同的分離方法, 將浮油分離方法與乳化油分離方法相結(jié)合, 有效地去除油污水中的油份, 由于設(shè)計(jì)采用物理的方法處理油污水, 從而從根本上避免二次污染的產(chǎn)生; 另外, 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上, 過濾材料采用模塊方式, 便于維修操作, 滿足無人機(jī)艙控制要求。
船舶污水處理（3）壓載水處理技術(shù)
IMO 組織2004 年頒布了《國際船舶壓載水及沉淀物控制和管理公約》并計(jì)劃將于2016 年實(shí)施, 世界各國已采用和正在研究的壓載水處理方法有許多種, 主要有置換法、機(jī)械法、物理法、化學(xué)法等。多數(shù)方法在理論上及試驗(yàn)室中是可行的, 但因產(chǎn)品需要經(jīng)過IMO 規(guī)定的試驗(yàn)流程檢測才能進(jìn)行認(rèn)證, 故壓載水處理系統(tǒng)技術(shù)難度大, 研發(fā)人員及資金投入費(fèi)用較高。其研發(fā)及認(rèn)證費(fèi)用高, 同時(shí)研發(fā)及試驗(yàn)周期比較長。由于不同海域海水微生物的含量和種類差異很大, 所以僅依靠單一的針對某海域的壓載水處理技術(shù)顯然不能適應(yīng)船舶的流動(dòng)性, 也不能滿足規(guī)范的要求。從目前公布的成果可知, 全球只有美國、德國、日本、挪威等少數(shù)國家的少數(shù)企業(yè)真正掌握了壓載水處理的技術(shù), 滿足現(xiàn)有規(guī)范的要求。
壓載水處理系統(tǒng)的容積及系統(tǒng)本身的體積將對船舶尤其是小型船舶造成較大影響。因此, 壓載水處理系統(tǒng)的大小對船舶設(shè)計(jì)的影響也是要重點(diǎn)考慮的因素, 研發(fā)滿足規(guī)范要求的壓載水處理系統(tǒng)應(yīng)該與船舶設(shè)計(jì)結(jié)合起來, 使得壓載水處理系統(tǒng)既滿足規(guī)范, 還要體積小, 易于安裝。
船舶污水處理（4）艦船中水回用技術(shù)
針對一些特種船, 由于淡水艙容積較小, 淡水水資源缺乏, 故有污水經(jīng)再處理后回用的考慮和需求。另外, 某些海域?qū)ξ鬯欧乓髽O高, 也有必要對污水處理到中水回用要求。
生活污水處理裝置設(shè)計(jì)時(shí), 按照船用污水( 黑水) 是按70 L/ ( 人•d) 設(shè)計(jì), 灰水量的產(chǎn)生量大概為140 L/ ( 人•d) , 如果能回用該水, 確實(shí)可以減輕船上的淡水資源需求的壓力。從現(xiàn)有的 IMO 規(guī)范分析, 對中水回用無任何規(guī)定, IMO 只針對民用船舶, 而民用船舶一般有足夠的淡水艙, 可能在相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)IMO 不會考慮制定中水回用標(biāo)準(zhǔn)。
如果國內(nèi)船舶設(shè)計(jì)要考慮中水回用, 只能采用現(xiàn)有執(zhí)行的國家標(biāo)準(zhǔn), 與中水回用及船舶有關(guān)聯(lián)的規(guī)范有: 《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)《GB/ T 18920-2002[ 1] , 《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》GB/ T18921-2002[ 2] 的規(guī)定, 其各項(xiàng)指標(biāo)的對比見表3。
但如果依據(jù)《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》GB/ T18921-2002 的規(guī)定對中水回用界定, 可以看出第6. 3 條規(guī)定: “不應(yīng)將含有再生水的景觀環(huán)境水用于飲用和生活洗滌”, 而且明確規(guī)定達(dá)到中水回用的水只能沖廁, 城市綠化等非飲用水場合, 并且不得用于與人接觸場合。
從標(biāo)準(zhǔn)可以看出, 現(xiàn)有國家中水回用的標(biāo)準(zhǔn), 對船用污水中水回用, 無論用何技術(shù), 出水達(dá)到何種標(biāo)準(zhǔn), 只能用于沖廁, 而洗滌、淋浴、飲用都是不允許的。具體參見http://wlmqsb.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
船上實(shí)際用淡水處有: 飲用水、廚房用水、淋浴水、洗滌水、衛(wèi)生間沖廁用水, 等。甲板沖洗可以采用海水, 如按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn), 船用污水中水回用只能用于衛(wèi)生間沖廁用水。從綠洲船用生活污水處理設(shè)備出水實(shí)際檢測情況來看, 指標(biāo)基本達(dá)到?jīng)_廁中水回用。當(dāng)然國家標(biāo)準(zhǔn)中還有些指標(biāo)是IMO 規(guī)范中所沒有的, 應(yīng)該來說, 通過進(jìn)一步探索, 增加膜過濾和消毒處理過程, 污水中水回用沖廁, 技術(shù)上是可行的。若僅從沖廁角度利用而言, 對灰水應(yīng)該進(jìn)一步細(xì)分, 選擇部分“優(yōu)質(zhì)排水” 進(jìn)入生活污水處理裝置, 處理后循環(huán)利用。在上述指標(biāo)中, 對大腸桿菌群要嚴(yán)格控制, 避免產(chǎn)生二次污染。如果要考慮到某些海域排放要求高的情況, 則剩下的灰水, 直接進(jìn)入中水回用設(shè)備。
船舶污水處理（5）艦艇污水綜合處理
由于生活污水和艙底水屬于不同類型的污水, 而且生活污水的處理大都采用生物-膜法, 用于生物處理的細(xì)菌大都屬于厭油型, 如果將油水與生活污水混合, 將會導(dǎo)致細(xì)菌的繁殖率下降, 從而導(dǎo)致生活污水處理裝置的效率下降。所以艦艇污水綜合處理方案應(yīng)該首先將不同類型的污水分開處理, 即含油廢水、黑水、灰水應(yīng)采取不同的技術(shù)處理方法, 這樣才經(jīng)濟(jì)合理。
船舶污水處理（6）結(jié)論
隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展, 人類正在逐漸加強(qiáng)對海洋環(huán)境污染重視和治理。船舶運(yùn)營過程對海洋環(huán)境的影響是導(dǎo)致海洋污染的一個(gè)重要的方面。世界經(jīng)濟(jì)一體化加速了世界各國物資的流通, 從而加快了海洋物流的節(jié)奏, 也導(dǎo)致了海洋環(huán)境污染的加重。如何防治和減少船舶運(yùn)行對海洋環(huán)境的污染, 綜合利用水資源將是人類面臨的一項(xiàng)重要的課題。船舶污水處理技術(shù)的開發(fā)利用將面臨前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
