船用生活污水處理技術(shù)研究

黃 嶸，林 巍，周 健

● （1.中國(guó)極地中心，上海 200136；2.中船重工第704研究所，上海 200031）

船用生活污水處理技術(shù)研究

黃 嶸1，林 巍2，周 健2

● （1.中國(guó)極地中心，上海 200136；2.中船重工第704研究所，上海 200031）

本文結(jié)合IMO公約對(duì)船舶生活污水的要求，闡述目前船用生活污水處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，分析船用生活污水處理技術(shù)的發(fā)展方向。

IMO公約；生活污水處理；船舶

0 引言

隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，海洋環(huán)境保護(hù)也成為世界各國(guó)的關(guān)注點(diǎn)之一。海洋環(huán)境保護(hù)主要針對(duì)的污染物包括：船舶艙底油污水、船舶固體垃圾、船舶尾氣排放、船舶及平臺(tái)生活污水以及石油平臺(tái)勘探及采油的生產(chǎn)水。針對(duì)以上這幾個(gè)方面，IMO的下屬機(jī)構(gòu)MEPC分別制訂了不同的公約，用以規(guī)范上述造成海洋污染的污染物排放，從而保護(hù)海洋環(huán)境。船舶及平臺(tái)的生活污水是其中的主要污染物。

1 船舶生活污水處理的規(guī)范要求

IMO 73/78[1]附則Ⅳ于2006年正式生效，附則要求船舶在離陸地12海里以?xún)?nèi)的地方航行時(shí)，生活污水必須處理達(dá)標(biāo)后排放，或者通過(guò)收集艙或收集柜收集不進(jìn)行排放。2010年1月1日，針對(duì)IMO 73/78附則Ⅳ[2]進(jìn)行修訂的 MEPC159（55）[3]正式生效，該條約對(duì)排放指標(biāo)進(jìn)行了大幅度的提高，同時(shí)增加了 COD、余氯等指標(biāo)，具體生活污水排放指標(biāo)如表1所示。

表1 生活污水排放指標(biāo)

2013年IMO又對(duì)MEPC159（55）決議進(jìn)行了修訂，形成了MEPC227（64）決議。該決議與MEPC159（55）相比，主要修訂了以下2個(gè)方面的內(nèi)容：1）在波羅的海等特殊海域航行的客船排放的生活污水，檢測(cè)指標(biāo)中增加氮、磷等污染物指標(biāo)；2）針對(duì)一些在生活污水處理過(guò)程中引進(jìn)稀釋水的工藝，在離大陸架12海里內(nèi)其排放水的指標(biāo)必須進(jìn)行還原計(jì)算。即：比如某型采用物化法的污水處理裝置，在處理過(guò)程中加入了5倍的海水，其排放水經(jīng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)必須乘以5進(jìn)行還原。

2 目前生活污水處理的主要工藝

2.1 傳統(tǒng)生化工藝

傳統(tǒng)生化工藝是利用自然界本身存在的微生物，給這些微生物提供合適的生存繁殖條件通過(guò)他們的代謝作用處理生活污水中的污染物。主要工藝如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)生化工藝流程圖

污水進(jìn)入生化柜后，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)給生化柜內(nèi)充氧，利用微生物的新陳代謝作用處理污水中的污染物，然后進(jìn)入沉淀柜進(jìn)行固液分離。分離后的清水進(jìn)入清水柜消毒后排放，污泥進(jìn)入污泥柜濃縮后在12海里外排放。

傳統(tǒng)生化法具有投資低、設(shè)備維修方便等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在以下問(wèn)題：1）沉淀柜的沉淀效果不易控制，出水水質(zhì)不穩(wěn)定；2）由于有機(jī)負(fù)荷低因此裝置體積較大，對(duì)機(jī)艙要求較高。

2.2 膜生化工藝

目前船舶和平臺(tái)生活污水處理的主要工藝分為生化工藝和物化工藝。生化工藝又分為傳統(tǒng)生化工藝和膜生化工藝；物化工藝分為粉碎稀釋消毒工藝和電解工藝。

膜生化工藝是利用膜分離工藝代替原來(lái)沉淀法的生化工藝。其主要工藝如圖2所示。

圖2 膜生化工藝流程圖

污水進(jìn)入生化柜后，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)給生化柜內(nèi)充氧，利用微生物的新陳代謝作用處理污水中的污染物，然后進(jìn)入膜分離柜中由膜組件對(duì)污水進(jìn)行固液分離。分離后的清水通過(guò)紫外消毒后進(jìn)入清水柜排放，污泥進(jìn)入污泥柜濃縮后在12海里外排放。

膜生化工藝具有出水水質(zhì)好，有機(jī)負(fù)荷高、裝置體積小等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在以下問(wèn)題：1）外圍設(shè)備多，裝置成本高；2）膜組件為損耗品，維修保養(yǎng)費(fèi)高。

2.3 粉碎稀釋消毒工藝

粉碎稀釋消毒工藝是最為傳統(tǒng)的物化工藝，其主要工藝如圖3所示。

圖3 粉碎稀釋消毒工藝流程圖

污水混合海水進(jìn)入粉碎柜粉碎，降低SS及BOD濃度后進(jìn)入消毒柜，在消毒柜內(nèi)對(duì)污水進(jìn)行加藥消毒，然后進(jìn)入排放柜排放。

粉碎稀釋消毒工藝相比生化法的污水處理裝置具有體積小，出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但是他存在以下問(wèn)題：1）這不是真正意義上的污水處理裝置，他主要通過(guò)稀釋法來(lái)達(dá)標(biāo)的，一旦執(zhí)行 MEPC227（64）[4]公約后，在離大陸架12海里內(nèi)該工藝就不能使用了。2）由于采用加藥消毒，加藥量不易控制，容易對(duì)水體造成二次污染。

2.4 電解工藝

電解工藝是在預(yù)處理的基礎(chǔ)上，采用電解海水的方法來(lái)使污水達(dá)標(biāo)的一種物化工藝，其主要工藝如圖4所示。

圖4 電解工藝流程圖

電解法的預(yù)處理工藝一般分為過(guò)濾法和氣浮法，主要目的是去除污水中的固體污染物，以防止固體污染物對(duì)電極板的沖擊，保護(hù)電極板。電解法的優(yōu)勢(shì)主要是設(shè)備簡(jiǎn)單、裝置體積小，出水水質(zhì)穩(wěn)定。其缺點(diǎn)主要是：1）在處理過(guò)程中產(chǎn)生氫氣，存在安全問(wèn)題。2）電解海水產(chǎn)生次氯酸鈉，如不加以控制會(huì)對(duì)水體造成二次污染。

3 結(jié)語(yǔ)

綜合法規(guī)的發(fā)展趨勢(shì)和船舶生活污水處理的現(xiàn)有工藝，相比物化法而言，生化法尤其是膜生化法在船舶上的應(yīng)用前景更大。首先膜生化法是真正意義上的環(huán)保裝置，其次相比而言膜生化法也是最符合MEPC227（64）公約的污水處理裝置，可以預(yù)見(jiàn)。一旦MEPC227（64）公約正式執(zhí)行，膜生化工藝在船舶上的使用將具有極大的優(yōu)勢(shì)。

[1]ASTM F2363-2004. IMO. MARPOL 73/78防污染公約[S].

[2]ASTM F2363-2006. IMO. MARPOL 73/78防污染公約附則IV: 防止船舶生活污水污染規(guī)則[S].

[3]MEPC.159(55)決議-2006.經(jīng)修訂的實(shí)施生活污水處理裝置排出物標(biāo)準(zhǔn)和性能試驗(yàn)導(dǎo)則[S].

[4]MEPC.227(64)-2012. GUIDELINES ON IMPLEMENTATION OF EFFLUENT STANDARDS AND PERFORMANCE TESTS FOR SEWAGE TREATMENT PLANTS[S].

凱翔大功率負(fù)載產(chǎn)品主導(dǎo)2014船舶、港口、海洋工程發(fā)電機(jī)組檢測(cè)試“戰(zhàn)場(chǎng)”

如今，凱翔科技已為江南造船廠、黃埔造船廠、大連造船廠、滬東造船廠等眾多知名船企，上海港、天津新港、大連港等知名港口，中國(guó)海洋石油、勝利油田、遼河石油等知名海工企業(yè)以及眾多船舶工業(yè)研究所提供檢測(cè)服務(wù)，通過(guò)優(yōu)質(zhì)的檢測(cè)設(shè)備和細(xì)致的售前、售中、售后服務(wù)，守護(hù)用戶(hù)電力安全。

日前，江蘇新?lián)P子造船廠與凱翔科技簽約，引進(jìn)總?cè)萘?4.4MW的凱翔大功率船用干式負(fù)載，為其大型船舶的發(fā)電機(jī)組進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)凱翔船用干式負(fù)載的檢測(cè)與日常維護(hù)，可保證船用發(fā)電機(jī)組性能穩(wěn)定，避免啟動(dòng)失敗、性能劣化等問(wèn)題，保障船舶運(yùn)行安全。

作為國(guó)內(nèi)智能電源檢測(cè)行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，凱翔科技建立了國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的干式負(fù)載研發(fā)中心和制造基地，凱翔負(fù)載在功率密度、絕緣耐壓能力、智能化程度等方面均代表了國(guó)內(nèi)最先進(jìn)水平。為新?lián)P子船廠提供的14.4MW大功率干式負(fù)載可通過(guò)三種方式進(jìn)行控制，靈活方便。負(fù)載既可使用本地開(kāi)關(guān)進(jìn)行直接控制，也可在百米外用控制箱進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，還可以使用凱翔科技獨(dú)家研發(fā)的智能測(cè)控軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制。

通過(guò)凱翔負(fù)載智能上位機(jī)軟件，用戶(hù)只需簡(jiǎn)單設(shè)置，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)干式負(fù)載的實(shí)時(shí)控制，從而對(duì)船用發(fā)電機(jī)組進(jìn)行負(fù)荷測(cè)試，對(duì)機(jī)組的輸出功率進(jìn)行檢驗(yàn)。通過(guò)軟件預(yù)設(shè)的自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)，還可檢測(cè)機(jī)組的穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)電壓、頻率調(diào)整率、恢復(fù)時(shí)間、波動(dòng)率、諧波含量等重要參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組性能是否滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)要求。

凱翔負(fù)載還配有大功率箱式變壓器，可實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換，適應(yīng)多種輸入電壓，從而對(duì)不同電壓等級(jí)的發(fā)電機(jī)組進(jìn)行測(cè)試，一機(jī)滿(mǎn)足多種機(jī)組的檢測(cè)需求，用途更廣泛，為船廠節(jié)約了成本。

作為國(guó)際級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，凱翔科技已通過(guò)了信息產(chǎn)業(yè)部雙軟認(rèn)證、ISO9001國(guó)際質(zhì)量體系認(rèn)證，擁有業(yè)內(nèi)首家企業(yè)技術(shù)中心，制定了業(yè)內(nèi)首個(gè)負(fù)載質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：“干式交流負(fù)載”（Q/01KX001-2010）。其大功率船用發(fā)電機(jī)組智能干式負(fù)載柜已獲得省科技廳“國(guó)際先進(jìn)水平”科技成果認(rèn)定。

Study on Marine Sewage Treatment Techniques

HUANG Rong1, LIN Wei2, ZHOU Jian2
(1. Polar Research Institute of China, Shanghai 200136, China; 2. No. 704 Research Institute, CSIC, Shanghai 200031, China)

According to the IMO Convention of marine sewage, this paper describes the advantages and disadvantages of various techniques for marine sewage treatment and analyzes the developing directions of these techniques.

IMO Convention; sewage treatment; marine

U664.92

A

黃嶸（1976-），輪機(jī)長(zhǎng)，中級(jí)職稱(chēng)。從事中國(guó)南北極考察。