內(nèi)河船舶生活污水處理裝置

張堃

摘要：多年上船檢驗(yàn)為工作背景，以皖寶盛工777輪為研究對象，針對現(xiàn)有船舶生活污水的實(shí)際產(chǎn)生量、相應(yīng)排水管路布局與處理裝置在機(jī)艙安排位置及生活污水的污染負(fù)荷量與水力特性三方面入手，淺析我國內(nèi)河船舶生活污水處理裝置的特征與不足。

關(guān)鍵詞：水里特征；水質(zhì)特征；影響因素

中圖分類號：X55 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006--7973（2016）05-0062-02

環(huán)境問題越來越受政府的重視，也逐漸走人人們視野。隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)不斷飛速發(fā)展，船舶作為承擔(dān)航運(yùn)業(yè)的主體，在其帶動物流交換產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價值的同時伴隨而來的環(huán)境污染問題如對自然保護(hù)區(qū)、漁業(yè)保護(hù)區(qū)與水源區(qū)產(chǎn)生污染也顯露無疑。筆者作為一名驗(yàn)船師有多年上船實(shí)測經(jīng)驗(yàn)，以此經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)針對皖寶盛工777輪生活污水排放作深人研究，淺析生活污水處理裝置現(xiàn)狀，提出幾點(diǎn)不足與見解。

1.船舶生活污水特性研究

1.1污水排水量與水力特征

顯而易見生活污水量的多少與用來沖洗廁所的用水量具有直接關(guān)系，無論用水量的多與少都將以糞便污水的形式直接收集到生活污水儲存柜以便進(jìn)一步后續(xù)處理。因此沖洗系統(tǒng)在污水量的考量中占有主導(dǎo)地位，同樣，船舶在建造時所采用的衛(wèi)生單元設(shè)施其種類與數(shù)量以及最終的沖洗方式將決定船舶生活污水的最終排量。

船舶生活污水需要經(jīng)過收集、處理、排放三個步驟，按其處理裝置的不同與多種船舶結(jié)構(gòu)建造與最終形成的排水管系布置的區(qū)別，船舶產(chǎn)生的污水量及污水水質(zhì)都是不相同的。即是說即使同一條船采用不同的設(shè)計與裝置選擇都將影響最終污水量的產(chǎn)生與水質(zhì)的差別。

參照美國、日本及國內(nèi)統(tǒng)計情況，生活污水的產(chǎn)量通常按照每人平均每天的產(chǎn)量計算，具體估算結(jié)果參照下表：

在實(shí)船檢驗(yàn)的過程中，以皖寶盛工777輪為實(shí)測對象。試驗(yàn)期間在船人數(shù)為18人，船上有廁所三間，蹲式大便器，采用延時自閉式?jīng)_洗閥（可延時2～6 s，沖水量為0.5～10 L]，分開排泄系統(tǒng)，即只有廁所排水進(jìn)入處理裝置.據(jù)統(tǒng)計，每天共產(chǎn)生的糞便污水量約為250 L，因此每人每天產(chǎn)生的糞便污水量約為14L。

通過船舶實(shí)測數(shù)據(jù)顯示，船上生活污水排放量特點(diǎn)與陸地污水排放特點(diǎn)有相似之處，即污水的產(chǎn)生與排放在全天時間段中有高峰期也有低谷期，排放速率是不穩(wěn)定的。排放高峰時段出現(xiàn)在每日早七點(diǎn)到八點(diǎn)時間。不同點(diǎn)在于，其排放速率與陸地相比其波動性十分巨大。根據(jù)統(tǒng)計顯示，這段時間平均污水排放量高達(dá)50L/d，占每日總排放量250L/d的五分之一，由此退出其每小時變化系數(shù)高達(dá)4.8。進(jìn)一步與陸地生活污水排放相比較，因?yàn)樨洿ぷ魅藛T人數(shù)很少，也有在夜間時間或某一段時間內(nèi)無污水排放的現(xiàn)象發(fā)生。

1.2船舶生活污水水質(zhì)特征

對生活污水污染源的具體研究表明，污水中所富含的大量有機(jī)物（比如BOD5與SS）是對其當(dāng)前環(huán)境造成污染的主要兇手，而其含量的多少也被用來定義為污染負(fù)荷量的大小。參照材料《室外排水設(shè)計規(guī)范》的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，我國城市生活污水BOD5與SS的含量估算值分別為20-35g/（人*d）和35-50g/（人*d）。大量實(shí)船檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有內(nèi)河船舶的生活污水處理裝置的設(shè)計參數(shù)與指標(biāo)均統(tǒng)一按照上述有機(jī)物含量即按我國城市生活污水估算含量進(jìn)行設(shè)計與完善。

德國所采用的生活污水污染負(fù)荷量等參數(shù)見表2。通過一段時間在皖寶盛工7777輪的實(shí)測數(shù)據(jù)顯示，其船上生活污水有機(jī)物含量即污染負(fù)荷量可達(dá)到BOD5=23g/（人*d），SS=28g/（人*d），同時可以推算出其相應(yīng)污染濃度分別為1656mg/L和2016mg/L。該數(shù)據(jù)還需進(jìn)一步完善，將其擴(kuò)展到大范圍貨船統(tǒng)計與客船統(tǒng)計時會更有參考價值，但從初步結(jié)果來看其污水污染指數(shù)與陸地城市生活污水污染指數(shù)相差較大。因此，沒有系統(tǒng)針對船舶生活污水本身特質(zhì)，單純套用國內(nèi)城市生活污水相關(guān)指標(biāo)而設(shè)計建造出的處理裝置是時下存在一個非常普遍的問題。該問題有待相關(guān)人員重視與進(jìn)一步考察與改善。

2.船舶生活污水處理裝置概況

國外發(fā)達(dá)國家已于20世紀(jì)開始著手研究船舶生活污水技術(shù)，主要以歐美發(fā)達(dá)國家美國、德國、英國及日本為代表。從其發(fā)展技術(shù)來看通常是沿用現(xiàn)有陸地生活污水排放處理裝置技術(shù)，以此為基礎(chǔ)上針對船舶特有特點(diǎn)做出進(jìn)一步改良并隨著水處理技術(shù)的發(fā)展而不斷革新。目前比較流行的處理裝置所采用的工藝主要有生物法（活性污泥法、生物膜法和膜生物法），物化法（混凝沉淀及吸附過濾等），電化學(xué)法等。

國內(nèi)的研制相對較晚，起始于21世紀(jì)七零年代，以上海船舶設(shè)備研究所為代表，該所自1977年開始研制WCC型再循環(huán)式生活污水處理裝置以來，已先后開發(fā)了物理-化學(xué)法處理生活污水的WCF型系列裝置，具有粉碎、消毒、貯存功能的WCB型系列貯存柜，以及生化法處理生活污水的WCH-（T）型生活KWCV型污水處理裝置。

3.環(huán)境因素對船舶生活污水處理裝置影響分析

深人了解船舶狀況后發(fā)現(xiàn)，相比較于陸地城市污水處理系統(tǒng)來說，船舶處理裝置不單要考慮到污水量與水質(zhì)特點(diǎn)還要充分考慮到船舶獨(dú)有的工作環(huán)境因素。該環(huán)境因素也會對設(shè)備的處理效率造成一系列影響。以下將對環(huán)境因素做簡要分析。

3.1船舶空間與位置布局

船舶上產(chǎn)生的生活污水或者說設(shè)備需要處理的污染物主要是來自于生活區(qū)廁所所產(chǎn)生的糞便污水，顯而易見該生活污水處理裝置的安裝位置通常需安裝在機(jī)艙更便于有利于接受生活污水的地方。但同時還要考慮到船舶整體倉容量的大小與其它核心設(shè)備的安放等要素。簡單來看，該處理裝置的布局主要受到船舶各廁所位置的分布、整體排水系統(tǒng)的管路布置等因素的影響，其位置的選定就船舶而言相對固定。

不單單考慮到位置的安排，局限狹小的工作空間也會造成重大影響，通常來看在貨船生活區(qū)下的工作空間，機(jī)艙區(qū)域來說，國內(nèi)現(xiàn)有船舶下層空間主要是高度的分配受到極大的制約。這樣，生活污水處理裝置的高度或者整體的設(shè)備外形設(shè)計受到一定影響，其整體高度基本維持在1.5m左右，那么其內(nèi)部部件的選擇與整體設(shè)計風(fēng)格將會在內(nèi)部高度與空間上做出一定妥協(xié)、最終會影響到整體效果。例如處理空間不充分將會影響到整體通風(fēng)效果，即生物需氧量得不到充分保障，影響微生物分解效率，同樣長時間的循環(huán)使用也會造成循環(huán)效果不良，大量殘渣聚集、堵塞。達(dá)不到理想分離效果的同時也增加了人為維護(hù)保養(yǎng)成本。

考慮到船舶的穩(wěn)性等因素，該特點(diǎn)在小型游艇上尤為突出。生活污水處理裝置的安放最好是設(shè)計在船舶機(jī)艙的最下部或者是靠近中間位置。如果位置設(shè)計不當(dāng)將會影響到船舶整體的橫傾與縱傾，同樣整個污水處理裝置也會受到污水自由液面隨船不定性晃動的相關(guān)影響，因此設(shè)備本身的設(shè)計與位置的安放顯得尤為重要。

3.2船舶類型與航線對其影響

貨船與客船的營運(yùn)本質(zhì)目的是不同的，貨船以運(yùn)輸貨物為主，在船人數(shù)一般為20人作用，而客船穿上人數(shù)大大增多，不單單是維持船舶安全營運(yùn)的相關(guān)人員還有一系列服務(wù)人員與旅客。因此其產(chǎn)生的生活污水量與污染量均不可相提并論。因此不同船型的生活污水處理裝置應(yīng)針對船型加以區(qū)別，或者適當(dāng)添加額外如除渣器等設(shè)施，不能按照同一設(shè)備統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)選用處理裝置。

航線的不同也會對船舶污水最終排放標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生一定影響，例如生態(tài)保護(hù)區(qū)、水源地與漁業(yè)保護(hù)區(qū)的要求要尤為嚴(yán)格，MARPOL公約中也劃定了限制區(qū)域的嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)。因此設(shè)備的選用也要充分考慮到不同航線不同的處理指標(biāo)。隨著科技的發(fā)展，零污染排放是一直追求的最終目標(biāo)。

3.3運(yùn)動效應(yīng)的影響

船舶在航行中會產(chǎn)生不規(guī)則三維運(yùn)動，海況惡劣時影響尤為嚴(yán)重，該動力效應(yīng)會對設(shè)備的處理造成影響，使沉淀過程無法在靜止?fàn)顟B(tài)下順利完成，影響效果。同樣污水會隨船晃動，自由液面對設(shè)備本身產(chǎn)生一定的撞擊與沖擊。液面本身的搖晃或者是大角度傾斜也會對曝氣系統(tǒng)及負(fù)責(zé)控制的自動化系統(tǒng)產(chǎn)生一定影響例如警報勿響自動產(chǎn)生誤操作等。

3.4艙室空氣溫度影響

機(jī)艙的特殊溫度會對微生物活性造成一定影響，機(jī)艙溫度在夏季時溫度會高達(dá)50度左右，如果設(shè)備如鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，或者鼓風(fēng)效率降低，會使得曝氣室及設(shè)備整體溫度上升，大大影響微生物活性，從而降低處理效率。

4.結(jié)語

綜上所述，通過筆者的實(shí)船調(diào)研，認(rèn)為船舶生活污水與陸地生活污水具有以下額外特點(diǎn)：

（1）船舶本身所產(chǎn)生的生活污水與陸地城市所產(chǎn)生的污水相比較，其污水量的產(chǎn)生與排放有其自身特點(diǎn)，更受船舶本身環(huán)境條件的影響，不同船舶類型與整體排水管系布置與設(shè)備的安放，所產(chǎn)生的水質(zhì)污染與污水量是不同的。

（2）因?yàn)榇肮ぷ魅藛T數(shù)量少，其產(chǎn)生的污水量波動性巨大，因此需要進(jìn)一步大范圍統(tǒng)計，根據(jù)平均結(jié)果需要對設(shè)備進(jìn)一步作出節(jié)流調(diào)整。

（3）船舶本身因工作條件環(huán)境復(fù)雜，其設(shè)備的安放更多考慮艙容、船型、動態(tài)因素的影響。