生物工程技術(shù)在船舶防污染中的應(yīng)用

文_田杰 交通運(yùn)輸部南海救助局

1 生物工程技術(shù)概述

生物工程技術(shù)發(fā)展至今僅有不足50年的歷史，但是在環(huán)保領(lǐng)域它卻做出了顯著貢獻(xiàn)，在技術(shù)層面也有較大突破。現(xiàn)如今，形成了五大領(lǐng)域，包括遺傳、細(xì)胞、微生物、生化、生物反應(yīng)器。遺傳也可稱之為基因工程，主要研究方向是生物體基因，技術(shù)含量高、研究難度大，但對(duì)生物工程的發(fā)展貢獻(xiàn)也最高；細(xì)胞工程目前仍停留在理論上，應(yīng)用領(lǐng)域較窄；微生物也可稱之為發(fā)酵工程，研究成果主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，能夠提高生產(chǎn)效率；生化研究成果主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，能夠提高農(nóng)作物產(chǎn)量；生物反應(yīng)器研究領(lǐng)域發(fā)展時(shí)間較短，但其技術(shù)含量與重要性并不亞于前4個(gè)領(lǐng)域，生物反應(yīng)器發(fā)展對(duì)科學(xué)技術(shù)依賴程度較高，研究成果也主要應(yīng)用在高新技術(shù)領(lǐng)域。

在船舶防污染中融合生物工程技術(shù)是近幾年出現(xiàn)的生物工程技術(shù)的又一應(yīng)用與發(fā)展方向。結(jié)合相關(guān)試驗(yàn)與實(shí)踐工作，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)在船舶防污染中應(yīng)用生物工程技術(shù)能夠起到較高的成效，同時(shí)還有助于解決較難解決的污染防治問(wèn)題。生物工程技術(shù)通過(guò)生物抑制污染源進(jìn)一步擴(kuò)散解決了環(huán)保問(wèn)題，具有從本質(zhì)上防船舶污染的功能。應(yīng)用該技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：第一，沒(méi)有影響海洋生態(tài)平衡；第二，對(duì)海洋環(huán)境的影響微乎其微；第三，防治效果顯著。

2 船舶污染種類(lèi)概述

從船舶污染產(chǎn)生的原因可以將其分為排放性污染與事故性污染兩類(lèi)。排放性污染，包括船舶運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的污水、垃圾。根據(jù)所排放垃圾的性質(zhì)可以對(duì)船舶污染進(jìn)行深入劃分，包括污水污染與垃圾污染。例如，生活垃圾、廢棄工具、油污等。事故性污染，主要是指運(yùn)輸有毒有害物質(zhì)的船舶在航行期間因不可抗力或者自身疏忽而導(dǎo)致發(fā)生船舶事故，包括觸礁、爆炸、擱淺等，造成有毒有害物質(zhì)泄漏流入海洋，污染環(huán)境。事故性污染出現(xiàn)有偶發(fā)性，需要特定條件，雖然數(shù)量較少，但由于其具有較高的不確定性，因此通常污染面積大、處理難度高、污染程度高。

3 生物工程技術(shù)在船舶防污染中的應(yīng)用分析

3.1 應(yīng)用于防治船舶污水污染

船舶是水上通行、運(yùn)輸?shù)闹匾煌üぞ?，若船舶在航運(yùn)期間持續(xù)污染海洋資源，則會(huì)造成難以估計(jì)的污染，破壞生態(tài)平衡。我國(guó)目前相關(guān)監(jiān)督管理機(jī)制較為松散，船舶污染問(wèn)題愈加嚴(yán)重，不同區(qū)域有不同表現(xiàn)形式。必須重視將生物工程技術(shù)應(yīng)用于其中，分解污水中的有毒有害物質(zhì)，防治污水帶來(lái)二次污染。

現(xiàn)階段，利用生物工程技術(shù)處理污水的步驟如下：首先利用船舶內(nèi)部的機(jī)械設(shè)備將污水進(jìn)行收集匯總，然后對(duì)污水進(jìn)行簡(jiǎn)單的靜置、沉淀以及過(guò)濾等操作，將污水之中的大塊固體污染物分離開(kāi)來(lái)，再將剩余的污水導(dǎo)入儲(chǔ)存柜，在儲(chǔ)存柜之中利用生物技術(shù)對(duì)污水進(jìn)行曝氣、污染源分離以及消毒等操作，最后利用MBR技術(shù)對(duì)剩余的污水處理，使得處理后的污水可以在滿足排放基本指標(biāo)后排入海水，實(shí)現(xiàn)污水有效處理的目的。現(xiàn)如今常見(jiàn)的船舶污水生物工程設(shè)備有Io-Compact系列產(chǎn)品、英國(guó)HAMWORTHY企業(yè)超三叉機(jī)系列裝置，以及東方船舶公司的SWCB、SWCM污水處理器都是生物工程技術(shù)在船舶污水處理方面的典型應(yīng)用。

3.2 應(yīng)用于防治船舶白色污染

船舶中的白色污染同生活中的白色污染相同，都是指塑料污染。由于分解塑料的難度極高，且回收成本較大，因此一直是“白色污染”的治理難點(diǎn)。船舶白色污染亦然，塑料的存在加深了船舶對(duì)海洋污染程度。

在船舶運(yùn)行期間應(yīng)當(dāng)在船舶內(nèi)部及時(shí)設(shè)立專門(mén)白色垃圾存放點(diǎn)，并且組織專業(yè)的白色垃圾處理隊(duì)伍。根據(jù)現(xiàn)階段的生物工程技術(shù)水平，可以實(shí)現(xiàn)利用細(xì)菌或者真菌對(duì)船舶內(nèi)的白色垃圾進(jìn)行快速降解，當(dāng)真菌或者細(xì)菌與白色垃圾接觸時(shí)便可以對(duì)垃圾內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，使得白色垃圾可以最快速度轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)船舶白色污染的防治。另外船舶內(nèi)部的垃圾處理人員可以通過(guò)細(xì)菌培養(yǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)此種有益菌的快速繁殖，實(shí)現(xiàn)生物菌落的良性循環(huán)，保證對(duì)塑料一類(lèi)的垃圾進(jìn)行實(shí)時(shí)降解，提高船舶運(yùn)行時(shí)對(duì)環(huán)境的友好程度。

3.3 應(yīng)用于防治船舶固體污染

工業(yè)廢棄物、生活垃圾等固體污染物質(zhì)所帶來(lái)的污染對(duì)海洋環(huán)境也有十分巨大的破壞性。傳統(tǒng)方法處理船舶固體廢棄物多為填埋方式，但該方式明顯不適用于船舶航行環(huán)境。

將固體廢棄物拋擲到海洋，即使海洋自身有降解功能，但周期十分漫長(zhǎng)，且容易對(duì)海洋生命體造成威脅，加深對(duì)海洋環(huán)境的污染，因此絕對(duì)不能將固體廢棄物拋擲到海洋。

現(xiàn)階段利用當(dāng)前的生物工程技術(shù)可以對(duì)船舶內(nèi)部有回收價(jià)值的固體廢物進(jìn)行生物降解，船舶內(nèi)部的大部分固體垃圾可二次回收，還有一部分不可回收的固體垃圾可以通過(guò)一些特殊的菌落將固體垃圾中的可N、P等肥料元素提取出來(lái)，用于農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)肥料。

所以在生物工程技術(shù)的理念下，應(yīng)該及時(shí)將船舶的內(nèi)部所儲(chǔ)存的固體垃圾進(jìn)行匯總分類(lèi)，當(dāng)船舶?？堪哆呏?，組織人員對(duì)此類(lèi)固體廢物進(jìn)行收集，運(yùn)用特定菌落加以處理，使得其中的肥料元素可以以其他可利用的形式轉(zhuǎn)換出來(lái)。將其運(yùn)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之中，不僅可以減少船舶運(yùn)行過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染，而且還可以實(shí)現(xiàn)各種資源的最大化利用，滿足了時(shí)代要求。例如：我國(guó)上海征洋船舶公司ZYHLS63系列產(chǎn)品就具有相關(guān)功能，可以對(duì)船舶固體廢棄物進(jìn)行及時(shí)粉碎處理，并且利用菌落將內(nèi)部的有益元素提取出來(lái)，用作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了資源的良性循環(huán)。

3.4 應(yīng)用于防治船舶其他污染

處理船舶污染的傳統(tǒng)方法可以分為兩大類(lèi)，即物理處理技術(shù)與化學(xué)處理技術(shù)。其中化學(xué)處理技術(shù)應(yīng)用效果更好，但是具有操作難度高、條件差等缺點(diǎn)，同時(shí)又存在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，因此往往難以達(dá)到保護(hù)環(huán)境的要求。物理處理技術(shù)也存在二次污染、處理效率低等問(wèn)題。

生物工程技術(shù)目前還能夠用于下述幾方面。

船舶油污染防治。船舶運(yùn)輸油性物質(zhì)，一旦出現(xiàn)污染對(duì)海洋環(huán)境極具破壞性。應(yīng)用生物工程技術(shù)的原理是，采取微生物降解的方式把油性大分子降解為油性小分子，再降解為水與二氧化碳，確保得到的產(chǎn)物經(jīng)濟(jì)、安全，同時(shí)沒(méi)有二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。此種方法已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)普及，技術(shù)比較成熟，可以做到對(duì)油污染的有效防治。

船舶生物附著污染防治。船舶底部長(zhǎng)期在水中，容易附著大量污染物質(zhì)，阻礙船舶航行，為了提高船舶航行速度，節(jié)約燃料，應(yīng)用生物工程技術(shù)緩解附著效果十分顯著。當(dāng)前，工作人員可以利用海洋生物先天的防范污染損害天性，激活海洋生物先天防御機(jī)制，通過(guò)提煉和分離具有防止污染的活性物質(zhì)，制作有效的消除附著生物的試劑，對(duì)船舶生物附著污染進(jìn)行有效處理。

船舶大氣污染防治。船舶在航行期間會(huì)產(chǎn)生大量廢煙氣，其進(jìn)入海洋上空，海洋大氣中會(huì)因此而含有大量有害氣體，對(duì)動(dòng)植物、人類(lèi)均產(chǎn)生有所危害，同時(shí)不利于保持海洋生態(tài)平衡。應(yīng)用生物技術(shù)能夠達(dá)到良好的處理效果。其原理是依托于微生物生化功能，將其降解成為無(wú)害、少害物質(zhì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)防治污染的效果。

4 生物工程技術(shù)防治船舶污染應(yīng)用發(fā)展展望

4.1 在艙底污染方面

目前，國(guó)際社會(huì)已經(jīng)研發(fā)出了艙底油水破乳技術(shù)，有助于船公司高效處理艙底污染。能夠應(yīng)用該技術(shù)的裝置已經(jīng)投入使用。裝置主要依托于分離法，通過(guò)裝置分離艙底油污與水分離。應(yīng)用該技術(shù)需要采用傳統(tǒng)的分離-吸附-膜分離方法?？梢蕴剿鲬?yīng)用把生物工程技術(shù)融于其中，在破乳技術(shù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)加大研究力度，將其作為該技術(shù)的發(fā)展升級(jí)方向。另外，對(duì)于目前應(yīng)用較為成熟的技術(shù)，應(yīng)當(dāng)注意考慮把生物工程加入其中的改良優(yōu)化方案。

4.2 在污水處理方面

從生物降解的角度看，船舶污水污染防治技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)如下。第一，目前存在的生化技術(shù)污水防治應(yīng)當(dāng)建立發(fā)展于生物降解技術(shù)之上，應(yīng)用斜斗把泥、液分離，之后在澄清液中加入消毒藥劑，之后再將其排放，或者采用膜組件的方法進(jìn)行過(guò)濾再排放。船舶公司應(yīng)用該技術(shù)若不能構(gòu)建完善的系統(tǒng)，則很可能出現(xiàn)排水不達(dá)標(biāo)問(wèn)題，進(jìn)而污染海洋環(huán)境，抑或是對(duì)膜組件產(chǎn)生較高污染，進(jìn)而提高維護(hù)成本。對(duì)此，在生物工程技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以探索研究應(yīng)用電化學(xué)防治污水污染的技術(shù)。第二，除了電化法取代生化法外，還可以在原有技術(shù)之上改良曝氣室強(qiáng)化氧化能力，提高物質(zhì)生化降解能力。