船舶污染物處理技術現狀及發展方向

羅桂山，邵曉華，陳清

（1.海軍駐上海704所軍事代表室，上海 200031；2.中國船舶重工集團公司第704研究所，上海 200031）

0 引言

自IMO的73/78防污染公約[1]開始實施以來，有關防止船舶造成海洋污染的專業無論在基礎理論、法律法規還是在核心技術、裝備技術方面均有了一定的發展，尤其是近幾年，這種進步的趨勢愈發明顯。目前，船舶防止污染專業處于歷史性轉變的時刻，船舶（包括海洋工程）設計、建造的種類繁多，海洋環境保護的要求日趨提高。本文將對船舶污染物處理技術現狀及發展方向作出具體闡述。

1 船舶污染物處理技術現狀

防止船舶造成海洋污染的技術，是在IMO的73/78防污染公約的技術要求的基礎上發展起來的，主要涉及到污水處理、艙底油污水、固體廢棄物、游輪洗艙水及化學品等污染物的控制及處理。

1.1 生活污水處理技術

船舶污水處理技術涉及的公約法規是附則Ⅳ[2]，船舶污水主要是生活污水（公約定義為黑水），廚房洗滌、洗浴、洗衣廢水（公約均定義為灰水）。這類污水中對海洋環境造成污染和破壞的污染物物質主要是指有機物、氨氮、磷及污水中的病菌。目前對以上生活污水進行處理的技術裝置主要分為三類：

1）有機物降解處理達標排放裝置

這類裝置的技術基礎是對生活污水中的有機污染物進行降解以后，使出水水質達到排放標準的要求。主要的處理工藝技術有生化法和物化法兩種，其中生化法處理技術是世界各國的主流趨勢。兩種工藝技術的主要原理如下：

（1）生化法：

其中：R為不同分子鏈的碳氫化合物。

以上反應過程都是通過微生物的作用產生，通過生物化學反應，污水中的有機物，氨氮等污染物被降解成對環境無害的CO2、N2和H2O。

（2）物化法：

這類化學反應從等當量角度看，需要大量的氧化劑，如重力沖洗黑水COD按500mg/l～600mg/l計，完全氧化污水中的有機物需500mg/l～600mg/l O2相當的氧化劑，而且投加的氧化劑越多，氯仿和氯化有機物產生量就越多，氯仿和氯化有機物是世界公認的強致癌物質，這類物質可以通過食物鏈傳遞和富集。

處理達標型排放裝置可以在3海里以內及達標有要求的海域內使用，裝置的海域環保法規適航性好。

2）粉碎消毒排放裝置

這類裝置對生活污水進行粉碎消毒后排放，主要的處理工藝和上述的物化法處理技術相同，事實上，上述物化法達標排放裝置就是在粉碎消毒排放裝置的基礎上升級發展的。

處理工藝技術主要是采用水泵粉碎及電解海水或直接投入消毒劑[3]。這類裝置從IMO公約角度看可以在4～12海里之間及沒有達標要求的海域使用。裝置的海域環保法規適航性一般。

3）收集貯存排放裝置

這類裝置對生活污水只做收集貯存，污水出路有駁岸、接收船接收或20海里外排放等，這類裝置的海域環保法規適航性比較差[4]。

1.2 艙底油污水處理技術

艙底油污水處理技術主要圍繞乳化液處理技術而發展，MEPC.60（33）決議案[5]中對裝置的性能要求只提出了在投加了快速分離表面活性劑后，裝置分油效率依然能達到10ppm以下的技術要求。MEPC.107（49）決議案[6]和MEPC.60（33）決議案的技術要求的主要差異在于艙底油污水型式試驗的含油乳化液的定義作比較明確的和可量化的定義，這樣一種乳化液是難以通過重力分油達標的。有必要在重力分油的基礎上組合吸附或過濾工藝才能達到MEPC.107（49）的要求。

目前國內外采用的技術主要有兩類：

1）采用“重力分油+濾器”裝置。這類裝置體積小，運行維護方便，濾器需定期更換。

2）采用“膜過濾”技術裝置。裝置通過超濾膜的過濾作用，將油污水中的油份攔截在膜的一側，出水可以達標，但這類裝置體積比較大，膜組件的日常維護保養比較繁雜。此外，工藝中產生的一定量的濃縮液需貯存，膜在一定年限內也需更換。

目前市場上采用比較多的是采用“重力分油+濾器”的技術形式的艙底油污水分離裝置。

1.3 固體廢棄物處理技術

由于船舶貯存在艙容、防腐敗及排放方面受相關公約規范[7]的要求，所以船舶固體廢棄物的處理在船舶防污染管理中占有很重要的位置。船舶固體廢棄物處理的技術有以下三類：

1）焚燒處理。船舶產生的固體廢棄物中的可焚燒的固體垃圾，如紙質廢棄物、廢木料等可以通過焚燒爐焚燒處理。焚燒技術的發展跟環保要求的提高及焚燒對象的全面化有關。首先是焚燒爐的尾氣，公約提出了新的技術要求（MEPC.76（40）決議案[8]），對尾氣中的一氧化碳和氧的含量有了限制要求，所以對焚燒爐的焚燒工藝提出了新的技術要求，溫度控制及氧量控制是目前焚燒爐需解決的技術問題，兩級焚燒應該是焚燒爐的技術發展趨勢。其次，焚燒對象不僅僅限于固體廢棄物，還應包括船舶產生的廢油、廢渣，污泥等廢棄物。最后，隨著焚燒爐作為全船污染控制的一個環節，和各防污染系統的有機結合技術，自動運行控制技術都需突破。

2）壓縮打包貯存。這類裝置主要需解決的問題是小型化，操作簡便化。

3）粉碎排放。這類裝置需解決的問題是提高裝置的可靠性及清洗維護簡便化。

2 船舶污染物處理技術的發展方向

2.1 要求牽引及技術推動

要求牽引及新理念、新技術推動歷來是裝備發展的兩大永恒的動力，所以要探討船舶污染物處理技術的發展方向問題，離不開船舶實際需求及新理念、新技術的推動。

1）船舶的環保需求

船舶防止造成海洋污染涉及的面越來越廣，每個面的技術標準也越來越高。就涉及的面來講，目前的船舶污染物處理控制已經涉及到全船的許多層面，單從污染物控制角度看，就涉及到有機物、固體垃圾、污油、有害生物、病菌、大氣污染物、富營養化物質（會引起赤潮）控制等許多方面。就涉及的技術標準來講，同樣也是很復雜，如達標排放技術要求越來越嚴格的同時還面臨局部海域零排放的技術要求。以上這些要求，均對船舶污染物處理技術提出更高更新的技術要求。

2）新技術推動

單就生活污水處理技術的發展而言，目前比較成熟的是以膜生物反應器為主體處理工藝的MBR型污水處理技術及裝置，其處理水質已經基本接近中水回用的水質標準，所以MBR型污水處理技術及裝置的發展為船舶水循環回用的應用奠定了重要的技術基礎和裝備保障條件。表1為MBR型污水處理裝置出水指標（處理生活污水、廚房灰水）及中水指標的對比分析結果。

由表1可知：MBR型污水處理裝置在各項主要指標上已基本滿足中水回用的要求，中水回用所需的消毒技術裝備及水質監控技術裝備國內均有成熟產品。

表1 達標排放標準、中水回用標準和MBR裝置出水水質對照表

2.2 船舶污染物控制的發展趨勢

1）全船系統綜合集成技術

全船污染物的控制涉及水、固、氣、渣等許多方面，在一個技術裝置上同時解決這些問題技術難度比較大，且沒有必要。如廚房垃圾處理就會涉及固體、渣和廢液，如果在單個廚房垃圾處理裝置中解決這些問題不太現實，這就需全船防污染技術系統綜合集合，廚房垃圾產生的廢液可以由污水處理裝置接收處理，廢渣可以由焚燒爐接收處理。再比如，艙底油污水分離出來的廢油可以由焚燒爐焚燒處理，同時也可以作焚燒爐的能源補充。事實上，仔細分析的話，每個防污染設備都需要一個綜合性的防污染系統作支撐，這樣才能做到技術裝置合理使用，效能達到最大化。

所以從全船系統綜合集成的角度去考慮我們的船舶污染物控制問題，許多問題會迎刃而解。

2）污染物源頭控制

污染物源頭控制減少污染物產生及廢棄物變廢為寶、資源化利用是循環經濟的精髓，就船舶污染物處理技術而言，引入這種理念及相關技術很有必要。

首先對全船污染物產生的減量化應該有一個技術評估及可行性評估。同時，這樣一份技術評估還需和污染產生以后的再作處理做一個綜合效能評估。如：餐飲生活保障方面產生的各類水、固、渣的污染物占了全船污染物的相當比例。通過管理、保障、餐飲器具等方面的綜合改進，大大減少餐飲保障方面的污染物，同時也為污水處理、廚房垃圾處理的設備大大減輕負荷。

3）資源化利用變廢為寶

變廢為寶資源化利用，需要一個全新的角度去看這一問題，目前采取了水循環回用技術。水循環回用是在現有污水處理的基礎上，進一步提高水質標準，使部分水質在船舶系統內部作循環使用。假如按循環率達到80%計，那么就是設置收集艙，艙也只需原來的20%左右。水循環回用已應用于實船，由708所設計的某試驗船，在污水處理系統中首次采用了中水回用技術[11]。該試驗船船上污水包括廁所排出的生活污水（黑水）、廚房排出的廚房灰水以及淋浴排放的洗滌灰水，上述污水需要進行收集處理，處理后的水達到生活雜用水水質標準后，進入中水回用系統，用于沖洗廁所、沖洗甲板。以上技術途徑，在處理技術、管理技術層面是可以做到的。

3 結論

本文所述的某些技術觀點需要一套新的標準體來規范與指導，標準大國是造船大國的重要體現，在防污染標準規范方面，我們可以領先一步，去引領國內、國標標準的發展。此外，環保處理技術的發展需從以下兩方面考慮：一是環保技術是應環保需求而存在的技術及裝置，如果我們的技術發展老是停留在低要求層面上，在現有法規中尋找要求低的條款去執行，那么我國的船舶防污染技術永遠沖不出設計理念滯后的局面，在用船舶總不能滿足現行標準和法規，我國的環保技術產品落后于西方國家產品；二是某一環保技術的選用需從全船系統互為支撐的角度去提高某一環保技術裝置的技術性能。因此，應實際需求的影響，污染物處理技術呈如下發展態勢：

1）防污染系統和裝置趨向系統綜合集成；

2）減少污染物產生資源，綜合利用技術日益重要；

3）污染物處理技術趨向真正綠色環保理念；

4）技術標準日趨嚴格，趨向于水質回用標準，趨向于水質污染物“零排放”；

5）基礎標準，行業標準以及特定規范需重新修訂。

[1]IMO.73/78 防污染公約[S].

[2]IMO.防污公約附則Ⅳ[S].

[3]Optimized Environmental Technologies for Cruise and Ferry Vessels[M].2000.

[4]IMO.未經處理的生活污水排放率標準建議案[S].

[5]IMO.艙底油水分離設備指南和技術條件[S].

[6]IMO.經修訂的船舶機器處所艙底水防污染設備指南和技術條件[S].

[7]IMO.防止船舶垃圾污染規則[S].

[8]IMO.船用焚燒爐的標準和技術條件[S].

[9]IMO.經修訂的實施生活污水處理裝置排出物標準和性能試驗導則[S].

[10]GB/T 18920-2002,城市污水再生利用城市雜用水水質[S].

[11]吳立斌 ,鐘濤 .中水系統在船舶上的應用 [J].機電設備,2011(04).