內河船舶生活污水處理裝置

張堃

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

關鍵詞：水里特征；水質特征；影響因素

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

環境問題越來越受政府的重視，也逐漸走人人們視野。隨著國內經濟不斷飛速發展，船舶作為承擔航運業的主體，在其帶動物流交換產生經濟價值的同時伴隨而來的環境污染問題如對自然保護區、漁業保護區與水源區產生污染也顯露無疑。筆者作為一名驗船師有多年上船實測經驗，以此經驗為基礎針對皖寶盛工777輪生活污水排放作深人研究，淺析生活污水處理裝置現狀，提出幾點不足與見解。

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一步后續處理。因此沖洗系統在污水量的考量中占有主導地位，同樣，船舶在建造時所采用的衛生單元設施其種類與數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構建造與最終形成的排水管系布置的區別，船舶產生的污水量及污水水質都是不相同的。即是說即使同一條船采用不同的設計與裝置選擇都將影響最終污水量的產生與水質的差別。

參照美國、日本及國內統計情況，生活污水的產量通常按照每人平均每天的產量計算，具體估算結果參照下表：

在實船檢驗的過程中，以皖寶盛工777輪為實測對象。試驗期間在船人數為18人，船上有廁所三間，蹲式大便器，采用延時自閉式沖洗閥（可延時2～6 s，沖水量為0.5～10 L]，分開排泄系統，即只有廁所排水進入處理裝置.據統計，每天共產生的糞便污水量約為250 L，因此每人每天產生的糞便污水量約為14L。

通過船舶實測數據顯示，船上生活污水排放量特點與陸地污水排放特點有相似之處，即污水的產生與排放在全天時間段中有高峰期也有低谷期，排放速率是不穩定的。排放高峰時段出現在每日早七點到八點時間。不同點在于，其排放速率與陸地相比其波動性十分巨大。根據統計顯示，這段時間平均污水排放量高達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高達4.8。進一步與陸地生活污水排放相比較，因為貨船工作人員人數很少，也有在夜間時間或某一段時間內無污水排放的現象發生。

1.2船舶生活污水水質特征

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物（比如BOD5與SS）是對其當前環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荷量的大小。參照材料《室外排水設計規范》的統計數據來看，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）。大量實船檢驗中發現，現有內河船舶的生活污水處理裝置的設計參數與指標均統一按照上述有機物含量即按我國城市生活污水估算含量進行設計與完善。

德國所采用的生活污水污染負荷量等參數見表2。通過一段時間在皖寶盛工7777輪的實測數據顯示，其船上生活污水有機物含量即污染負荷量可達到BOD5=23g/（人*d），SS=28g/（人*d），同時可以推算出其相應污染濃度分別為1656mg/L和2016mg/L。該數據還需進一步完善，將其擴展到大范圍貨船統計與客船統計時會更有參考價值，但從初步結果來看其污水污染指數與陸地城市生活污水污染指數相差較大。因此，沒有系統針對船舶生活污水本身特質，單純套用國內城市生活污水相關指標而設計建造出的處理裝置是時下存在一個非常普遍的問題。該問題有待相關人員重視與進一步考察與改善。

2.船舶生活污水處理裝置概況

國外發達國家已于20世紀開始著手研究船舶生活污水技術，主要以歐美發達國家美國、德國、英國及日本為代表。從其發展技術來看通常是沿用現有陸地生活污水排放處理裝置技術，以此為基礎上針對船舶特有特點做出進一步改良并隨著水處理技術的發展而不斷革新。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），電化學法等。

國內的研制相對較晚，起始于21世紀七零年代，以上海船舶設備研究所為代表，該所自1977年開始研制WCC型再循環式生活污水處理裝置以來，已先后開發了物理-化學法處理生活污水的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現，相比較于陸地城市污水處理系統來說，船舶處理裝置不單要考慮到污水量與水質特點還要充分考慮到船舶獨有的工作環境因素。該環境因素也會對設備的處理效率造成一系列影響。以下將對環境因素做簡要分析。

3.1船舶空間與位置布局

船舶上產生的生活污水或者說設備需要處理的污染物主要是來自于生活區廁所所產生的糞便污水，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下的工作空間，機艙區域來說，國內現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備外形設計受到一定影響，其整體高度基本維持在1.5m左右，那么其內部部件的選擇與整體設計風格將會在內部高度與空間上做出一定妥協、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，同樣長時間的循環使用也會造成循環效果不良，大量殘渣聚集、堵塞。達不到理想分離效果的同時也增加了人為維護保養成本。

考慮到船舶的穩性等因素，該特點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計在船舶機艙的最下部或者是靠近中間位置。如果位置設計不當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影響，因此設備本身的設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

貨船與客船的營運本質目的是不同的，貨船以運輸貨物為主，在船人數一般為20人作用，而客船穿上人數大大增多，不單單是維持船舶安全營運的相關人員還有一系列服務人員與旅客。因此其產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針對船型加以區別，或者適當添加額外如除渣器等設施，不能按照同一設備統一標準選用處理裝置。

航線的不同也會對船舶污水最終排放標準產生一定影響，例如生態保護區、水源地與漁業保護區的要求要尤為嚴格，MARPOL公約中也劃定了限制區域的嚴格排放標準。因此設備的選用也要充分考慮到不同航線不同的處理指標。隨著科技的發展，零污染排放是一直追求的最終目標。

3.3運動效應的影響

船舶在航行中會產生不規則三維運動，海況惡劣時影響尤為嚴重，該動力效應會對設備的處理造成影響，使沉淀過程無法在靜止狀態下順利完成，影響效果。同樣污水會隨船晃動，自由液面對設備本身產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及負責控制的自動化系統產生一定影響例如警報勿響自動產生誤操作等。

3.4艙室空氣溫度影響

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

4.結語

綜上所述，通過筆者的實船調研，認為船舶生活污水與陸地生活污水具有以下額外特點：

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

（2）因為船舶工作人員數量少，其產生的污水量波動性巨大，因此需要進一步大范圍統計，根據平均結果需要對設備進一步作出節流調整。

（3）船舶本身因工作條件環境復雜，其設備的安放更多考慮艙容、船型、動態因素的影響。