江蘇省內(nèi)河船舶廢水水質(zhì)現(xiàn)狀及控制技術(shù)研究

胡婕，徐文文，許雪記，殷承啟，張瑋

（1.華設(shè)設(shè)計集團股份有限公司，江蘇南京210014；2.江蘇省交通運輸環(huán)境保護工程技術(shù)研究中心，江蘇南京210014）

引言

“十三五”以來，隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，全國水運事業(yè)進(jìn)一步飛速發(fā)展，港口航運的發(fā)展給我國經(jīng)濟帶來增長的同時，船舶港口污染物的排放問題也日益嚴(yán)重。隨著國務(wù)院《水污染防治行動計劃》（國發(fā)〔2015〕17號）、交通運輸部《關(guān)于全面深入推進(jìn)綠色交通發(fā)展的意見》（交政研發(fā)〔2017〕186 號）、交通運輸部《關(guān)于推進(jìn)長江經(jīng)濟帶綠色航運發(fā)展的指導(dǎo)意見》（交水發(fā)〔2017〕114 號）等一系列國家政策的提出，對于船舶廢水污染物的防治成為近期交通環(huán)保工作的熱點問題。江蘇是我國內(nèi)河大省，港口總規(guī)模全國領(lǐng)先，2018 年全省港口貨物吞吐量達(dá)到28.3 億t，內(nèi)河航道里程占全國內(nèi)河航道通航總里程的20%，居全國首位，航運資源比較豐富，近年來船舶運輸生產(chǎn)作業(yè)引起的廢水污染問題也日益引起關(guān)注。

船舶廢水污染主要是指船舶不同運行工況下排放的廢水污染物對于水體的影響，相比于港口廢水污染，船舶廢水污染具有分散、流動、線長、面廣等特點，其排放具有隨機性、隱蔽性、分散性、不易監(jiān)測等特殊性，對其進(jìn)行研究管制存在較大難度[1-4]。現(xiàn)階段船舶洗艙水的排放問題已得到有效的控制，且內(nèi)河船舶更換不相容貨物的頻次較低，因此對于內(nèi)河船舶，船舶生活污水以及油污水是其主要污染物[5-6]。

王成[7]分析了內(nèi)河航道船舶水環(huán)境污染的原因主要來自于艙底油污水、生活污水，并提出了相關(guān)防治措施，董良飛[8]對船舶生活污水的污染特征及污染評價方法進(jìn)行了研究，通過實船測試研究得出了貨輪上船員人均污水排放量；肖慧興[9]在京杭運河徐揚段船舶污染綜合整治研究中，對船舶流量與產(chǎn)污量的關(guān)系進(jìn)行了分析，并對船舶污染排放量進(jìn)行預(yù)測；此外，國內(nèi)外眾多學(xué)者對船舶廢水的處理處置方式也進(jìn)行了一定的研究[10-12]。

上述研究針對船舶廢水污染現(xiàn)狀、原因以及控制措施均開展了不同程度的研究，但是針對江蘇省，缺少對于全省內(nèi)河船舶港口的廢水（生活污水、含油廢水）污染現(xiàn)狀的調(diào)研與分析，無法掌握現(xiàn)階段大范圍內(nèi)內(nèi)河船舶廢水污染防治的現(xiàn)狀，進(jìn)而無法針對現(xiàn)狀存在問題提出針對性的防治措施以及管理體系建立的建議。因此本次針對江蘇省內(nèi)河，對全省530 艘內(nèi)河船舶廢水防治現(xiàn)狀進(jìn)行全面調(diào)研，并對典型船舶廢水進(jìn)行采樣監(jiān)測，在此基礎(chǔ)上針對船舶廢水污染物提出分階段的防治建議，并提出了江蘇省內(nèi)河船舶廢水污染控制管理體系。

1 研究方法

1.1 內(nèi)河船舶廢水污染物現(xiàn)狀監(jiān)測

為進(jìn)一步了解船舶廢水的污染特征，選取典型船舶，分別對其艙底含油廢水、生活污水（盥洗水、沖廁水、廚房用水）進(jìn)行采樣檢測，主要采樣廢水類型以及監(jiān)測指標(biāo)見表2。

表2 江蘇省內(nèi)河港口廢水監(jiān)測結(jié)果

表1 船舶椽廢水污染物采樣廢水類型及監(jiān)測因子

1.2 內(nèi)河船舶廢水處理現(xiàn)狀調(diào)研

2017 年8 月-2018 年3 月，在太浦河船閘、海安船閘、淮安船閘對過閘船舶進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)研與問詢，共調(diào)研了530 艘船舶，包含散貨船舶、化學(xué)品船舶以及雜貨船舶，了解現(xiàn)階段江蘇省不同類型以及等級的內(nèi)河船舶的污水防治的措施現(xiàn)狀，為提出針對性的船舶控制策略提供數(shù)據(jù)支撐。

2 結(jié)果與討論

2.1 江蘇省內(nèi)河港口廢水污染物監(jiān)測結(jié)果分析

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，艙底含油廢水中石油類含量較高，且其生化需氧化/化學(xué)需氧量的比值是所有類型廢水中最高的，說明廢水中包含較高含量的難以分解有機物，直接排入水體的危害性較大[17]。生活污水（盥洗水、沖廁水、廚房用水）中包含較多的動植物油、總氮、總磷以及懸浮物，沖廁水中懸浮物以及總氮含量最高，廚房用水中動植物油的含量較高，其中總氮、總磷等不作處理直接排放水體會造成水體富營養(yǎng)化，懸浮物直排可能會對水體的透明度造成不利影響。

2.2 江蘇省內(nèi)河船舶廢水污染物處理技術(shù)建議

2.2.1 船舶生活污水

2.2.1.1 現(xiàn)狀及總體處理思路

通過現(xiàn)場調(diào)研，江蘇省現(xiàn)階段內(nèi)河船舶生活污水處理存在下述問題：少部分400t以上船舶未安裝生活污水處理裝置；400t以下內(nèi)河船舶基本未安裝處置裝置，生活污水處于直排的狀態(tài)；已安裝生活污水處理裝置的開啟率不高；岸上以及船閘亟需配套生活污水處理廢渣的收集裝置。

結(jié)合上述問題，針對生活污水，可采取兩種處理方式，一是“直接處理后達(dá)標(biāo)排放”的方式，即通過船上配備生活污水處理裝置進(jìn)行污水處理后達(dá)標(biāo)排放；二是“先收集、再轉(zhuǎn)運后處置的”方式，即船舶配備污水收集裝置，通過岸上接收進(jìn)行轉(zhuǎn)運處置。運用此種方式是由于江蘇省是水運發(fā)達(dá)，高效迅速的建立生活污水收集裝置的難度較大，碼頭泊位數(shù)量較多，配套岸上接收設(shè)施的難度較大；另一方面，迅速地控制400t 以下船舶生活污水的排放現(xiàn)狀迫在眉睫。

因此對于江蘇省內(nèi)河船舶生活污水的防治可分“兩步走”的措施：第一步為近期推進(jìn)未安裝生活污水處理裝置的內(nèi)河船舶的改造工作，尤其是400t 以下的內(nèi)河船舶，此外需加快建設(shè)岸上廢渣接收裝置的建設(shè)工作，通過提高裝機率以及開啟率短期內(nèi)提高生活污水處理的效果；第二步為迅速開展內(nèi)河船舶生活污水接收裝置的布局規(guī)劃研究，根據(jù)規(guī)劃逐步開展接收設(shè)施的建設(shè)工作。

2.2.1.2 “第一步船舶處理”防治措施建議

現(xiàn)階段我省內(nèi)河船舶安裝的生活污水處理裝置以復(fù)合處理工藝為主，綜合物理法、化學(xué)法以及生化法等原理，結(jié)合調(diào)研的我省現(xiàn)在內(nèi)河主要采用的三種生活污水處理工藝，內(nèi)河船舶生活污水處理宜采用膜生物反應(yīng)器、接觸氧化法、電解法、超濾、膜過濾、臭氧消毒、紫外線消毒等組合工藝，尤其是推薦以電絮凝+接觸氧化+MBR 為主體工藝的進(jìn)行生活污水治理。采用電絮凝處理工藝，可有效延長膜的使用壽命和加快菌種的培養(yǎng)速度；采用紫外線消毒處理技術(shù)，綠色環(huán)保，避免了二次污染；采用MBR膜處理工藝，污泥負(fù)荷率高，處理更徹底，排泥量少。通過結(jié)合工藝可有效減少五日生化需氧量、懸浮物、耐熱大腸菌群、化學(xué)需氧量和總氯（總余氯）的排放。

具體要求包括：由于船舶生活污水排水系統(tǒng)設(shè)計缺乏預(yù)處理設(shè)施，具有排放周期短等特點，其污染負(fù)荷與陸域生活污水的污染特性存在較大差別，因此選用生活污水處理裝置應(yīng)對出水水質(zhì)應(yīng)嚴(yán)格把控。生活污水處理裝置布置應(yīng)滿足接近便池、廚房，滿足裝配強度等，建議配備太陽能板以及蓄電池系統(tǒng)，減少處理裝置運行成本；機電、曝氣裝置定期檢查以及藥品、膜定期置換；生活污水處理裝置應(yīng)預(yù)留岸上接收污水接口；亟需安裝廢渣接收裝置，保證處理裝置中產(chǎn)生的廢渣應(yīng)能及時排到岸上接收設(shè)施等。

2.2.1.3 “第二步 船上收集-岸上接收處理”防治措施建議

采用船上收集-岸上接收處置處理船舶生活污水，這套流程為“無排出”型裝置，是解決船舶廢水污染問題的“根治方法”。因此通過“第一步”防治后，全部內(nèi)河船舶安裝生活污水處理裝置的同時，同步進(jìn)行岸上接收設(shè)施的規(guī)劃、布局研究，逐步推進(jìn)配套設(shè)施的安裝工作。對于船舶生活污水，“第二步”建議采用船上收集-岸上接收處置的方式進(jìn)行控制，安裝的生活污水處理裝置可作為收集裝置，避免設(shè)備的浪費。

圖1 生活污水岸上接收流程示意圖

具體要求為：在江蘇省內(nèi)河港口的大型碼頭、作業(yè)區(qū)和錨泊服務(wù)區(qū)、船閘以及水上服務(wù)區(qū)安裝生活污水接收裝置或配備生活污水接收車。采用自吸泵通過生活污水標(biāo)準(zhǔn)排放接頭對污水貯存柜內(nèi)的生活污水進(jìn)行抽吸。經(jīng)抽吸后的污水有兩種處理方式：一是經(jīng)提升后無縫排入污水暫存池，待暫存池達(dá)到轉(zhuǎn)運水位時，通過委托有資質(zhì)的第三方進(jìn)行轉(zhuǎn)運、接入港區(qū)配備的污水處理廠以及接入市政管網(wǎng)三種途徑進(jìn)行處置后達(dá)標(biāo)排放；二是直接通過生活污水接收車接收并轉(zhuǎn)運。每個港區(qū)根據(jù)港口吞吐量裝備2 個或者多個污水暫存池；生活污水接收車每個港區(qū)應(yīng)至少配備一輛。

2.2.2 船舶油污水

2.2.2.1 現(xiàn)狀及總體處理思路

根據(jù)調(diào)研可知，由于油水分離器安裝方便且價格不高，現(xiàn)階段內(nèi)河船舶安裝油水分離器的比例較高，對于內(nèi)河船舶含油廢水，建議采用油水分離器處理-船上儲存-岸上轉(zhuǎn)運或者油水分離器分離-船上儲存-流動船收集-統(tǒng)一處理的方法。

2.2.2.2 船上收集技術(shù)建議

對于油污水收集，建議江蘇省內(nèi)河船舶安裝符合相關(guān)法規(guī)及規(guī)范要求并經(jīng)型式認(rèn)可的油水分離器。油水分離器應(yīng)防滲防漏，設(shè)置高液位報警裝置，建議采用重力分離以及膜分離工藝處理技術(shù)及其組合工藝。此外，裝有油水分離設(shè)備的船舶，應(yīng)設(shè)置污油艙（柜），用于貯存污油；對于主輔柴油機總功率小于110kW小型內(nèi)河船舶，若無法設(shè)置污油艙（柜），可配備簡易的污油儲存桶存放污油。內(nèi)河船舶應(yīng)設(shè)有排放管路，用于排放含油艙底水或污油至接收設(shè)備，排放管路不應(yīng)兼作他用。

2.2.2.3 岸上收集技術(shù)建議

船舶含油污水接收的運作模式與工藝流程與生活污水岸上回收類似，共有三種接收途徑：一是采用自吸泵通過油污水標(biāo)準(zhǔn)排放接頭對油污水貯存柜內(nèi)的油污水進(jìn)行抽吸，經(jīng)提升后無縫排入油污水暫存池，待暫存池達(dá)到轉(zhuǎn)運水位時，通過委托有資質(zhì)的第三方進(jìn)行轉(zhuǎn)運接收；二是直接通過油污水接收車接收轉(zhuǎn)運至有資質(zhì)的第三方單位；三是通過流動接收船，在內(nèi)河航道上進(jìn)行流動收集，最后收集船將收集的油污水送至第三方單位。現(xiàn)階段建議內(nèi)河船舶含油廢水采用流動接收船進(jìn)行收集處理。

圖2 油污水岸上固定設(shè)置、流動船接收流程示意圖

3 結(jié)論

（1）艙底含油廢水中石油類含量較高，且其生化需氧量/化學(xué)需氧量的比值是所有類型廢水中最高的。說明廢水中包含較高含量的難以分解有機物，生活污水（盥洗水、沖廁水、廚房用水）中包含較多的動植物油、總氮、總磷以及懸浮物。

（2）針對船舶生活污水，第一步為近期推進(jìn)未安裝生活污水處理裝置的內(nèi)河船舶改造工作，尤其是400t 以下的內(nèi)河船舶，此外需加快建設(shè)岸上廢渣接收裝置的建設(shè)工作，通過提高裝機率以及開啟率短期內(nèi)提高生活污水處理的效果；第二步為迅速開展內(nèi)河船舶生活污水接收裝置的布局規(guī)劃研究，根據(jù)規(guī)劃逐步開展接收設(shè)施的建設(shè)工作。

（3）對于內(nèi)河船舶含油廢水，建議采用油水分離器處理-船上儲存-岸上轉(zhuǎn)運或者油水分離器分離-船上儲存-流動船收集-統(tǒng)一處理的方法。