船舶生活污水处理装置问题浅析及改进措施.pdf

环 保 与 节 能Maritime Safety 水上安全79第一作者简介：张云兴，男，本科，中级专业技术，研究方向为轮机工程。船舶生活污水处理装置 问题浅析及改进措施张云兴，郭 亮，陈 涌（中海油田服务股份有限公司船舶事业部塘沽作业公司，天津 300452）摘要：随着全球海上贸易的不断增加，船舶污染成为全球海洋生态环境的主要问题之一。其中，船舶生活污水对于海洋环境的破坏程度日益严重，亟需有效的处理手段来降低污染的程度。本研究通过对当前船舶生活污水处理装置的现状和存在问题进行分析，提出了一系列的改进措施，以期能够为保护海洋环境作出贡献。关键词：船舶；生活污水；处理装置；问题0 引言随着现代航海领域的快速发展，船舶污染对于全球海洋生态环境的破坏已经引起了国际社会的广泛关注和重视。当前，世界各国政府和相关机构也在采取各种措施来解决船舶污染问题，船舶生活污水处理装置的改进也是其中的重要方面之一。船舶生活污水的处理，能够有效降低船舶对海洋环境的不良影响，同时也能为船员、乘客创造一个良好的航行环境。因此，有必要结合现代船舶设计构造、技术工艺及航行管理特征，对生活污水处理装置的问题进行更进一步探究。1 船舶生活污水处理装置概述1.1 基本内容船舶污水处理是指对船舶生活污水进行处理的过程。船舶生活污水，是指在船舶上厨房、餐厅和船员居住区等区域排放出来的污水，这类污水通常含有有机物、有害微生物等物质。这些物质会对船舶周围的海洋环境产生污染，对海洋生态造成破坏。因此，船舶污水处理是船舶管理和环保部门必须重视的问题。船舶污水处理的方式通常可以分为物理、化学、生物三种方式。其中，物理处理主要是指对污水进行过滤、分离等处理方式。而生物处理则是通过微生物代谢作用将有机物分解成无机物，从而达到净化污水的目的。此外，船舶污水处理还涉及废水的收集、贮存、转运等多个环节1。最后，处理后的废水应该符合国家标准，否则将会对船舶周围的海洋环境产生进一步的污染。1.2 发展现状随着全球海洋污染问题日益严重，各国在海洋环境保护方面的意识逐渐提高。因此，对于船舶污水治理的要求也越来越高。如今，船舶污水处理装置的发展现状主要表现在以下几个方面：1）技术创新和不断升级2。随着科技的进步，船舶污水处理技术也不断创新换代。现在的船舶污水处理装置采用了许多新型的物理和化学处理设备。2）国家标准的不断提高。各国政府和国际组织对于船舶污水处理的要求越来越高，我国也陆续推出了一系列法规及标准，如 GB35522018船舶水污染物排放控制标准，规定了船舶污水排放的标准和要求，不断促进了船舶污水处理设备的发展3。3）应用领域的增加。现在除了大型商船和客船外，游艇、渔船、沿海工作船等领域的船舶也已开始使用污水处理装置，这促进了船舶污水处理设备的应用领域的增加。总而言之，船舶污水处理装置在技术、应用领域、价格等方面都有了较大的发展，这也为海洋环境保护提供了更有效的手段。同时，随着船舶污水排放的法规标准不断提高，船舶污水处理装置的发展和应用将持续加强4。2 船舶生活水处置装置常见的问题分析作为现代船舶系统中非常重要的设备，船舶生活环 保 与 节 能水上安全 2023 年 第 8 期80污水处置的主要作用是将船员生活排放的污水进行处理，达到排放标准后再将其排放至海洋。然而，在该装置的使用及维护过程中，可能会出现以下问题：2.1 维护保养问题船舶生活污水处置装置作为重要的环保设备，需定期进行维护和检查。如果船员对其维护不认真或者维护不及时，就会导致设备老化、损坏等问题。同时，船舶上处理生活污水的装置通常处于船内相对封闭的环境中，如果设备维修保养不当，异味和杂质可能会从处置设备中泄漏出来，在船舱内形成不良气味和水质，对人身健康产生不良影响。2.2 设备部件损坏船舶生活污水处置装置中包含多个部件，如泵、管道、过滤器等。如果其中任何一个部件损坏，就会影响整个系统的运行效率和处理效果。通常情况下，船舶生活污水处置装置中容易出现损坏的零部件有以下几种：其一，污泥泵，污泥泵是负责将污泥从生活污水处置装置中排出的主要设备，如果污泥泵出现故障或者损坏，将导致污泥无法正常排出，产生阻塞，进一步影响整个设备的正常工作5。其二，滤网，生活污水处理设备通常使用滤网进行污水预处理，以便去除较大的固体颗粒及纤维污染物，以避免对后续的处理设备造成不必要的负担。如果滤网损坏或者磨损严重，将导致污水无法通过滤网顺畅地流向下游，造成出水质量下降。其三，膜组件，某些类型的生活污水处理设备采用膜控技术进行分离和过滤，该膜组件容易因长时间使用而粘连或污染，导致膜组件的过滤效率降低或失去过滤效果。2.3 水质问题水质是船舶生活污水处理工作的核心，而反映水质的参数较多，其中有机物污染在生活污水处理中占据主要地位6。作为反映水体中有机物质污染程度的重要参数，生化需氧量（biochemicaloxygendemand，COD）、化学需氧量（chemicaloxygendemand，BOD）是船舶生活污水处理需要重点关注的对象，对该参数的控制面临着诸多挑战。导致 COD 及 BOD 超标的原因主要有两方面，其一是内源造成，即船上厕所、浴室等放水引起的有机物质浓度过高。其二是外源造成，即沿途排放、外来进水污染以及未进行良好的预处理、储存和处理导致的有机物浓度过高等因素。COD 和BOD 超标会产生一系列危害，首先是水体富营养化，有机物在水体中分解产生大量氮、磷等无机盐，促使水体中藻类、浮游生物、底栖生物的大量繁殖，最终导致水体富营养化。然后是对人类健康造成不良影响，如果船舶污水接近或直接排放到海中，对人体健康造成潜在威胁。因为水体中一些病原菌和其他致病微生物可以在水中存活数天甚至数周。另外，氧气被有机物消耗，水体中溶解氧含量骤降，形成缺氧区，直接威胁到水生物生存。3 案例分析3.1 船舶基本信息某公司旗下配备了一艘海洋石油支持船（offshoresupportvessel，OSV），这艘船的主要参数为：长70.08m、宽 14.2m、总吨位 1944t、载重 1450t。该船的类型是海洋石油 OSV 船舶，可用于拖曳破冰、海上补给和备用。该船舶规定最多可搭载 30 人员，但实际可以容纳（常载）16 人，日常工作时的速度为 11kn，最大设计航速 14.2kn。3.2 船舶生活污水处置装置信息1）生活污水的来源。主要是厕所和医务室，其中包含黑水，而灰水则直接排放。2）所执行的排放标准。根据 GB35522018 标准，这艘船是在 2012 年 1 月 1 日或之后安装（或更换）生活污水处理设施的船只。该船排放到环境水体中的污染物必须符合以下标准：悬浮物（suspendedsolids，SS）35mL/L，5 天生化需氧量（BOD5）25mL/L，化学需氧量（COD）125mL/L，每 100mL 生活污水中的大肠杆菌（coliform）100 个，酸碱值（pondushydrogenii，pH）介于 6 8.5。3）处理工艺。采用“生化膜+紫外法”，处理设备为 WCMBR-30（U）型。WCMBR-30（U）包括本体、真空泵组、粉碎泵、气泵、排放（流程）泵、控制箱、紫外线消毒器、液位开关、膜组、加药泵等组件，用于收集并处理来自真空马桶的生活污水。4）设备构成。核心的生活污水处理装置是型号为WCMBR-30（U）的 WCMBR 生活污水处理系统，其每日能够有效处理 30 人左右日常生活排放的污水，处理容量为 2310L/d。该装置占地面积 3.84m2，宽 1.6m，长 2.4m，高 1.7m。该系统由本体（包括缓冲柜、序批柜和清水柜）、粉碎泵、气泵、排放泵、加药泵（DL7-5 型号）、膜组（6040W 型号）和紫外线消毒装置组成。此外，还有设备管路系统。管线方面，污水会从不同区域的黑水和灰水入口管流入装置的主管线，然后经过生化法处理，废气通过通气管进入集中处理区。处理后的污水通过粉碎泵排出至舷外或靠岸集中处理的污水储存柜。曝气柜的通气管道。此外还有一个应急溢流管，可防止污水溢流。3.3 常见问题1）真空泵和气泵故障。这两种设备在日常运行中存在使用不稳定的问题，这在黑水马桶系统中尤为突出，因为该系统需要提供真空环境，并且设备内部需环 保 与 节 能Maritime Safety 水上安全81要持续曝气。在泵的使用过程中，有时会出现异响情况，需立即停机检修。检查结果表明，泵件膜片已经损坏，需要更换。此外，发现转速过慢，调节失灵的问题也需要检修。为了解决这些问题，需要对控制装置进行检修和调整转速。2）液位浮子感应失效问题，这对于设置为自动运行的装置来说尤为重要。因为监测器件的正常与否，将影响整个装置自动化系统的运行，该设备的各个环节的启动运行依赖于液位浮子感应7。但实际上，在运行时，船务人员往往无法判断液位浮子是否处于正常状态。例如，正常情况下，清水柜液位浮子分别处于“高液位”与“低液位”时，排放泵相对应地启动或停止。但是，当液位浮子被柜体中的污染物堵塞时，液位浮子将会一直处于“高液位”，让排放泵处于持续启动干转的状态，进而对排放泵造成磨损，最终可能导致备件损坏。此外，操作维修困难且费用较高，船员对此也掌握得不够全面。3）COD、BOD 超标问题。在该船舶出海航行期间，管理人员发现生活污水处理系统中出水的 COD 及BOD 超标问题比较突出。经过监测发现，出水中 COD及 BOD 平均浓度分别为 36.1mg/L 与 21.8mg/L，超出了国家相关标准。也就是说，该船舶生活污水处理装置处理后的出水中存在过多有机物，需要采取相应的措施来防治污染问题。3.4 问题处置3.4.1做好部件的检查、更换及防腐机修轮机员严格遵循设备说明书规定与海事局相关文件的要求，来开展定期检查并及时替换设备部件。其中，管路阀门、加药管系、粉碎泵、供气泵、液位传感器、膜组、紫外灯和电气系统等相关部件都需要定期检测其是否正常工作。另外，对以下 3 个方面进行特别维护：1）液位浮子的维护。由于其表面容易被污物污染而影响精度和灵敏性，因此需要定期清洁以保证准确工作。2）紫外线杀菌器的维护。该设备需要定期更换灯管，同时保持灯管玻璃罩表面的清洁，以达到有效杀菌的效果8。3）对于易受腐蚀的位置，建议采用不锈钢材质或其他耐腐蚀材料，以及涂抹防腐漆，来保证设备的耐腐蚀性。3.4.2优化监测体系，加强系统检测为了日常维护管理更加到位，对于生活污水处理装置不易达标的指标应该采取特定的检测试纸来增加监测频率。此外，每个月还需要进行人工检查。建议将液位传感器、气泵、粉碎泵运行传感器序批柜温度传感器等设备部件纳入监控管理系统中，及时反馈实时数据，以保证设备正常运行9。3.4.3优化菌种及处理程序船上处理污水的系统往往处于极具挑战性的环境中，例如沿途水质的波动、航行状态的变化以及不同季节的水温变化等。因此，如何选用和优化适合这些环境的菌种，是影响船舶污水处理质量的重要因素之一。在该船舶的生活污水处理中，技术人员可以通过培养和驯化出适合船舶水质、水温、pH 的菌种，以有效地提升生物反应器的处理效率。此外，为了提高菌体对 COD和 BOD5 的生物降解效率，需要确保菌体在低温下有较高的生长和代谢活性。与此同时，可以合理改造序批柜。即通过更换软性填料、增加生物移动床反应器（movingbiologicalbedreactor，MBBR）生物活性填料，可以使得污水进行充分的接触氧化、生物处理，从而有效地降低 COD、BOD5 的浓度。此外，序批柜液位高度的提高和污水在序批柜的处理时间的延长，也可以有效地提升污水的处理效率。4 结束语综上所述，本研究对船舶生活污水处理装置问题的分析和改进措施的提出，为航运业界提供了一些有实际意义的参考和建议。然而，船舶污染问题是一个如此复杂而严峻的问题，这需要更多相关岗位人员或技术研究人员深入到船舶生活污水处理的实际场景中，从系统技术优化、日常运维管理等角度，提出更多有价值的解决措施，为海洋环境保护做出更多的贡献。5 参考文献1 李春晖.跨境电子商务知识产权争议解决之国际协调 J.国际贸易,2020(1):89-96.2 冯楠楠,齐剑虎,苗苗.船舶生活污水处理置远程监测 J.中国海事,2023(5):27-29.3 于海泳.小型船舶生活污水处理装置故障分析与处理 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