船舶废水处理技术综述 4页

第32卷第12期舰船科学技术Vol.32,No.122010年12月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYDec.,2010船舶废水处理技术综述112尹晓峰,马艳玲,金玉涛(1.中国船舶重工集团公司第七一八研究所,河北邯郸056027;2.河北工程大学城市建设学院,河北邯郸056038)摘要:随着海洋、河流生态环境的日益恶化,环境保护问题越来越受到世界各国的关注。国际防污染公约不断修订,各地区相应制定了许多地方性排污法规,大大提高了船舶污水的处理及排放要求。对此,本文主要介绍了船舶废水的分类和特点,国内外的研究现状,并探讨了处理技术的发展方向。关键词:船舶生活污水;含油废水;压载水中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1672-7649(2010)12-0030-04DOI:10.3404/j.issn.1672-7649.2010.12.008Summarizingonshippingwastewatertreatment112YINXiao-feng,MAYan-ling,JINYu-tao(1.The718ResearchInstituteofCSIC,Handan056027,China;2.CollegeofUrbanConstructionHebeiUniversityofEngineering,Handan056038,China)Abstract:Moreandmorecountriesareregardingtheenvironmentalprotectionwiththeoceanicandfluvialenvironmentincreasinglydeteriorated.TheInternationalpactofpreventingpollutionareceaselessemendedandmanyareasarealsoconstitutingparochialstatuteforcuttingdownthegrossoflettingcontaminationtoenhancetherequestoftreatingandlettingshippingwastewater.Thispaperintroducesthesortandpeculiarityofshippingwastewater,theactualityofdomesticandoverseasresearch,thedirectionofthetreatmenttechnology.Keywords:shipdomesticsewage;oilwastewater;ballastwater日常生活排水,所排水按照水质的不同可分为黑水和0引言灰水2种类型。黑水是指污染物含量较高的冲厕排船舶污水处理及排放通常按国际防污染公约执水,即粪便污水;灰水是指污染较轻的洗浴、厨房、洗[1]行。随着环保意识的增强,国际防污染公约不断修衣等废水。由于船舶卫生系统排泄周期比较短,订,各地区相应制定了许多地方性排污法规,大大提排放的污水比城市排水系统更为新鲜(分解较少),高了船舶污水的处理及排放要求,船舶污水处理系统因此污染负荷较高。而且由于人员集中,使得排水水的设计和处理效果都面临着新的挑战。如何采取有质水量变化很大,这就对其废水处理工艺提出了较高效措施,对船舶的各种污水进行处理,实现船舶污水的要求。达标排放甚至零排放,对保护海洋、河流生态环境具1.2船舶含油废水有重要意义。含油废水对海洋的污染是最早引起世界各国普遍重视的污染物。含油废水(特别是可浮油)排入水1船舶污水分类和特点体后可在水体表面形成一层极薄的油膜,据资料介621.1船舶生活污水绍,向水面排放1t油品,即可形成5×10m的油膜船舶生活污水来自于船上人员(船员和旅客)的污染。这种油膜直接阻碍大气中的氧向水体中的转收稿日期:2008-08-16作者简介:尹晓峰(1984-),男,现从事水污染控制及设备的研究开发工作。n第12期尹晓峰,等:船舶废水处理技术综述·31·移,使水体缺氧,水生动物因缺氧而死亡。船舶所排处理装置体积较大,耐冲击负荷差,处理效果不稳定,放的油污水,主要有舱底油污水、燃油舱或油船产生操作维护不方便等。的压舱油污水以及机械清洗时产生的洗舱油污水,俗简单来说,船舶生活污水处理装置必须具备如下[3]称“三水”。这类油污水除含有石油和石油产品外,特点:还含有固体悬浮物等,是含污染物的淡水和海水的混1)能为船员接受并无害于船员;合物。典型的污染物包括燃料、油类、液压机流体、清2)处理后的最终排出物要符合相关海域排放标洁剂和含水膜、发泡剂(AFFF)、黑水/灰水系统的泄准;漏污水等,也可能包括腐蚀物,如油漆和溶剂等。油3)耐水质及水量负荷变化能力强;品中还有一定的毒性,对幼鱼和鱼卵发育影响很大。4)受船舶运动效应影响小,处理过程稳定且效虽然各类含油污水来源不同,但从以上分析可知,各率较高;类污水也有以下相同之处:5)体积小、占地少、造价低,易于安装;1)船舶油污水的水质和水量变化较大;6)起动及停止后恢复快,不需特殊维护;2)船舶油污水中只有油和一部分悬浮固体超过7)安全美观,人机界面友好,操作管理简单;规定的排放标准,其他污染物则较少,基本不超标;8)结构合理,可靠耐用,使用寿命长。3)船舶油污水中的油大部分以上浮油和分散油2.2船舶含油废水处理的形态存在,也有相当量的乳化油和固体附着油存目前,世界各国用于处理船舶含油污水主要方法在,溶解油的量则较少。及其特点如表1所示。1.3船舶压载水2.3船舶压载水处理船舶压载水是船舶离岸时携带用于船舶稳定平目前,压舱水处理可以分为2种:一种是在航的衡的压载物,质量约占船舶载重量的30%～60%,并压载水处理,这是国际上推荐的方法;一种是在船舶且随着船舶尺寸的增大和运输航次的增加,压载水异到达港口的压载水处理,但只有很少的港口有专用岸地交换量也将日益增加。据相关数据显示,全球船舶上压载水处理系统。11每年携带的压载水约有1.2×10t,每天存在于船舶船上处理压载水具有很大的灵活性,有近10多[4]压载水中随船周游世界的生物多达7000种,许多细种方法已经得到应用,详见表2。菌、植物和动物经过数月的航程仍存活于压载水及其3船舶污水处理技术现状与展望沉积物中,船舶到岸时为空出吨位,这些生物随着压载水被排放到港口国水域。由船舶排放压载水引发3.1船舶生活污水处理新技术的外来生物入侵已成为海洋中有害生物传播的主要近年来,膜生物技术作为一种新型处理工艺,将途径,破坏了海洋生态并给人类造成巨大的经济损传统活性污泥法和膜分离技术有机的结合起来,兼得失,已被世界环保基金会认为海洋所面临的四大威胁二者的优点,在国际上日益受到广泛关注,比较典型[2]之一。如膜生物反应器(MBR)。国外相关膜生物反应器处理船舶、舰艇生活污水上的研究和应用的报道很多。2船舶污水的处理方法国内研究工作相对比较滞后,到目前为止,应用膜生2.1船舶生活污水处理物反应器装置处理船舶生活污水的实例还未见报道。从以往国内外船舶生活污水处理技术发展来看,膜生物反应器对污染物的去除机理是活性污泥基本为沿用陆上水处理技术,尤其是城市生活污水的生化反应作用和膜截留(特别是高分子有机物)作处理技术,并随着城市生活污水处理技术的发展而不用。膜对无机离子态的氨氮或磷盐没有截留作用,反断改进。应器的脱氮除磷主要依赖生化反应。膜生物反应器船舶污水和城市污水不同,它的特点是处理周期由活性污泥和膜组件2部分组成,通常采用控制曝气比较短,冲洗水量较小,所以船舶污水较城市污水池的曝气效果在反应器中产生厌氧、缺氧、好氧的环“硬”。而且,船上污水一般靠近生活区,人员密度较境,从而在有机物去除的同时达到脱氮除磷的目的,2城市人口密度大。因此这种脱胎于城市的生活污水目前主要有A/O膜生物工艺,A/O膜生物工艺。处理技术在船舶上使用的过程中出现了诸多问题,如MBR可以通过膜的截留作用,在不增加池容的前提n·32·舰船科学技术第32卷方向。3.2船舶油污水分离新技术为满足新决议的要求,国内外开发了许多新型油污水分离装置,这些装置都是在原处理系统的后阶段加装了深化处理系统,深化处理系统主要包括膜分离系统和吸附系统等。1)膜分离系统使用的膜具有不对称结构,在膜的工作面上有一层极薄的致密分离层,下部是结构疏松的指状支撑层。由于采用错流工艺,在分离过程中,含油污水切向流经膜表面,液体的快速流动使得油滴既不能进入致密的细孔,引起膜的内部堵塞,也不会停留在膜表面造成膜表面的堵塞。而水分子在侧压作用下将穿下延长污泥龄,MBR较长的污泥龄为硝化菌的生长过致密层上的微孔,再穿过下部的疏松支撑层,进入[5]提供了必备的条件,同时也减少了硝化菌的流失。膜的另一侧。有实验表明,薄膜过滤后的出水含油量如何将膜生物反应器结合船舶生活污水的特点,平均浓度为2.2mg/L。合理、有效的应用,将是我国水处理技术的一个研究2)吸附分离系统n第12期尹晓峰,等:船舶废水处理技术综述·33·吸附技术的关键是吸附剂的选择。最常见的吸铁或锈的形成,同时低氧环境极大降低了压载水带来附剂是活性炭,但活性炭对油的吸附容量一般只有的水栖生物的生存率。水在排放时,借助空气充入过30～80mg/g。吸附法最新的研究体现在对高效经济程来恢复水中的气体平衡,以避免排出缺氧的水。的吸油剂的开发和应用方面。新型吸油剂由具有吸4结语油性能的无机填充剂(一种镁或铁的盐类、氧化物,质量分数为5%～80%)与交联聚合剂(可用聚乙烯、环境污染是自20世纪以来人类普遍关注的重大聚丙烯,质量分数为95%～20%)组成的,对油的吸问题,由于海洋受到污染,使水中溶解氧含量减少,造成大多数水生物窒息,引起生物变种甚至灭绝,水中附容量一般只有600～880mg/g,但这种吸油剂的吸[6]生物如腐生细菌及藻类的生长,导致海洋气候环境恶油接触时间一般较长,需要2～8h。化,给人类的生存环境带来威胁,船舶是海洋的主要3.3压载水处理新技术污染源之一,防止和控制船舶对海洋的污染将给人类1)羟基自由基氧化法的未来带来无尽的利益。羟基自由基氧化法有望成为解决压载水污染问题的方法,该方法利用电离电场,使H2O和O2分子发生参考文献:电离、分解电离和电荷交换反应,在分子层次上生成高[1]董良飞,蔡惠萍,王经宁,关卫省.船舶生活污水处理技术浓度羟基溶液,在压载操作中将羟基溶液加入压载水研究[J].建筑科学与工程学报,2005,22(2):90-94.输送管道内。羟基自由基有着极强的氧化性,能广谱[2]葛卜峰,张士才,阎升,李健,等.船舶压舱水带来的隐患地氧化分解微小物体和生物活性物质,快速地杀灭压与检疫监管措施的探讨[J].动物检疫检验,2008,18载水中的浮游植物、原生动物、细菌和病毒,而且由于(2):49-52.羟基自由基的生产过程无污染,排放的压载水中残余[3]姜威,姚辉.船舶生活污水处理装置在小型高速船上的的羟基在较短的时间内能分解成氧气和水,不存在二应用[J].船海工程,2005,(1):22-24.次污染,所以有望成为治理压载水的有效方法。[4]马宝生,孙培延,李斌,吕代臣.船舶压载水的处理[J].2)脱氧处理技术大连海事大学学报自然科学版,2000,26(2):13-16.脱氧处理技术目前国外研究进展较快,主要是利[5]蔡军,黄荣富,陈勇.MBR在处理船舶生活污水中的应用[J].船海工程,2007,36(6):110-112.用船上惰性气体发生装置产生的氮气、二氧化碳气体、[6]杨元晖,陈羽.船用油污水分离装置现状及发展[J].机微量氧气的混合惰性气体通过文氏管装置在压载舱内电设备,2005,24(3):5-8.制造一个低氧环境,该环境限制了氧含量,避免了氧化