朱峻　柏勇　孫宏良

摘 要：船舶污染物涉及面廣，種類較多，船舶污染物的防治一直是船舶管理方面的重點。本文對開發(fā)一種一次性綜合處理船舶生活污水裝置進行研究，探討船舶防污的新方法。

關(guān)鍵詞：船舶污染物；船舶管理；船用生活污水處理裝置

中圖分類號：U672.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）04-0066-02

工業(yè)污染、城市、大氣、農(nóng)田地表水和船舶污染是江河湖海水質(zhì)污染的幾大源頭，而船舶污染物是其最直接的污染源。當(dāng)前，除長江水域日益受到污染外，大運河水域也難以做到污染物“0”排放，而使得南水北調(diào)工程受到較大影響。

本研究的目的就是開發(fā)出一種一次性綜合處理船上的糞便、垃圾、艙底水、生活污水等的新型船用污染物處理裝置，應(yīng)用于內(nèi)河及海上船舶，保障水域環(huán)境的清潔。擬開展的該項研究，還將充分利用柴油機尾氣的廢棄熱能。

1 船舶污染物及國內(nèi)處理裝置現(xiàn)狀

船舶污染物種類有洗浴、洗滌、餐廚污水、糞便及沖洗水污染和艙底油污水污染、固體廢棄物污染。這么多污染即使在陸上處理也是麻煩事，現(xiàn)在卻面臨船身處理場地狹小、飄泊不定、處理系統(tǒng)的投資、耗能、運營成本都不能高。此外，為避免污水污物高溫盛夏產(chǎn)生二惡英等腐臭氣體，危害船員健康，系統(tǒng)必須自動化操作封閉運行。由于單船每天的污水污物量不大，需要處理設(shè)備的微型化，以保證船舶污水污物零排放和少量集中上岸的要求。

目前，國內(nèi)現(xiàn)行的船舶污染物處理裝置包含有：油污水分離器、油污水艙、生活污水處理裝置、生活污水儲存柜、垃圾貯存箱等。實船應(yīng)用中處理裝置繁多、過程復(fù)雜、成本高昂。近年來，國內(nèi)外圍繞綜合處理方案展開一定研究，但均沒有一種綜合、集中的污染物處理裝置來一次性處理船上的糞便、垃圾、艙底水、生活污水等。而且傳統(tǒng)處理方式易產(chǎn)生二次能源消耗，還導(dǎo)致二次污染。

2 研究方案

2.1 研究內(nèi)容

研究一種能綜合處理各種船上固體、液體及固液混合污染物的處理裝置，并利用船舶尾氣作為動力源之一對污染物進行綜合處理。

2.2 擬解決的關(guān)鍵問題

通過研究，解決船上產(chǎn)生的污染物不能集中處理的關(guān)鍵問題，同時就該裝置工作時可能造成的大氣污染進行分析研究，以滿足排放標準的要求。

解決船上空間狹小不利于安裝多種防污染處理裝置的矛盾，一次性處理固態(tài)、液態(tài)污染物。該新型處理裝置配備排氣蒸發(fā)裝置和焚燒爐，應(yīng)用成熟的專利技術(shù)，將艙底污水和洗浴、洗滌、餐廚、糞便污水混凝沉淀，固液分離。充分利用柴油機廢棄熱能，定時定量將固態(tài)分離物濃縮、焚燒成灰燼，到港后清理上岸；將液態(tài)分離物定時定量泵入灼熱、高壓主輔機排氣管包圍的烘箱中，分離、蒸發(fā)、高溫氧化排入大氣。最終實現(xiàn)水域“0”排放要求。

3 新型船用生活污水處理裝置工作原理

為了解決船舶污水污物的處理問題，本處理裝置提供這樣一種系統(tǒng)，它由混沉罐將洗浴、洗滌、餐廚和經(jīng)過油水分離艙底水的污水，應(yīng)用時間繼電器或計祘機控制的間歇投配藥物、間歇混凝沉淀進行固液分離，上清液經(jīng)螺桿計量泵、輸 水嘴壓入烘箱，在灼熱、高壓、脈動、旋轉(zhuǎn)的氣流中，分離、蒸發(fā)、高溫氧化排入大氣。為減輕可能產(chǎn)生的爆燃影響，主輔機排氣管上設(shè)有膨脹節(jié)，主輔機排氣管內(nèi)安裝螺旋葉片，主輔機排氣管上還安裝了垃圾烘干箱。停泊時，依靠輔機排氣管的排氣蒸發(fā)裝置處理。

糞便污水和混沉罐 圓錐底內(nèi)的污泥匯入螺桿計量泵桶內(nèi)，桶壁上有小孔，污泥和糞便污水在螺桿的擠壓下進一步濃縮，由于螺桿的持續(xù)運動，小孔也不會堵塞，污泥糞便濃渣經(jīng)下部的窄縫出口定時定量排入焚燒爐，為防止在窄縫出口處燒結(jié)，在其外圍設(shè)置了冷卻水套，污泥糞便落入轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤爐柵上，刮板的尖部迎著轉(zhuǎn)盤爐柵旋轉(zhuǎn)的方向略呈勾形，貼著轉(zhuǎn)盤爐柵盤面，刮板上部兩端的軸套與固定在爐壁上的刮板軸滑動配合，由于離心力的作用，刮板勾形尖部將轉(zhuǎn)盤爐柵上的焚燒物逐漸刮出盤外，落入焚燒爐底的是灼熱的灰燼。排風(fēng)嘴出口方向與焚燒爐圓周內(nèi)壁相切，并正對受風(fēng)板的高度中間，這樣，排風(fēng)嘴就能為焚燒爐供氧和為轉(zhuǎn)盤爐柵提供轉(zhuǎn)動的動能。風(fēng)機的抽吸也使垃圾烘干箱、螺桿計量泵內(nèi)形成負壓，不使有害氣體從機體逸出，從而污染船員的生活、工作環(huán)境。到港時，由專職人員打開密碼鎖連同垃圾烘干箱灰燼一同清理上岸。

圖中：

l綜合污水管；2污水罐；3電磁閥；4水泵；5混沉罐：6輸液管；7貯液罐；8螺桿計量泵；9輸水嘴；10主機排氣管；11膨脹節(jié)；12垃圾烘干箱；13污泥糞便罐；14糞便污水管；10計量泵桶；1 6螺桿；17窄縫出口；18冷卻水套：l9焚燒爐；20電熱絲；21刮板軸；22刮板：23軸套；24轉(zhuǎn)盤爐柵：25中心軸；26受風(fēng)板；27風(fēng)機；28排風(fēng)嘴；29除塵器；30排氣蒸發(fā)裝置；31濾液管.

4 尾氣利用研究

船舶柴油機尾氣雖然造成大氣污染，但同時也是一項寶貴的資源。大連海事大學(xué)的潘新祥副校長、長江學(xué)者馬洪斌先生就已開發(fā)利用柴油機尾氣作為船上空調(diào)、制冰機動力源。上海交通大學(xué)的王如竹教授也對船上柴油機尾氣用于吸附式制冷進行了深入的探討；此外中國海洋大學(xué)的有關(guān)教授、學(xué)者也開展了這方面的研究工作。

根據(jù)統(tǒng)計，柴油機排出的尾氣溫度至少為300℃以上（有些情況下可達500℃以上）。本研究的目的就是開發(fā)出一種新型船用污染物處理裝置，利用尾氣作為垃圾烘干箱和焚燒爐的熱源，一次性綜合處理船上的尾氣、糞便、垃圾、艙底水、生活污水等污染物，應(yīng)用于內(nèi)河及海上船舶，保障水域環(huán)境的清潔，定時定量將固態(tài)分離物濃縮、焚燒成灰燼，到港后清理上岸。

一般而言，垃圾烘干箱300℃以上的溫度基本可以滿足要求。但由于焚燒爐最終溫度將達到800℃以上，單用電熱棒加熱將耗費很大功率。有了300℃以上尾氣的基礎(chǔ)溫度，也將降低可觀的能量消耗。

5 二惡英分解方案

二惡英類是一類非常穩(wěn)定的親脂性固體化合物，難溶于水，可溶于大部分有機溶劑，所以二惡英類容易在生物體內(nèi)積累。其熔點較高，分解溫度大于700℃，而且在緩慢冷卻過程中又極易還原。自然界的微生物降解、水解和光解作用對二惡英類的分子結(jié)構(gòu)影響較小，難以自然降解。

目前，關(guān)于二惡英分解普遍的看法是850℃左右、在爐膛中停留時間到達2秒，或1000℃左右在爐膛里停留1秒或是1200℃左右停留幾微秒被認為二惡英可以完全分解。若是溫度控制在1200℃以上，生成物中將幾乎不包含二惡英前體物，大大降低后期的重新合成幾率。

本裝置由尾氣作為垃圾烘干箱和焚燒爐的熱源，烘干箱內(nèi)污染物烘干后產(chǎn)生的廢臭氣體，由風(fēng)機抽吸經(jīng)排風(fēng)嘴送進焚燒爐再用電熱棒加溫至800℃以上，使氣體中的二惡英停留時間2至3秒，以完全分解。

氣體排出船外過程中，由冷卻水套快速冷卻至150℃以下，以防止緩慢冷卻后又還原為二惡英。

6 結(jié)束語

隨著大運河世界文化遺產(chǎn)的申遺成功，使得尤其是大運河水域內(nèi)河船舶的污染 “0”排放要求更為迫切，對我們海事部門也提出了更高的監(jiān)管要求。因此，開發(fā)一種新型節(jié)能減排的、節(jié)能減排的、更符合船舶實際航行狀況及海事監(jiān)管要求的內(nèi)河船舶生活污水處理裝置迫在眉睫。

內(nèi)河水域污染防治是我國的一項重要國策，也是堅持科學(xué)發(fā)展觀，大力推進生態(tài)文明建設(shè)的一項重大舉措。扎實做好內(nèi)河船舶生活污水處理裝置研究，就是為實現(xiàn)航運與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，也是為建設(shè)長江水系以及南水北調(diào)東線京杭運河蘇北段“清水廊道”作出貢獻。