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【摘 要】本文从海洋环境保护的现状出发，对船舶生活污水的水质特点及现行处理工艺的不足进行分析，结合MBR技术处理工艺的特点，探讨了MBR技术应用于船舶生活污水处理的可行性。
【关键词】MBR技术；船舶生活污水；活性污泥法
0. 引言
随着航运业及海洋开发的不断发展，海洋水体污染越来越严重，海洋资源面临严重挑战。同时，各国人们保护海洋环境的意识不断提高，为了适应这一变化，国际海事组织（IMO）出台了很多相关法律法规来限制船舶污水的排放浓度，各地区也相应制定了更为严格的地方性排污法规，这对传统的船舶污水处理装置的设计和处理工艺提出很大的挑战，如何更有效处理船舶生活污水，使其能满足日益严格的污水排放标准，更好的保护海洋环境，成为摆在我们面前亟待解决的问题之一。
1.船舶生活污水水质特点分析
MARPOL73/78公约将船舶生活污水定义为：厕所、小便池排出的任何形式的废水和其他废弃物；医务室（含药房、病房等）的洗面盆、洗澡盆的废水以及这些处所排水孔的排出物；装有活畜禽货处所的排出物；或混有上述排出物的其他废水。
船舶生活污水所含的污染物质种类变化比较大，有其自身的特点，由于船舶卫生系统排泄周期较短，排放的污水比城市排水系统更为新鲜（分解较少），因此污染负荷较高。另外不同船型和卫生设备类型及排水系统形式，所排放的生活污水水质也有较大差异。其水质指标可以从物理、化学、生物三个方面进行分析。
物理性指标：主要包括溶解物质（DS）和悬浮固体物质（SS），其中SS因为影响到水体的纯净度，并且可吸附有害物质和细菌，是衡量水体水质污染的重要指标之一。化学性指标：通常以生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）来衡量。生化需氧量（BOD）表示水中的可氧化物质（特别是有机物）在微生物作用下氧化分解所消耗的溶解氧的量。国内外普遍规定在（20±1）℃的温度条件下，以5天的时间里有机物氧化分解所消耗的溶解氧量为指标，称为5天生化需氧量，即BOD5。生化需氧量越大，表明水中含有的有机污染物越多。其单位是毫克/升（mg/L）。化学需氧量（COD）表示有机污染物用化学氧化剂氧化所消耗的氧量。因有机物基本上属于还原性物质，能被化学氧化剂分解，而有机物越多，消耗的氧化剂量就越多。其单位是毫克/升（mg/L）。生物性指标：通常以水中大肠杆菌群的数量作为指标。粪便中除含有大肠杆菌外，还含有一部分性质相同的好气性杆菌，因测定时同时被检出，所以总的生物学指标称为大肠杆菌群（主要包括有埃希释菌属、柠檬酸杆菌属、肠杆菌属、克雷伯菌属等细菌的菌属）。单位用每100毫升水中的MPN （个/100毫升）来表示。
2. 现行船舶生活污水的处理技术及不足
根据国际海事组织（IMO）在MARPOL73/78公约附则Ⅳ中的规定，每艘国际航行的营运船舶，必须采用集污舱、生活污水粉碎消毒系统或生活污水处理装置等三种生活污水处理方法之一。生活污水处理装置按净化机理大概可分为生化法、物化法、加热浓缩法、电化学法等。目前船上的生活污水处理装置多采用物化法和生化法。
物化法主要包括收集柜，固液分离装置和消毒处理三个部分，污水首先进入收集柜，接着通过凝聚、沉淀、过滤等方法来实现固液分离，消除水中的固体物质，使之与可溶解的有机物质相脱离，从而降低生活污水的生化需氧量，再经过投放药剂处理消毒，符合排放标准后排出舷外。物化法生活污水处理装置体积较小，使用灵活，对污水量的变化适应性较强，但投放化学药剂消耗量大，导致运行成本高，而且没有进行生化反应，对有机物的去除不够彻底。典型的物理化学生活污水处理装置有AWWU型生活污水处理装置，该装置由丹麦ATLAS公司生产，利用氢氧化钙作为絮凝消毒剂来处理船舶日常生活污水。ORCA ⅡA型生活污水处理装置是获得美国海岸警卫队和国际海事组织认可的物理化学法生活污水处理装置，与AWWU型处理装置不同的是，该装置主要利用循环粉碎并使其通过筛网的方式对污水进行处理，从而实现固液分离。
生化法是目前船用生活污水最主要的处理方法，主要采用以传统好氧生物处理工艺为代表的活性污泥法。该法是在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥，利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。在沉淀室污泥与水进行分离，大部分污泥再回流到曝气室，剩余污泥直接排出系统。经过沉淀处理的污水最后经过消毒室，经过杀菌消毒处理后排出舷外。较为典型的是英国的三叉牌（Super-Tri-dent）生活污水处理装置，基本处理流程是：曝气分解、沉淀、杀菌消毒、达标后排放。但随着全球环境保护要求的日益提高，尤其是某些特殊海域实行更为严格的污水排放标准，传统的生化法很难满足要求，这就迫切需要一种既经济高效又能满足船用处理条件的新的处理工艺和装置，而随着MBR技术的日益成熟及在陆上的成功应用，将MBR技术应用于船用生活污水也就进入人们的视野。
3.MBR技术工艺简介及特点分析
膜生物反应器（MBR）是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型污水处理技术，以膜组件取代传统活性污泥法二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度，减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生物活性污泥法相比，MBR具有以下主要特点：①能够高效进行固液分离，处理效率高、出水水质好；②设备紧凑、占地面积小；③易实现自动控制、运行管理简单；④反应器内微生物浓度较高，耐水力冲击负荷强；⑤反应器长时间处于高容积负荷、低污泥负荷状态，泥龄时间较长，因此剩余污泥量很小，理论上可实现零污泥排放。
4.MBR技术应用于船舶生活污水处理分析
根据船舶生活污水水质特点分析，理想的船舶生活污水处理技术应具有以下几个特点：①抗水力冲击负荷能力强；②受船舶航行外在因素影响较小，处理过程稳定且高效；③设备体积小，造价低，易于安装；④启动及停止后恢复快，不需特殊维护；⑤结构合理，安全可靠，且便于操作；⑥处理水可以循环使用，基本满足零排放的要求。经过对MBR技术工艺特点及船舶生活污水的水质特点的分析对比，我们可以看出MBR技术可以有效解决传统活性污泥法处理工艺的不足，很好的适应船舶生活污水的处理要求，在应用上有一定可行性。
5.结语
MBR技术作为一种新型的污水处理工艺，由于其通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能，日益受到人们的重视，在陆上污水处理中已得到广泛应用，而经过本文分析，MBR技术对船舶生活污水的处理具有一定的可行性，但如何将MBR技术更广泛的应用于船舶生活污水的处理，更好的保护海洋环境，尚需进一步研究。
参考文献：
[1]徐炳香，茅陈松，项卫东.船舶生活污水处理现状分析与技术改进.中国水运，2011（6）：18-19.
[2]朱丽楠，刘 慧，任芝军，张 琳.船舶污水处理技术的研究进展.中国水运，2010（10）：14-15.
[3]金伟忠.船用MBR膜生物反应器及其污水处理机理的研究.硕士论文，2005.
[4]殷佩海.船舶防污染技术.大连海事大学出版社，2000.
[5]张先超，徐建平，周福来.船舶生活污水处理工艺研究.安徽工程大学学报，2011（9），4-6.
[6]尹晓峰，马艳玲，金玉涛.船舶废水处理技术综述.舰船科学技术，2010（12），30-33.
作者简介：
林秀玲（1979.12-），女，毕业于武汉理工大学，硕士研究生，讲师，现任动力工程学院教师，主要从事船舶防污染方向的研究。
【关键词】MBR技术；船舶生活污水；活性污泥法
0. 引言
随着航运业及海洋开发的不断发展，海洋水体污染越来越严重，海洋资源面临严重挑战。同时，各国人们保护海洋环境的意识不断提高，为了适应这一变化，国际海事组织（IMO）出台了很多相关法律法规来限制船舶污水的排放浓度，各地区也相应制定了更为严格的地方性排污法规，这对传统的船舶污水处理装置的设计和处理工艺提出很大的挑战，如何更有效处理船舶生活污水，使其能满足日益严格的污水排放标准，更好的保护海洋环境，成为摆在我们面前亟待解决的问题之一。
1.船舶生活污水水质特点分析
MARPOL73/78公约将船舶生活污水定义为：厕所、小便池排出的任何形式的废水和其他废弃物；医务室（含药房、病房等）的洗面盆、洗澡盆的废水以及这些处所排水孔的排出物；装有活畜禽货处所的排出物；或混有上述排出物的其他废水。
船舶生活污水所含的污染物质种类变化比较大，有其自身的特点，由于船舶卫生系统排泄周期较短，排放的污水比城市排水系统更为新鲜（分解较少），因此污染负荷较高。另外不同船型和卫生设备类型及排水系统形式，所排放的生活污水水质也有较大差异。其水质指标可以从物理、化学、生物三个方面进行分析。
物理性指标：主要包括溶解物质（DS）和悬浮固体物质（SS），其中SS因为影响到水体的纯净度，并且可吸附有害物质和细菌，是衡量水体水质污染的重要指标之一。化学性指标：通常以生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）来衡量。生化需氧量（BOD）表示水中的可氧化物质（特别是有机物）在微生物作用下氧化分解所消耗的溶解氧的量。国内外普遍规定在（20±1）℃的温度条件下，以5天的时间里有机物氧化分解所消耗的溶解氧量为指标，称为5天生化需氧量，即BOD5。生化需氧量越大，表明水中含有的有机污染物越多。其单位是毫克/升（mg/L）。化学需氧量（COD）表示有机污染物用化学氧化剂氧化所消耗的氧量。因有机物基本上属于还原性物质，能被化学氧化剂分解，而有机物越多，消耗的氧化剂量就越多。其单位是毫克/升（mg/L）。生物性指标：通常以水中大肠杆菌群的数量作为指标。粪便中除含有大肠杆菌外，还含有一部分性质相同的好气性杆菌，因测定时同时被检出，所以总的生物学指标称为大肠杆菌群（主要包括有埃希释菌属、柠檬酸杆菌属、肠杆菌属、克雷伯菌属等细菌的菌属）。单位用每100毫升水中的MPN （个/100毫升）来表示。
2. 现行船舶生活污水的处理技术及不足
根据国际海事组织（IMO）在MARPOL73/78公约附则Ⅳ中的规定，每艘国际航行的营运船舶，必须采用集污舱、生活污水粉碎消毒系统或生活污水处理装置等三种生活污水处理方法之一。生活污水处理装置按净化机理大概可分为生化法、物化法、加热浓缩法、电化学法等。目前船上的生活污水处理装置多采用物化法和生化法。
物化法主要包括收集柜，固液分离装置和消毒处理三个部分，污水首先进入收集柜，接着通过凝聚、沉淀、过滤等方法来实现固液分离，消除水中的固体物质，使之与可溶解的有机物质相脱离，从而降低生活污水的生化需氧量，再经过投放药剂处理消毒，符合排放标准后排出舷外。物化法生活污水处理装置体积较小，使用灵活，对污水量的变化适应性较强，但投放化学药剂消耗量大，导致运行成本高，而且没有进行生化反应，对有机物的去除不够彻底。典型的物理化学生活污水处理装置有AWWU型生活污水处理装置，该装置由丹麦ATLAS公司生产，利用氢氧化钙作为絮凝消毒剂来处理船舶日常生活污水。ORCA ⅡA型生活污水处理装置是获得美国海岸警卫队和国际海事组织认可的物理化学法生活污水处理装置，与AWWU型处理装置不同的是，该装置主要利用循环粉碎并使其通过筛网的方式对污水进行处理，从而实现固液分离。
生化法是目前船用生活污水最主要的处理方法，主要采用以传统好氧生物处理工艺为代表的活性污泥法。该法是在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥，利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。在沉淀室污泥与水进行分离，大部分污泥再回流到曝气室，剩余污泥直接排出系统。经过沉淀处理的污水最后经过消毒室，经过杀菌消毒处理后排出舷外。较为典型的是英国的三叉牌（Super-Tri-dent）生活污水处理装置，基本处理流程是：曝气分解、沉淀、杀菌消毒、达标后排放。但随着全球环境保护要求的日益提高，尤其是某些特殊海域实行更为严格的污水排放标准，传统的生化法很难满足要求，这就迫切需要一种既经济高效又能满足船用处理条件的新的处理工艺和装置，而随着MBR技术的日益成熟及在陆上的成功应用，将MBR技术应用于船用生活污水也就进入人们的视野。
3.MBR技术工艺简介及特点分析
膜生物反应器（MBR）是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型污水处理技术，以膜组件取代传统活性污泥法二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度，减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生物活性污泥法相比，MBR具有以下主要特点：①能够高效进行固液分离，处理效率高、出水水质好；②设备紧凑、占地面积小；③易实现自动控制、运行管理简单；④反应器内微生物浓度较高，耐水力冲击负荷强；⑤反应器长时间处于高容积负荷、低污泥负荷状态，泥龄时间较长，因此剩余污泥量很小，理论上可实现零污泥排放。
4.MBR技术应用于船舶生活污水处理分析
根据船舶生活污水水质特点分析，理想的船舶生活污水处理技术应具有以下几个特点：①抗水力冲击负荷能力强；②受船舶航行外在因素影响较小，处理过程稳定且高效；③设备体积小，造价低，易于安装；④启动及停止后恢复快，不需特殊维护；⑤结构合理，安全可靠，且便于操作；⑥处理水可以循环使用，基本满足零排放的要求。经过对MBR技术工艺特点及船舶生活污水的水质特点的分析对比，我们可以看出MBR技术可以有效解决传统活性污泥法处理工艺的不足，很好的适应船舶生活污水的处理要求，在应用上有一定可行性。
5.结语
MBR技术作为一种新型的污水处理工艺，由于其通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能，日益受到人们的重视，在陆上污水处理中已得到广泛应用，而经过本文分析，MBR技术对船舶生活污水的处理具有一定的可行性，但如何将MBR技术更广泛的应用于船舶生活污水的处理，更好的保护海洋环境，尚需进一步研究。
参考文献：
[1]徐炳香，茅陈松，项卫东.船舶生活污水处理现状分析与技术改进.中国水运，2011（6）：18-19.
[2]朱丽楠，刘 慧，任芝军，张 琳.船舶污水处理技术的研究进展.中国水运，2010（10）：14-15.
[3]金伟忠.船用MBR膜生物反应器及其污水处理机理的研究.硕士论文，2005.
[4]殷佩海.船舶防污染技术.大连海事大学出版社，2000.
[5]张先超，徐建平，周福来.船舶生活污水处理工艺研究.安徽工程大学学报，2011（9），4-6.
[6]尹晓峰，马艳玲，金玉涛.船舶废水处理技术综述.舰船科学技术，2010（12），30-33.
作者简介：
林秀玲（1979.12-），女，毕业于武汉理工大学，硕士研究生，讲师，现任动力工程学院教师，主要从事船舶防污染方向的研究。