船舶生活污水水量及水质特征研究

船舶生活污水水量及水质特征研究董良飞|何桂湘2(1长安大学环境科学与工程学院，西安710064; 2银川市白来水公司，银川750004)摘要结合国内外现状及实船调查资料,分析研究了 船舶排水系统的布设、船舶生活污水的水力特性及其污染负荷。研究认为,船型和卫生设备类型及排水系统形式不同,船舶所排放的生活污水水量、水质有较大差异。指出目前国内外船舶生活污水处理所存在的主要问题是,盲目搬用城市生活污水的设计参数,缺乏系统的实船调查和研究。关键词船舶生活污水 流动污染源 水力特性 粪便污水 污染负荷随着航运业和海洋开发的空前发展,海洋环境放的船舶生活污水仅为“黑水”,其他排水(灰水)混的污染也越来越严重,船舶作为内河航运中的交通有粪便污水时才要求处理。工具,也是一种流动污染源,船舶生活污水的排放对1.2 排水系统内河水环境及湖泊、水库的影响,随着船舶数量的增船舶上产生生活排水的卫生设备有大便器加而不容忽视。针对船舶生活污水的处理，国内外(槽)、小便器(槽)、洗手盆、洗脸盆、淋浴器、洗涤盆、都开展了相关研究T作,并开发了各种类型的船舶洗衣机等。生活污水处理装置,但各类处理装置的开发,大多基为使船舶生活污水得到处理,首先必须将各种于城市生活污水处理工艺的应用实践而进行的小型排水收集起来，然后输送到船用卫生装置(MSD,.化搬用或套用。因此在应用中暴露出装置体积大、Marine Sanitation Device,为接受、储存、处理或排运行不稳定及出水超标等问题口。其原因在于,目放污水的任何设备,以及处理污水的任何方法)。前国内外对船舶生活污水的污染特征研究较少,尤MSD中所选用的处理方法,对污水收集系统有重要其是缺乏针对船舶生活污水水量及水质特征的系统的影响。如果MSD既能处理粪便污水又能处理淋调查和分析研究。浴、洗涤、洗衣和厨房的排水,则收集系统可以简化，本文结合实船调查,拟从船舶排水系统的布设、即如果不能使粪便污水与其他排水分开,则应选择船舶生活污水的水力特性(生活排水量及变化特征)能处理所有排水的MSD。及其污染负荷的确定,对船舶生活污水的污染特征对新船而言,可以使卫生及排水系统的设计适进行研究,以便为解决这-流动污染源问题提供理合于选定的MSD。在以往的船舶上，大部分采用引论基础及设计资料。向舷外的重力排泄,粪便污水排放与其他废水排放1船舶排水是分开的,通常有几个舷外排放口。也就是说,为了1.1船舶生活污水敷设较短的管路,并不进行收集或合并所有排水,而船舶生活污水来白于船上人员(船贝和旅客)的采用分散的重力式舷外排放。近几年建造的许多船日常生活排水,按照所排水的水质不同可分为“黑舶虽然未安装MSD,但已为适于采用或添加MSD水”和‘“灰水”两种类型。“黑水”是指污染物含量较作好准备,其中有些船舶已有集中的排水收集系统，高的厕所排水,即粪便污水;“灰水”是指污染较轻的例如为粪便污水排放、洗涤和淋浴废水排放、洗衣废洗浴、厨房,洗衣废水。按照《船舶污染物排放标准》水排放和厨房废水排放而设置单独的排水管线。但(GB 3552- -83)、《 船用生活污水处理系统技术条有些便罕见，采用-些组合排件》GB 10833 -89), 以及《MARPOL73/78》公约YH中国煤化工难度。因此,不同的(Annex IW )对船舶生活污水的定义,日前所限定排船服CN M H G放的生活污水水量:72 给水排水VolL.32 No.2 2006W及水质是不同的。生器具的类型进行设定,主要有冲洗水箱和冲洗阀由此可，见,就现有船舶而言,由于已布设了排水两类。根据实船调查,目前在船舶上所采用的卫生系统并限定了MSD设备的位置及空间大小，致使器具类型主要有大便器、大便槽、小便器及小便槽，污水收集系统复杂化。在许多情况下,必须重新敷因此可参考《建筑给水排水设计手册》,确定各种卫设管路,并要设置中间收集柜,以便将污水输送到生器具的1次及1 h用水量。MSD. .因此，船舶厕所每日冲洗所用水量,取决于所采2船舶生活污水水研究用的卫生器具类型、冲洗方式及数量。据调查,货船按照船舶卫生及排水系统的布设可知，船舶生厕所通常采用的卫生器具为蹲式、坐式大便器，客轮活排水可能来自于厕所、盥洗室、洗衣房及厨房。因厕所根据不同舱位采用的卫生器具类型除蹲式、坐此船舶生活污水的水力特性受卫生设备冲洗系统的式大便器外，还有大便槽、小便器及小便槽等。蹲式型式(手动或自动)、污水源(粪便污水或综合排水)、及坐式大便器采用水箱手动冲洗或延时自闭式冲洗船舶的型式和尺寸、用水设备数量、船舶航行的地理阀进行冲洗,根据使用人数和次数,比较容易确定和位置、年份季节、船舶的总体布置和运输货物类型的控制用水量。而在客轮尤其是大型客轮大便槽,其影响。冲洗设备通常采用自动虹吸冲洗高位水箱，由于取2.1船舶生活 用水量分析.水方便且粪便污水直接排入水体,通常采用频繁冲船舶生活排水量和用水量直接相关,但船舶生洗或长流水冲洗以保持便槽清洁,这对船舶生活污活用水量的确定没有专门的标准和规范，因此应根水的处理不利。以江汉1* 型客轮为例，全船定员.据载客量.卫生设备完善程度和船舶所处区域条件，1 252人,共有厕所12间,蹲位58个,其冲洗水泵流参照《建筑给水排水设计规范》进行选用。量为30 m2/h,另设1.5 m'冲洗水压力柜,组成了船舶生活用水包括厕所冲洗盥洗、洗衣、餐饮厕所冲洗水系统。每个厕所在大便槽一端设-一个冲等,对货船而言,由于船员数量和生活习性是固定洗水箱,每隔1.5~2 min自动冲洗一次，冲洗水量的,其生活用水特征类似于居民区。对客船及旅游每天可达600~700 mt2]。船舶而言,流动人口远大于固定船员及服务人员,其就船舶生活污水处理而言,尤论采用何种处理生活用水具有商业及公共设施的特征,因此可参照方法,生活污水量越少,无疑对处理越有利。因此，《建筑给水排水设计规范》中,有关住宅和其他商业、如果要对船舶尤其是大型客轮或游轮的生活污水进公共设施生活用水定额及小时变化系数的规定数值行处理,首先必须对其冲洗机制进行改进,并尽可能进行选取。采用节水型的减量冲洗方式。尽管船舶生活用水基本上都会转化为生活排2.2船舶生活污水量及 水力特征水,但由于船舶生活污水的定义中不直接包括洗衣、船舶生活污水量取决于用水量的多少,对粪便盥洗、餐饮等废水,也就足说对这类排水无明确的限污水而言,则取决于冲洗水量的大小。通常对船舶制,只是当这类排水混有粪便污水时(组合排泄情况生活污水量的确定,均按照每人每天的污水产生量下)才列为生活污水，因此对船舶生活用水而言,尤进行计算。其应关注厕所的冲洗用水量,因为冲洗用水将直接2.2.1国内外计算方法转变为粪便污水。按照《城市居民生活用水量标准》美国、日本及国内粪便污水量的估算见表18。(GB/T 50331- -2002)对 城市居民家庭- -些用水器2.2.2实船调 查统计情况具、洗浴频率、用水内容所进行的跟踪写实调查,冲.根据国内对民用船舶的调查结果,排出的纯粪厕用水量为30~40 L/(人●d),占每人每日用水量尿量为1.5 kg/(人●d),生活污水量取决于厕所大的29%~35%。便器中国煤化工提下，一-般蹲式大另外厕所冲洗用水量的大小和所采用的冲洗系便CN M H洗水量每次71:坐统有直接关系,而冲洗系统通常是根据所采用的卫式大便夼叶沈水重吩多丁碍式大便器,因此粪便污给水排水VoL.32 No.2 2006 73表1国内外粪便污水量估算值污水处理装置的设计与应用情况来看,考虑船舶固美国/L/(人 ●d)日本/L/(人●d)国内/L/(人●d)有的特点,通常是根据卫生装置、冲洗系统、每人每16~21(每人每天大便1次、大生活污水量及在船人数进行估算。因此,其计算114~-171(标准冲洗)小便6次;人便器每次冲洗水20--30 .方法类似丁于居住区生活污水。但对于污水量变化系11. 5~35(减敏冲洗)城10~15 L,小便器1L)数的选择应考虑船舶自身的特点。水量约为15 L/(人●d)。由于在船人数较城市居住区少,且船舶生活污根据课题组1997年在武汉轮船公司货轮水的产生和排放也具有明显的时段特征,因此其时21006上的实船试验,该船定员40人，两班倒,试验变化系数较大。对于客、货轮而言,其污水量变化期问实际在船人数为18人，船上有厕所两间,蹲式系数具有不同的规律。由于货轮的船员人数一定，大便器,采用延时自闭式冲洗阀(可延时2~6 s,冲且航线及船员生活规律基本确定,所以生活污水的水量为0.5~10 L.), 分离式排水系统,只有厕所排口变化般较小,日变化系数可为 1,时变化系数水进入处理装置。据统计,产生的粪便污水量约为通常较大。客轮内于载客量变化和乘客生活规律250 1./d,即14 L/(人●d)。的差异,日变化系数可能较大,时变化系数通常也另外，根据目前国内外船舶生活污水处理装置较大。有资料介绍，一-般工厂车间生活污水量时变的处理能力及其服务人数，也可推算出其采用的每化系数为3。根据在货轮21006.上的实船调查,每人每天生活污水量。国内外处理装置的相关参数及日的最人时污水量出现在约7:00~8:00,其污水计算出的每人每日生活污水量见表24.5。量可达40 L/h,与日污水量250 I./d 相比，叮得时2.2.3船舶生活污水的水力特征变化系数为3.8。可见,对于船舶而言,尤其是人和城市生活污水一样，船舶生活污水的产生和数较少的货轮,船舶生活污水量在一大中波动较排放通常是不稳定的，因此其流量也不稳定。所不大,而且会出现某段时间(如伎间)无污水排放的情同的是,船上人数比城市少得多,这意味着船舶生活况,所以船t:污水处理设施的水力负荷相应变化较污水水力流动的变化比城市大。这个参数的大幅度大。因此为保证船上污水处理设施的稳定运行,进变化使船舶污水处理问题复杂化。行流量调节是必要的。可见，为准确地进行处理设就船舶生活污水而言,如果要实现在船处理,就施的设计和选型,对船舶污水量的产生:及排放规地达标排放，确定污水流最以设计或选择合适的处律、水力特征进行实船调查和研究是十分必要的。理装置容积是必要的。因此在设计船舶生活污水处3船舶生活污水水质研究理装置前,应仔细调查污水的流量及变化,并对污水船舶生活污水,尤其是粪便污水中含有大量的流量进行实船测量。如果不能进行实船测量,则需有机物。船舶生活污水处理去除的对象主要是通过估算来得到流量数据。从目前国内外船舶生活BOD3..SS和大肠杆菌,现就表示有机污染负荷的表2国内外船舶生活污水处理装 置参数及每人每日生活污水量处理能力生活污水址产地型号服务人数处理量处理丁艺冲洗系统/L/(人●d)/人/L/d(RCAI- 364 088物理一化学标准冲洗114ST-44(3 01078H2SBT-402 400生物法<生:物膜)标准冲洗.6(KSA-S5054 500生物法(活性污泥)90CSWA- 403200.芒冲洗8C中国煤化工WCB- 40403 080二冲浩77WCV- 505(500FHCNMHG中洗174给水排水 VvuL,32 Nn,2 2006指标BOD;作如下讨论。4问题与讨论3.1国内 BOD;污染负荷4.1水量及水质我国(室外排水设计规范》指出,城市污水的设按照国家标准及规范要求,仅需对船舶生活污计水质,在无资料时,生活污水的BOD3按20~35水中的“黑水”进行处理,但目前国际上很多国家已g/(人●d),SS按35~50 g/(人●d)计算。上述生对“灰水”作出了同样的处理要求。就国情而言,首活污水为综合排水,包括粪便污水和杂排水,而粪便先治理主要污染源以逐步改善水环境是可行的。但污水和杂排水的负荷量也有较大差异。通常国内船从发展的观点来看,将“灰水”纳入处理范围对于流舶大多采用分开排泄的排水系统,而目前国内船舶域尤其是敏感区域(如三峡库区)水环境保护,是十生活污水处理装置的设计均参考城市生活污水水分必要的。质,每人每天污水量和处理装置进水指标等参数几由于国内陆上生活污水采用分开排放的方式很乎都相同。事实上不同生活污水的污染指标是不一少,因此尚缺乏粪便污水单独排放时的流量变化情样的,船舶生活污水有其自身的特点，由于船舶卫生况及粪便性质和污染负荷等数据分析资料。日前国系统排泄周期比较短,排放的污水比城巾排水系统内船舶生活污水处理装置虽然以处理粪便污水为更为新鲜(分解较少),因此污染负荷较高。另外不主,但采用的污染负荷通常为陆上生活污水(综合污同船型和卫生设备类型及排水系统形式,所排放的水)处理装置的设计参数(如BOD:≤300 mg/L)。生活污水水质也有较人差异。就船舢而言,船员尤其是远洋货轮上的，由于生活水3.2国外 B0Ds污染负荷平高于-般居民,因此相应的污染负荷会更高些,粪有资料介绍国外柴油机货船上每人每天用水量便污水BOD3污染负尚估计为20~25 g/(人●d),及B0D。负荷平均值见表358。由表3可知,每人每加上用水量的限制，通常浓度较高。而由于缺乏相天产生的BOD,为48g,其中粪便所构成的BOD;关数据，盲目搬用其他类型生活污水的设计参数,是占较大比例。各单元耗水量不同，各种污水的排放目前国内船舶生活污水处理装置存在的一.个突 出问浓度也有较大差异,其中粪便污水BODs高达670题。mg/I,但当组合排泄时综合污水BOD3浓度仅为4.2排放标准250mg/L。因此，船舶生活污水污染物浓度和所采随着各国政府对江河湖泊及沿海水域环境保护用的卫生设备类型及排水系统形式有直接关系。越米越重视,越来越多的水域被划定为特殊保护水体,对船舶生活污水的排放要求也随之提高。如加表3用水量及BOD,负荷拿大Great Lakes、 美国Alaska 及Miami - Dade指标厨房洗裕|洗衣机厕所总计(Florida),除了对常规船舶生活污水的二项排放指用水量11/(人●d) 501003019标有更严格要求外,还限定了余氯值。另外,大量船BOD:/g/(人●d)17204舶的停泊和生活污水排放,对河口和海湾地区频繁B0D/mg/L .337(35070250出现水体富营养化的影响也不容忽视。而日前我国德国一些研究机构在进行船舶生活污水处理设船舶生活污水的排放指标要求仅仅是碳源有机物计时,参考ATV(污水工程联合会)针对小型污水处(BOD5 )的去除,对N.P没有要求,未来对船舶生活理装置的设计规定,所采用的生活污水污染负荷等污水排放标准的修订应考虑这些因素。参数见表45.7]。5结论表4德国生活污水排水量及 BODs负荷通过对船舶生活污水水量及水质的调查和分析指厨房|医院|洗浴|洗衣|则所总计讨论,本研究认为:用水量/L/(人.d) 10| 100010 | 150K系统布设，所排放1550| 91中国煤化工BOD/mg/1.2000 20050| 200| S 000 607YHCNM H S排放邇常是不稳定给水排水VolL.32 No.2 2006 75对高档别墅供水水压和水量的探讨宋际华(.上海先锦置业有限公司,上海200052)摘要通过对高档别墅内洁具最低工作压力、居住人群生活习惯的分析,提 出别墅或同类型住宅给水设计中的压力和设计秒流量的计算有别于普通住宅,认为上海地区高档别墅小区应设增压措施，管段的设计秒流量选用应高于普通住宅。关键词高档别墅卫生洁具水压流量流速水头 .高档别墅的高档需体现在建筑的外型、小区的1水压问题容积率、绿化和水景,还体现在单体建筑内部功能的别墅一般建在远离市区的郊外,大部分别墅的层齐全,满足居住人员的需求。就给排水系统而言,除高为2~3层,最高用水点几何高度6~10 m,其周围包含冷热水、卫浴等常规功能,还包括净水(软水)系市政供水压力在0. 15~0. 25 MPa范围波动。许多设统、地热系统,有些还建有私家游泳池。在卫浴系统计者都是采用市政直接供水。但需考虑以下因素。中很多使用的都是进口洁具。(1)别墅在建成初期，周围区域用水单位少,用本.人在工作中经历了--些高档别墅的建设和施水量小，水压还能满足要求,但随着时间的推移,周工,诸如上海浦东花木四季雅苑(中档,全装修房)，围住宅区、生活区的形成，用水量会急剧增加,水压上海网球俱乐部和公寓(高级会所,公寓为境外人士下降，一些用水器具出水量达不到其额定流量。居住)，上海西郊庄园(高档水景别墅,基本毛坯出(2)在一些高档别墅使用相当部分进口洁具，售),所涉及到供水水压和水量的计算,笔者认为有特别是龙头系列,像Grohe(高仪)、Dornbracht(当别于其他普通住宅。代)等,其淋浴喷洒头出水孔多而孔径特细,出口的,时变化系数较大。因此为保证船上污水处理设施4 Mascow K. Vacurm and sewage trcatment. Oldenburg i. O.，的稳定运行,对船舶生活污水的水力特征进行实船调Germany:' Wastewater Treatment Technologies [or Ships, 1998Smith G. Environmental compliance for the royal navy-completion查和研究，并设置调节池进行水量调节是必要的。of wastewater creatment trials on a type 23 frigale. Bremen:(3)目前国内外船舶生活污水处理所采用的水Ballast Water and Waste Water Teatment Aboard Ships and in量、水质指标，尚尤专门的标准和规定,几乎都是参Pors,2004照居住区、宾馆或办公楼等生活污水的污染负荷和6 Mitropoulou V, New approach in designing black and krey water相关参数进行计算，是相当不准确的。treatmcnt systems for ships. Bremen: Rallast Water and Wastc(4)为保护水环境,控制船舶流动污染,应修订Water Tratmeat Abourd Ships and in Ports,2004Jokela J. Options (or onboard waste water trcatment processes.日前有关船舶生活污水的标准和规范要求。Bremen: Bllast Watcr and Waste Waler Treatment Aboard参考文献Ships and in Ports,20041董良飞,朱浚黄.船舶生活污水处理技术的研究.西安公路交通大※电话:(029)>82334563学学报，1998,2:121~123?皮建国.客轮生活污水处理的研究与应用.交通环保，1997,3;.中国煤化工om23~25YHCNMH G黄忠秀. 船舶与港口水域防污染.北京:人民交通出版社,1999修凹口期:4UU0-Ur-U476 给水排水Vol.32 No.2 2006