船舶防污染現(xiàn)狀及治理措施
——以船用柴油機(jī)防污減排措施為例

(天津理工大學(xué) 天津 300384)

隨著社會(huì)快速發(fā)展，航運(yùn)業(yè)進(jìn)入繁榮階段，但是在船舶數(shù)量不斷增加的今天，船舶污染對(duì)自然環(huán)境的破壞程度也在不斷擴(kuò)大，為了堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路和綠水青山就是金山銀山的綠色發(fā)展理念，需要改善船舶航運(yùn)業(yè)在生產(chǎn)作業(yè)中造成的污染狀況。

一、船舶產(chǎn)生的污染物及造成的主要危害

(一)船舶污水

1.含油污水

船舶油污水是指船舶在發(fā)動(dòng)、航行過(guò)程中不可避免產(chǎn)生的含油水及廢水。主要包括含油洗艙水、機(jī)艙水、含油壓載水。

2.生活污水

船舶生活污水主要是指人的糞便水，包括從小便池、抽水馬桶等排出的污水和廢物；從病房、醫(yī)務(wù)室的面盆、洗澡盆和這些處所排出孔排出的污水和廢物；以及與上述污水廢物相混合的日常生活用水(指洗臉?biāo)?、洗澡水、洗衣水、廚房洗滌水等)和其它用水。

(二)船舶垃圾

船舶垃圾系指在船舶正常的營(yíng)運(yùn)期間產(chǎn)生的，并要不斷地或定期地予以處理的各種食品的，日常用品的，工作用品的廢棄物和船舶運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生的各種廢物，主要有食品垃圾(米飯、菜肴、干點(diǎn)、飲料、糖果等)、塑料制品垃圾(聚氯乙烯制品、合成纖維制品、玻璃鋼制品)及其他垃圾(紙、木制品、布類制品、玻璃制品、金屬制品、陶器制品等)。油類系指船舶裝載的貨油和船舶在運(yùn)營(yíng)中使用的油品，包括原油、燃料油、潤(rùn)滑油、油泥、油渣和石油煉制品在內(nèi)的任何形式的石油和油性混合物。

(三)船舶排放污染

由于船用柴油機(jī)排量很大，船舶柴油機(jī)在發(fā)動(dòng)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物，這是燃料燃燒所必須經(jīng)過(guò)的過(guò)程，其中包含了水蒸氣、二氧化碳以及氧氣，同時(shí)也有一些危害大氣的氣體，比如一氧化碳、碳?xì)浠衔镆约傲蜓趸衔锏鹊?。?dǎo)致這些污染物存在的主要因素就是在內(nèi)部燃燒的過(guò)程中沒(méi)有充分燃燒，從而危害環(huán)境。[2]

(四)船舶污染的危害

船舶產(chǎn)生的污染物按照性質(zhì)來(lái)分可以分為化學(xué)類污染(石油及其產(chǎn)生的衍生物，貨運(yùn)的化學(xué)品、危險(xiǎn)品和機(jī)器產(chǎn)生的有害氣體)、病原體污染(生活污水和生活垃圾產(chǎn)生的病原微生物)和物理污染源(船舶機(jī)器產(chǎn)生的振動(dòng)、噪聲和相應(yīng)輻射污染)。[1]

二、船舶防污染現(xiàn)狀

(一)船舶污水防治

船舶營(yíng)運(yùn)或作業(yè)期間衛(wèi)生設(shè)施產(chǎn)生的生活污水，一般的處理方法是在船上安裝船舶生活污水處理裝置。安裝生活污水收集裝置后，按照船檢規(guī)范和規(guī)則的相關(guān)要求，船舶在航行過(guò)程中對(duì)處理達(dá)標(biāo)處理的生活污水直接排入江河湖海。船舶在停泊過(guò)程中將生活污水收集到岸上處理。對(duì)含油污水污水，主要用油污分離器進(jìn)行處理，分離出的油污水收集上岸處理。

(二)船舶垃圾防治

船舶航行或作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的生活垃圾，最常見(jiàn)的處理方式就是收集上岸處理。這種方式經(jīng)濟(jì)易行。需要到港港口、碼頭具有收集、轉(zhuǎn)運(yùn)、處理船舶生活垃圾的能力。另外船舶生活垃圾處理方式還有在船上焚燒、磨碎排放等方式。

(三)船舶排放防治

現(xiàn)行船舶排放防治主要依據(jù)的是國(guó)家法律法規(guī)，對(duì)排放實(shí)行較為嚴(yán)格的管控。

2015年11月，交通運(yùn)輸部印發(fā)了《珠三角、長(zhǎng)三角、環(huán)渤海(京津冀)水域船舶排放控制區(qū)實(shí)施方案》，規(guī)定自2016年1月1日起，排放控制區(qū)內(nèi)有條件的港口可以實(shí)施船舶靠岸停泊期間使用硫含量≤0.5%m/m的燃油等高于現(xiàn)行排放控制要求的措施；自2017年1月1日起，船舶在排放控制區(qū)內(nèi)的核心港口區(qū)域靠岸停泊期間應(yīng)使用硫含量≤0.5%m/m的燃油；自2018年1月1日起，船舶在排放控制區(qū)內(nèi)所有港口靠岸停泊期間應(yīng)使用硫含量≤0.5%m/m的燃油；自2019年1月1日起，船舶進(jìn)入排放控制區(qū)應(yīng)使用硫含量≤0.5%m/m的燃油。

2018年12月，交通運(yùn)輸部印發(fā)了《船舶大氣污染物排放控制區(qū)實(shí)施方案》，對(duì)船舶排放控制區(qū)范圍進(jìn)行了調(diào)整，并在硫氧化物和顆粒物排放、氮氧化物排放、靠港船舶使用岸電等諸多方面提出了新的、更加嚴(yán)格的要求，船舶排放控制區(qū)監(jiān)管工作正面臨比較大的挑戰(zhàn)。

三、船舶排放污染優(yōu)化

上文說(shuō)到船舶的各項(xiàng)防污染現(xiàn)行措施，其中排放防治是較為復(fù)雜且難以實(shí)時(shí)監(jiān)控的一項(xiàng)，所以防污染還應(yīng)該從源頭下手，船舶有毒有害氣體、液體等大部分都來(lái)自于船用柴油機(jī)，由于船舶在行駛過(guò)程中的排放難以監(jiān)管，所以很可能會(huì)導(dǎo)致船舶遠(yuǎn)洋航行的時(shí)候?qū)Ｑ蠛痛髿猱a(chǎn)生污染。為了有效降低船舶排放污染帶來(lái)的負(fù)面影響，應(yīng)當(dāng)對(duì)船用柴油機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

(一)均質(zhì)預(yù)混合燃燒

HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition)指的是“均質(zhì)充量壓燃”，也叫預(yù)混合氣均值壓燃。HCCI技術(shù)既不同于傳統(tǒng)的汽油機(jī)點(diǎn)燃方式，也不同于柴油機(jī)的點(diǎn)燃方式，HCCI技術(shù)中，燃料首先與空氣預(yù)混合，在燃燒前形成一種均質(zhì)混合氣，這種混合氣更容易被點(diǎn)燃，可以實(shí)現(xiàn)低溫火焰燃燒。

HCCI這項(xiàng)技術(shù)在上世紀(jì)90年代初已經(jīng)被提出并開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，但是受限于當(dāng)時(shí)的控制技術(shù)和電子元器件條件，這項(xiàng)技術(shù)一直沒(méi)有成熟，但是隨著近些年大氣污染和環(huán)保意識(shí)的逐步增加，這項(xiàng)技術(shù)才被重視并推廣。

(二)EGR技術(shù)

EGR是Exhaust Gas Re-circulation的縮寫(xiě)，它指的是廢氣再循環(huán)技術(shù)，它的原理簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的部分廢氣通過(guò)廢氣再循環(huán)的方式，再進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管，與新鮮空氣混合后再進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部參與燃燒。

由于廢氣中含有大量的CO2等多原子氣體，而CO2等氣體不能燃燒卻由于其比熱容高而吸收大量的熱，使氣缸中混合氣的最高燃燒溫度降低，從而減少了NOx的生成量。[2]

結(jié)語(yǔ)

目前，全球環(huán)境日益惡化，在積極參與污染防治的同時(shí)，也需要注重環(huán)境保護(hù)，在污染源頭做好治理。大量實(shí)驗(yàn)研究表明，船舶等大型機(jī)械設(shè)備在運(yùn)用先進(jìn)的節(jié)能減排技術(shù)后，能夠使得其整體運(yùn)行效果更佳，而且可以幫助控制氮氧化物的產(chǎn)生。然而，這些先進(jìn)的防污染設(shè)備也使得航運(yùn)成本增加，未來(lái)應(yīng)該著眼于將這些先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行推廣。