摘 要

内河船舶由于运载量大、运输成本低、具有可持续性等优势在航运领域发挥着不可替代的作用。当船舶在水上航行时，船员和游客在船上日常生活中无可避免的会产生生活污水，这些生活污水如果处理不当会对内河环境造成很大影响。“水十条”等水污染防治计划的发布也表明国家对内河水环境的重视。因此，研究船舶生活污水特性，根据现有技术和设备选取合理的船舶生活污水排放在线监测指标对防止水污染、保护内河生态具有积极作用。

论文主要进行了如下内容的研究：

（1）船舶生活污水特性研究。调研当前内河船舶生活污水的特性并与排放标准比较，分析影响船舶生活污水排放特性的因素，包括水利水质特征和环境因素。结合案例分析我国对船舶生活污水排放的监管，为在线监测指标的选取提供参考依据。

（2）归纳比较船舶生活污水处理技术和设备。调研当前内河船舶生活污水常用处理工艺，分析各工艺的利弊。比较处理前后各排放指标排放量的变化情况，了解相关船舶生活污水处理设备的参数，为在线检测指标的选取提供事实根据。

（3）选取合理的在线监测指标和相应传感器。分析比较内河船舶生活污水的各项指标之间的联系，预选可用来在线检测的指标。结合市场上相关传感器的参数，选取合理的船舶生活污水排放的在线监测指标。

关键词：船舶生活污水；排放特性；处理工艺；传感器；在线监测

Abstract

Inland waterways play an irreplaceable role in the shipping field due to their large carrying capacity, low transportation cost and sustainable use. When the ship sails on the water, the crew and tourists in the daily life of the ship will inevitably produce domestic sewage, these sewage if the improper handling of the river will have a great impact on the environment. "Water ten" and other water pollution control plan also shows that the state of the river water environment attention. Therefore, the study of the characteristics of the domestic sewage of the ship, according to the existing technology and equipment to select a reasonable on-line monitoring of domestic sewage discharge indicators to prevent water pollution, protection of inland river ecology has a positive effect.

（1）Study on the Characteristics of Ships' Domestic Sewage. This paper analyzes the characteristics of current domestic sewage and compares with the emission standards, and analyzes the factors that affect the characteristics of domestic sewage discharge, including water quality characteristics and environmental factors. Analysis of China 's regulation of ship domestic sewage discharge by case study, and provide reference for the selection of online monitoring indicators.

（2）Summarize and compare ship domestic sewage treatment technology and equipment. Investigate the current process of Inland waterway domestic sewage commonly used treatment, analysis of the advantages and disadvantages of the process. Compare the changes of emission targets before and after the treatment, and understand the parameters of the relevant ship domestic sewage treatment equipment, and provide the basis for the selection of on-line detection indexes.

（3）Select a reasonable on-line monitoring indicator and the corresponding sensor. Analysis and comparison the relationship of inland waterway domestic sewage emission indicators, pre-selection the indicators which can be used to online detection. Combined with the relevant parameters of the relevant sensors on the market, select a reasonable ship domestic sewage discharge on-line monitoring indicators.

Keywords：Ship domestic sewage；Emission characteristics；Processing technology；sensor, Online Monitorin

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状和发展 2

1.2.1 当前排放指标 2

1.2.2 国内外研究现状和发展 2

1.3 课题内容及工作方案 3

1.3.1 基本内容 3

1.3.2 技术方案 3

第2章 船舶生活污水排放特性 5

2.1 污水量和水力特征 5

2.2 环境因素对船舶生活污水的影响 5

2.2.1 空间和位置 5

2.2.2 船舶类型和航线 6

2.2.3 运动效应 6

2.2.4 舱室空气温度 6

2.3 船舶生活污水排放的法规政策 6

2.4 内河船舶生活污水排放的现状 8

2.4.1 各项指标排放量 8

2.4.2 有关部门对排放的监管 9

2.5 本章小结 10

第3章 船舶生活污水处理技术和设备 11

3.1 当前的船舶生活污水处理技术 11

3.1.1 生物处理法 11

3.1.2 物化处理法 11

3.1.3 电化学处理法 12

3.2 各处理技术的利弊 12

3.3 处理前后各项指标的变化情况 13

3.4 相关设备参数和特点 14

3.5 本章小结 16

第4章 在线监测指标的选取 17

4.1 各项排放指标之间的关系 17

4.2 检测指标的预选 18

4.3 传感器的比较与选取 18

4.3.1 TSS传感器 18

4.3.2 COD传感器 21

4.3.3 BOD传感器 22

4.3.4 大肠杆菌数传感器 24

4.3.5 PH传感器 24

4.4 监测指标和传感器的最终确定 26

4.5 本章小结 27

第5章 总结和展望 28

5.1 总结 28

5.2 展望 28

参考文献 29

致谢 31

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

与铁路、公路、民航等其他交通运输方式相比，水运适合运输散货和大件货物。船舶承载力大，货物运输成本低，运输过程能源消耗少，整体对环境和生态影响小，具有可持续发展的优势。随着科学技术和社会生产力的发展，我国通过船舶运输的货物量在不断增加。运行中的船舶不可避免地需要产生许多生活污水，如未经处理的污水将排入水中，势必对水环境造成污染^[1]。2014年11月10日，习总书记在亚太经合组织第二十二次领导人非正式会议欢迎宴会上致辞时表示，我国正在极力开展污染治理工作，而这次治污的力度是以前所不能比的。2015年03月06日，习总书记在参加江西代表团审议时强调要严格打击违规行为对生态环境的破坏，加大违法成本，推动人们提高环保意识，自觉展开行动保护自然环境。2015年4月16日，我国发布了《水污染防治行动计划》，因其从十个方面展开污染治理工作而被称为“水十条”。“水十条”围绕着保护我国水环境这个中心全面开展工作，具体措施有从源头控制污染物排放，从推动我国经济结构转型来减少污染，通过节约用水来保护水资源等。“水十条”明确了各部门的工作，包括加强船舶污染治理，提高交通运输部门港口污染防治能力。2016年12月，我国发布了《关于全面推行河长制的意见》，“河长制”通过官员出任“河长”的方式，把河流污染治理情况和政绩相结合，让官员不得不重视河流污染治理。“河长制”是关于河道水质改善的环境责任制度，目的是长时间内保持河流清洁、河流两岸绿色植被覆盖的良好的生态环境。近几年来，我国不断推进环境保护工作，对水污染的防治十分重视。绿色发展是中国今天的发展观，所以船舶的生活污水处理也是中国造船业的发展需要，符合我国的国情。

我国交通部在2017年4月17日发布了最新的《2016年交通运输行业发展统计公报》。该统计公报显示，2016年末全国内河航道通航里程达12.71万公里，比上年增加0.01万公里，港口拥有生产用码头泊位30388个。年末全国拥有水上运输船舶16.01万艘，其中内河运输船舶数量为14.72万艘，占最大比重。2016年水上运输完成客运量2.72亿人，比上年增长0.6%；完成货运量63.82亿吨，增长4.0%。其中，内河运输完成货运量35.72亿吨，占比56%。我国内河运输船舶达14.72万艘，在这上面生活的船员和乘客每天都数以万计，这些人日常生活所产生的污水总量更是一个庞大的数字。受新时期经济发展方式的转变的影响，人们越来越重视经济发展的环境影响，内河航道通航过程中造成的污染也逐步受到重视。因此本文的工作是对内河船舶生活污水特性和处理工艺进行研究，探索合理的在线监测措施，预防污染产生，促进绿色发展。

1.2 国内外研究现状和发展

1.2.1 当前排放指标

船舶生活污水特别是粪便污水中含有大量污染物，按照当前排放指标，其污染程度可用TSS（悬浮固体数）、大肠菌群数、COD（化学需氧量）、BOD（生化需氧量）等来定量描述。生活污水中所包含的大量有机物是对当前环境造成污染的主要因素，而有机物含量也是用来确定污染负荷量大小的重要指标。

1.2.2 国内外研究现状和发展

通常国内船舶有自己独立的管系对生活污水进行收集、处理和排放，然而我国相关处理设备的设计大多参照城市居民的生活污水水质，污水处理设备的每人每天污水负荷等设计参数几乎相同。根据《室外排水设计规范》（GB50014-2016）的参考数据，我国城市生活污水中的五日生化需氧量按20-50g/（人*天）计算，悬浮固体量按40-65g/（人*天）计算。现有内河航道生活污水处理设备的设计参数和指标均以《室外排水设计规范》为依据，再按照城市每人每天生活污水量进行设计和改进。《室外排水设计规范》的设计水质是综合了全国城镇居民的生活污水负荷后分析得出的，因此该指标和居民的饮食组成、生活习惯以及生活水平直接相关。船舶生活污水由于船舶卫生系统排放周期较短，生活污水分解较少，有着污染负荷较高的特点。船舶生活污水本身没有单独的设计参考指标，只是应用国内城市污水相关指标对船舶生活污水处理设备进行设计制作是当前一个十分普遍的问题。 这个问题需要进一步的关注和调查改进^[2]。