船舶黑水清洗是船舶运营中至关重要的一环，黑水主要指船舶上的厕所排泄物（含尿液）和医疗废水，含有大量病原微生物、有机物及悬浮物，若直接排放会对海洋环境造成严重污染，违反国际海事组织（MIMO）的《国际防止船舶造成污染公约》（MARPOL）附则IV，船舶黑水清洗需遵循严格的环保标准，采用科学的方法和设备，确保处理达标后再排放或储存，以下从黑水特性、清洗方法、设备选择、操作流程及注意事项等方面进行详细阐述。
船舶黑水的特性与处理要求
船舶黑水的成分复杂，主要包括粪便、尿液、纸巾、消毒剂及冲洗水等，其特性表现为：高有机物含量（BOD、COD值高）、高悬浮物（SS）、高氮磷含量，且含有大肠杆菌等致病菌，根据MARPOL附则IV要求，船舶黑水经处理后排放需满足：在最近陆地3海里以外，经粉碎消毒设备处理后的排放水中大肠杆菌不超过250个/100mL；在最近陆地3-12海里以内，需使用生活污水处理装置（STP）处理，排放水悬浮物不超过50mg/L，BOD不超过25mg/L，且无明显悬浮物，黑水清洗需结合处理标准,选择合适的技术路径。
船舶黑水清洗的主要方法
船舶黑水清洗方法可分为物理法、化学法、生物法及组合工艺，具体需根据船舶类型（远洋/近海）、吨位、航线及安装空间选择。
物理处理法
物理法主要通过过滤、沉淀、粉碎等手段去除黑水中的大颗粒悬浮物，为后续处理奠定基础。
- 过滤分离：采用格栅、滤网或微滤膜拦截固体杂质，如毛发、纸巾等，常用设备为机械格栅（孔径5-10mm）和微滤装置（孔径0.1-10μm），可去除60%-80%的悬浮物，但无法溶解性有机物和病原微生物。
- 沉淀分离：通过重力沉降使密度较大的固体颗粒（如粪便残渣）沉淀到底部，上清液进一步处理，沉淀设备多为竖流式沉淀池，停留时间1-2小时，可去除50%-70%的SS和部分有机物。
- 粉碎消毒：针对近海船舶，可采用粉碎消毒设备，将黑水中的固体颗粒粉碎至小于25mm，再投加氯片、次氯酸钠等消毒剂，杀灭病原菌，此方法操作简单，但消毒副产物（如三卤甲烷）可能残留，需控制加氯量（通常为2-5mg/L）和接触时间（不少于30分钟）。
化学处理法
化学法通过投加化学药剂，促进污染物凝聚、氧化或分解，适用于黑水水质波动较大的场景。
- 混凝沉淀：投加铝盐（如聚合氯化铝）、铁盐（如聚合硫酸铁）或高分子混凝剂（如PAM），使胶体状污染物凝聚成较大絮体，通过沉淀分离，此法可去除80%-90%的SS和60%-70%的COD，但需定期清理污泥，且药剂残留可能影响后续生物处理。
- 氧化法：利用臭氧、过氧化氢或二氧化氯等强氧化剂分解有机物、杀灭病菌，臭氧氧化效率高，无二次污染，但设备成本高，需配套臭氧发生器；二氧化氯消毒效果持久，适用于对余氯有要求的区域，但需严格控制投加量（≤10mg/L）。
生物处理法
生物法利用微生物代谢作用降解有机物，是目前船舶黑水处理的主流方法，符合MARPOL对排放水质的高要求。
- 活性污泥法：将黑水与活性污泥混合曝气，微生物吸附分解有机物，再通过沉淀泥水分离，传统活性污泥法处理效果好（BOD去除率85%-95%），但需曝气设备，能耗较高，且污泥产量大。
- 生物膜法：采用生物接触氧化池或移动床生物膜反应器（MBBR），填料表面附着微生物，形成生物膜，对有机物降解效率高，抗冲击负荷能力强，适合空间有限的中小型船舶。
- 膜生物反应器（MBR）：结合活性污泥法与超滤/微滤膜，实现泥水分离，出水水质优良（SS接近0，BOD<10mg/L），占地面积小，但膜污染问题突出，需定期清洗（化学清洗+物理反冲洗）。
组合处理工艺
实际应用中，单一方法往往难以满足处理要求，多采用组合工艺。
- 预处理+生物处理+消毒：格栅过滤→沉淀→生物接触氧化→二氧化氯消毒，适用于远洋船舶，处理稳定，达标率高。
- 粉碎消毒+储存：适用于近海或内河船舶，将黑水粉碎消毒后暂存于储存柜，靠岸时由港口接收设施处理，操作便捷，但储存柜需定期清理，易产生异味。
船舶黑水清洗设备选择与操作流程
设备选择
- 小型船舶（<500GT）：优先选用粉碎消毒设备或小型生物处理装置（如MBBR），结构简单，维护方便。
- 中型船舶（500-10000GT）：推荐生物接触氧化+消毒组合工艺，处理能力适中（5-20m³/d），运行成本低。
- 大型船舶（>10000GT）：采用MBR系统或活性污泥法，配备自动化控制，处理能力可达20-50m³/d，满足长期航行需求。
操作流程
以生物接触氧化+消毒工艺为例，标准操作流程如下：
- 预处理：黑水进入格栅，去除大颗粒杂物；经沉淀池分离砂粒和重质悬浮物。
- 生物处理：进入接触氧化池，鼓风曝气（气水比15:1-20:1），微生物降解有机物，停留时间4-6小时。
- 沉淀分离：混合液进入二沉池，泥水分离，上清液达标则进入消毒环节，污泥回流至接触氧化池或定期外排。
- 消毒：投加二氧化氯，接触时间不少于30分钟，监测余氯含量（0.2-0.5mg/L）。
- 排放/储存：达标后排入大海（需符合排放区域要求），或暂存于储存柜待靠岸处理。
注意事项
- 合规性：严格遵循MARPOL附则IV及船旗国法规，定期检测处理水质，保存记录备查。
- 设备维护：定期清理格栅、沉淀池污泥，检查曝气系统、消毒设备运行状态，防止堵塞或故障。
- 操作安全：加氯操作需佩戴防护装备，避免接触皮肤；生物处理系统需控制pH（6.5-8.5）、温度（10-35℃），防止微生物失活。
- 应急处理：若处理设备故障，应切换至储存模式，严禁超标排放；靠港后优先联系港口接收设施。
相关问答FAQs
Q1：船舶黑水处理装置出现异味，可能的原因及解决方法？
A：原因包括：① 曝气不足导致厌氧分解，产生硫化氢等臭气；② 沉淀池污泥过多，未及时清理；③ 消毒剂投加量不足，有机物腐败，解决方法：检查曝气系统，增加曝气量；清理沉淀池污泥；调整消毒剂投加量，确保接触时间充足。
Q2：远洋船舶长期航行时，如何确保生物处理装置的微生物活性？
A：① 定投加营养盐（如氮、磷），维持微生物生长所需C:N:P比例（约100:5:1）；② 低温时（<10℃）采取保温措施或投加微生物增效剂；③ 避免高浓度有毒物质（如强酸、强碱）进入系统，防止微生物中毒；④ 每周进行一次污泥活化,如接种少量新鲜活性污泥。
