船舶防污染现状及治理措施——以船用柴油机防污减排措施为例

(天津理工大学 天津 300384)

随着社会快速发展，航运业进入繁荣阶段，但是在船舶数量不断增加的今天，船舶污染对自然环境的破坏程度也在不断扩大，为了坚持可持续发展道路和绿水青山就是金山银山的绿色发展理念，需要改善船舶航运业在生产作业中造成的污染状况。

一、船舶产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发动、航行过程中不可避免产生的含油水及废水。主要包括含油洗舱水、机舱水、含油压载水。

2.生活污水

船舶生活污水主要是指人的粪便水，包括从小便池、抽水马桶等排出的污水和废物；从病房、医务室的面盆、洗澡盆和这些处所排出孔排出的污水和废物；以及与上述污水废物相混合的日常生活用水(指洗脸水、洗澡水、洗衣水、厨房洗涤水等)和其它用水。

(二)船舶垃圾

船舶垃圾系指在船舶正常的营运期间产生的，并要不断地或定期地予以处理的各种食品的，日常用品的，工作用品的废弃物和船舶运行时，产生的各种废物，主要有食品垃圾(米饭、菜肴、干点、饮料、糖果等)、塑料制品垃圾(聚氯乙烯制品、合成纤维制品、玻璃钢制品)及其他垃圾(纸、木制品、布类制品、玻璃制品、金属制品、陶器制品等)。油类系指船舶装载的货油和船舶在运营中使用的油品，包括原油、燃料油、润滑油、油泥、油渣和石油炼制品在内的任何形式的石油和油性混合物。

(三)船舶排放污染

由于船用柴油机排量很大，船舶柴油机在发动的过程中会产生大量的废弃物，这是燃料燃烧所必须经过的过程，其中包含了水蒸气、二氧化碳以及氧气，同时也有一些危害大气的气体，比如一氧化碳、碳氢化合物以及硫氧化合物等等。导致这些污染物存在的主要因素就是在内部燃烧的过程中没有充分燃烧，从而危害环境。[2]

(四)船舶污染的危害

船舶产生的污染物按照性质来分可以分为化学类污染(石油及其产生的衍生物，货运的化学品、危险品和机器产生的有害气体)、病原体污染(生活污水和生活垃圾产生的病原微生物)和物理污染源(船舶机器产生的振动、噪声和相应辐射污染)。[1]

二、船舶防污染现状

(一)船舶污水防治

船舶营运或作业期间卫生设施产生的生活污水，一般的处理方法是在船上安装船舶生活污水处理装置。安装生活污水收集装置后，按照船检规范和规则的相关要求，船舶在航行过程中对处理达标处理的生活污水直接排入江河湖海。船舶在停泊过程中将生活污水收集到岸上处理。对含油污水污水，主要用油污分离器进行处理，分离出的油污水收集上岸处理。

(二)船舶垃圾防治

船舶航行或作业时产生的生活垃圾，最常见的处理方式就是收集上岸处理。这种方式经济易行。需要到港港口、码头具有收集、转运、处理船舶生活垃圾的能力。另外船舶生活垃圾处理方式还有在船上焚烧、磨碎排放等方式。

(三)船舶排放防治

现行船舶排放防治主要依据的是国家法律法规，对排放实行较为严格的管控。

2015年11月，交通运输部印发了《珠三角、长三角、环渤海(京津冀)水域船舶排放控制区实施方案》，规定自2016年1月1日起，排放控制区内有条件的港口可以实施船舶靠岸停泊期间使用硫含量≤0.5%m/m的燃油等高于现行排放控制要求的措施；自2017年1月1日起，船舶在排放控制区内的核心港口区域靠岸停泊期间应使用硫含量≤0.5%m/m的燃油；自2018年1月1日起，船舶在排放控制区内所有港口靠岸停泊期间应使用硫含量≤0.5%m/m的燃油；自2019年1月1日起，船舶进入排放控制区应使用硫含量≤0.5%m/m的燃油。

2018年12月，交通运输部印发了《船舶大气污染物排放控制区实施方案》，对船舶排放控制区范围进行了调整，并在硫氧化物和颗粒物排放、氮氧化物排放、靠港船舶使用岸电等诸多方面提出了新的、更加严格的要求，船舶排放控制区监管工作正面临比较大的挑战。

三、船舶排放污染优化

上文说到船舶的各项防污染现行措施，其中排放防治是较为复杂且难以实时监控的一项，所以防污染还应该从源头下手，船舶有毒有害气体、液体等大部分都来自于船用柴油机，由于船舶在行驶过程中的排放难以监管，所以很可能会导致船舶远洋航行的时候对海洋和大气产生污染。为了有效降低船舶排放污染带来的负面影响，应当对船用柴油机进行优化设计。

(一)均质预混合燃烧

HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition)指的是“均质充量压燃”，也叫预混合气均值压燃。HCCI技术既不同于传统的汽油机点燃方式，也不同于柴油机的点燃方式，HCCI技术中，燃料首先与空气预混合，在燃烧前形成一种均质混合气，这种混合气更容易被点燃，可以实现低温火焰燃烧。

HCCI这项技术在上世纪90年代初已经被提出并开始实验，但是受限于当时的控制技术和电子元器件条件，这项技术一直没有成熟，但是随着近些年大气污染和环保意识的逐步增加，这项技术才被重视并推广。

(二)EGR技术

EGR是Exhaust Gas Re-circulation的缩写，它指的是废气再循环技术，它的原理简单来说就是，发动机排出的部分废气通过废气再循环的方式，再进入到发动机的进气歧管，与新鲜空气混合后再进入发动机内部参与燃烧。

由于废气中含有大量的CO2等多原子气体，而CO2等气体不能燃烧却由于其比热容高而吸收大量的热，使气缸中混合气的最高燃烧温度降低，从而减少了NOx的生成量。[2]

结语

目前，全球环境日益恶化，在积极参与污染防治的同时，也需要注重环境保护，在污染源头做好治理。大量实验研究表明，船舶等大型机械设备在运用先进的节能减排技术后，能够使得其整体运行效果更佳，而且可以帮助控制氮氧化物的产生。然而，这些先进的防污染设备也使得航运成本增加，未来应该着眼于将这些先进的技术进行推广。