2 300客位/2 500m車道客滾船生活污水收集系統(tǒng)設(shè)計

伍 剛 王文中

（上海船舶研究設(shè)計院，上海 201203）

0 前言

隨著航運業(yè)和海洋開發(fā)的快速發(fā)展，越來越多的船舶航行在海洋上。船用生活污水成了海洋污染的主要污染源之一。2005年IMO對船舶生活污水的排放指標進行了修改，除對懸浮固體、五日生化需氧量、大腸桿菌的排放指標進行了更嚴格的限制外，還增加了化學(xué)需氧量、pH值以及余氯排放要求，此排放標準已于2010年開始執(zhí)行。

1 船用生活污水的分類和生活污水排放標準

船舶生活污水來自于船上人員（船員和旅客）的日常生活排水，按照所排水的水質(zhì)不同可分為“黑水”和“灰水”兩種類型?！昂谒笔侵肝廴疚锖枯^高的廁所排水，即糞便污水；“灰水”是指污染較輕的洗浴、廚房、洗衣等廢水。表1為IMO及一些當(dāng)局關(guān)于生活污水排放的標準。

2 污水收集系統(tǒng)的研究

2.1 2 300客位/2 500m車道客滾船

2 300客位/2 500m車道客滾船是由上海船舶研究設(shè)計院設(shè)計、山東黃海造船廠建造的豪華型客滾船，已于2010年年初開建。該船初步計劃用于大連至煙臺之間的客貨運輸，鑒于中韓之間的客貨量不斷上升，將來可能投入到中國至韓國航線。

表1 生活污水排放標準

2.2 污水收集系統(tǒng)

客滾船上旅客和船員眾多，用水需求量很大，為減少淡水耗量，節(jié)省運行成本，該船在船員和旅客大部分艙室?guī)鶅?nèi)采用了真空污水收集系統(tǒng)，部分旅客公共艙室?guī)捎弥亓κ绞占到y(tǒng)。這樣設(shè)計的優(yōu)點有：

1）一般來說，重力式系統(tǒng)每人每天需要約70 L水量，而真空系統(tǒng)僅需要10 L，節(jié)省了水量。

2）考慮到坐席艙等公共艙室?guī)褂妙l率較高，堵塞的概率高，若采用真空系統(tǒng)，可能會經(jīng)常造成系統(tǒng)故障，影響整個系統(tǒng)的運行。

3）對于生活污水處理裝置而言，分為水力負荷和有機物負荷處理能力兩種指標。若全部處理來自真空收集系統(tǒng)的污水，有機物濃度過高，污水處理裝置無法處理，需要額外的稀釋水，而采用重力式與真空式相結(jié)合的收集系統(tǒng)，可以剛好彌補這一缺陷。

4）真空系統(tǒng)的另一最大好處是輸送管路非常小，便于船內(nèi)布置，不受重力影響，即便船舶在搖擺和固定傾斜時，不致使馬桶內(nèi)的水溢出或者排不下去。

在此收集系統(tǒng)內(nèi)，每一個真空便器都與真空管系相連接，除了在沖洗便器時，其他時間內(nèi)便器與管系的連接處都處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)沖洗便器時，便器上的排放閥將打開幾秒鐘，這樣真空便器就與真空管系相接通，利用外界與管道中的空氣壓差，便器內(nèi)的污物被吸入管系。廁所間內(nèi)的小便斗、洗手盆、地漏水、病房、醫(yī)務(wù)室的洗滌盆與灰水閥相連?；宜y連接到真空管路中，當(dāng)灰水閥內(nèi)灰水量達到一定液位時，灰水閥自動打開，將灰水抽吸至真空管路后自動關(guān)閉。

真空泵維持真空的功能是通過真空壓力開關(guān)來實現(xiàn)的。當(dāng)管系中真空度降至真空壓力開關(guān)設(shè)定的下限值時，真空壓力開關(guān)閉合，啟動真空泵，真空泵投入工作。當(dāng)管系中的真空度達到真空壓力開關(guān)設(shè)定的上限值時，壓力開關(guān)斷開，真空泵停止運轉(zhuǎn)。真空收集系統(tǒng)原理圖見圖1。

圖1 真空收集系統(tǒng)原理圖

2.3 污水收集系統(tǒng)計算

此船航程比較短，每天來回航程約為12 h?？紤]航程短的因素，污水處理裝置處理能力按總生活污水量的50%計算。

該船國內(nèi)航行時，設(shè)計總定員為2 300人。國際航行設(shè)計定員為船員100人，旅客1 802人，共計1 902人。該船生活污水采用真空收集系統(tǒng)和重力式泄放系統(tǒng)相結(jié)合的方式，其中采用重力式泄放系統(tǒng)主要應(yīng)用于部分公共浴廁所，其使用人數(shù)約600人。

根據(jù)中國船級社《船用生活污水處理系統(tǒng)產(chǎn)品檢驗指南》的相關(guān)要求，船員每人每天產(chǎn)生的黑水量為70 L（常規(guī)重力收集方式）；真空收集方式，每人每天產(chǎn)生的黑水量為常規(guī)重力收集方式的1/7，即為10 L/p.d。污水艙艙容計算見表2。

表2 污水艙艙容計算

本船實際布置的污水艙艙容約為248m3，能夠至少滿足4 d的生活污水存儲量，滿足設(shè)計要求。生活污水處理裝置處理能力計算如下：1）水力負荷計算見表3。

表3 水力負荷計算單位：L/d

2）有機負荷計算見表4。根據(jù)中國船級社《船用生活污水處理系統(tǒng)產(chǎn)品檢驗指南》的相關(guān)要求，每人每天產(chǎn)生的有機負荷BOD5為35 g。由于本船廚房灰水等并不排入污水處理裝置，實際每人每天產(chǎn)生的有機負荷BOD5約為30 g。

表4 有機負荷計算

2.5 污水收集系統(tǒng)的特殊考慮

該船生活污水處理的難點所在，除了上述所探討的船舶生活污水的水量及水質(zhì)特性外，影響船舶生活污水處理裝置的其他因素概括如下：

1）空間和位置。該船上建廁所分布范圍較廣，幾乎遍布整個船長區(qū)域。污水處理裝置尺寸較大，對布置空間和位置要求很高。為便于污水管路的布置，本船兩臺生活污水裝置分別布置在兩舷靠近船中位置。

2）污水處理裝置艙室空氣溫度。污水處理裝置艙室內(nèi)空氣溫度過高，對采用生物處理工藝的污水處理裝置可能產(chǎn)生不利影響。如果污水處理裝置艙室通風(fēng)設(shè)計不合理，會使處理裝置內(nèi)液體溫度升高至35℃以上，從而抑制微生物的生理活動。設(shè)計時，應(yīng)注意對污水處理裝置艙室進行有效的通風(fēng)，使艙室內(nèi)溫度維持在35℃以下。

3）生活污水排放速率。根據(jù)IMOMEPC157（55）的要求，船舶在距最近陸地3 nmile以外，使用主管機關(guān)所認可的設(shè)備，排放業(yè)經(jīng)粉碎和消毒的生活污水，或在距最近陸地12 nmile以外排放未經(jīng)粉碎或消毒的生活污水。但不論哪種情況，不得將集污艙中儲存的生活污水，或來自裝有活動物處所的生活污水即刻排光，而應(yīng)在船舶以不低于4 kn的航速航行時，以適當(dāng)?shù)乃俾逝欧?。生活污水排放速率計算見?。

本船生活污水排放泵排量為15m3/h，從表5看，在大部分工況下能夠用此污水泵向舷外排放生活污水。

3 結(jié)語

隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，將會有越來越多的豪華郵輪將在中國設(shè)計和建造，對于船員和旅客都比較多的郵船，生活污水的收集和處理系統(tǒng)需要進一步優(yōu)化。

表5 生活污水排放速率計算kn單位：