基于碼頭改造的內(nèi)河洗艙站設(shè)計

龔煌 王陽 ,張錦

摘 要：隨著長江航運的快速發(fā)展，長江干線散裝液體危險化學(xué)品船流動停靠船舶艘次大量增加，對水生態(tài)環(huán)境帶來嚴重挑戰(zhàn)，同時長江流域現(xiàn)有洗艙站數(shù)量少且功能不完善，急需加大洗艙站建設(shè)力度。針對目前長江內(nèi)河洗艙站研究工作開展較少的問題，本文基于內(nèi)河洗艙站設(shè)計，結(jié)合現(xiàn)有碼頭改造對洗艙工藝方案和污水處理等進行了梳理和總結(jié)，可供類似工程設(shè)計參考。

關(guān)鍵詞：長江干線;碼頭改造;內(nèi)河洗艙站

1 引言

隨著長江航運的快速發(fā)展，長江流域內(nèi)流動?？看八掖慰焖僭黾樱瑫r也帶來了一系列水生態(tài)環(huán)境造成污染的問題。一方面過往船舶產(chǎn)生的船舶垃圾、生活污水、油污水總量迅速增長。現(xiàn)有船舶污染物接收、轉(zhuǎn)運及處置工作不完全符合船舶垃圾、油污水接收的要求，影響長江水質(zhì)，對江水生態(tài)環(huán)境造成污染;另一方面由于內(nèi)河?；反敖^大部分不帶洗艙設(shè)備，為保證貨品質(zhì)量以及防止不同貨物之間的化學(xué)反應(yīng)危及航運安全，貨主一般要求船公司在更換不相容貨物時進行洗艙，同時船舶檢驗維修以及拆船時按相關(guān)規(guī)定也需要洗艙，目前長江沿線尤其是中下游洗艙站點和功能不完善，洗艙市場不成熟，洗艙不規(guī)范，洗艙水偷排行為屢見不鮮，影響長江水質(zhì)，對長江水質(zhì)造成污染，給船舶安全營運及內(nèi)河水域的環(huán)境保護帶來嚴峻挑戰(zhàn)。因此急需加大洗艙站建設(shè)力度，對干線洗艙站點進行重新布局規(guī)劃。

關(guān)于洗艙站方面的研究，徐培紅[1]等對長江干線散裝液體危險化學(xué)品船洗艙站現(xiàn)狀與發(fā)展對策進行了分析，林樺[2]等研究了基于線狀系統(tǒng)的長江干線運輸船舶洗艙站的選址問題，但少有關(guān)于內(nèi)河洗艙站設(shè)計方面的研究[3～4]。本文基于內(nèi)河洗艙站設(shè)計，結(jié)合現(xiàn)有碼頭改造著重對洗艙工藝方案和污水處理等進行了總結(jié)分析，以供相關(guān)工程設(shè)計參考。

2 現(xiàn)有碼頭現(xiàn)狀

現(xiàn)有碼頭從上游往下依次布置1～5#泊位，占用碼頭岸線720m，設(shè)計年吞吐量為382萬噸，現(xiàn)已建成并投產(chǎn)運營。碼頭水域由上游向下游布置1個5000m3液態(tài)烴泊位、4個5000t級泊位，依次為：1#液化烴泊位、2#化學(xué)品泊位（兼顧成品油出口），3#、4#、5#成品油泊位，其中4#、5#泊位兼顧原油接卸功能。

碼頭采用浮式碼頭結(jié)構(gòu)，1#～5#泊位前端設(shè)置一艘85×16m的鋼質(zhì)躉船，碼頭泊位岸線總長720m。每艘躉船后方通過1榀48×6m活動鋼引橋與1#～5#閥室平臺連接，躉船后方設(shè)置撐桿系統(tǒng)，撐桿長度為45m，撐桿墩平面尺度為5×5m。1#、2#、4#、5#閥室平臺尺寸為22×16×2m，3#閥室平臺尺寸為30×25×2m，平臺頂高程均為18.7m。閥室平臺之間通過9m寬鋼筋混凝土引橋連接。現(xiàn)有碼頭總平布置如圖1：

2.2. 改造后總平面布置方案

2.2.1 改造后總平面布置方案

改造方案擬在現(xiàn)有碼頭5#泊位下游新增躉船一座，設(shè)計最大年洗艙能力為306艘次。

利用現(xiàn)有5#泊位鋼制躉船為洗艙船舶靠泊平臺，在5#泊位下游50m富裕岸線范圍內(nèi)新增45m×18m躉船一座，作為洗艙躉船。新增躉船距離5#泊位現(xiàn)有鋼制躉船10m，其上通過12m×4m鋼聯(lián)橋相連，設(shè)計低水位時躉船前沿線位于約-4m等高線。新增躉船后方通過1榀52×6m鋼引橋與6#閥室平臺連接。6#閥室平臺尺寸為16m×12m，在6#閥室平臺后方布置18m×8m電氣平臺一座。6#閥室平臺與現(xiàn)有5#閥室平臺之間通過長62m寬8m的鋼筋混凝土引橋連接，引橋后方設(shè)置22×16m設(shè)備平臺一座，平臺頂高程均為18.7m。

洗艙過程中各階段廢水通過船泵或潛水泵先排至躉船廢水箱暫存，再經(jīng)廢水泵輸送至后方陸域新建的2個2000m3廢水儲罐，由現(xiàn)有碼頭廠區(qū)的廢水處理站進行處理。

2.2.2 對現(xiàn)有碼頭的改造及影響分析

利用現(xiàn)有?；反a頭5#泊位鋼制躉船作為洗艙船舶靠泊平臺，對5#泊位裝卸作業(yè)時間存在一定影響。在現(xiàn)有碼頭5#泊位下游順岸新增一艘45m×18m的躉船為洗艙作業(yè)平臺，新增躉船在上下游的拋錨對船舶的靠泊會有一定的干擾。

考慮洗艙作業(yè)各管線在5#泊位鋼制躉船前沿的布設(shè)及洗艙機、人員在前沿的操作空間，對裝卸作業(yè)的工藝設(shè)備和管線存在一定干擾，需對現(xiàn)有5#泊位鋼制躉船進行一定改造。

新增一根DN150管道輸送化學(xué)品廢水，通過現(xiàn)有碼頭及場區(qū)現(xiàn)有管架連接后方新建廢水儲罐，需占用一定空間，且施工期內(nèi)管架和管道施工均會對現(xiàn)有碼頭生產(chǎn)造成一定影響。

3 洗艙工藝方案

3.1 工藝方案

洗艙工藝采取物理水洗艙方法，洗滌用品采用工業(yè)用金屬洗滌劑（粉末），洗滌劑與水混合配比3～5%。洗艙過程中各階段廢水通過船泵或潛水泵先排至躉船廢水箱暫存，再分別通過含油廢水管道、化學(xué)品廢水管道輸送至后方儲罐，再通過管道輸送到現(xiàn)有廢水調(diào)節(jié)罐，并由現(xiàn)有碼頭廠區(qū)的廢水處理站進行處理。

洗艙躉船上設(shè)置一套一體化凈水裝置，江水經(jīng)該裝置處理后進入躉船凈化水艙作為洗艙用水，不足部分由生產(chǎn)水管進行補充。生產(chǎn)水管、含油污水管、洗艙用氮氣、蒸汽從5#閥室平臺原有管路引出至洗艙躉船，化學(xué)品廢水管為新建管線。

設(shè)1套洗艙廢氣處理裝置，單套處理能力600m3/h，分別用于處理船舶貨艙在惰氣置換、蒸艙工序排放的含油廢氣和化工廢氣，處理后通過排氣筒高空排放。

3.2 工藝流程

洗艙工藝流程如下：

殘液清掃（惰化）→預(yù)洗（惰化）→蒸汽蒸洗（惰化）→通風(fēng)→人工沖洗→管線吹掃→通風(fēng)干燥

（1）殘液清掃。在正式用水清洗船艙之前，利用真空系統(tǒng)，將貨艙內(nèi)殘液收集至真空罐內(nèi)，收集結(jié)束后，通過管線輸送到后方作為危廢處理。

（2）惰化。在進行惰化的過程，利用現(xiàn)有碼頭中壓氮氣持續(xù)向貨艙通入氮氣，排出氧氣，保持艙內(nèi)氧氣體積比小于8%。

（3）預(yù)洗。在用清洗劑水溶液洗艙前，先用清水沖艙，減少洗艙清洗劑的應(yīng)用。該過程由洗艙機進入貨艙內(nèi)完成。

（4）蒸汽蒸洗。利用低壓蒸汽對船艙進行加熱，蒸洗對象包含管線、貨艙和貨油泵，將使用過的蒸汽引入廢氣冷凝治理設(shè)施。

（5）通風(fēng)。利用防爆風(fēng)機對每艙進行同時通風(fēng)，直至達到下艙作業(yè)要求，測氧測爆不合格繼續(xù)進行通風(fēng)置換。下艙作業(yè)時應(yīng)采用便攜式可燃氣體探測儀對艙內(nèi)可燃有毒氣體進行檢測。

（6）人工清洗。用洗滌液及清水對船艙進行清洗，并進行人工抹艙，洗艙過程中產(chǎn)生的廢水輸送至躉船廢水箱暫存。

（7）管線吹掃。使用中壓氮氣對管線進行吹掃，確保管線、貨油泵內(nèi)不積水，確保洗艙的質(zhì)量。

（8）通風(fēng)干燥。使用風(fēng)機，利用船舶的大小艙口進行強制通風(fēng)，直到艙內(nèi)水份全部風(fēng)干，保持艙內(nèi)干燥。

3.3. 污水處理方案

生產(chǎn)廢水依托現(xiàn)有碼頭陸域已有污水處理場進行處理，通過新建罐容均為2000m3的油污水罐和化學(xué)品廢水罐各1座，作為污水儲存罐。

3.3.1、污水水質(zhì)

結(jié)合洗艙船舶的貨品類型，生產(chǎn)廢水主要為油類廢水、苯類廢水和醇類廢水。含油廢水水質(zhì)指標(biāo)如表1。其相關(guān)指標(biāo)取值參考同類廢水經(jīng)驗取值。

3.3.2現(xiàn)有污水處理場設(shè)計及運行參數(shù)

現(xiàn)有碼頭陸域污水處理場分為含油污水和含鹽污水兩個處理系列，設(shè)計處理能力均為600m3/h，實際處理水量為399m3/h（含油系列）和401m3/h（含鹽系列）。油類廢水、苯類廢水和醇類廢水均通過含油處理系列進行處理。

3.3.2.1含油處理系列進水水質(zhì)限值如下：

PH：6～9

COD：800mg/L

氨氮：60mg/L

總氮：100mg/L

總磷：3mg/L

3.3.2.2含油污水系列實際進水的平均水質(zhì)如下：

PH：7.47

COD：719mg/L

氨氮：40mg/L

總氮：62mg/L

總磷：2mg/L（無監(jiān)測數(shù)據(jù)，假定）

3.3.3可行性論證

3.3.3.1水量

現(xiàn)有碼頭污水處理場含油系列的設(shè)計處理能力為600m3/h，實際處理水量為399m3/h，本工程最高日平均小時生產(chǎn)廢水量8.2m3/h，不超過600m3/h的設(shè)計處理能力。

3.3.3.2 水質(zhì)

（1）油類廢水。經(jīng)加權(quán)平均計算后，當(dāng)本工程油類廢水按7.7m3/h的流量與現(xiàn)有碼頭處理場進水混合后，COD平均值為800mg/L，PH值為6.65，氨氮為40mg/L，總氮為61.7mg/L，總磷為2.25mg/L，均不超過含油處理系列的進水限值。

（2）苯類廢水、醇類廢水。經(jīng)加權(quán)平均計算后，當(dāng)本工程油類廢水按6.2m3/h的流量與原現(xiàn)有碼頭處理場進水混合后，COD平均值為800mg/L，PH值為6.73，氨氮為39.7mg/L，總氮為61.5mg/L，總磷為2.05mg/L，均不超過含油處理系列的進水限值。

在現(xiàn)有碼頭現(xiàn)有污水處理場附近新建1座含油污水罐和1座化學(xué)品廢水罐，罐容均為2000m3。含油廢水與化學(xué)品廢水分別進入廢水儲罐儲存，設(shè)置2臺含油廢水泵（一開一備）和2臺化學(xué)品廢水泵（一開一備），將廢水輸送至現(xiàn)有污水調(diào)節(jié)罐摻配后送入污水處理設(shè)施。

3.3.4結(jié)論

洗艙新增的生產(chǎn)污水依托現(xiàn)有碼頭現(xiàn)有污水處理場進行處理，其水量和水質(zhì)均不超過該系統(tǒng)的要求，是可行的。

4 總結(jié)

本文給出了含油廢水、化學(xué)品（苯類、醇類）洗艙污水各類水質(zhì)指標(biāo)參考值，洗艙污水依托現(xiàn)有污水處理場進行處理，其水量和水質(zhì)可以滿足該系統(tǒng)要求。

洗艙工藝采取物理水洗艙方法，洗滌用品采用工業(yè)用金屬洗滌劑（粉末），洗滌劑與水混合配比3～5%。洗艙工藝流程如下：殘液清掃（惰化）→預(yù)洗（惰化）→蒸汽蒸洗（惰化）→通風(fēng)→人工沖洗→管線吹掃→通風(fēng)干燥。

本文結(jié)合對現(xiàn)有碼頭的改造，著重從洗艙工藝方案、洗艙工藝流程、污水處理方案及其可行性等角度對內(nèi)河洗艙站工藝設(shè)計及污水處理進行了詳細分析和總結(jié)，并對現(xiàn)有碼頭的影響進行了分析，可以為長江干線洗艙站工程設(shè)計提供一定參考。

參考文獻：

[1]徐培紅，郭君. 關(guān)于長江干線散裝液體危險化學(xué)品船洗艙站現(xiàn)狀與發(fā)展對策的思考[J]. 航海，2018，（5）：36-38.

[2]林樺，李表奎，徐培紅. 基于線狀系統(tǒng)的長江干線運輸船舶洗艙站選址研究[J]. 物流技術(shù)，2017，（06）：112-115.

[3]張弛. 長江船舶洗艙站建設(shè)亟待破局[J]. 中國水運，2019，（05）：19-20.

[4]內(nèi)河洗艙站碼頭設(shè)計指南：JTS 173-2019[s].北京：人民交通出版社.2019.