生活污水處理系統排舷外管設計

李杰鋒　周芳　王奕凡

摘 要：船舶在航行中，生活污水（例糞便、病房水等）排舷外有嚴格的控制。離岸情況下，需要經過船級社認可的處理方式處理后的污水才可以排出舷外。MARPOL（73/78）對船舶生活污水的收集與排放有明確的要求，但目前污水排舷外口的高度設計及閥門的選型并未提出具體參數要求。本文結合實際的生活污水排出口設計方案，對各種不同排舷外管方案展開討論，分析各方案的利弊。

關鍵詞：生活污水處理系統；排舷外閥；舷側接管

中圖分類號：U664.85 文獻標識碼：A

Abstract：During voyage， the overboard discharge of sewage water is rigidly controlled and before discharge sewage water should be treated by special method which is approved by ship class society. The requirements for holding and discharge of sewage water are stated in the MARPOL （73/78）， but the height of overboard discharge outlet and discharge valve type are not stipulated. This paper discusses about the advantages and disadvantages of different kinds of sewage water overboard discharge pipe.

Key words：Sewage water system； Overboard discharge pipe； Overboard discharge valve

1 引言

近年來，各國海事組織對生活污水的排放要求越來越嚴格。船東、船廠和設計院對這方面的關注程度也日漸提高。船舶生活污水排放公約主要是參照MARPOL73/78的要求。MARPOL公約長期以來沒有很大的變動，未涉及排舷外口要求。各國多是對污水中菌群的控制，對于排舷外口的高度及閥門選型沒有很明確的要求。本文就各種不同的船舶生活污水的排放管設計的優缺點進行討論。

2 相關概念

2.1 生活污水

關于生活污水（公約中特指黑水）的概念，在MARPOL73/78中歸納為四類[1]。但目前部分國外港口對灰水的排放也開始限制在設計中需要一并考慮灰水。經常遇到的污水有如下幾類：

1）各衛生單元及公共廁所排出的黑水；

2）醫務室排出的黑灰水；

3）廚房排出的含油污水（灰水）；

4）混有以上水產生的污水（某些船舶會使用艙柜作為臨時黑灰水柜，這些艙柜只要與污水系統連接后，也按黑水要求）；

5）各洗手盆、浴池、洗衣房排出的污水（灰水）。

2.2 生活污水處理裝置

生活污水處理方法主要包含：活性污泥法、生物膜法，物化法、電化學法等。活性污泥法由于裝置簡單且不耗能，使用最為廣泛，其具體原理見圖1。

2.3 生活污水的控制

離岸大于12 n mile可排放未經處理的生活污水，但必須航速不小于4 kn，且滿足《未經處理生活污水排放計算書的要求》；

離岸小于12 n mile大于4 n mile，可排放經過處理的活污水；

離岸小于4 n mile不準排放生活污水，必須將生活污水存放放于污水艙內。

3 鵝頸管頂部高度

鵝頸管（頂部設虹吸破壞管）的作用是防止處理裝置低于重載水線時，假如舷旁閥破壞海水不會通過生活污水排出管倒灌進生活污水處理裝置。

1）鵝頸最高點高于生活污水排放裝置的頂部200 mm。

如果僅是要求高于生活污水處量裝置箱體以上200 mm，會出現以下兩種情況：

若處理裝置位置高于重載水線，假使舷旁閥門失效海水進入管中，管內水位也不可能高于重載水線，這種情況海水不可能灌入處理裝置，沒必要再設置鵝頸管；若處理裝置的位置低于重載水線，防倒灌主要依賴排舷外閥， 舷外閥被破壞時鵝頸管一樣起不了作用。

也就是說，無論污水處理裝置位于重載水線以上或以下，若僅是單純要求鵝頸管高出處理裝置頂200 mm的確要求并不完全合理，不如直接將處理裝置布置于重載水線之上，取消鵝頸管，這樣設計管路更為簡單，管內也不容易積有污水。

2）鵝頸最高點高于重載水線0.01倍船長。

由于鵝頸管高度足夠高，即使遇到風浪時舷旁止回閥失效，海水依然不能越過鵝頸管倒灌進生活污水處理裝置。

高出重載水線0.01倍船的高度余量，主要是考慮了船舶航行中存在縱傾和橫傾影響。國內設計院一般要求鵝頸管必須高于夏季載重水線1 600～2 000 mm，而日韓船舶一般都要求高于重載水線500 mm以下的生活污水排出管加厚處理，并進行特涂，以防止管路腐蝕。

本方案的缺點是，從污水處理裝置出口至鵝頸管頂部的管段常常會積有污水，無法排出。

4 排出口設計

4.1 排出口高度

1）排出口的高度在MARPOL中并沒有明確的要求，如果船東沒有特殊要求，一般將排出口設置于輕載水線以下～200-500 mm之間處。

其優點是排出口長期處于輕載水線以下，舷旁不會出現污水排出留下的水痕，比較美觀；缺點是舷旁閥堵塞時疏通比較困難，需在輕載狀態下乘小艇到舷邊用堵漏毯將該口塞住，再回機艙進行維修閥門。endprint

2）排出口設置高于輕載水線200～500 mm。

其優點是維修方便，在輕載狀態下即可在機艙內進行閥門輸通；缺點是會留下污水痕。

兩種方案各有優缺點。

4.2 排出閥的設置

4.2.1 單獨設置一道防浪閥

防浪閥是一種比較特別的閥門，作用類似于日標旋啟式止回閥，全船僅在生活污水排舷外口使用。按開閉方式分有可閉式與不可閉式兩類；按照型式有立式和臥式兩類。

《鋼規》要求排舷外口必須可閉，由于空間問題一般偏向立式。但有船東喜歡使用臥式，操作起來更為方便。

其工作原理簡單：污水排出時閥瓣打開，海水回灌時閥瓣歸位。由于工作環境比較惡劣，較容易被腐蝕，也比較容易卡死，故多為青銅材質。

假若生活污水排出口低于輕載水線，防浪閥長期位于水線以下，作用相當于一個板式止回閥，僅是防水倒灌，并沒有任何防海浪的作用；且防浪閥密性不如普通的截止止回閥，抗堵塞性不如閘閥。

CBZ800船用閥門選用指南推薦排舷外口設置使用防浪閥。長期以來，還是有不少原理圖將排舷外口位于水線以下200～500 mm之間，并使用單獨使用防浪閥作為排舷外閥。

4.2.2 鑄鋼截止閥+舷側截止止回閥

由于防浪閥維護起來不太方便，部分設計院傾向于使和截止閥+截止止加閥作為生活污水處理裝置的排舷外閥。

這種配置無論位于水線上下密性都非常好，安全可靠，也完全符合規范的要求。

其缺點是考慮到這兩種閥門的具體形式，很容易在閥心附近產生殘渣。且截止止回閥GB/T 1853如果用于止回狀態，污水的力能頂開止回閥，污水沖出需要的壓力比使用防浪閥要大些。

4.2.3 防浪閥+閘閥

這是比較合理的方式，排出口高度宜設置于輕載水線以上200 mm處。設置閘閥為舷旁閥，內部再接防浪閥。由于閘閥的開度比較大，不易堵塞。平常處理開啟狀態，并不影響防浪閥的功能。如果防浪閥卡死的情況下，也先將閘閥關閉，再在機艙內維修防浪閥。

其缺點是由于閘閥密封性一般，閘閥作為排舷外口的最外一道閥，船檢時常會提出質疑。

5 結語

各種生活污水排舷外管設計均有其優缺點。經全文討論，相對最優方案應為如下方案（圖3），雖然還不夠完善，但從使用及維護角度來看應該是比較合理的。

該方案有以下幾點好處：

1）U型彎在水線以上，即使處于重載狀態止回閥，防浪閥，閘閥都損壞的情況下，仍然可以靠背壓防止海水倒灌入生活污水處理裝置；

2） 防浪閥在水線附近，能充分體現其防浪能力。

3）假如防浪閥卡死，可以先閘閥，方便地對防浪閥進和疏通維護。

缺陷如下：

1）對于使用閘閥做為舷旁第一道閥，部分船檢在規范解讀時可能會提異議。

2）排舷口位于水線以上，舷邊會有少許的水痕。

參考文獻

[1] MARPOL 73/78 防污公約附則IV防止船舶生活污水規則 1.1.3[S].

[2]MEPC.227（64） ANNEX 22 2012 GUIDELINES ON IMPLEMENTATION

OF EFFLUENT STANDARDS AND PERFORMANCE TEST FOR SEWAGE

TREATMENT PLANTS [S].endprint