基于碼頭改造的內河洗艙站設計

龔煌 王陽 ,張錦

摘 要：隨著長江航運的快速發展，長江干線散裝液體危險化學品船流動停靠船舶艘次大量增加，對水生態環境帶來嚴重挑戰，同時長江流域現有洗艙站數量少且功能不完善，急需加大洗艙站建設力度。針對目前長江內河洗艙站研究工作開展較少的問題，本文基于內河洗艙站設計，結合現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，可供類似工程設計參考。

關鍵詞：長江干線;碼頭改造;內河洗艙站

1 引言

隨著長江航運的快速發展，長江流域內流動停靠船舶艘次快速增加，但同時也帶來了一系列水生態環境造成污染的問題。一方面過往船舶產生的船舶垃圾、生活污水、油污水總量迅速增長。現有船舶污染物接收、轉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，對江水生態環境造成污染;另一方面由于內河危化品船舶絕大部分不帶洗艙設備，為保證貨品質量以及防止不同貨物之間的化學反應危及航運安全，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規定也需要洗艙，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，洗艙不規范，洗艙水偷排行為屢見不鮮，影響長江水質，對長江水質造成污染，給船舶安全營運及內河水域的環境保護帶來嚴峻挑戰。因此急需加大洗艙站建設力度，對干線洗艙站點進行重新布局規劃。

關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品船洗艙站現狀與發展對策進行了分析，林樺[2]等研究了基于線狀系統的長江干線運輸船舶洗艙站的選址問題，但少有關于內河洗艙站設計方面的研究[3～4]。本文基于內河洗艙站設計，結合現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分析，以供相關工程設計參考。

2 現有碼頭現狀

現有碼頭從上游往下依次布置1～5#泊位，占用碼頭岸線720m，設計年吞吐量為382萬噸，現已建成并投產運營。碼頭水域由上游向下游布置1個5000m3液態烴泊位、4個5000t級泊位，依次為：1#液化烴泊位、2#化學品泊位（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構，1#～5#泊位前端設置一艘85×16m的鋼質躉船，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，躉船后方設置撐桿系統，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

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

利用現有5#泊位鋼制躉船為洗艙船舶靠泊平臺，在5#泊位下游50m富裕岸線范圍內新增45m×18m躉船一座，作為洗艙躉船。新增躉船距離5#泊位現有鋼制躉船10m，其上通過12m×4m鋼聯橋相連，設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，引橋后方設置22×16m設備平臺一座，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，再經廢水泵輸送至后方陸域新建的2個2000m3廢水儲罐，由現有碼頭廠區的廢水處理站進行處理。

2.2.2 對現有碼頭的改造及影響分析

利用現有危化品碼頭5#泊位鋼制躉船作為洗艙船舶靠泊平臺，對5#泊位裝卸作業時間存在一定影響。在現有碼頭5#泊位下游順岸新增一艘45m×18m的躉船為洗艙作業平臺，新增躉船在上下游的拋錨對船舶的靠泊會有一定的干擾。

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

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

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、化學品廢水管道輸送至后方儲罐，再通過管道輸送到現有廢水調節罐，并由現有碼頭廠區的廢水處理站進行處理。

洗艙躉船上設置一套一體化凈水裝置，江水經該裝置處理后進入躉船凈化水艙作為洗艙用水，不足部分由生產水管進行補充。生產水管、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，化學品廢水管為新建管線。

設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）→預洗（惰化）→蒸汽蒸洗（惰化）→通風→人工沖洗→管線吹掃→通風干燥

（1）殘液清掃。在正式用水清洗船艙之前，利用真空系統，將貨艙內殘液收集至真空罐內，收集結束后，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，利用現有碼頭中壓氮氣持續向貨艙通入氮氣，排出氧氣，保持艙內氧氣體積比小于8%。

（3）預洗。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用。該過程由洗艙機進入貨艙內完成。

（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施。

（5）通風。利用防爆風機對每艙進行同時通風，直至達到下艙作業要求，測氧測爆不合格繼續進行通風置換。下艙作業時應采用便攜式可燃氣體探測儀對艙內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、貨油泵內不積水，確保洗艙的質量。

（8）通風干燥。使用風機，利用船舶的大小艙口進行強制通風，直到艙內水份全部風干，保持艙內干燥。

3.3. 污水處理方案

生產廢水依托現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的油污水罐和化學品廢水罐各1座，作為污水儲存罐。

3.3.1、污水水質

結合洗艙船舶的貨品類型，生產廢水主要為油類廢水、苯類廢水和醇類廢水。含油廢水水質指標如表1。其相關指標取值參考同類廢水經驗取值。

3.3.2現有污水處理場設計及運行參數

現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如下：

PH：7.47

COD：719mg/L

氨氮：40mg/L

總氮：62mg/L

總磷：2mg/L（無監測數據，假定）

3.3.3可行性論證

3.3.3.1水量

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

3.3.3.2 水質

（1）油類廢水。經加權平均計算后，當本工程油類廢水按7.7m3/h的流量與現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。經加權平均計算后，當本工程油類廢水按6.2m3/h的流量與原現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。

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

3.3.4結論

洗艙新增的生產污水依托現有碼頭現有污水處理場進行處理，其水量和水質均不超過該系統的要求，是可行的。

4 總結

本文給出了含油廢水、化學品（苯類、醇類）洗艙污水各類水質指標參考值，洗艙污水依托現有污水處理場進行處理，其水量和水質可以滿足該系統要求。

洗艙工藝采取物理水洗艙方法，洗滌用品采用工業用金屬洗滌劑（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）→預洗（惰化）→蒸汽蒸洗（惰化）→通風→人工沖洗→管線吹掃→通風干燥。

本文結合對現有碼頭的改造，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河洗艙站工藝設計及污水處理進行了詳細分析和總結，并對現有碼頭的影響進行了分析，可以為長江干線洗艙站工程設計提供一定參考。

參考文獻：

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

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

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

[4]內河洗艙站碼頭設計指南：JTS 173-2019[s].北京：人民交通出版社.2019.