船舶生活污水真空系統布置設計

王 燕

（大連中遠海運重工有限公司，遼寧大連 116113）

0 引言

在船舶對海洋的污染中，以油污染的危害最為嚴重，且早已在國際范圍內引起重視，已有種種嚴格的規定。而船舶生活污水，特別是糞便污水對海洋的污染也逐步引起了世界各國的重視。許多國家制定了在本國水域范圍內的污水管理法令，也強烈要求制定國際污水排放標準。聯合國海事協商組織（International Maritime Consultative Organization，IMCO）通過了海洋污染公約，其中附則IV防止船舶生活污水污染規則中規定了污水的定義、船舶適用范圍、污水排放要求以及污水處理裝置證書的簽發要求等。船舶生活污水[1]系統按照排放方式可分為重力式和真空式[2]，真空生活污水系統，由于其使用管徑較小，布置空間小，沖水量少，整個系統重量較輕的特點，現已廣泛應用與各大型客船、渡船以及一些特殊要求的貨船。船舶生活污水系統的布置和設計，在船舶中具有舉足輕重的作用，本文將簡單闡述船舶真空生活污水系統布置設計。

1 真空生活污水系統概述

船舶生活污水真空系統，不同于傳統的重力式生活污水系統，具有管徑小、沖水量少、系統質量輕的特點，適用于大型客船、渡船及有特殊需求的貨船等。真空生活污水是通過真空（空氣）而非水自身重力輸送污水。污水是通過沖擊的形式進行輸送，按照圖1所示的布置，可以獲得最佳的“沖擊”輸送污水的效果。

圖1 真空生活污水典型布置

衡量系統容量時必須考慮到各種日常使用狀況和不同運行工況。應在主管道之間平均分配系統負荷（沖洗）。橫管設計應考慮船舶裝運貨物時的傾斜、滾動等，以防止生活污水的回流，造成堵塞。通過以25 m～30 m的距離設置斜管、輸送袋、單向閥等措施，可以獲得最佳的橫向輸送方案。在管路設計時，應使其盡可能不出現堵塞，如出現堵塞進行系統維護檢修的時候，不中斷整個生活污水系統。此外，為了達到系統的良好運行且降低能量消耗的目的，必須對系統管路的密封性進行測試、記錄、維護。真空生活污水系統管路設計時應考慮維護的方便性，將管路分為多個部分，易于接近和維護。

2 真空生活污水系統的布置設計

2.1 主要特點

真空系統依靠真空裝置抽吸生活污水，因此沖水量大的減少。每沖洗一次重力式坐便器的水量約為12 L～19 L，而真空式僅需1/10。真空系統所使用的便具，均需使用真空式，常規的便具不能用于真空生活污水系統。真空便具的排污管出口通常配備有止回閥，沖水量要求1 L/次～1.9 L/次，沖水壓力為0.25 MPa～0.35 MPa，最低工作真空度為0.02 MPa。真空生活污水系統的管路管徑通常為?50 mm，如果真空式便具使用數量達到100個以上時，總管路才采用?65 mm，而常規重力式下水便具接口通常為?100 mm，總管路通常為?150 mm。采用真空生活污水系統后，糞便柜的尺寸比常規重力式可以小很多，同時污水處理裝置也可以配備小容量的。如果真空式生活污水系統中的糞便柜容量取的稍大些，只要港口內不排放，而在距最近陸地4 n mile外經粉碎后排放，就可以省去配備生活污水處理裝置。由于真空系統管徑較細，所以整個系統的重量比常規重力式要輕很多，這可應用與對重量控制有專門要求的船舶或者廁所特別多的豪華型客船。真空生活污水系統管徑選擇見表1。

表1 真空生活污水系統管徑選擇

管路管徑尺寸是基于如下設計：在高峰期時，每小時有2～3個人使用一個室內便池。對于公共便池，預計每小時最多沖洗15次。故建議將使用頻繁的公共便池分別連接至單獨的管路，為了易于維護，一根主管路通常最多連接50～60個便池。

真空生活污水系統的管路布置幾乎可以與甲板平行敷設，不必特意考慮較大的傾斜度，方便管路的布置。另外，真空式便具引出的管路還可以直接垂直向上敷設，但高度通常不超過3 m。一般船上設置2套抽真空裝置，相互備用。當真空度達到0.035 MPa時，真空裝置啟動，當真空度達到0.05 MPa時，真空裝置自動停止。同時通常要求真空度低于0.02 MPa時，設置低壓報警。

2.2 真空生活污水系統的布置設計

真空系統的管路材料選擇必須適用于在真空狀況下（壓力管路）進行污水輸送，同時必須考慮防火、腐蝕和方便維護等。當使用塑料管材時，必須遵守SOLAS[3]及規范等相關條例，同時注意不同塑料材質之間的區別。比如某些機構可能禁止使用HDPE、PVC溶劑釋放的氣體有害健康，塑料管路無法耐40 ℃以上的高溫，見表2。

表2 真空生活污水系統管路材質選擇

由于真空系統不依賴重力，故管路的布置上具有眾多的優勢和靈活性。通常真空管路可將衛生設備（便池和界面閥）連接到升流管，但下行管路的連接方式是長期運行和維護的最佳方式。典型的真空生活污水管路布置對管路的斜度要求不高，只要求有0.2%的微小斜度即可，幾乎等于水平布置。通常布置管路時，如果空間允許，盡量考慮0.5°～1°的傾斜，見圖2。

圖2 真空生活污水斜度典型要求

真空生活污水系統支管的設置和重力式一樣，必須與水流方向成45°角方向連接到主管路上，不允許使用Y或者T型支管，容易造成管路堵塞。支管路應從主管路上面斜45°平滑彎曲連接至主管路的上側。真空生活污水系統管路布置非常靈活，不要求像重力式生活污水系統那樣只能帶斜度下行，方便船舶管路的綜合布置。見圖3。

圖3 真空生活污水輸送袋典型布置

圖3中，組合高度H1+H2+...Hn≤3 m即可。

真空生活污水系統升流管的布置，通常可以設置2 m～3 m高度的升流管路，高度約為船舶一層甲板的高度。如果船舶甲板層高較高的情況下，升流管想做到3 m以上的情況，可考慮通過增加輸送袋和單向閥的形式，阻止污水回流至便池即可。需要注意的是升流管路上升部分的管路直徑不得擴大。需要注意的是：上行升流管接主管的位置，不允許水平支管的位置工作狀況下存水，鵝頸支管處應按要求高一些，且與主管接口處應向下傾斜，以防止低真空而產生污水倒流。另外上行升流管應連接在比支管口徑大的主管路上，以減少污水回流的危險，見圖4。

圖4 真空馬桶處污水管布置

真空生活污水系統截止閥的合理設置，通常選用直通閥(滑閥、薄膜閥或者球閥)，應布置在每個主管路上，當管路故障時，關閉此閥維護，不影響整個系統的正常運行。真空生活污水系統檢查口的設置，通常布置在可以從所有方向接近管路中可能出現的堵塞物的位置，比如水平管路的末端、縱向主管路的上端、輸送袋的位置、90°彎管附近，水平管路通常每間隔25 m～30 m設置檢查口。

真空生活污水系統管附件選擇應使用彎曲半徑足夠大的附件或者使用帶45°的彎管配件，彎管位于離便池大于3 m的位置活界面閥必須具有大半徑或者帶有2個45°的彎頭。便池和界面閥連接的最大長度通常為3 m，此處可以使用短半徑彎頭。

真空生活污水系統管支架的設置，通常真空管路中高“沖擊”速度會在彎管或者支管處暫時產生較強壓力，此處管路必須用支架牢靠固定。為了適用于塑料管，鋼支架在支架和管路或者塑料夾之間都帶有彈性襯墊，以確保管道不會被振動或者熱脹冷縮損壞。每次改變管路方向時，必須增加支架固定支撐。當把升流管接到主管路時，必須將支架或者卡箍同時固定于便池后和船舶甲板上。對于直鋼管，將支架安裝在中心距離約2.5 m處；對于塑料管，則將支架安裝在中心距離約1.5 m處，同時需滿足船廠施工慣例要求。另外，管卡的間距應綜合考慮管材廠家的推薦數據[4-5]。

真空生活污水系統，除滿足以上要求外，還應滿足下面幾點要求：

1）生活污水或經過處理后的排放水，排出舷外時應避免被海水門吸入；

2）生活污水管路通常敷設在船舶走廊的天花板上，應盡可能避免穿過餐廳、廚房、住艙、冷藏庫、糧庫以及油艙和淡水艙等；如確認無法避免，應考慮其他防泄漏的措施。另外各層甲板的廁所布置時應盡量考慮上下相對集中，減少生活污水管的長度。

3）生活污水管的接管應正確合理，一定要避免產生倒灌，引起不必要的麻煩。

3 結論

船舶生活污水真空系統管路布置設計，不僅要滿足船級社規范、船東特殊要求、人員操作習慣等各種條件，還要滿足人體工程學、操作習慣和美觀性等。后續設計可以考慮加大實船使用的方便性、管附件最少化，減少施工難度和節省時間、節省成本，同時也減少船員后期使用維護時間，不斷改進和創新，為造船事業盡一份薄力。