浮船塢防止液態污染物技術研究

摘" " 要：為了避免浮船塢及其作業中產生的液態污染物對水環境的污染，本文以48000t舉力浮船塢為例，在滿足最新環保法規的基礎上，結合目前已有的環保技術，提出一種各類液態污染物防污染技術方案，通過采用浮船塢防污染結構、浮船塢排放控制等措施，可有效地阻止液態污染物對水環境的污染。本研究對浮船塢的防污染設計技術有借鑒作用為浮船塢有關防污染設計建造標準提供參考。

關鍵詞：浮船塢；防污染結構；污水井；污水收集；疏排水

中圖分類號：U673.332 " " " " " " " " " " " " " " "文獻標志碼：A

Research on Technology of Preventing Liquid

Pollutants From Floating Dock

LIU Mingyu1，" CHEN Hai2

（ 1.Shanghai Bestway Marine Engineering Design Co.， LTD，" Shanghai 201612， China ;" 2.Chongming Maritime Safety Administration，

Shanghai 201913， China ）

Abstract： In order to avoid the pollution of the water environment by the floating dock and the liquid pollutants produced in its operation， this paper takes the 48 000 t lifting floating dock as an example， and on the basis of meeting the latest environmental protection laws and regulations， as well as in combination with the existing environmental protection technology， puts forward a technical scheme for the physical pollution prevention of various liquid pollutants. By adopting the anti-pollution structure of floating dock and the discharge control of floating dock etc， it can effectively prevent the pollution of liquid pollutants to water environment. This study can be used for reference to the anti-pollution design technology of floating dock and provide reference for the relevant anti-pollution design and construction standards of floating dock.

Key words： floating dock;" anti-pollution structure;" bilge well;" sewage collection;" drainage

1" " "引言

隨著經濟的發展和海洋資源的不斷開發利用，人們及相關政府主管機關越來越重視環保問題，尤其是船舶修造方面，地方政府相繼出臺政策推動船舶修造企業改造升級，以期減少對廠區周圍水域的污染。浮船塢，簡稱浮塢，是一種用于修、造船的工程船舶，它不僅可用于修、造船舶，還可以用于打撈沉船、運送深水船舶通過淺水的航道等[1]。然而，關于有效阻止浮船塢液態污染物污染的相關技術較少見諸于報刊雜志，可供參考的資料和研究較為缺乏。近年來，雖然海事主管機關推進遠程視頻監督等創新監管方法，浮船塢內修造船作業導致的污染事故有所下降，但由于缺少技術層面的解決方案，仍然無法從根本上降低浮船塢作業水域污染事故的隨機性和危害性。

浮船塢由底部浮箱與兩舷塢墻組成，連續不可分開[2]。本文以48 000 t舉力浮船塢為例進行研究分析，該浮船塢由華潤大東造船廠建造，建造完成后用于泰國曼谷灣Leam chabang 港的Unithai shipyard amp;engineer Ltd的水域[3]。該浮船塢設計建造滿足美國船級社浮船塢[4]及中國船級社浮船塢相關規范要求[5]和海事局法規[6]。結合目前已有的環保技術，提出一種液態污染物防污染技術方案，通過浮船塢防污染結構布置、浮船塢排放控制等措施，避免浮船塢及其作業中產生的液態污染物對水環境的污染。該研究及應用對浮船塢的防污染設計有一定的借鑒作用，可為今后浮船塢的設計和建造提供參考。

2" " "浮船塢液態污染物防治現狀

2.1" " 液態污染物產生狀態分析

船舶修造作業過程產生的各種液態污染物，如果排入海洋的污染物超出環境容量，將會造成水體環境質量和海洋沉積物質量下降，影響海洋生物群落繁衍，最終導致區域生態功能退化。浮船塢及其修造作業按照污染物來源可分為浮船塢營運液態污染物、修造作業液態污染物、維修船舶液態污染物、事故液態污染物。

1）浮船塢營運液態污染物：主要包括浮船塢機器處所的艙底油污水、衛生間的生活污水等。

2）浮船塢作業產生污染物：塢修項目可分為沉浮塢作業、船殼舾裝涂作業、機電檢修等，修造作業污染物主要包括沖洗廢水、油污水、廢油漆，生活污水等液態污染物；浮船塢作業產生的部分廢棄物中含有廢舊鐵砂、油漆皮和鐵等固態污染物。

3）維修船舶時產生的污染物還包括油污水、油泥、壓載水等。

4）從業人員素質、管理和操作不當產生的污染物。

2.2" "液態污染物防治措施

近年來，修船企業通過改進修船工藝、建立污染物處理和監測設施、防污染制度等措施對浮船塢及其修造作業產生的固體廢棄物、液態污染物、大氣污染物、噪聲進行控制、處理以及達標排放。其中液態污染物由于其難預測、易流動、難沉降等因素，是浮船塢及其修造作業防污染重點，若不能及時有效的轉移處置，極易造成污染事故。通常主要的防治措施是：

1）浮船塢內的油污水應經過油水分離器處理，且排出物含油量小于15 ppm后允許排放；

2）浮船塢內衛生間產生的生活污水達標處理排放應符合國際海事組織通過的MEPC.159（55）決議通過的《經修訂的實施生活污水處理裝置排出標準和性能試驗導則》的有關規定；

3）維修船舶的油污水轉至相關資質的單位處理，不得排放；

4）國際航行船舶維修船舶壓載水經過港口國認可的壓載水置換區域完成達到置換D-1標準，也可通過主管機關認可的壓載水處理裝置處理達到D-2標準后排放；

5）各類沖洗污水需經過浮船塢收集后，轉至陸上接收設施。

此外，浮船塢還可通過設置溢流監測系統監測浮船塢內修造作業時液態污染物動態，以及污染事故應急處置預案，避免液態污染物誤排放造成的水域污染事故。

3" " 浮船塢防污染結構布置

3.1" "防污染結構組成和功能

浮船塢應設置防污染結構解決液態污染物擴散、收集、儲存等問題。浮船塢結構防污染設計主要包括浮箱甲板圍板、污水井、集污油艙和油污水駁運泵艙。浮箱甲板圍板是為有效阻止控制污染物擴散保證塢體結構完整性。而污水井、集污油艙、油污水駁運泵艙等污水收集的結構用以將固、液態污染物分離，并暫時存儲液態污染物，等待駁運岸接收處理。

1）浮箱甲板圍板結構為焊接于浮箱甲板上的水密攔水扁鐵，布置于浮船塢艏部、艉部及左右舷塢洞處，其高度可綜合考慮浮船塢所在區域的年平均降水量和高壓沖洗作業水量，一般約150 mm，可設置一定數量的放泄旋塞。其主要功能：

（1）防止在收集高壓沖洗水時，污水從浮箱甲板泄漏到塢體周圍水域；

（2）防止修船作業時，由于船體破損或人員操作性失誤引起的油污水聚集于浮箱甲板，控制其擴散。

2）污水井位于浮箱甲板以下，近塢墻內側。考慮浮箱甲板橫向曲度因素，污水井可對稱布置于左右舷。其主要功能是收集甲板積水和暫時儲存少量污水，污水井縱向長度方向根據船體結構肋位線分割成4檔，其中2檔為溢流區，兩檔為貫通區，詳見圖1。污水井內貫通區域為接收溢流區內的油污水，FR117～FR119貫通區內設置2路管系，一路為直接排舷外管路，用于排放雨水及浮船塢抬船過程中的積水。一路管子為進集污油艙管路，當浮船塢上有泄漏油污水時，關閉排舷外管路，污水井收集的油污水直接進入集污艙。

浮船塢上經常進行沖砂打磨等作業，甲板上混合了高壓水除銹、清洗作業產生的含有油污、顆粒物、漆皮等污染物，污水井的結構采用溢流設計，溢流區頂部設置溢流孔，溢流孔的尺寸根據疏排水系統的管徑及溢流蓋板上的孔徑進行確定，FR118為貫通區域的分割，故上下均設置貫通孔，見圖2。甲板上的雨水及油污水通過溢流區上的帶孔蓋板流入溢流區，將各種碎屑等固體顆粒在溢流區沉淀，當溢流區的液面不斷升高后，沉淀后的油水混合物通過溢流區頂部的溢流孔進入貫通區。當進行塢修作業時，貫通區內有部分油水混合時，油水排至集污艙。當非塢修作業時，貫通區內為清潔的雨水時，雨水可直接排至舷外。船塢上的作業人員打開溢流區上的蓋板，對溢流區內沉淀的各種固體顆粒不定時進行清理

3）集污艙位于浮箱甲板以下壓載艙內，可劃分為幾個獨立的艙室，沿著塢長縱向分布，可跨中橫向布置或分艙布置于舷側。其功能是接收經過污水井沉淀和過濾之后泄放的污水。

4）油污水駁運泵艙通常位于浮箱甲板以下，污水收集艙室附近用于布置污水駁運泵的艙室結構，舊浮船塢改造也可利用船塢底部空艙、通道或者原有泵艙。考慮到泵艙操作人員的舒適度以及機械設備的穩定運行，應在通風不良的污水駁運泵艙內設置必要的機械通風。

3.2" "防污染結構容積計算

1）污水井容積

布置于浮箱甲板下污水井容積量需考慮船塢底結構、泄放管路截面積、井內閥件尺寸等因素，其中污水井底應與外底板距離大于600 mm。此外，污水井內廢砂等沉淀物需定期清淤，其容積應能滿足人員操作空間要求，建議不應小于0.5 m3。

2）集污油艙容積

集污油艙用于收集和儲存各類沖洗作業中產生的沖洗污水及其他工況中產生的廢水和油污水，其設計總容量可參考船塢高壓清潔水艙的容量，按下式計算：

式中：VJ為單個集污油艙容積，m3；VH—為高壓清潔水艙容積，m3；n 為集污油艙數。

4" " 浮船塢防污染排放控制措施

4.1" 系統組成和工作原理

1）系統組成和功能

浮箱甲板集污油系統主要由油污水駁運泵組單元、集污艙、吸入口、管路及其附件組成。其中各部分構成及功能如下：

（1）油污水駁運泵組單元：通常由兩臺駁運泵組成，且每臺泵排量滿足系統要求的100%排量，其中一臺泵為備用泵。駁運泵的形式可選用離心泵或螺桿泵。其中，螺桿泵適用輸送含有固體顆粒物的液體，更適用于駁運修造船作業中含有顆粒的沖洗污水。在大型浮船塢中，由于污水井及其管路較大，且含油量較對應管路較低，可考慮選用輸送大流量的離心泵，選用離心泵應根據吸口位置決定是否采用自吸型式或設置自吸裝置；

（2）集污艙：艙內設置測深管路、液位遙測、透氣管等：

① 測量管路和艙室液位遙測系統用于測量和監測集污艙內的液位；

② 透氣管應延伸至頂甲板以上，以避免集污油艙液位升高造成超壓損壞艙室。由于集污油艙注入管通徑較大，且為重力注入，其管徑截面積可略小于污水重力泄放管截面積。

（3）吸入口：集污艙吸入口應布置于各艙室最低處，且應在浮船塢正浮或橫傾不大于5°均能至少通過一個吸口排出。當集污艙較為狹小時，可僅在艙室最低處設置；

（4）管路及其附件：管路包括傾斜1-2°布置的重力式泄放管、污水駁運管等，附件包括蝶閥等控制工作介質的閥件和過濾工作介質中雜質的濾器或濾網。

2）系統工作原理

浮船塢內進行高壓水除銹、清洗作業中產生的含有油污、顆粒物、漆皮等污染物的污水沿著浮箱甲板或通過疏排水管從塢中向兩舷流淌至開敞的污水井，進入污水井的溢流區，經過溢流區的沉淀后溢流至貫通區，經過不銹鋼濾網、截止閥、重力式泄放管路進入集污艙。集污艙內液位達到艙室高位時，污水駁運泵開啟將集污艙內污水駁運至排污總管進入納管排放系統。圖3為浮船塢浮箱甲板集污收集系統原理圖。

浮船塢內修造作業時，可分為日常工況和集污工況。

（1）日常工況：浮船塢上浮、下沉、降雨等無污水收集時，污水井油污閥保持關閉，排舷外閥打開，集污油系統不運行。

（2）集污工況：收集污水時，關閉排舷外閥，打開污水井油污閥保證污水排放管路暢通排至集污艙。污水駁運泵通過艙內液位高低位報警，控制污水駁運泵啟停；通過駁運泵駁運至處理裝置集中處理或委托相關資質單位處理。

3）系統參數計算

（1）污水駁運泵排量

當集污艙內液位達到高位時，每臺獨立動力的污水駁運泵需在一定時間內將集污艙排放至低位，其排量按下式計算：

式中：QW為每臺污水駁運泵排量，m3/h；Cr為容積系數，一般取0.8～0.9；t為污水排出時間，一般取6～8 h，大型浮船塢時間可適當放寬3～4 h。

（2）污水總管管徑

每個集污艙排污管路管徑與駁運泵排量和污水管內流速有關，可按下式計算：

式中：d1為單艙排污總管內徑，mm；QW為單臺污水駁運泵排量，m3/h;" V1為排污管內流速，一般取2～3 m/s。

（3）污水井泄放管徑

污水井重力泄放管路管徑與各類沖洗作業產生廢水量、作業時間以及管內流速有關，可按下式計算：

式中：d2為單艙排污總管內徑，mm； VW為沖洗作業廢水體積； V2為泄放管內流速，一般取2～3 m/s；t為各類沖洗作業時間，h。

4.2" "浮箱甲板疏排水系統

1）系統組成和工作原理

浮船塢內浮箱甲板上應設有足夠的排水設施，即為疏排水系統，其船塢內開口端位于最大沉深吃水線以下，最大沉深吃水線應視為最高載重水線或夏季載重水線[6]。浮箱甲板疏排水舷外排出管應按照規范疏排水船塢內開口端與夏季載重水線垂直距離小于0.01LD的要求，設置閥件的數量、型式以及材質或采用符合規范要求的，管子壁厚可免設止回閥。

由于禁止排放的沖洗廢水或事故污染物通常聚集于浮箱甲板，因此為滿足環保的限制要求，浮船塢浮箱甲板疏排水管應采取必要的措施阻止污染物進入疏排水管路。圖4為一種用于浮船塢浮箱甲板的疏排水管路節點圖。浮船塢在集污工況時，將地漏塞堵上；在日常工況時將地漏塞拔出，蓋上格柵。疏排水管路可直接排舷外，也可就近排放至污水井內進而排舷外，具體根據浮船塢的縱向長度及污水井等位置確定。

2）系統參數計算

（1）疏排水管路管徑

露天甲板疏排水口的數量、位置以及管徑與甲板排水面積有關[7]，浮船塢浮箱甲板疏排水應考慮沉塢作業時排水以及固廢造成的管路堵塞，且浮船塢抬船過程中積累了大量的海水，其管徑較露天甲板管路要大，可按下式計算：

式中： d3為疏排水管路通徑，mm； c1為常數，一般取1.5～2； dc為普通露天甲板管路通徑，mm。

（2）管路布置

疏排水口沿著船塢長方向的間距一般為5m～15m，艉部疏排水口與浮箱甲板污水井布置重疊時，污水井內設置排舷外閥替代船塢尾

甲板疏排水的功能。艉部污水井通過污水井舷外閥控制。

5" " "結論

采用浮船塢各類液態污染物防污染技術方案，可有效降低浮船塢及其修造作業過程中污染事故發生的概率，減少對海洋環境的污染。本文以48 000 t舉力浮船塢為例，闡述了浮船塢防污染技術方案的結構布置、防污染輪機系統及各類參數的計算及選取依據，希望對浮船塢設計人員和建造工程師有所幫助，為浮船塢有關防污染設計建造標準提供參考。

參考文獻

[1]王輝.7 000 t舉力浮船塢泊碇設計與計算[J].船舶，2018，29（5）：59-63.

[2]邱陵.浮船塢的設備[J].船舶設計通訊，1993（2）：26-30.

[3]高慧，劉森林，郭婷等.浮船塢壓載艙空氣管長度計算方法研究[J].船舶設計師，2020， 31（5）：38-42.

[4]Rulers For Building And Classing Steer Floating Dry Docks[S]. Houston： ABS，"2009.

[5]浮船塢入級規范[S].北京：中國船級社，2009.

[6]國內航行海船法定檢驗技術規則[S]." 北京：北京人民交通出版社，"2011.

[7]黃恒祥，張富華，許蓮潔等.船舶設計實用手冊（輪機分冊）[M].北京：國防工業出版社，2013.