2 300客位/2 500m车道客滚船生活污水收集系统设计

2012-04-12 05:09王文中
船舶设计通讯 2012年1期
关键词:便器舱室真空

伍 刚 王文中

(上海船舶研究设计院,上海 201203)

0 前言

随着航运业和海洋开发的快速发展,越来越多的船舶航行在海洋上。船用生活污水成了海洋污染的主要污染源之一。2005年IMO对船舶生活污水的排放指标进行了修改,除对悬浮固体、五日生化需氧量、大肠杆菌的排放指标进行了更严格的限制外,还增加了化学需氧量、pH值以及余氯排放要求,此排放标准已于2010年开始执行。

1 船用生活污水的分类和生活污水排放标准

船舶生活污水来自于船上人员(船员和旅客)的日常生活排水,按照所排水的水质不同可分为“黑水”和“灰水”两种类型。“黑水”是指污染物含量较高的厕所排水,即粪便污水;“灰水”是指污染较轻的洗浴、厨房、洗衣等废水。表1为IMO及一些当局关于生活污水排放的标准。

2 污水收集系统的研究

2.1 2 300客位/2 500m车道客滚船

2 300客位/2 500m车道客滚船是由上海船舶研究设计院设计、山东黄海造船厂建造的豪华型客滚船,已于2010年年初开建。该船初步计划用于大连至烟台之间的客货运输,鉴于中韩之间的客货量不断上升,将来可能投入到中国至韩国航线。

表1 生活污水排放标准

2.2 污水收集系统

客滚船上旅客和船员众多,用水需求量很大,为减少淡水耗量,节省运行成本,该船在船员和旅客大部分舱室厕所内采用了真空污水收集系统,部分旅客公共舱室厕所采用重力式收集系统。这样设计的优点有:

1)一般来说,重力式系统每人每天需要约70 L水量,而真空系统仅需要10 L,节省了水量。

2)考虑到坐席舱等公共舱室厕所使用频率较高,堵塞的概率高,若采用真空系统,可能会经常造成系统故障,影响整个系统的运行。

3)对于生活污水处理装置而言,分为水力负荷和有机物负荷处理能力两种指标。若全部处理来自真空收集系统的污水,有机物浓度过高,污水处理装置无法处理,需要额外的稀释水,而采用重力式与真空式相结合的收集系统,可以刚好弥补这一缺陷。

4)真空系统的另一最大好处是输送管路非常小,便于船内布置,不受重力影响,即便船舶在摇摆和固定倾斜时,不致使马桶内的水溢出或者排不下去。

在此收集系统内,每一个真空便器都与真空管系相连接,除了在冲洗便器时,其他时间内便器与管系的连接处都处于关闭状态。当冲洗便器时,便器上的排放阀将打开几秒钟,这样真空便器就与真空管系相接通,利用外界与管道中的空气压差,便器内的污物被吸入管系。厕所间内的小便斗、洗手盆、地漏水、病房、医务室的洗涤盆与灰水阀相连。灰水阀连接到真空管路中,当灰水阀内灰水量达到一定液位时,灰水阀自动打开,将灰水抽吸至真空管路后自动关闭。

真空泵维持真空的功能是通过真空压力开关来实现的。当管系中真空度降至真空压力开关设定的下限值时,真空压力开关闭合,启动真空泵,真空泵投入工作。当管系中的真空度达到真空压力开关设定的上限值时,压力开关断开,真空泵停止运转。真空收集系统原理图见图1。

图1 真空收集系统原理图

2.3 污水收集系统计算

此船航程比较短,每天来回航程约为12 h。考虑航程短的因素,污水处理装置处理能力按总生活污水量的50%计算。

该船国内航行时,设计总定员为2 300人。国际航行设计定员为船员100人,旅客1 802人,共计1 902人。该船生活污水采用真空收集系统和重力式泄放系统相结合的方式,其中采用重力式泄放系统主要应用于部分公共浴厕所,其使用人数约600人。

根据中国船级社《船用生活污水处理系统产品检验指南》的相关要求,船员每人每天产生的黑水量为70 L(常规重力收集方式);真空收集方式,每人每天产生的黑水量为常规重力收集方式的1/7,即为10 L/p.d。污水舱舱容计算见表2。

表2 污水舱舱容计算

本船实际布置的污水舱舱容约为248m3,能够至少满足4 d的生活污水存储量,满足设计要求。生活污水处理装置处理能力计算如下:1)水力负荷计算见表3。

表3 水力负荷计算单位:L/d

2)有机负荷计算见表4。根据中国船级社《船用生活污水处理系统产品检验指南》的相关要求,每人每天产生的有机负荷BOD5为35 g。由于本船厨房灰水等并不排入污水处理装置,实际每人每天产生的有机负荷BOD5约为30 g。

表4 有机负荷计算

2.5 污水收集系统的特殊考虑

该船生活污水处理的难点所在,除了上述所探讨的船舶生活污水的水量及水质特性外,影响船舶生活污水处理装置的其他因素概括如下:

1)空间和位置。该船上建厕所分布范围较广,几乎遍布整个船长区域。污水处理装置尺寸较大,对布置空间和位置要求很高。为便于污水管路的布置,本船两台生活污水装置分别布置在两舷靠近船中位置。

2)污水处理装置舱室空气温度。污水处理装置舱室内空气温度过高,对采用生物处理工艺的污水处理装置可能产生不利影响。如果污水处理装置舱室通风设计不合理,会使处理装置内液体温度升高至35℃以上,从而抑制微生物的生理活动。设计时,应注意对污水处理装置舱室进行有效的通风,使舱室内温度维持在35℃以下。

3)生活污水排放速率。根据IMOMEPC157(55)的要求,船舶在距最近陆地3 nmile以外,使用主管机关所认可的设备,排放业经粉碎和消毒的生活污水,或在距最近陆地12 nmile以外排放未经粉碎或消毒的生活污水。但不论哪种情况,不得将集污舱中储存的生活污水,或来自装有活动物处所的生活污水即刻排光,而应在船舶以不低于4 kn的航速航行时,以适当的速率排放。生活污水排放速率计算见表5。

本船生活污水排放泵排量为15m3/h,从表5看,在大部分工况下能够用此污水泵向舷外排放生活污水。

3 结语

随着中国经济的发展,将会有越来越多的豪华邮轮将在中国设计和建造,对于船员和旅客都比较多的邮船,生活污水的收集和处理系统需要进一步优化。

表5 生活污水排放速率计算kn单位:

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