2 300客位/2 500m车道客滚船生活污水收集系统设计

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：