舰船饮用水和洗涤水系统现状及其设计改进

钱卫忠

(驻上海地区舰艇设计研究军事代表室， 上海 200011 )



舰船饮用水和洗涤水系统现状及其设计改进

钱卫忠

(驻上海地区舰艇设计研究军事代表室， 上海 200011 )

淡水是远航舰艇的重要资源，舰船淡水水量、水质的保障尤为重要。通过对舰船淡水现状的分析，结合海水淡化技术的发展，提出了舰船淡水保障的改进措施。

舰船 淡水 饮用水 洗涤水 水质标准 反渗透

0 引言

淡水是人类基本的生存资源，舰船淡水保障关系到舰员的生命健康、军心和士气。随着我国海军由近海走向远洋，舰员在海上工作和生活的时间越来越长，对舰船淡水保障系统也提出了更高的要求。参加护航的舰艇在海上的时间通常需达四个月以上，而补给舰船则要连续执行两批次的护航任务，时间更长，最长的甚至达一年左右。舰船淡水保障模式是影响海军远洋作战能力强弱的一个重要因素。

1 舰船饮用和洗涤水系统设计现状

1.1 国内军用舰船饮用水和洗涤水系统设计现状

国内军用舰船饮用水和洗涤水系统设计的依据是GJB4000-2000《舰船通用规范》，在该规范中饮用水系统和洗涤水系统分为两个部分，主要技术要求如下。

(1) 水量。

饮用水水量要求为10 L/人·天。洗涤水需根据舰船正常排水量的大小决定，≥5 000 t的舰船为25 L/人·天，500 t≤舰船≤5 000 t为20 L/人·天，500 t以下舰船为15 L/人·天。

(2) 水质要求。

《舰船通用规范》要求饮用水应满足GB5749《生活饮用水卫生标准》，对洗涤水系统则没有提出要求。对反渗透海水淡化装置水质则应满足GB5749的规定。

总溶解性固体(TDS):≤1 000 mg/L；

氯化物: ≤250 mg/L；

PH:6.5～8.5。

同时对有机污染物、无机污染物规定了限制值，详见参考文献[1]。

(3) 淡水的制备。

淡水的保障除岸基和补给舰船保障外，需靠舰艇本身的海水淡化设备。核动力和蒸汽动力舰艇主要采用蒸馏式海水淡化，反渗透海水淡化装置作为备用；柴油机和燃气轮机动力舰艇主要采用反渗透海水淡化装置。反渗透海水淡化是一种利用压力能驱动进行膜分离制取淡水的方法，与蒸馏式海水淡化相比较，在淡化过程中水不发生相变，是一种能效比较高的淡化技术。海水淡化装置也因其以电为原动力，使用方便，近年来在舰船上得到了广泛的应用。

(4) 淡水的储存和分配。

对储存水柜的材料要求：舰体水舱可由中碳钢材料制成。管路材料在《舰船通用规范》中无特殊要求，实际使用中洗涤淡水管路以无缝钢管材料居多，饮用水管路则使用不锈钢管材料。

1.2 国外军用舰船饮用水和洗涤水系统的设计现状

美国海军舰艇淡水不分饮用水和淡水，所有淡水都按饮用水标准要求。为保证饮用水在制取、储存、输送、及分配等过程中的水质，美国海军对舰艇饮用水的消毒、净化、管系及附件的材料、设计、安装等方面都作了严格的规定。

(1) 淡水消耗标准。

美国海军海上系统司令部规定在设计建造一艘新船时，应保证50加仑/人·天(1加仑=3.785 L)的淡水使用量。

(2) 水质要求。

总溶解性固体(TDS):≤500 mg/L；

氯化物: ≤250 mg/L；

PH:5.5～8.5。

同时对有机污染物、无机污染物规定了限制值。

(3) 淡水的制备。

淡水的保障除岸基和补给舰船保障外，也需靠舰艇本身的海水淡化设备。核动力和蒸汽动力舰艇由于低压蒸汽的保障，主要采用蒸馏式海水淡化，反渗透海水淡化装置作为备用；柴油机和燃气轮机动力舰艇主要选用反渗透海水淡化装置。设计作为饮用水使用时，需在每台蒸馏装置的产水管路上装有旁通加溴消毒处理设备。

(4) 淡水的储存和分配。

淡水储存采用水柜储存，随着储存时间延长，水中微生物滋生、繁殖，造成淡水污染，无法满足饮用要求，需要杀菌消毒、净化，主要采用加卤素(通常为氯和溴)进行处理。且每天数次测量卤素残余量，每周抽样化验水舱的细菌含量。

对储存水柜的材料要求：对于舰体水舱中容量超过200加仑(1加仑=3.785 L)的重力水柜和连续使用的重力水柜可由中碳钢材料制成，长期储存应急水的水柜、容量小于200加仑的水柜应由B10或玻璃纤维增强塑料材料制成。

2 国内舰船饮用和洗涤水系统存在的问题

随着我国海军由近海逐步走向远洋，舰员对洗涤水和饮用水存在的问题反映日趋强烈。目前出现的问题主要有以下几个方面。

(1) 供水管路腐蚀，水质变差、发黄。目前许多舰船洗涤水管路材料仍然采用镀锌钢管，管路腐蚀后造成淡水发黄，尤其是在反渗透海水淡化装置使用一段时间后，管内淡水呈现黄褐色甚至黑色。如某补给船淡化水管路，使用时间仅在四年内更换了两次，每次换管后约三周时间淡化水即出现黄色，两个月后开始呈现黄褐色，返航时几乎为黑色。且热水管路比冷水管路腐蚀严重，拆检热水管路时发现，管路内壁黏着厚厚的一层黄褐色物质，化验的结果表明此物质为氧化铁和氧化亚铁的混合物。

(2) 淡化水水质口感差，使用感觉异样。舰员反映洗澡后头发发粘，身上肥皂沫冲洗不干净，洗涤衣物发硬。

(3) 水量不够。水量不够的问题在驱护舰上尤为突出。许多驱护舰的海水淡化装置容量只有10 t/天～15 t/天，在护航过程中还要实行用水管制。如果在国外港口补水，淡水价格很贵，部分港口的淡水价格达到1 500元/t，这对远航舰艇是一个不小的负担，而使用海水淡化装置的费用约为20元/t。

(4) 部分舰船缺乏淡水消毒手段。无论是从岸上储备上船的淡水或是海水淡化装置生产的淡水均需进行消毒，以保证所供淡水符合卫生要求。但目前部分舰艇还没有设置消毒设备。

(5) 缺乏明确可行的检测指标和检测手段。GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》共有四大类39项。但在舰船上究竟应检测哪些参数，没有规定与有效的检测手段。

3 改进系统设计思路

分析上述饮用水和洗涤水系统存在的问题，主要原因是设计思想和设计标准落后，受传统的重武器系统性能轻生活保障思想的束缚。过去由于舰船远航任务少，航行时间短，问题暴露得不充分。随着舰船远航任务的增多和反渗透海水淡化装置的使用日益普遍，过去低标准的设计就暴露出了问题。改进淡水系统设计宜从以下几个方面着手。

3.1 统一设计饮用水和洗涤水系统

目前军用舰船淡水系统设计的依据是《舰船通用规范》，该标准将淡水系统分为洗涤水系统和饮用水系统，对饮用水系统和洗涤水系统的水质、管路材料等要求均有不同。而美国以及北约组织的海军舰艇只有“饮用水系统”，将“饮用水”和“洗涤水”合二为一，执行一个水质标准，全舰从水的补给、储存到分配作为一个完整的大系统进行管理这很值得借鉴。

我军舰船今后也应推广整体设计理念，将饮用水和洗涤水统筹考虑，可达到提高水质，简化系统的效果。考虑到淡化海水的部分指标与岸供水有所区别，其长期饮用效果还有待试验验证，以及舰员的使用习惯，目前可考虑在设计上提高淡化海水水质要求，往饮用水指标要求靠拢，在管理上两者相对独立，平时主要作为洗涤水，应急情况下也可饮用。

3.2 提高制水水质标准

在GJB4000-2000中，舰艇饮用水系统水质的依据是按照GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》，而GB5749的指标与国际标准相比在某些指标上过于宽松。如GB5749中规定TDS(总溶解性固体)≤1 000 mg/L，目前我国海军装舰的反渗透海水淡化装置TDS(总溶解性固体)≤700 mg/L，而美国海军舰艇水质标准中TDS(总溶解性固体)≤500 mg/L。

反渗透海水淡化装置的产水PH值在6.5左右，TDS(总溶解性固体)约为700 mg/L，PH值低和TDS(总溶解性固体)高易造成洗涤效果差，洗衣不干净，洗澡时身上发涩的问题。

因此，水质调节应从上述方面着手采取措施。

(1) 减小反渗透淡化水TDS(总溶解性固体)，参考现有陆上自来水的TDS(总溶解性固体)，将反渗透淡化水TDS设定为150 mg/L～200 mg/L。

(2) 设置水质调节装置，通过投放NaCHO3和CaCl2，来调节PH值、碱度和总硬度。

3.3 控制储存、输送环节，防止二次污染

(1) 水舱和管路材料。

现行的《舰船通用规范》是2000年颁布的，其中对水面舰船淡水管路的材料规定为镀锌无缝钢管，即使在使用岸供淡水的情况下，淡水管路也容易腐蚀，水质变黄。在采用反渗透淡化海水的情况下，由于淡化海水的含盐量高、PH值低、碱性离子少，对管路腐蚀性较自来水更强，尤其对热水管这种现象更明显。

针对反渗透淡化海水有较强腐蚀性的情况，为确保用水终端的水质，应将饮用水和洗涤水管路包括泵、阀、淡水柜、热水柜等淡水系统设备和管路附件材料统一改为316 L等不锈钢材料。

(2) 淡水消毒循环净化。

自来水在水舱贮存、使用过程中，由于外来污染的侵入、沉积物的析出、微生物的生长等因素产生二次污染，需要进行水舱循环消毒、过滤以净化水质。根据现有技术，可以考虑采用次氯酸钙、二氧化氯和电解消毒方式。 两种方式最终都是通过在水中产生氯离子杀灭细菌的方式消毒。在采用加氯方式时，应根据舰船中淡水存量，确定舰船中加氯量，保证余氯含量不超标。

(3) 配备必要的检测手段。

GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》中有100多项水质指标，舰船上没有条件也没有必要对这些指标都进行一一检测，而应突出重点，需对其混浊度、硬度、pH值、TDS、余氯、细菌总数等进行定期检测。

4 结语

舰船的淡水保障是一个系统工程，只有把握住淡水的生产、供应、储存、输送等各个环节，才能确保舰船用水的质量。针对舰船淡水保障存在的实际问题，当前要着重从提高反渗透淡化水水质，采用耐腐蚀管路材料，改进淡水消毒循环过滤，加强日常淡水水质监测等几个方面采取措施。

[1] 中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会.生活饮用水卫生标准:GB5749-2006[S].2006.

Improvement of Marine and Warship′s Fresh Water System

QIAN Wei-zhong

(Navy stationed in MARIC， Shanghai 200011， China)

Fresh water′s quality and quantity is very important for members in marine and warship. After analysing the current state of fresh water system of marine and warship, considering the development of Reverse Osmosis (RO) desalination technology, improvement measures were put forwarded.

Marine Fresh water Drinking water Washing water Water quality Reverse Osmosis(RO)

钱卫忠(1966-)，男，高级工程师，从事轮机工程方面的研究。

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