基于码头改造的内河洗舱站设计

龚煌 王阳 ,张锦

摘 要：随着长江航运的快速发展，长江干线散装液体危险化学品船流动停靠船舶艘次大量增加，对水生态环境带来严重挑战，同时长江流域现有洗舱站数量少且功能不完善，急需加大洗舱站建设力度。针对目前长江内河洗舱站研究工作开展较少的问题，本文基于内河洗舱站设计，结合现有码头改造对洗舱工艺方案和污水处理等进行了梳理和总结，可供类似工程设计参考。

关键词：长江干线;码头改造;内河洗舱站

1 引言

随着长江航运的快速发展，长江流域内流动停靠船舶艘次快速增加，但同时也带来了一系列水生态环境造成污染的问题。一方面过往船舶产生的船舶垃圾、生活污水、油污水总量迅速增长。现有船舶污染物接收、转运及处置工作不完全符合船舶垃圾、油污水接收的要求，影响长江水质，对江水生态环境造成污染;另一方面由于内河危化品船舶绝大部分不带洗舱设备，为保证货品质量以及防止不同货物之间的化学反应危及航运安全，货主一般要求船公司在更换不相容货物时进行洗舱，同时船舶检验维修以及拆船时按相关规定也需要洗舱，目前长江沿线尤其是中下游洗舱站点和功能不完善，洗舱市场不成熟，洗舱不规范，洗舱水偷排行为屡见不鲜，影响长江水质，对长江水质造成污染，给船舶安全营运及内河水域的环境保护带来严峻挑战。因此急需加大洗舱站建设力度，对干线洗舱站点进行重新布局规划。

关于洗舱站方面的研究，徐培红[1]等对长江干线散装液体危险化学品船洗舱站现状与发展对策进行了分析，林桦[2]等研究了基于线状系统的长江干线运输船舶洗舱站的选址问题，但少有关于内河洗舱站设计方面的研究[3～4]。本文基于内河洗舱站设计，结合现有码头改造着重对洗舱工艺方案和污水处理等进行了总结分析，以供相关工程设计参考。

2 现有码头现状

现有码头从上游往下依次布置1～5#泊位，占用码头岸线720m，设计年吞吐量为382万吨，现已建成并投产运营。码头水域由上游向下游布置1个5000m3液态烃泊位、4个5000t级泊位，依次为：1#液化烃泊位、2#化学品泊位（兼顾成品油出口），3#、4#、5#成品油泊位，其中4#、5#泊位兼顾原油接卸功能。

码头采用浮式码头结构，1#～5#泊位前端设置一艘85×16m的钢质趸船，码头泊位岸线总长720m。每艘趸船后方通过1榀48×6m活动钢引桥与1#～5#阀室平台连接，趸船后方设置撑杆系统，撑杆长度为45m，撑杆墩平面尺度为5×5m。1#、2#、4#、5#阀室平台尺寸为22×16×2m，3#阀室平台尺寸为30×25×2m，平台顶高程均为18.7m。阀室平台之间通过9m宽钢筋混凝土引桥连接。现有码头总平布置如图1：

2.2. 改造后总平面布置方案

2.2.1 改造后总平面布置方案

改造方案拟在现有码头5#泊位下游新增趸船一座，设计最大年洗舱能力为306艘次。

利用现有5#泊位钢制趸船为洗舱船舶靠泊平台，在5#泊位下游50m富裕岸线范围内新增45m×18m趸船一座，作为洗舱趸船。新增趸船距离5#泊位现有钢制趸船10m，其上通过12m×4m钢联桥相连，设计低水位时趸船前沿线位于约-4m等高线。新增趸船后方通过1榀52×6m钢引桥与6#阀室平台连接。6#阀室平台尺寸为16m×12m，在6#阀室平台后方布置18m×8m电气平台一座。6#阀室平台与现有5#阀室平台之间通过长62m宽8m的钢筋混凝土引桥连接，引桥后方设置22×16m设备平台一座，平台顶高程均为18.7m。

洗舱过程中各阶段废水通过船泵或潜水泵先排至趸船废水箱暂存，再经废水泵输送至后方陆域新建的2个2000m3废水储罐，由现有码头厂区的废水处理站进行处理。

2.2.2 对现有码头的改造及影响分析

利用现有危化品码头5#泊位钢制趸船作为洗舱船舶靠泊平台，对5#泊位装卸作业时间存在一定影响。在现有码头5#泊位下游顺岸新增一艘45m×18m的趸船为洗舱作业平台，新增趸船在上下游的抛锚对船舶的靠泊会有一定的干擾。

考虑洗舱作业各管线在5#泊位钢制趸船前沿的布设及洗舱机、人员在前沿的操作空间，对装卸作业的工艺设备和管线存在一定干扰，需对现有5#泊位钢制趸船进行一定改造。

新增一根DN150管道输送化学品废水，通过现有码头及场区现有管架连接后方新建废水储罐，需占用一定空间，且施工期内管架和管道施工均会对现有码头生产造成一定影响。

3 洗舱工艺方案

3.1 工艺方案

洗舱工艺采取物理水洗舱方法，洗涤用品采用工业用金属洗涤剂（粉末），洗涤剂与水混合配比3～5%。洗舱过程中各阶段废水通过船泵或潜水泵先排至趸船废水箱暂存，再分别通过含油废水管道、化学品废水管道输送至后方储罐，再通过管道输送到现有废水调节罐，并由现有码头厂区的废水处理站进行处理。

洗舱趸船上设置一套一体化净水装置，江水经该装置处理后进入趸船净化水舱作为洗舱用水，不足部分由生产水管进行补充。生产水管、含油污水管、洗舱用氮气、蒸汽从5#阀室平台原有管路引出至洗舱趸船，化学品废水管为新建管线。

设1套洗舱废气处理装置，单套处理能力600m3/h，分别用于处理船舶货舱在惰气置换、蒸舱工序排放的含油废气和化工废气，处理后通过排气筒高空排放。

3.2 工艺流程

洗舱工艺流程如下：

残液清扫（惰化）→预洗（惰化）→蒸汽蒸洗（惰化）→通风→人工冲洗→管线吹扫→通风干燥

（1）残液清扫。在正式用水清洗船舱之前，利用真空系统，将货舱内残液收集至真空罐内，收集结束后，通过管线输送到后方作为危废处理。

（2）惰化。在进行惰化的过程，利用现有码头中压氮气持续向货舱通入氮气，排出氧气，保持舱内氧气体积比小于8%。

（3）预洗。在用清洗剂水溶液洗舱前，先用清水冲舱，减少洗舱清洗剂的应用。该过程由洗舱机进入货舱内完成。

（4）蒸汽蒸洗。利用低压蒸汽对船舱进行加热，蒸洗对象包含管线、货舱和货油泵，将使用过的蒸汽引入废气冷凝治理设施。

（5）通风。利用防爆风机对每舱进行同时通风，直至达到下舱作业要求，测氧测爆不合格继续进行通风置换。下舱作业时应采用便携式可燃气体探测仪对舱内可燃有毒气体进行检测。

（6）人工清洗。用洗涤液及清水对船舱进行清洗，并进行人工抹舱，洗舱过程中产生的废水输送至趸船废水箱暂存。

（7）管线吹扫。使用中压氮气对管线进行吹扫，确保管线、货油泵内不积水，确保洗舱的质量。

（8）通风干燥。使用风机，利用船舶的大小舱口进行强制通风，直到舱内水份全部风干，保持舱内干燥。

3.3. 污水处理方案

生产废水依托现有码头陆域已有污水处理场进行处理，通过新建罐容均为2000m3的油污水罐和化学品废水罐各1座，作为污水储存罐。

3.3.1、污水水质

结合洗舱船舶的货品类型，生产废水主要为油类废水、苯类废水和醇类废水。含油废水水质指标如表1。其相关指标取值参考同类废水经验取值。

3.3.2现有污水处理场设计及运行参数

现有码头陆域污水处理场分为含油污水和含盐污水两个处理系列，设计处理能力均为600m3/h，实际处理水量为399m3/h（含油系列）和401m3/h（含盐系列）。油类废水、苯类废水和醇类废水均通过含油处理系列进行处理。

3.3.2.1含油處理系列进水水质限值如下：

PH：6～9

COD：800mg/L

氨氮：60mg/L

总氮：100mg/L

总磷：3mg/L

3.3.2.2含油污水系列实际进水的平均水质如下：

PH：7.47

COD：719mg/L

氨氮：40mg/L

总氮：62mg/L

总磷：2mg/L（无监测数据，假定）

3.3.3可行性论证

3.3.3.1水量

现有码头污水处理场含油系列的设计处理能力为600m3/h，实际处理水量为399m3/h，本工程最高日平均小时生产废水量8.2m3/h，不超过600m3/h的设计处理能力。

3.3.3.2 水质

（1）油类废水。经加权平均计算后，当本工程油类废水按7.7m3/h的流量与现有码头处理场进水混合后，COD平均值为800mg/L，PH值为6.65，氨氮为40mg/L，总氮为61.7mg/L，总磷为2.25mg/L，均不超过含油处理系列的进水限值。

（2）苯类废水、醇类废水。经加权平均计算后，当本工程油类废水按6.2m3/h的流量与原现有码头处理场进水混合后，COD平均值为800mg/L，PH值为6.73，氨氮为39.7mg/L，总氮为61.5mg/L，总磷为2.05mg/L，均不超过含油处理系列的进水限值。

在现有码头现有污水处理场附近新建1座含油污水罐和1座化学品废水罐，罐容均为2000m3。含油废水与化学品废水分别进入废水储罐储存，设置2台含油废水泵（一开一备）和2台化学品废水泵（一开一备），将废水输送至现有污水调节罐掺配后送入污水处理设施。

3.3.4结论

洗舱新增的生产污水依托现有码头现有污水处理场进行处理，其水量和水质均不超过该系统的要求，是可行的。

4 总结

本文给出了含油废水、化学品（苯类、醇类）洗舱污水各类水质指标参考值，洗舱污水依托现有污水处理场进行处理，其水量和水质可以满足该系统要求。

洗舱工艺采取物理水洗舱方法，洗涤用品采用工业用金属洗涤剂（粉末），洗涤剂与水混合配比3～5%。洗舱工艺流程如下：残液清扫（惰化）→预洗（惰化）→蒸汽蒸洗（惰化）→通风→人工冲洗→管线吹扫→通风干燥。

本文结合对现有码头的改造，着重从洗舱工艺方案、洗舱工艺流程、污水处理方案及其可行性等角度对内河洗舱站工艺设计及污水处理进行了详细分析和总结，并对现有码头的影响进行了分析，可以为长江干线洗舱站工程设计提供一定参考。

参考文献：

[1]徐培红，郭君. 关于长江干线散装液体危险化学品船洗舱站现状与发展对策的思考[J]. 航海，2018，（5）：36-38.

[2]林桦，李表奎，徐培红. 基于线状系统的长江干线运输船舶洗舱站选址研究[J]. 物流技术，2017，（06）：112-115.

[3]张弛. 长江船舶洗舱站建设亟待破局[J]. 中国水运，2019，（05）：19-20.

[4]内河洗舱站码头设计指南：JTS 173-2019[s].北京：人民交通出版社.2019.