船舶生活污水处理系统存在的深层次缺陷 5页

第46卷第4期船海工程Vol.46No.42017年8月SHIP&OCEANENGINEERINGAug.2017D01：10.3963/j.issn.1671-7953.2017.04.007船舶生活污水处理系统存在的深层次缺陷贾建雄(中国船级社浙江分社，浙江宁波315010)摘要:针对船舶某类型生活污水处理系统存在的深层次缺陷，结合典型实例，通过设计原理分析和实验论证该系统不满足MARP0L的本质要求，提出解决方案，列举生活污水处理装置在港口国监督和船舶检验过程中发现的典型缺陷。希望引起船舶及设备制造、检验、经营等各相关方的重视。关键词:船舶;生活污水;系统;缺陷;装置中图分类号:U664.9文献标志码:A文章编号=1671-7953(2017)04-0030-05近年来，环境保护越来越受重视，越来越多的排放未经处理的污水，而该存储舱与集污舱不同。港区、港口、和锚泊区采取生活污水零排放禁令，1.2此设计的优点越来越多的船舶设置了生活污水存储舱，主要分该系统采用了处理装置加存储舱的形式，即为两类:一类是满足公约要求的集污舱，用于收集达标水可以根据航区或港区情况，选择直接排外未经处理的污水;另一类是存储舱（包括兼作舱或暂时排入存储舱。存储舱加大了存储体积，减和用于临时存储达标水的压载舱临），用于收集少了船舶在禁排区购买一次性卫生设备的成本。经装置处理后的达标污水，存储舱设有直接的排此外，若采用集污舱而非存储舱，应考虑管理放管系，待船舶驶离禁排港后直接排出舷外（指措施:12nmile以内禁止排放。即使12nmile以12nrmle内），审图中心批准这样的设计;排放管外，排放过程也要严格按照MEPC.157(55)决议理程序也明确采取直接排放的方式。但是，经存制定的《未经处理的生活污水排放速率计算书》储后排出的污水一项或多项指标（见MEPC.159进行。决议允许的最大排放速率为(55)[1])超标，违反了公约的本质要求。因此，针DRmBx=0.00926VDB对这一未被注意到的深层次缺陷，提醒船舶管路式中：分别为平均速度、吃水和船宽。设计及审图相关方给予重视。排放操作需要受到航行状况、海况、配载等多重因素影响，操作过程需要多部门联合协作，需要1某生活污水处理系统设计举例配备变量泵或需要专人密切监督、计算和测量。1.1某生活污水处理系统工作原理简述随着各港口国组织的重视，未按照此计算书排放图1为生活污水处理系统（以下简称处理系而被判定船舶管理体系运行存在缺陷，并且因超统），包含生活污水处理装置（以下简称处理装标排放而受到惩罚的船舶越来越多。而标题系统置）和生活污水存储舱。生活污水存储舱是基于不存在这个问题[3]。在零排放港区或泊位禁止排放的一种特殊使用状2存在的缺陷况而设计的，其临时存储经装置处理的达标生活污水（以下简称污水）。根据批准图纸，对照2.1各指标的动态变化性MARP0Lm公约附则IV(以下简称附则IV)第9决议规定的5项指标是基于决议规定的试验条，该船处理系统是采用处理装置单一形式，不包条件和试验方式下测量的，污水一经排出至存储含所定义的集污舱。集污舱的作用是用于收集和舱后，便处于不同于在处理装置内时的“受约束”状态。此时，各项指标将随着温度、氧气体积浓度等发生变化，尤其是嗜热大肠杆菌。将驳入存储收稿日期=2016-08-14修回日期=2016-09-14舱1h后的污水在不同环境温度下抽样检测，5项第_作者:贾建雄（1986—），男，学士，工程师指标均发生不同程度的变化，尤其是大肠杆菌发研究方向：船舶轮机检验及相关规范生巨大变化，见表1。30\n2017年船海工程贾建雄:船舶生活污水处理系统存在的深层次缺陷第4期第46卷DNB(X透气）<转羞)ln9^a〇寸UQ斯详海见KZ压力水柜HS5012-DN40*<〇寸^a图1某生活污水处理系统工作原理示意表1不同环境温度下的各指标差异环境温度6.3°C时各指标环境温度50.4°C时各指标CODb〇d5大肠杆菌TSSC0Dbod5大肠杆菌TSS样品号/(mg•/(mg•/[MPN•/(mg•样品号/(mg•/(mg•/[MPN•/(mg•L-1)L，(100L)_1]L-1)L-1)L-1)(100L)_1]L-1)1473.46未检出81716.591242513.25未检出62948.3113173814.58未检出531089.97600204854.62未检出24968.25330155565.44未检出75939.28700286754.95未检出66213.701400217734.23未检出57664.75700198798.29未检出48594.0735008大肠杆菌的生长繁殖速度很快，1个菌体在2.3操作规程、泵的配置及普遍做法第^次繁殖后，总数#=2%在适宜的条件下，每根据船上的系统操作和管理程序，船舶驶离隔15〜30min(约17min)就繁殖一代。经处理禁排港区或泊位后，船员将利用处理装置的排出的污水，在存储舱内随着储存期限的增加其各项泵将存储舱内的污水直接排出舷外设备的操作指标会发生显著变化，尤其是大肠杆菌指标极容和管理程序是船舶管理体系的重要组成部分。管易超出公约标准[€s理体系如此设置，是基于存储舱用于储存已经处关于排出泵的设置，有的设在紫外线装置的理后达标的污水，既然已经达标，那么直接排出舷后部，有的设在其前部。经处理的污水，再仅经过外似乎是理所当然的。调研结果显示,1〇〇%船舶紫外线这一道处理程序，均不能达到决议中的相的操作程序均与该船一致。关要求。显然，排出的污水是不满足公约及决议要求的2.2系统的管路设计超标水，会导致海洋环境污染，甚至面临巨额处罚。系统的设计图（见图1)显示#存储舱内的污3技术分析水排出管是“接至生活污水排出泵进口”，即利用生活污水处理装置的排出泵将存储舱内的污水直处理装置是该系统的核心设备，该处理装置接排出舷外[5]。的工作原理（见图2)为:污水经粉碎泵粉碎曝气31\n2017年船海工程贾建雄:船舶生活污水处理系统存在的深层次缺陷第4期第46卷后，与活性污泥混合，经过充氧以一定速度进入接水进入沉淀柜，经沉淀柜形成较为清洁的液体后，触柜1，其中的有机物被生物膜粘附消解生成二进入聚液柜，然后再经过滤器并经紫外线杀菌后氧化碳和水;经接触柜2生物膜进一步处理后，污成为达标水经排出泵排出。其采用的技术标准是MEPC.159(55)决议。是不妥的。若排放未经处理的生活污水，那么这该决议要求的排出物标准为[1]:耐热大肠杆菌标2种形式的舱室均应计入ISPP证书1.3，并且要准：$100个/100mL;悬浮固体物总量（7^)彡从体系管理上进行控制，确保满足附则IV。35mg/L;5d生化需氧量（BdD5)$25mg/L;化生活污水标准排放接头学需氧量（COD)，<125mg/L;pH值为6.0〜8.5;残留氯低于0.51^/：1。处理装置________生活污水舷外存储柜属于处理装置的一个附属件，也是系—〇—存储舱统的组成部分，因此整个系统的排放标准应满足图3系统设置存储舱MEPC.159(55)决议。此外，从操作层面上，附则IV已明确该系统生活污，水处g置________________舷外排放应确保[2]:①处理装置正在运转;②排出物炫外&标准排放f妾头在其周围的水中不应产生可见漂浮固体，也不应集污舱使水变色。图4系统设置兼用舱4解决方案及结论4)部分船舶将经处理的污水排入船上某一顶边压载舱，然后待行离禁排泊位或港口直接排1)对于此类设置，若装置的排出泵位于紫外出（而非12nmile之外），也没有措施表明是在线装置的后部，则不应利用排出泵将存储舱中的12nmile之外按照MEPC.157(55)排放。在压载污水排出舷外，而应先将其驳至处理装置的曝气舱充裕的氧环境中，大肠杆菌超标存在极大可能室。驳运应根据存储舱的位置额外配置一台泵，性，因此这样的做法是错误的。不少船舶在营运或利用装置排出泵结合管路布置和阀的转换[6]。期间通过增加管路，将经处理的污水排入压载舱，2)若装置的排出泵在紫外线装置的前面，则船舶监督检验相关方也因对此缺乏直接依据而未船舶建造厂应与设备厂确认污水各项指标是否会监管。恢复至符合决议要求，进而选择存储舱排出管的5系统其他典型缺陷举例连接位置。相关化验报告及确认书应保留在船。3)对于设置存储舱的系统而言，存储舱的本1)铅封。处理装置每个柜下部均有隔离阀质是处理装置的一部分，见图3。对于图3、图4(图2中1〜5)，用于装置在用淡水清洁时，直接所示的形式，船舶设计院、建造厂应与处理装置厂清除每个柜内的残渣和污泥沉淀。即正常处理过进行确认，并选择恰当的管路布置形式，确保排出程中，此阀均应按照说明书保持常闭或铅封，因为的污水满足公约要求。将舱中污水直接排出舷外生活污水只有经过这一些列柜的处理及后续处理32\n2017年船海工程贾建雄:船舶生活污水处理系统存在的深层次缺陷第4期第46卷(如紫外线），才能达到决议的要求。经处理的生活污水排放速率计算书》。此外，集然而，营运船舶阀处于开启是非常常见的。污舱未设置“指示其集寸数量的目视装置”的问部分是船员明知道此用途，但是迫于在12nmile题比较突出[8]。内时间长，且污水排量大，装置经常报警，于是采7)取样点。处理装置的末端管路（处理系统取这样的方式直接从曝气柜等排出污水，增加排末段排出管路）的垂直管段上应安装取样点，以放速度。部分是由于船员不熟悉操作说明，或者便提取处理后污水，供试验和监管中化验使用。主观上根据管路操作系统。但是，上述根本原因8)标准排放接头的错误配备，特别是排出管是轮机长未按照SMC有效管理设备，这类阀应该的直接不符合附则IV应引起重视。在日常使用中关闭并铅封，在清洗装置时开启，铅6—个争议事项的澄清封及解除均应在轮机日志上记录。2)回流管堵塞。浮渣回流管是为满足公约近年来，多艘船舶因装置、集污舱或存储舱的要求的设计(见图2、5)，几乎所有设备必备，浮渣溢流管引向机舱底层而被主管机关开出缺陷，并回流是通过供气泵液位上升共同实现的。由于浮要求引向排舷外的管路。不少人对此理解不一，渣的体积大、形状不规则，加上管系处于水平状其实，一方面公约从无装置少量溢流污水不能排态。回流管堵塞或流量阀不动作是装置最常见的向机舱的表述;另一方面，舷外防浪阀位于水线之缺陷。下，设备也往往位于设计水线之下，溢流口引向舷外会因被压过大而排出困难，甚至倒灌;此外，装置的高位报警探头比溢流口位置低，报警在先，且溢流的量有限。因此，溢流管不能引向机舱的观点不正确。7结论生活污水处理系统设置型式多样，越来越多3)供气泵坏损或更换。供气泵是保证处理采用装置和舱室的组合型式。但是由于生活污水过程正常进行最关键的设备，然而因机舱盐度高、中有机物的复杂性，不能将其与船舶其他污水的油污浓度大，供气泵坏损或异常是常见的缺陷。性质混淆。船舶设计和建造、改建方应重视公约供气泵的排量是经过精确计算的，在更换时，泵的要求，与装置厂家充分沟通，选择合适的设计方型号等误用问题也比较突出。案;船舶监督检验方应充分把握系统设置方式和4)紫外线装置老化。紫外线装置有使用寿排放管理程序，加强控制。命，加之船上电压不稳，其坏损频率比陆用设备高将进一步选取符合本课题的母船开展实验研很多。强度和计量是决定消灭大肠杆菌效果的重究，并找出污水与环境温度、盐和存储时间的关要参数。此外，设备正常使用时，也应按照保养手系。①在公约的框架下，对存储舱中污水的处理册定期更换[7]。方式提出建议;②形成技术提案和对MARPOLIV5)药品。对于按照MEPC.2(VI)生产的设第9条的统一解释提交IMOMEPC防污染分委备，大多使用投药的方式实现对大肠杆菌指标的会，补充对设有存储舱的处理系统的技术要求，并控制，按照制造厂规定的周期和计量投药是保证补充将压载舱兼做生活污水存储舱的技术要求。处理效果的重要措施。然而，船舶营运中因疏于参考文献管理，未按照操作手册投药或者药品缺少等现象[1]IMO.经修订的排出物实施标准和生活污水处理装置比较常见。性能试验指南:MEPC.159(55)[S].2006.6)集污舱。因零排放区域的增多，不少船舶[2]中国船级社.MARPOL73/78防污染公约[M].北京：额外设置符合附则IV的集污舱，其中部分是在船人民交通出版社，2011.舶修理期间改建或增设的。但是未按公约要求计[3]陈勇.浅析船舶生活污水处理系统设计[J].机电技入《海上船舶防止生活污水污染证书》、缺少《未术，2012(6):157-161.(下转第40页）33\n第46卷第4期船海工程Vol.46No.42017年8月SHIP&OCEANENGINEERINGAug.2017DOI：10.3963/j.issn.1671-7953.2017.04.008适用于超大型集装箱船的外飘砰击规范要求对比杨源1>2，唐文勇1，陆明锋2，沈亚明2(1.上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海200240;2.南通中远川崎船舶工程有限公司，江苏南通226005)摘要:针对超大型集装箱船在恶劣海况下航行时的外飘砰击问题，总结目前各船级社规范的外飘砰击强度校核要求的特点，以某超大型集装箱船为例，对适用各规范要求下的砰击压力和最小板厚要求进行计算对比，分析其间的显著差异和参数敏感性，为超大型集装箱船结构设计提供参考。关键词:外飘砰击;超大型集装箱船;规范校核中图分类号:U661.4文献标志码:A文章编号：1671-7953(2017)04-0034-07砰击问题涉及多重复杂效应[1_2]，现有的各种1.1名义砰击压力计算公式计算方法和模型仍称不上完善和准确。目前各船1.1.1LR级社规范的砰击校核要求仍以经验公式为主，但LR的基本公式[6]为彼此互不相同。无论是各船级社的设计外飘砰击Ph{=0.5(Kh{Vlf+KrYHrYVl)⑴压力还是砰击的尺寸加强要求都存在着一定的差式（1)的左项代表入水冲击压力，以Karman异[3_4]。相关研究使用的案例为船长在210〜入水冲击理论[7]和Ochi-Motter方法[8]为基础，是240m之间的集装箱船或滚装船，研究结果对于式（1)的主要贡献项。当底升角☆时，Kar更大尺度的船型未必适用。本文中将这些最大装man理论下的结果偏差较大，故LR将船型系数载量超过10〇〇〇TEU的集装箱船统称为超大型由Karman理论中的7r/tanj^修正为28(1-tan集装箱船。超大型集装箱船具有显著艏外飘、大(2j/〇)。计算时，☆取计算点处的船体横剖线切尺度和高航速的特点，可能发生较严重的外飘砰向角仏和纵剖线切向角&中的较大值（见图击。本文初步调查了各船级社砰击规范要求的理1)。式（1)的右项为撞击冲击压力，代表航行时论背景，并以某超大型集装箱船为例，适用LR，波浪水质点冲打船艏外张表面引起的冲击压力。ABS，DNV，BV，CCS，NK6种船级社规范的外飘砰击要求进行了名义砰击压力和砰击要求最小板厚的对比计算，并分析砰击压力的敏感性因素。1当前各船级社要求的特点比较外飘砰击的规范要求具体包括名义砰击压力计算和最小板厚要求计算两部分。由于各船级社规范采用的符号标记有所差别，为避免统一符号给查阅相关公式时造成含义混乱，在本节内的说明保持了各自的标记，在本节以外的分析只使用LR的符号标记。Pl]=max(P0y.,Pby.)(2)P〇,=K(9~MRi-hl)l/2(3)Phij=k2k3\c2++Eni)\(4)收稿日期:2017-01-11式(4)中；随着计算点与水面的相对高度的修回日期:2017-02-15减小快速增大，故ABS引入与L相关的量&*，基金项目：工信部高技术船舶专项（[2016]25号)当/^小于K时，pby.的计算值不必大于凡丨。凡:是第一作者:杨源（1987—），男，工学博士，工程师研究方向:船舶工程结构力学以与计算点处于同一肋位、距装载水线K的外34