生活污水处理系统排舷外管设计

李杰锋　周芳　王奕凡

摘 要：船舶在航行中，生活污水（例粪便、病房水等）排舷外有严格的控制。离岸情况下，需要经过船级社认可的处理方式处理后的污水才可以排出舷外。MARPOL（73/78）对船舶生活污水的收集与排放有明确的要求，但目前污水排舷外口的高度设计及阀门的选型并未提出具体参数要求。本文结合实际的生活污水排出口设计方案，对各种不同排舷外管方案展开讨论，分析各方案的利弊。

关键词：生活污水处理系统；排舷外阀；舷侧接管

中图分类号：U664.85 文献标识码：A

Abstract：During voyage， the overboard discharge of sewage water is rigidly controlled and before discharge sewage water should be treated by special method which is approved by ship class society. The requirements for holding and discharge of sewage water are stated in the MARPOL （73/78）， but the height of overboard discharge outlet and discharge valve type are not stipulated. This paper discusses about the advantages and disadvantages of different kinds of sewage water overboard discharge pipe.

Key words：Sewage water system； Overboard discharge pipe； Overboard discharge valve

1 引言

近年来，各国海事组织对生活污水的排放要求越来越严格。船东、船厂和设计院对这方面的关注程度也日渐提高。船舶生活污水排放公约主要是参照MARPOL73/78的要求。MARPOL公约长期以来没有很大的变动，未涉及排舷外口要求。各国多是对污水中菌群的控制，对于排舷外口的高度及阀门选型没有很明确的要求。本文就各种不同的船舶生活污水的排放管设计的优缺点进行讨论。

2 相关概念

2.1 生活污水

关于生活污水（公约中特指黑水）的概念，在MARPOL73/78中归纳为四类[1]。但目前部分国外港口对灰水的排放也开始限制在设计中需要一并考虑灰水。经常遇到的污水有如下几类：

1）各卫生单元及公共厕所排出的黑水；

2）医务室排出的黑灰水；

3）厨房排出的含油污水（灰水）；

4）混有以上水产生的污水（某些船舶会使用舱柜作为临时黑灰水柜，这些舱柜只要与污水系统连接后，也按黑水要求）；

5）各洗手盆、浴池、洗衣房排出的污水（灰水）。

2.2 生活污水处理装置

生活污水处理方法主要包含：活性污泥法、生物膜法，物化法、电化学法等。活性污泥法由于装置简单且不耗能，使用最为广泛，其具体原理见图1。

2.3 生活污水的控制

离岸大于12 n mile可排放未经处理的生活污水，但必须航速不小于4 kn，且满足《未经处理生活污水排放计算书的要求》；

离岸小于12 n mile大于4 n mile，可排放经过处理的活污水；

离岸小于4 n mile不准排放生活污水，必须将生活污水存放放于污水舱内。

3 鹅颈管顶部高度

鹅颈管（顶部设虹吸破坏管）的作用是防止处理装置低于重载水线时，假如舷旁阀破坏海水不会通过生活污水排出管倒灌进生活污水处理装置。

1）鹅颈最高点高于生活污水排放装置的顶部200 mm。

如果仅是要求高于生活污水处量装置箱体以上200 mm，会出现以下两种情况：

若处理装置位置高于重载水线，假使舷旁阀门失效海水进入管中，管内水位也不可能高于重载水线，这种情况海水不可能灌入处理装置，没必要再设置鹅颈管；若处理装置的位置低于重载水线，防倒灌主要依赖排舷外阀， 舷外阀被破坏时鹅颈管一样起不了作用。

也就是说，无论污水处理装置位于重载水线以上或以下，若仅是单纯要求鹅颈管高出处理装置顶200 mm的确要求并不完全合理，不如直接将处理装置布置于重载水线之上，取消鹅颈管，这样设计管路更为简单，管内也不容易积有污水。

2）鹅颈最高点高于重载水线0.01倍船长。

由于鹅颈管高度足够高，即使遇到风浪时舷旁止回阀失效，海水依然不能越过鹅颈管倒灌进生活污水处理装置。

高出重载水线0.01倍船的高度余量，主要是考虑了船舶航行中存在纵倾和横倾影响。国内设计院一般要求鹅颈管必须高于夏季载重水线1 600～2 000 mm，而日韩船舶一般都要求高于重载水线500 mm以下的生活污水排出管加厚处理，并进行特涂，以防止管路腐蚀。

本方案的缺点是，从污水处理装置出口至鹅颈管顶部的管段常常会积有污水，无法排出。

4 排出口设计

4.1 排出口高度

1）排出口的高度在MARPOL中并没有明确的要求，如果船东没有特殊要求，一般将排出口设置于轻载水线以下～200-500 mm之间处。

其优点是排出口长期处于轻载水线以下，舷旁不会出现污水排出留下的水痕，比较美观；缺点是舷旁阀堵塞时疏通比较困难，需在轻载状态下乘小艇到舷边用堵漏毯将该口塞住，再回机舱进行维修阀门。endprint

2）排出口设置高于轻载水线200～500 mm。

其优点是维修方便，在轻载状态下即可在机舱内进行阀门输通；缺点是会留下污水痕。

两种方案各有优缺点。

4.2 排出阀的设置

4.2.1 单独设置一道防浪阀

防浪阀是一种比较特别的阀门，作用类似于日标旋启式止回阀，全船仅在生活污水排舷外口使用。按开闭方式分有可闭式与不可闭式两类；按照型式有立式和卧式两类。

《钢规》要求排舷外口必须可闭，由于空间问题一般偏向立式。但有船东喜欢使用卧式，操作起来更为方便。

其工作原理简单：污水排出时阀瓣打开，海水回灌时阀瓣归位。由于工作环境比较恶劣，较容易被腐蚀，也比较容易卡死，故多为青铜材质。

假若生活污水排出口低于轻载水线，防浪阀长期位于水线以下，作用相当于一个板式止回阀，仅是防水倒灌，并没有任何防海浪的作用；且防浪阀密性不如普通的截止止回阀，抗堵塞性不如闸阀。

CBZ800船用阀门选用指南推荐排舷外口设置使用防浪阀。长期以来，还是有不少原理图将排舷外口位于水线以下200～500 mm之间，并使用单独使用防浪阀作为排舷外阀。

4.2.2 铸钢截止阀+舷侧截止止回阀

由于防浪阀维护起来不太方便，部分设计院倾向于使和截止阀+截止止加阀作为生活污水处理装置的排舷外阀。

这种配置无论位于水线上下密性都非常好，安全可靠，也完全符合规范的要求。

其缺点是考虑到这两种阀门的具体形式，很容易在阀心附近产生残渣。且截止止回阀GB/T 1853如果用于止回状态，污水的力能顶开止回阀，污水冲出需要的压力比使用防浪阀要大些。

4.2.3 防浪阀+闸阀

这是比较合理的方式，排出口高度宜设置于轻载水线以上200 mm处。设置闸阀为舷旁阀，内部再接防浪阀。由于闸阀的开度比较大，不易堵塞。平常处理开启状态，并不影响防浪阀的功能。如果防浪阀卡死的情况下，也先将闸阀关闭，再在机舱内维修防浪阀。

其缺点是由于闸阀密封性一般，闸阀作为排舷外口的最外一道阀，船检时常会提出质疑。

5 结语

各种生活污水排舷外管设计均有其优缺点。经全文讨论，相对最优方案应为如下方案（图3），虽然还不够完善，但从使用及维护角度来看应该是比较合理的。

该方案有以下几点好处：

1）U型弯在水线以上，即使处于重载状态止回阀，防浪阀，闸阀都损坏的情况下，仍然可以靠背压防止海水倒灌入生活污水处理装置；

2） 防浪阀在水线附近，能充分体现其防浪能力。

3）假如防浪阀卡死，可以先闸阀，方便地对防浪阀进和疏通维护。

缺陷如下：

1）对于使用闸阀做为舷旁第一道阀，部分船检在规范解读时可能会提异议。

2）排舷口位于水线以上，舷边会有少许的水痕。

参考文献

[1] MARPOL 73/78 防污公约附则IV防止船舶生活污水规则 1.1.3[S].

[2]MEPC.227（64） ANNEX 22 2012 GUIDELINES ON IMPLEMENTATION

OF EFFLUENT STANDARDS AND PERFORMANCE TEST FOR SEWAGE

TREATMENT PLANTS [S].endprint