艦船飲用水和洗滌水系統(tǒng)現(xiàn)狀及其設(shè)計(jì)改進(jìn)

錢衛(wèi)忠

(駐上海地區(qū)艦艇設(shè)計(jì)研究軍事代表室， 上海 200011 )

?

艦船飲用水和洗滌水系統(tǒng)現(xiàn)狀及其設(shè)計(jì)改進(jìn)

錢衛(wèi)忠

(駐上海地區(qū)艦艇設(shè)計(jì)研究軍事代表室， 上海 200011 )

淡水是遠(yuǎn)航艦艇的重要資源，艦船淡水水量、水質(zhì)的保障尤為重要。通過(guò)對(duì)艦船淡水現(xiàn)狀的分析，結(jié)合海水淡化技術(shù)的發(fā)展，提出了艦船淡水保障的改進(jìn)措施。

艦船 淡水 飲用水 洗滌水 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 反滲透

0 引言

淡水是人類基本的生存資源，艦船淡水保障關(guān)系到艦員的生命健康、軍心和士氣。隨著我國(guó)海軍由近海走向遠(yuǎn)洋，艦員在海上工作和生活的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，對(duì)艦船淡水保障系統(tǒng)也提出了更高的要求。參加護(hù)航的艦艇在海上的時(shí)間通常需達(dá)四個(gè)月以上，而補(bǔ)給艦船則要連續(xù)執(zhí)行兩批次的護(hù)航任務(wù)，時(shí)間更長(zhǎng)，最長(zhǎng)的甚至達(dá)一年左右。艦船淡水保障模式是影響海軍遠(yuǎn)洋作戰(zhàn)能力強(qiáng)弱的一個(gè)重要因素。

1 艦船飲用和洗滌水系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

1.1 國(guó)內(nèi)軍用艦船飲用水和洗滌水系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)軍用艦船飲用水和洗滌水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)是GJB4000-2000《艦船通用規(guī)范》，在該規(guī)范中飲用水系統(tǒng)和洗滌水系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，主要技術(shù)要求如下。

(1) 水量。

飲用水水量要求為10 L/人·天。洗滌水需根據(jù)艦船正常排水量的大小決定，≥5 000 t的艦船為25 L/人·天，500 t≤艦船≤5 000 t為20 L/人·天，500 t以下艦船為15 L/人·天。

(2) 水質(zhì)要求。

《艦船通用規(guī)范》要求飲用水應(yīng)滿足GB5749《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)洗滌水系統(tǒng)則沒(méi)有提出要求。對(duì)反滲透海水淡化裝置水質(zhì)則應(yīng)滿足GB5749的規(guī)定。

總?cè)芙庑怨腆w(TDS):≤1 000 mg/L；

氯化物: ≤250 mg/L；

PH:6.5～8.5。

同時(shí)對(duì)有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)污染物規(guī)定了限制值，詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[1]。

(3) 淡水的制備。

淡水的保障除岸基和補(bǔ)給艦船保障外，需靠艦艇本身的海水淡化設(shè)備。核動(dòng)力和蒸汽動(dòng)力艦艇主要采用蒸餾式海水淡化，反滲透海水淡化裝置作為備用；柴油機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力艦艇主要采用反滲透海水淡化裝置。反滲透海水淡化是一種利用壓力能驅(qū)動(dòng)進(jìn)行膜分離制取淡水的方法，與蒸餾式海水淡化相比較，在淡化過(guò)程中水不發(fā)生相變，是一種能效比較高的淡化技術(shù)。海水淡化裝置也因其以電為原動(dòng)力，使用方便，近年來(lái)在艦船上得到了廣泛的應(yīng)用。

(4) 淡水的儲(chǔ)存和分配。

對(duì)儲(chǔ)存水柜的材料要求：艦體水艙可由中碳鋼材料制成。管路材料在《艦船通用規(guī)范》中無(wú)特殊要求，實(shí)際使用中洗滌淡水管路以無(wú)縫鋼管材料居多，飲用水管路則使用不銹鋼管材料。

1.2 國(guó)外軍用艦船飲用水和洗滌水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

美國(guó)海軍艦艇淡水不分飲用水和淡水，所有淡水都按飲用水標(biāo)準(zhǔn)要求。為保證飲用水在制取、儲(chǔ)存、輸送、及分配等過(guò)程中的水質(zhì)，美國(guó)海軍對(duì)艦艇飲用水的消毒、凈化、管系及附件的材料、設(shè)計(jì)、安裝等方面都作了嚴(yán)格的規(guī)定。

(1) 淡水消耗標(biāo)準(zhǔn)。

美國(guó)海軍海上系統(tǒng)司令部規(guī)定在設(shè)計(jì)建造一艘新船時(shí)，應(yīng)保證50加侖/人·天(1加侖=3.785 L)的淡水使用量。

(2) 水質(zhì)要求。

總?cè)芙庑怨腆w(TDS):≤500 mg/L；

氯化物: ≤250 mg/L；

PH:5.5～8.5。

同時(shí)對(duì)有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)污染物規(guī)定了限制值。

(3) 淡水的制備。

淡水的保障除岸基和補(bǔ)給艦船保障外，也需靠艦艇本身的海水淡化設(shè)備。核動(dòng)力和蒸汽動(dòng)力艦艇由于低壓蒸汽的保障，主要采用蒸餾式海水淡化，反滲透海水淡化裝置作為備用；柴油機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力艦艇主要選用反滲透海水淡化裝置。設(shè)計(jì)作為飲用水使用時(shí)，需在每臺(tái)蒸餾裝置的產(chǎn)水管路上裝有旁通加溴消毒處理設(shè)備。

(4) 淡水的儲(chǔ)存和分配。

淡水儲(chǔ)存采用水柜儲(chǔ)存，隨著儲(chǔ)存時(shí)間延長(zhǎng)，水中微生物滋生、繁殖，造成淡水污染，無(wú)法滿足飲用要求，需要?dú)⒕尽艋?，主要采用加鹵素(通常為氯和溴)進(jìn)行處理。且每天數(shù)次測(cè)量鹵素殘余量，每周抽樣化驗(yàn)水艙的細(xì)菌含量。

對(duì)儲(chǔ)存水柜的材料要求：對(duì)于艦體水艙中容量超過(guò)200加侖(1加侖=3.785 L)的重力水柜和連續(xù)使用的重力水柜可由中碳鋼材料制成，長(zhǎng)期儲(chǔ)存應(yīng)急水的水柜、容量小于200加侖的水柜應(yīng)由B10或玻璃纖維增強(qiáng)塑料材料制成。

2 國(guó)內(nèi)艦船飲用和洗滌水系統(tǒng)存在的問(wèn)題

隨著我國(guó)海軍由近海逐步走向遠(yuǎn)洋，艦員對(duì)洗滌水和飲用水存在的問(wèn)題反映日趨強(qiáng)烈。目前出現(xiàn)的問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面。

(1) 供水管路腐蝕，水質(zhì)變差、發(fā)黃。目前許多艦船洗滌水管路材料仍然采用鍍鋅鋼管，管路腐蝕后造成淡水發(fā)黃，尤其是在反滲透海水淡化裝置使用一段時(shí)間后，管內(nèi)淡水呈現(xiàn)黃褐色甚至黑色。如某補(bǔ)給船淡化水管路，使用時(shí)間僅在四年內(nèi)更換了兩次，每次換管后約三周時(shí)間淡化水即出現(xiàn)黃色，兩個(gè)月后開(kāi)始呈現(xiàn)黃褐色，返航時(shí)幾乎為黑色。且熱水管路比冷水管路腐蝕嚴(yán)重，拆檢熱水管路時(shí)發(fā)現(xiàn)，管路內(nèi)壁黏著厚厚的一層黃褐色物質(zhì)，化驗(yàn)的結(jié)果表明此物質(zhì)為氧化鐵和氧化亞鐵的混合物。

(2) 淡化水水質(zhì)口感差，使用感覺(jué)異樣。艦員反映洗澡后頭發(fā)發(fā)粘，身上肥皂沫沖洗不干凈，洗滌衣物發(fā)硬。

(3) 水量不夠。水量不夠的問(wèn)題在驅(qū)護(hù)艦上尤為突出。許多驅(qū)護(hù)艦的海水淡化裝置容量只有10 t/天～15 t/天，在護(hù)航過(guò)程中還要實(shí)行用水管制。如果在國(guó)外港口補(bǔ)水，淡水價(jià)格很貴，部分港口的淡水價(jià)格達(dá)到1 500元/t，這對(duì)遠(yuǎn)航艦艇是一個(gè)不小的負(fù)擔(dān)，而使用海水淡化裝置的費(fèi)用約為20元/t。

(4) 部分艦船缺乏淡水消毒手段。無(wú)論是從岸上儲(chǔ)備上船的淡水或是海水淡化裝置生產(chǎn)的淡水均需進(jìn)行消毒，以保證所供淡水符合衛(wèi)生要求。但目前部分艦艇還沒(méi)有設(shè)置消毒設(shè)備。

(5) 缺乏明確可行的檢測(cè)指標(biāo)和檢測(cè)手段。GB5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》共有四大類39項(xiàng)。但在艦船上究竟應(yīng)檢測(cè)哪些參數(shù)，沒(méi)有規(guī)定與有效的檢測(cè)手段。

3 改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

分析上述飲用水和洗滌水系統(tǒng)存在的問(wèn)題，主要原因是設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)落后，受傳統(tǒng)的重武器系統(tǒng)性能輕生活保障思想的束縛。過(guò)去由于艦船遠(yuǎn)航任務(wù)少，航行時(shí)間短，問(wèn)題暴露得不充分。隨著艦船遠(yuǎn)航任務(wù)的增多和反滲透海水淡化裝置的使用日益普遍，過(guò)去低標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)就暴露出了問(wèn)題。改進(jìn)淡水系統(tǒng)設(shè)計(jì)宜從以下幾個(gè)方面著手。

3.1 統(tǒng)一設(shè)計(jì)飲用水和洗滌水系統(tǒng)

目前軍用艦船淡水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)是《艦船通用規(guī)范》，該標(biāo)準(zhǔn)將淡水系統(tǒng)分為洗滌水系統(tǒng)和飲用水系統(tǒng)，對(duì)飲用水系統(tǒng)和洗滌水系統(tǒng)的水質(zhì)、管路材料等要求均有不同。而美國(guó)以及北約組織的海軍艦艇只有“飲用水系統(tǒng)”，將“飲用水”和“洗滌水”合二為一，執(zhí)行一個(gè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，全艦從水的補(bǔ)給、儲(chǔ)存到分配作為一個(gè)完整的大系統(tǒng)進(jìn)行管理這很值得借鑒。

我軍艦船今后也應(yīng)推廣整體設(shè)計(jì)理念，將飲用水和洗滌水統(tǒng)籌考慮，可達(dá)到提高水質(zhì)，簡(jiǎn)化系統(tǒng)的效果?？紤]到淡化海水的部分指標(biāo)與岸供水有所區(qū)別，其長(zhǎng)期飲用效果還有待試驗(yàn)驗(yàn)證，以及艦員的使用習(xí)慣，目前可考慮在設(shè)計(jì)上提高淡化海水水質(zhì)要求，往飲用水指標(biāo)要求靠攏，在管理上兩者相對(duì)獨(dú)立，平時(shí)主要作為洗滌水，應(yīng)急情況下也可飲用。

3.2 提高制水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

在GJB4000-2000中，艦艇飲用水系統(tǒng)水質(zhì)的依據(jù)是按照GB5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，而GB5749的指標(biāo)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)相比在某些指標(biāo)上過(guò)于寬松。如GB5749中規(guī)定TDS(總?cè)芙庑怨腆w)≤1 000 mg/L，目前我國(guó)海軍裝艦的反滲透海水淡化裝置TDS(總?cè)芙庑怨腆w)≤700 mg/L，而美國(guó)海軍艦艇水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中TDS(總?cè)芙庑怨腆w)≤500 mg/L。

反滲透海水淡化裝置的產(chǎn)水PH值在6.5左右，TDS(總?cè)芙庑怨腆w)約為700 mg/L，PH值低和TDS(總?cè)芙庑怨腆w)高易造成洗滌效果差，洗衣不干凈，洗澡時(shí)身上發(fā)澀的問(wèn)題。

因此，水質(zhì)調(diào)節(jié)應(yīng)從上述方面著手采取措施。

(1) 減小反滲透淡化水TDS(總?cè)芙庑怨腆w)，參考現(xiàn)有陸上自來(lái)水的TDS(總?cè)芙庑怨腆w)，將反滲透淡化水TDS設(shè)定為150 mg/L～200 mg/L。

(2) 設(shè)置水質(zhì)調(diào)節(jié)裝置，通過(guò)投放NaCHO3和CaCl2，來(lái)調(diào)節(jié)PH值、堿度和總硬度。

3.3 控制儲(chǔ)存、輸送環(huán)節(jié)，防止二次污染

(1) 水艙和管路材料。

現(xiàn)行的《艦船通用規(guī)范》是2000年頒布的，其中對(duì)水面艦船淡水管路的材料規(guī)定為鍍鋅無(wú)縫鋼管，即使在使用岸供淡水的情況下，淡水管路也容易腐蝕，水質(zhì)變黃。在采用反滲透淡化海水的情況下，由于淡化海水的含鹽量高、PH值低、堿性離子少，對(duì)管路腐蝕性較自來(lái)水更強(qiáng)，尤其對(duì)熱水管這種現(xiàn)象更明顯。

針對(duì)反滲透淡化海水有較強(qiáng)腐蝕性的情況，為確保用水終端的水質(zhì)，應(yīng)將飲用水和洗滌水管路包括泵、閥、淡水柜、熱水柜等淡水系統(tǒng)設(shè)備和管路附件材料統(tǒng)一改為316 L等不銹鋼材料。

(2) 淡水消毒循環(huán)凈化。

自來(lái)水在水艙貯存、使用過(guò)程中，由于外來(lái)污染的侵入、沉積物的析出、微生物的生長(zhǎng)等因素產(chǎn)生二次污染，需要進(jìn)行水艙循環(huán)消毒、過(guò)濾以凈化水質(zhì)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，可以考慮采用次氯酸鈣、二氧化氯和電解消毒方式。 兩種方式最終都是通過(guò)在水中產(chǎn)生氯離子殺滅細(xì)菌的方式消毒。在采用加氯方式時(shí)，應(yīng)根據(jù)艦船中淡水存量，確定艦船中加氯量，保證余氯含量不超標(biāo)。

(3) 配備必要的檢測(cè)手段。

GB5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中有100多項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)，艦船上沒(méi)有條件也沒(méi)有必要對(duì)這些指標(biāo)都進(jìn)行一一檢測(cè)，而應(yīng)突出重點(diǎn)，需對(duì)其混濁度、硬度、pH值、TDS、余氯、細(xì)菌總數(shù)等進(jìn)行定期檢測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

艦船的淡水保障是一個(gè)系統(tǒng)工程，只有把握住淡水的生產(chǎn)、供應(yīng)、儲(chǔ)存、輸送等各個(gè)環(huán)節(jié)，才能確保艦船用水的質(zhì)量。針對(duì)艦船淡水保障存在的實(shí)際問(wèn)題，當(dāng)前要著重從提高反滲透淡化水水質(zhì)，采用耐腐蝕管路材料，改進(jìn)淡水消毒循環(huán)過(guò)濾，加強(qiáng)日常淡水水質(zhì)監(jiān)測(cè)等幾個(gè)方面采取措施。

[1] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn):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)

錢衛(wèi)忠(1966-)，男，高級(jí)工程師，從事輪機(jī)工程方面的研究。

U664

A