牲畜船（牛類）牲畜淡水和排污系統(tǒng)設(shè)計簡介

摘" " 要：論文以國內(nèi)首制4600m2牲畜運輸船為對象，以澳大利亞、新西蘭等牲畜主要出口國牲畜運輸船船級社規(guī)范為設(shè)計依據(jù)，對牲畜船（牛類）關(guān)鍵的牲畜處所服務(wù)系統(tǒng)中淡水系統(tǒng)和牲畜排污系統(tǒng)的設(shè)備配置要求、計算方法、管路系統(tǒng)布置原則等進(jìn)行詳細(xì)闡述和分析。可供類似牲畜船改建和新船設(shè)計參考。

關(guān)鍵詞：淡水系統(tǒng)；排污系統(tǒng)；設(shè)計

中圖分類號：U662.2" " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Brief Introduction on Design of Fresh Water and Drainage Systems for Livestock （Cattle） Vessel

WANG Hai

（ COSCO Shipping Heavy Industry （Guangdong） Co.， Ltd.，" Dongguan 523146 ）

Abstract： The article takes the 4 600 m2 livestock transport ship ever built by our company in China as an example， and uses the Class rules of livestock transport ships in major export countries such as Australia and New Zealand as the design basis. It elaborates and analyzes in detail the equipment configuration requirements， calculation methods and pipeline system layout principles of the freshwater system and livestock sewage system in the key livestock area service system of livestock （cattle） ships. It can be used as a reference for the development of similar livestock ship for conversion and new ship design.

Key words： fresh water system;" drainage system;" design

1" " "引言

隨著國家繁榮發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，人民膳食方式的變化，對于高端牛肉需求量加大，而我國傳統(tǒng)的養(yǎng)牛業(yè)發(fā)展較為緩慢，短時間內(nèi)難以彌補(bǔ)人們對牛肉的需求量，需通過進(jìn)口牛肉來應(yīng)對。目前進(jìn)口牛肉多為冷鏈運輸，牛肉品質(zhì)下降，而活牛進(jìn)口至國內(nèi)后宰殺可以保證牛肉的新鮮度，牲畜運輸船應(yīng)運而生。為了在船舶長途運輸活體牛類牲畜時保證牲畜良好的身體健康，船舶牲畜貨艙區(qū)域必須具有良好的牲畜服務(wù)系統(tǒng)，以保證在長途運輸過程中降低牲畜得病率、死亡率，使得船東或貨主達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益。牲畜服務(wù)系統(tǒng)主要包括淡水供應(yīng)系統(tǒng)、排污系統(tǒng)、飼料供應(yīng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、高壓清洗系統(tǒng)等。

長期以來我國進(jìn)口冷鏈牛肉和活體牲畜主要來至澳大利亞、新西蘭和南美，以上幾個國家對于牲畜船設(shè)計、建造和營運都有比較明確和嚴(yán)格的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

牲畜船淡水供應(yīng)系統(tǒng)和排污系統(tǒng)主要滿足AMSA（澳大利亞海事規(guī)范）、新西蘭初級產(chǎn)業(yè)部牛畜運輸指南、愛爾蘭《1996年動物疾?。êＩ线\載牛）令》等主要牲畜出口國海事法規(guī)的要求以及船級社的規(guī)范要求。

目前全球營運的牲畜船總數(shù)量在110艘左右，大多數(shù)入級BV船級社。BV有豐富的審圖和建造檢驗經(jīng)驗，BV船級社鋼質(zhì)船舶入級規(guī)范 2024 Pt D， Ch3有較為清楚的規(guī)范要求。CCS船級社為促進(jìn)國內(nèi)航運公司能夠較快進(jìn)入牲畜船營運市場，加速了設(shè)計和建造規(guī)范的更新，在CCS《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》（2023）第8篇第二章發(fā)布詳細(xì)的規(guī)范要求。

2" " 淡水供應(yīng)系統(tǒng)

牲畜淡水水質(zhì)要求與船員飲用水標(biāo)準(zhǔn)基本一致，要求達(dá)到一定的健康標(biāo)準(zhǔn)。牲畜船淡水供應(yīng)系統(tǒng)可獨立設(shè)計，也可以與壓載系統(tǒng)相結(jié)合，采用淡水作為壓載水，依據(jù)船舶整體性能情況，可以不需要安裝壓載水處理裝置。當(dāng)然，根據(jù)船舶穩(wěn)性，船舶裝載牲畜數(shù)量等總體考慮，部分船舶壓載艙仍需要考慮使用海水進(jìn)行調(diào)載，需要安裝相應(yīng)的壓載水處理裝置，滿足相應(yīng)的壓載水管理規(guī)定。若淡水做壓載水情況下，壓載管路應(yīng)為全回路設(shè)計，壓載水可以與任何壓載艙相互調(diào)撥。

按照AMSA要求，牲畜船淡水供應(yīng)系統(tǒng)中的造水機(jī)至少包括一臺反滲透造水機(jī)（造水機(jī)的鹽度必須低于500 mg / L），制出淡水需要滿足世界衛(wèi)生組織規(guī)范；船上至少配2套牲畜專用供水泵系統(tǒng)，不用于其他目的供水，且其中至少1套牲畜專用供水泵系統(tǒng)位于主供電系統(tǒng)以外區(qū)域，如圖1所示。

淡水系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵點：

1）每日供水量

對于活牛，淡水量按照牛欄面積36 L/m2計算。

比如：4000 m2的牛欄面積，供水量= 4000 x36 = 144000 L = 144 t。

那么建議選用的造水機(jī)容量為2臺75 t/d，其中至少1臺為反滲透造水機(jī)。

2）淡水存儲和分配

牲畜船上必須配備1個存儲和分配淡水系統(tǒng)，首先必須確保船上有滿足每個航次的淡水存儲量，牲畜在船上任何時刻都應(yīng)有充足的淡水供應(yīng)，保證牲畜飲水質(zhì)量；牲畜裝載12 h后必須能夠正常使用。

自動淡水分配系統(tǒng)需通過控制水位來盡量減少容器內(nèi)水溢出，防止水從容器返回淡水柜；但如果淡水系統(tǒng)非自動分配系統(tǒng)，那么容器內(nèi)水量至少為所需總水量的33%以上。

牲畜淡水存儲在壓載艙內(nèi)，那么壓載艙的油漆配套按照船員飲水艙標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行涂裝，提供飲水健康證書。淡水壓力柜通常采用不銹鋼材質(zhì)，盡量保證牲畜飲水的清潔度，減少飲水污染。淡水系統(tǒng)壓力通常在5 bar左右。

3）淡水系統(tǒng)設(shè)備控制

淡水系統(tǒng)內(nèi)，造水機(jī)、水泵、水柜等所有的設(shè)備均由主電源和輔助電源供電，確保主電源處所發(fā)生火災(zāi)或其他緊急情況下，能夠操作，確保供水系統(tǒng)正常運行，保證牲畜飲水。輔助電源配電板的布置位置依據(jù)AMSA規(guī)范要求，必須布置在機(jī)艙外，與主配電板分開，同時此配電板分為2個，同時需要物理隔離開，并列給牲畜服務(wù)設(shè)備供電，保障突發(fā)情況下，所有牲畜服務(wù)系統(tǒng)能夠滿足最低生存要求。

4）淡水系統(tǒng)材料

牲畜船牛欄區(qū)域內(nèi)常年存有牲畜泄物，具有較大的腐蝕性，通常此區(qū)域的材料均需要一定的抗腐蝕能力，因此PVC、不銹鋼管材應(yīng)用較為廣泛，如使用普通無縫鋼管則需要進(jìn)行較好的防腐處理，否則使用壽命較短，增加后續(xù)船舶營運維修費用。且PVC管路有利于船舶空船重量重心控制。PVC主要采用熱熔的連接方式，從成本角度考慮，PVC管路盡量增加管路長度，盡量減少彎頭、三通的數(shù)量，能夠更好的控制材料成本和施工工作量。

5）淡水管路布置

（1）如圖2淡水管系布置典型圖Note 2部分管路和閥門材料必須為鋼制，且閥門與艙壁之間管路長度必須小于300 mm（Note所示），以便達(dá)到防火要求；

（2）圖2中Note 2所示此處為快速接頭（見圖3），此快速接頭主要用于連接移動式高清洗機(jī)清洗牛欄區(qū)域地板等，同時也可以快速連接水管，手動給飲水碗補(bǔ)水和清洗水碗，以達(dá)到AMSA檢驗要求；

（3）飲水容器（見圖4）的型式有碗式或槽式，根據(jù)船型布置和船東使用方式不同，選取不同的飲水容器；

（4）通常情況下飲水系統(tǒng)總管布置在走道上方或通道兩側(cè)，必須滿足凈空要求，凈空的要求可參考牲畜貨艙通風(fēng)系統(tǒng)凈空要求；

（5）如飲水器布置在牛欄內(nèi)，為了避免飲水器在運輸牲畜過程中被牲畜污染或積聚其他污染物，需要在飲水器周圍安裝圓管或圓鋼（見圖4）。對于牛欄內(nèi)飲水器安裝圓管距離飲水器邊緣距離至少150 mm，對于羊欄內(nèi)飲水器防護(hù)圓管距離至少75 mm。 如船東認(rèn)為此距離可能導(dǎo)致掰斷牛腿的風(fēng)險，可以與AMSA溝通，確定最終距離。

3" " 排污系統(tǒng)

目前用于運輸牛的牲畜船只的排水系統(tǒng)已經(jīng)從大約 1 500 m2的小型牲畜船只發(fā)展到 3 000 m2。 較新的“組合”船現(xiàn)在可達(dá) 30 000 m2，甚至更大面積的船舶。

經(jīng)驗表明，長途航行期間糞便大量的堆積會導(dǎo)致動物陷入困境。通常牛通過它們的體表散發(fā)高達(dá) 70% 的多余熱量，但若牛身體被包裹在糞便中時，牛本身熱量散發(fā)會明顯減少，從而會增加動物熱應(yīng)激的風(fēng)險。同時大量糞便積聚，會直接導(dǎo)致淡水槽和飼料槽被尿液和糞便污染，以至于導(dǎo)致口腔糞便污染和病原體傳播，使得牛減少攝取食物和水以及隨后可能出現(xiàn)的脫水的情況發(fā)生。唯一的解決方案是沖洗并清除糞便，但是鑒于大型船舶上的糞便量很大，且不能假設(shè)船舶可以保持船尾縱傾，并且必須在空間的所有角落提供排水裝置，因此合理的布置才能夠有效的進(jìn)行排污，以保證良好的生存環(huán)境。

牲畜船貨艙部分的排污系統(tǒng)包括糞便、尿液排污系統(tǒng)和艙底水排放系統(tǒng)。

艙底水系統(tǒng)的管路和設(shè)備都需要與牲畜糞便排放系統(tǒng)分開。此系統(tǒng)的管徑和設(shè)備容量需按MARPOL和船級社規(guī)范進(jìn)行計算和選型。根據(jù)牛欄區(qū)域貨艙分艙來計算每個貨艙的艙底水總管、支管以及艙底泵或噴射泵的容量。

糞便、尿液排污系統(tǒng)由牲畜貨艙內(nèi)泄放系統(tǒng)和舷外排放系統(tǒng)組成。

艙內(nèi)泄放系統(tǒng)指牛欄區(qū)域各層甲板向下一層泄放糞便、尿液系統(tǒng)，從而收集糞便、尿液至底層糞便井，集中收集或排放至船外。

布置原則如下（見圖5）：

1）當(dāng)船寬超過 20 m 時，至少應(yīng)設(shè)置 3 個泄放管（船寬方向），并在其后每增加 5 m 的船寬額外增加1個排水管（即 25 m 船寬4 個泄放管，30 m 船寬5 個泄放管）以此類推；

2）每個貨艙或牲畜處所應(yīng)縱向設(shè)置排水管，相距不超過 20 m；

3）泄放管由上向甲板下的管道組成，且它們的最小內(nèi)徑應(yīng)為 300 mm，排水管的出口應(yīng)距離甲板250 mm或糞便井下；

4）如果此類泄放管位于圍欄內(nèi)或通道處，泄放管應(yīng)有鋼制蓋，以防止引起牲畜損傷；

5）依據(jù)牲畜船貨艙分艙，每個貨艙糞便井均需合理布置，靠近貨艙底部尾部左右舷，以及貨艙前部也需要考慮布置糞便井。

圖5" 牛欄區(qū)域糞便泄放示意圖

糞便舷外排放系統(tǒng)即是把收集到艙底糞便井或牲畜糞便艙內(nèi)的污水排放至船外，糞便儲存艙需要布置噴淋清洗水管，后續(xù)可以有效清潔艙內(nèi)糞便，利于順利泵出糞便。排放泵通常為浸沒式或干式排放泵。浸沒式糞便泵泵體材質(zhì)須抗腐蝕，采用雙相不銹鋼殼體或鑄鋼特涂殼體，同時浸沒式糞便泵可以考慮采用升降式，利于維修、清潔保養(yǎng)。

糞便舷外排放系統(tǒng)貫穿多個貨艙，通過各個貨艙水密艙壁的管路前后均需要閥門隔離，閥門均為鋼制，保證水密完整性。

排放泵的容量需按照MEPC.157（55）要求計算污水排放速率來進(jìn)行確定。

允許排放速率計算公式如下：

DRmax = 0.009 26 V xD xB

式中：DRmax為最大排放速率，m3/h；V為平均航速，kn；D為船舶吃水，m；B為船寬，m。

糞便泄放和舷外排放系統(tǒng)的管路和附件材料依然建議使用PVC材料，管路支架和管碼均建議使用316不銹鋼；牛欄區(qū)域為濕式區(qū)域，因此系統(tǒng)中的遙控閥門防護(hù)等級要求IP67以上。

除了上述通過排放泵排放液態(tài)糞便和尿液外，可以采用另外方式排放牛糞便，如采用糞便電梯把牛糞便排放至舷外。牲畜船在航行過程中，牲畜不斷的排泄糞便，糞便積聚在牛欄內(nèi)，船員可以使用鐵鍬，鐵鏟等工具鏟出牛糞，使用手推車推至糞便電梯處，排放至舷外。但采用糞便電梯方式需要通過船員人工作業(yè)，作業(yè)效率比較低，僅僅適用于小型牲畜運輸船，不適合用于大型牲畜運輸船。

牲畜船的艙底水、糞便排放與其他非特種船一樣，排放實施方法和過程均要滿足MARPOL要求，航行過程中均要按照海事要求進(jìn)行排放。

4" " "結(jié)束語

淡水供應(yīng)和排污系統(tǒng)為牲畜船服務(wù)系統(tǒng)的重要組成部分，在牲畜船營運過程中非常重要，因此在設(shè)計過程中特別要掌握以上關(guān)鍵點，避免后期因設(shè)計錯誤而導(dǎo)致生產(chǎn)返工，同時也能夠確保AMSA檢驗?zāi)軌蝽樌ㄟ^。

隨著我國畜牧業(yè)高速發(fā)展和人們對于高品質(zhì)牲畜肉類需求增加，國外優(yōu)質(zhì)牲畜品種將大量進(jìn)口，隨著原來老舊的大船齡牲畜船更新替代，牲畜船新的訂單在將來可能會大量增加，未來滿足AMSA等要求的牲畜船將會受到船東的青睞，牲畜服務(wù)系統(tǒng)的深入研究將有非常重要的意義。

希望此文能夠給類似船型系統(tǒng)設(shè)計提供參考。

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