浮船塢防止液態(tài)污染物技術(shù)研究

摘" " 要：為了避免浮船塢及其作業(yè)中產(chǎn)生的液態(tài)污染物對水環(huán)境的污染，本文以48000t舉力浮船塢為例，在滿足最新環(huán)保法規(guī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前已有的環(huán)保技術(shù)，提出一種各類液態(tài)污染物防污染技術(shù)方案，通過采用浮船塢防污染結(jié)構(gòu)、浮船塢排放控制等措施，可有效地阻止液態(tài)污染物對水環(huán)境的污染。本研究對浮船塢的防污染設(shè)計(jì)技術(shù)有借鑒作用為浮船塢有關(guān)防污染設(shè)計(jì)建造標(biāo)準(zhǔn)提供參考。

關(guān)鍵詞：浮船塢；防污染結(jié)構(gòu)；污水井；污水收集；疏排水

中圖分類號：U673.332 " " " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Research on Technology of Preventing Liquid

Pollutants From Floating Dock

LIU Mingyu1，" CHEN Hai2

（ 1.Shanghai Bestway Marine Engineering Design Co.， LTD，" Shanghai 201612， China ;" 2.Chongming Maritime Safety Administration，

Shanghai 201913， China ）

Abstract： In order to avoid the pollution of the water environment by the floating dock and the liquid pollutants produced in its operation， this paper takes the 48 000 t lifting floating dock as an example， and on the basis of meeting the latest environmental protection laws and regulations， as well as in combination with the existing environmental protection technology， puts forward a technical scheme for the physical pollution prevention of various liquid pollutants. By adopting the anti-pollution structure of floating dock and the discharge control of floating dock etc， it can effectively prevent the pollution of liquid pollutants to water environment. This study can be used for reference to the anti-pollution design technology of floating dock and provide reference for the relevant anti-pollution design and construction standards of floating dock.

Key words： floating dock;" anti-pollution structure;" bilge well;" sewage collection;" drainage

1" " "引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和海洋資源的不斷開發(fā)利用，人們及相關(guān)政府主管機(jī)關(guān)越來越重視環(huán)保問題，尤其是船舶修造方面，地方政府相繼出臺政策推動(dòng)船舶修造企業(yè)改造升級，以期減少對廠區(qū)周圍水域的污染。浮船塢，簡稱浮塢，是一種用于修、造船的工程船舶，它不僅可用于修、造船舶，還可以用于打撈沉船、運(yùn)送深水船舶通過淺水的航道等[1]。然而，關(guān)于有效阻止浮船塢液態(tài)污染物污染的相關(guān)技術(shù)較少見諸于報(bào)刊雜志，可供參考的資料和研究較為缺乏。近年來，雖然海事主管機(jī)關(guān)推進(jìn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)督等創(chuàng)新監(jiān)管方法，浮船塢內(nèi)修造船作業(yè)導(dǎo)致的污染事故有所下降，但由于缺少技術(shù)層面的解決方案，仍然無法從根本上降低浮船塢作業(yè)水域污染事故的隨機(jī)性和危害性。

浮船塢由底部浮箱與兩舷塢墻組成，連續(xù)不可分開[2]。本文以48 000 t舉力浮船塢為例進(jìn)行研究分析，該浮船塢由華潤大東造船廠建造，建造完成后用于泰國曼谷灣Leam chabang 港的Unithai shipyard amp;engineer Ltd的水域[3]。該浮船塢設(shè)計(jì)建造滿足美國船級社浮船塢[4]及中國船級社浮船塢相關(guān)規(guī)范要求[5]和海事局法規(guī)[6]。結(jié)合目前已有的環(huán)保技術(shù)，提出一種液態(tài)污染物防污染技術(shù)方案，通過浮船塢防污染結(jié)構(gòu)布置、浮船塢排放控制等措施，避免浮船塢及其作業(yè)中產(chǎn)生的液態(tài)污染物對水環(huán)境的污染。該研究及應(yīng)用對浮船塢的防污染設(shè)計(jì)有一定的借鑒作用，可為今后浮船塢的設(shè)計(jì)和建造提供參考。

2" " "浮船塢液態(tài)污染物防治現(xiàn)狀

2.1" " 液態(tài)污染物產(chǎn)生狀態(tài)分析

船舶修造作業(yè)過程產(chǎn)生的各種液態(tài)污染物，如果排入海洋的污染物超出環(huán)境容量，將會造成水體環(huán)境質(zhì)量和海洋沉積物質(zhì)量下降，影響海洋生物群落繁衍，最終導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)功能退化。浮船塢及其修造作業(yè)按照污染物來源可分為浮船塢營運(yùn)液態(tài)污染物、修造作業(yè)液態(tài)污染物、維修船舶液態(tài)污染物、事故液態(tài)污染物。

1）浮船塢營運(yùn)液態(tài)污染物：主要包括浮船塢機(jī)器處所的艙底油污水、衛(wèi)生間的生活污水等。

2）浮船塢作業(yè)產(chǎn)生污染物：塢修項(xiàng)目可分為沉浮塢作業(yè)、船殼舾裝涂作業(yè)、機(jī)電檢修等，修造作業(yè)污染物主要包括沖洗廢水、油污水、廢油漆，生活污水等液態(tài)污染物；浮船塢作業(yè)產(chǎn)生的部分廢棄物中含有廢舊鐵砂、油漆皮和鐵等固態(tài)污染物。

3）維修船舶時(shí)產(chǎn)生的污染物還包括油污水、油泥、壓載水等。

4）從業(yè)人員素質(zhì)、管理和操作不當(dāng)產(chǎn)生的污染物。

2.2" "液態(tài)污染物防治措施

近年來，修船企業(yè)通過改進(jìn)修船工藝、建立污染物處理和監(jiān)測設(shè)施、防污染制度等措施對浮船塢及其修造作業(yè)產(chǎn)生的固體廢棄物、液態(tài)污染物、大氣污染物、噪聲進(jìn)行控制、處理以及達(dá)標(biāo)排放。其中液態(tài)污染物由于其難預(yù)測、易流動(dòng)、難沉降等因素，是浮船塢及其修造作業(yè)防污染重點(diǎn)，若不能及時(shí)有效的轉(zhuǎn)移處置，極易造成污染事故。通常主要的防治措施是：

1）浮船塢內(nèi)的油污水應(yīng)經(jīng)過油水分離器處理，且排出物含油量小于15 ppm后允許排放；

2）浮船塢內(nèi)衛(wèi)生間產(chǎn)生的生活污水達(dá)標(biāo)處理排放應(yīng)符合國際海事組織通過的MEPC.159（55）決議通過的《經(jīng)修訂的實(shí)施生活污水處理裝置排出標(biāo)準(zhǔn)和性能試驗(yàn)導(dǎo)則》的有關(guān)規(guī)定；

3）維修船舶的油污水轉(zhuǎn)至相關(guān)資質(zhì)的單位處理，不得排放；

4）國際航行船舶維修船舶壓載水經(jīng)過港口國認(rèn)可的壓載水置換區(qū)域完成達(dá)到置換D-1標(biāo)準(zhǔn)，也可通過主管機(jī)關(guān)認(rèn)可的壓載水處理裝置處理達(dá)到D-2標(biāo)準(zhǔn)后排放；

5）各類沖洗污水需經(jīng)過浮船塢收集后，轉(zhuǎn)至陸上接收設(shè)施。

此外，浮船塢還可通過設(shè)置溢流監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測浮船塢內(nèi)修造作業(yè)時(shí)液態(tài)污染物動(dòng)態(tài)，以及污染事故應(yīng)急處置預(yù)案，避免液態(tài)污染物誤排放造成的水域污染事故。

3" " 浮船塢防污染結(jié)構(gòu)布置

3.1" "防污染結(jié)構(gòu)組成和功能

浮船塢應(yīng)設(shè)置防污染結(jié)構(gòu)解決液態(tài)污染物擴(kuò)散、收集、儲存等問題。浮船塢結(jié)構(gòu)防污染設(shè)計(jì)主要包括浮箱甲板圍板、污水井、集污油艙和油污水駁運(yùn)泵艙。浮箱甲板圍板是為有效阻止控制污染物擴(kuò)散保證塢體結(jié)構(gòu)完整性。而污水井、集污油艙、油污水駁運(yùn)泵艙等污水收集的結(jié)構(gòu)用以將固、液態(tài)污染物分離，并暫時(shí)存儲液態(tài)污染物，等待駁運(yùn)岸接收處理。

1）浮箱甲板圍板結(jié)構(gòu)為焊接于浮箱甲板上的水密攔水扁鐵，布置于浮船塢艏部、艉部及左右舷塢洞處，其高度可綜合考慮浮船塢所在區(qū)域的年平均降水量和高壓沖洗作業(yè)水量，一般約150 mm，可設(shè)置一定數(shù)量的放泄旋塞。其主要功能：

（1）防止在收集高壓沖洗水時(shí)，污水從浮箱甲板泄漏到塢體周圍水域；

（2）防止修船作業(yè)時(shí)，由于船體破損或人員操作性失誤引起的油污水聚集于浮箱甲板，控制其擴(kuò)散。

2）污水井位于浮箱甲板以下，近塢墻內(nèi)側(cè)?？紤]浮箱甲板橫向曲度因素，污水井可對稱布置于左右舷。其主要功能是收集甲板積水和暫時(shí)儲存少量污水，污水井縱向長度方向根據(jù)船體結(jié)構(gòu)肋位線分割成4檔，其中2檔為溢流區(qū)，兩檔為貫通區(qū)，詳見圖1。污水井內(nèi)貫通區(qū)域?yàn)榻邮找缌鲄^(qū)內(nèi)的油污水，F(xiàn)R117～FR119貫通區(qū)內(nèi)設(shè)置2路管系，一路為直接排舷外管路，用于排放雨水及浮船塢抬船過程中的積水。一路管子為進(jìn)集污油艙管路，當(dāng)浮船塢上有泄漏油污水時(shí)，關(guān)閉排舷外管路，污水井收集的油污水直接進(jìn)入集污艙。

浮船塢上經(jīng)常進(jìn)行沖砂打磨等作業(yè)，甲板上混合了高壓水除銹、清洗作業(yè)產(chǎn)生的含有油污、顆粒物、漆皮等污染物，污水井的結(jié)構(gòu)采用溢流設(shè)計(jì)，溢流區(qū)頂部設(shè)置溢流孔，溢流孔的尺寸根據(jù)疏排水系統(tǒng)的管徑及溢流蓋板上的孔徑進(jìn)行確定，F(xiàn)R118為貫通區(qū)域的分割，故上下均設(shè)置貫通孔，見圖2。甲板上的雨水及油污水通過溢流區(qū)上的帶孔蓋板流入溢流區(qū)，將各種碎屑等固體顆粒在溢流區(qū)沉淀，當(dāng)溢流區(qū)的液面不斷升高后，沉淀后的油水混合物通過溢流區(qū)頂部的溢流孔進(jìn)入貫通區(qū)。當(dāng)進(jìn)行塢修作業(yè)時(shí)，貫通區(qū)內(nèi)有部分油水混合時(shí)，油水排至集污艙。當(dāng)非塢修作業(yè)時(shí)，貫通區(qū)內(nèi)為清潔的雨水時(shí)，雨水可直接排至舷外。船塢上的作業(yè)人員打開溢流區(qū)上的蓋板，對溢流區(qū)內(nèi)沉淀的各種固體顆粒不定時(shí)進(jìn)行清理

3）集污艙位于浮箱甲板以下壓載艙內(nèi)，可劃分為幾個(gè)獨(dú)立的艙室，沿著塢長縱向分布，可跨中橫向布置或分艙布置于舷側(cè)。其功能是接收經(jīng)過污水井沉淀和過濾之后泄放的污水。

4）油污水駁運(yùn)泵艙通常位于浮箱甲板以下，污水收集艙室附近用于布置污水駁運(yùn)泵的艙室結(jié)構(gòu)，舊浮船塢改造也可利用船塢底部空艙、通道或者原有泵艙?？紤]到泵艙操作人員的舒適度以及機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)在通風(fēng)不良的污水駁運(yùn)泵艙內(nèi)設(shè)置必要的機(jī)械通風(fēng)。

3.2" "防污染結(jié)構(gòu)容積計(jì)算

1）污水井容積

布置于浮箱甲板下污水井容積量需考慮船塢底結(jié)構(gòu)、泄放管路截面積、井內(nèi)閥件尺寸等因素，其中污水井底應(yīng)與外底板距離大于600 mm。此外，污水井內(nèi)廢砂等沉淀物需定期清淤，其容積應(yīng)能滿足人員操作空間要求，建議不應(yīng)小于0.5 m3。

2）集污油艙容積

集污油艙用于收集和儲存各類沖洗作業(yè)中產(chǎn)生的沖洗污水及其他工況中產(chǎn)生的廢水和油污水，其設(shè)計(jì)總?cè)萘靠蓞⒖即瑝]高壓清潔水艙的容量，按下式計(jì)算：

式中：VJ為單個(gè)集污油艙容積，m3；VH—為高壓清潔水艙容積，m3；n 為集污油艙數(shù)。

4" " 浮船塢防污染排放控制措施

4.1" 系統(tǒng)組成和工作原理

1）系統(tǒng)組成和功能

浮箱甲板集污油系統(tǒng)主要由油污水駁運(yùn)泵組單元、集污艙、吸入口、管路及其附件組成。其中各部分構(gòu)成及功能如下：

（1）油污水駁運(yùn)泵組單元：通常由兩臺駁運(yùn)泵組成，且每臺泵排量滿足系統(tǒng)要求的100%排量，其中一臺泵為備用泵。駁運(yùn)泵的形式可選用離心泵或螺桿泵。其中，螺桿泵適用輸送含有固體顆粒物的液體，更適用于駁運(yùn)修造船作業(yè)中含有顆粒的沖洗污水。在大型浮船塢中，由于污水井及其管路較大，且含油量較對應(yīng)管路較低，可考慮選用輸送大流量的離心泵，選用離心泵應(yīng)根據(jù)吸口位置決定是否采用自吸型式或設(shè)置自吸裝置；

（2）集污艙：艙內(nèi)設(shè)置測深管路、液位遙測、透氣管等：

① 測量管路和艙室液位遙測系統(tǒng)用于測量和監(jiān)測集污艙內(nèi)的液位；

② 透氣管應(yīng)延伸至頂甲板以上，以避免集污油艙液位升高造成超壓損壞艙室。由于集污油艙注入管通徑較大，且為重力注入，其管徑截面積可略小于污水重力泄放管截面積。

（3）吸入口：集污艙吸入口應(yīng)布置于各艙室最低處，且應(yīng)在浮船塢正浮或橫傾不大于5°均能至少通過一個(gè)吸口排出。當(dāng)集污艙較為狹小時(shí)，可僅在艙室最低處設(shè)置；

（4）管路及其附件：管路包括傾斜1-2°布置的重力式泄放管、污水駁運(yùn)管等，附件包括蝶閥等控制工作介質(zhì)的閥件和過濾工作介質(zhì)中雜質(zhì)的濾器或?yàn)V網(wǎng)。

2）系統(tǒng)工作原理

浮船塢內(nèi)進(jìn)行高壓水除銹、清洗作業(yè)中產(chǎn)生的含有油污、顆粒物、漆皮等污染物的污水沿著浮箱甲板或通過疏排水管從塢中向兩舷流淌至開敞的污水井，進(jìn)入污水井的溢流區(qū)，經(jīng)過溢流區(qū)的沉淀后溢流至貫通區(qū)，經(jīng)過不銹鋼濾網(wǎng)、截止閥、重力式泄放管路進(jìn)入集污艙。集污艙內(nèi)液位達(dá)到艙室高位時(shí)，污水駁運(yùn)泵開啟將集污艙內(nèi)污水駁運(yùn)至排污總管進(jìn)入納管排放系統(tǒng)。圖3為浮船塢浮箱甲板集污收集系統(tǒng)原理圖。

浮船塢內(nèi)修造作業(yè)時(shí)，可分為日常工況和集污工況。

（1）日常工況：浮船塢上浮、下沉、降雨等無污水收集時(shí)，污水井油污閥保持關(guān)閉，排舷外閥打開，集污油系統(tǒng)不運(yùn)行。

（2）集污工況：收集污水時(shí)，關(guān)閉排舷外閥，打開污水井油污閥保證污水排放管路暢通排至集污艙。污水駁運(yùn)泵通過艙內(nèi)液位高低位報(bào)警，控制污水駁運(yùn)泵啟停；通過駁運(yùn)泵駁運(yùn)至處理裝置集中處理或委托相關(guān)資質(zhì)單位處理。

3）系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算

（1）污水駁運(yùn)泵排量

當(dāng)集污艙內(nèi)液位達(dá)到高位時(shí)，每臺獨(dú)立動(dòng)力的污水駁運(yùn)泵需在一定時(shí)間內(nèi)將集污艙排放至低位，其排量按下式計(jì)算：

式中：QW為每臺污水駁運(yùn)泵排量，m3/h；Cr為容積系數(shù)，一般取0.8～0.9；t為污水排出時(shí)間，一般取6～8 h，大型浮船塢時(shí)間可適當(dāng)放寬3～4 h。

（2）污水總管管徑

每個(gè)集污艙排污管路管徑與駁運(yùn)泵排量和污水管內(nèi)流速有關(guān)，可按下式計(jì)算：

式中：d1為單艙排污總管內(nèi)徑，mm；QW為單臺污水駁運(yùn)泵排量，m3/h;" V1為排污管內(nèi)流速，一般取2～3 m/s。

（3）污水井泄放管徑

污水井重力泄放管路管徑與各類沖洗作業(yè)產(chǎn)生廢水量、作業(yè)時(shí)間以及管內(nèi)流速有關(guān)，可按下式計(jì)算：

式中：d2為單艙排污總管內(nèi)徑，mm； VW為沖洗作業(yè)廢水體積； V2為泄放管內(nèi)流速，一般取2～3 m/s；t為各類沖洗作業(yè)時(shí)間，h。

4.2" "浮箱甲板疏排水系統(tǒng)

1）系統(tǒng)組成和工作原理

浮船塢內(nèi)浮箱甲板上應(yīng)設(shè)有足夠的排水設(shè)施，即為疏排水系統(tǒng)，其船塢內(nèi)開口端位于最大沉深吃水線以下，最大沉深吃水線應(yīng)視為最高載重水線或夏季載重水線[6]。浮箱甲板疏排水舷外排出管應(yīng)按照規(guī)范疏排水船塢內(nèi)開口端與夏季載重水線垂直距離小于0.01LD的要求，設(shè)置閥件的數(shù)量、型式以及材質(zhì)或采用符合規(guī)范要求的，管子壁厚可免設(shè)止回閥。

由于禁止排放的沖洗廢水或事故污染物通常聚集于浮箱甲板，因此為滿足環(huán)保的限制要求，浮船塢浮箱甲板疏排水管應(yīng)采取必要的措施阻止污染物進(jìn)入疏排水管路。圖4為一種用于浮船塢浮箱甲板的疏排水管路節(jié)點(diǎn)圖。浮船塢在集污工況時(shí)，將地漏塞堵上；在日常工況時(shí)將地漏塞拔出，蓋上格柵。疏排水管路可直接排舷外，也可就近排放至污水井內(nèi)進(jìn)而排舷外，具體根據(jù)浮船塢的縱向長度及污水井等位置確定。

2）系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算

（1）疏排水管路管徑

露天甲板疏排水口的數(shù)量、位置以及管徑與甲板排水面積有關(guān)[7]，浮船塢浮箱甲板疏排水應(yīng)考慮沉塢作業(yè)時(shí)排水以及固廢造成的管路堵塞，且浮船塢抬船過程中積累了大量的海水，其管徑較露天甲板管路要大，可按下式計(jì)算：

式中： d3為疏排水管路通徑，mm； c1為常數(shù)，一般取1.5～2； dc為普通露天甲板管路通徑，mm。

（2）管路布置

疏排水口沿著船塢長方向的間距一般為5m～15m，艉部疏排水口與浮箱甲板污水井布置重疊時(shí)，污水井內(nèi)設(shè)置排舷外閥替代船塢尾

甲板疏排水的功能。艉部污水井通過污水井舷外閥控制。

5" " "結(jié)論

采用浮船塢各類液態(tài)污染物防污染技術(shù)方案，可有效降低浮船塢及其修造作業(yè)過程中污染事故發(fā)生的概率，減少對海洋環(huán)境的污染。本文以48 000 t舉力浮船塢為例，闡述了浮船塢防污染技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)布置、防污染輪機(jī)系統(tǒng)及各類參數(shù)的計(jì)算及選取依據(jù)，希望對浮船塢設(shè)計(jì)人員和建造工程師有所幫助，為浮船塢有關(guān)防污染設(shè)計(jì)建造標(biāo)準(zhǔn)提供參考。

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