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        基于碼頭改造的內(nèi)河洗艙站設(shè)計(jì)

        2020-06-08 15:40:40龔煌王陽(yáng),張錦
        中國(guó)水運(yùn) 2020年4期

        龔煌 王陽(yáng) ,張錦

        摘 要:隨著長(zhǎng)江航運(yùn)的快速發(fā)展,長(zhǎng)江干線散裝液體危險(xiǎn)化學(xué)品船流動(dòng)停靠船舶艘次大量增加,對(duì)水生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重挑戰(zhàn),同時(shí)長(zhǎng)江流域現(xiàn)有洗艙站數(shù)量少且功能不完善,急需加大洗艙站建設(shè)力度。針對(duì)目前長(zhǎng)江內(nèi)河洗艙站研究工作開展較少的問題,本文基于內(nèi)河洗艙站設(shè)計(jì),結(jié)合現(xiàn)有碼頭改造對(duì)洗艙工藝方案和污水處理等進(jìn)行了梳理和總結(jié),可供類似工程設(shè)計(jì)參考。

        關(guān)鍵詞:長(zhǎng)江干線;碼頭改造;內(nèi)河洗艙站

        1 引言

        隨著長(zhǎng)江航運(yùn)的快速發(fā)展,長(zhǎng)江流域內(nèi)流動(dòng)停靠船舶艘次快速增加,但同時(shí)也帶來了一系列水生態(tài)環(huán)境造成污染的問題。一方面過往船舶產(chǎn)生的船舶垃圾、生活污水、油污水總量迅速增長(zhǎng)?,F(xiàn)有船舶污染物接收、轉(zhuǎn)運(yùn)及處置工作不完全符合船舶垃圾、油污水接收的要求,影響長(zhǎng)江水質(zhì),對(duì)江水生態(tài)環(huán)境造成污染;另一方面由于內(nèi)河危化品船舶絕大部分不帶洗艙設(shè)備,為保證貨品質(zhì)量以及防止不同貨物之間的化學(xué)反應(yīng)危及航運(yùn)安全,貨主一般要求船公司在更換不相容貨物時(shí)進(jìn)行洗艙,同時(shí)船舶檢驗(yàn)維修以及拆船時(shí)按相關(guān)規(guī)定也需要洗艙,目前長(zhǎng)江沿線尤其是中下游洗艙站點(diǎn)和功能不完善,洗艙市場(chǎng)不成熟,洗艙不規(guī)范,洗艙水偷排行為屢見不鮮,影響長(zhǎng)江水質(zhì),對(duì)長(zhǎng)江水質(zhì)造成污染,給船舶安全營(yíng)運(yùn)及內(nèi)河水域的環(huán)境保護(hù)帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此急需加大洗艙站建設(shè)力度,對(duì)干線洗艙站點(diǎn)進(jìn)行重新布局規(guī)劃。

        關(guān)于洗艙站方面的研究,徐培紅[1]等對(duì)長(zhǎng)江干線散裝液體危險(xiǎn)化學(xué)品船洗艙站現(xiàn)狀與發(fā)展對(duì)策進(jìn)行了分析,林樺[2]等研究了基于線狀系統(tǒng)的長(zhǎng)江干線運(yùn)輸船舶洗艙站的選址問題,但少有關(guān)于內(nèi)河洗艙站設(shè)計(jì)方面的研究[3~4]。本文基于內(nèi)河洗艙站設(shè)計(jì),結(jié)合現(xiàn)有碼頭改造著重對(duì)洗艙工藝方案和污水處理等進(jìn)行了總結(jié)分析,以供相關(guān)工程設(shè)計(jì)參考。

        2 現(xiàn)有碼頭現(xiàn)狀

        現(xiàn)有碼頭從上游往下依次布置1~5#泊位,占用碼頭岸線720m,設(shè)計(jì)年吞吐量為382萬(wàn)噸,現(xiàn)已建成并投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。碼頭水域由上游向下游布置1個(gè)5000m3液態(tài)烴泊位、4個(gè)5000t級(jí)泊位,依次為:1#液化烴泊位、2#化學(xué)品泊位(兼顧成品油出口),3#、4#、5#成品油泊位,其中4#、5#泊位兼顧原油接卸功能。

        碼頭采用浮式碼頭結(jié)構(gòu),1#~5#泊位前端設(shè)置一艘85×16m的鋼質(zhì)躉船,碼頭泊位岸線總長(zhǎng)720m。每艘躉船后方通過1榀48×6m活動(dòng)鋼引橋與1#~5#閥室平臺(tái)連接,躉船后方設(shè)置撐桿系統(tǒng),撐桿長(zhǎng)度為45m,撐桿墩平面尺度為5×5m。1#、2#、4#、5#閥室平臺(tái)尺寸為22×16×2m,3#閥室平臺(tái)尺寸為30×25×2m,平臺(tái)頂高程均為18.7m。閥室平臺(tái)之間通過9m寬鋼筋混凝土引橋連接?,F(xiàn)有碼頭總平布置如圖1:

        2.2. 改造后總平面布置方案

        2.2.1 改造后總平面布置方案

        改造方案擬在現(xiàn)有碼頭5#泊位下游新增躉船一座,設(shè)計(jì)最大年洗艙能力為306艘次。

        利用現(xiàn)有5#泊位鋼制躉船為洗艙船舶靠泊平臺(tái),在5#泊位下游50m富裕岸線范圍內(nèi)新增45m×18m躉船一座,作為洗艙躉船。新增躉船距離5#泊位現(xiàn)有鋼制躉船10m,其上通過12m×4m鋼聯(lián)橋相連,設(shè)計(jì)低水位時(shí)躉船前沿線位于約-4m等高線。新增躉船后方通過1榀52×6m鋼引橋與6#閥室平臺(tái)連接。6#閥室平臺(tái)尺寸為16m×12m,在6#閥室平臺(tái)后方布置18m×8m電氣平臺(tái)一座。6#閥室平臺(tái)與現(xiàn)有5#閥室平臺(tái)之間通過長(zhǎng)62m寬8m的鋼筋混凝土引橋連接,引橋后方設(shè)置22×16m設(shè)備平臺(tái)一座,平臺(tái)頂高程均為18.7m。

        洗艙過程中各階段廢水通過船泵或潛水泵先排至躉船廢水箱暫存,再經(jīng)廢水泵輸送至后方陸域新建的2個(gè)2000m3廢水儲(chǔ)罐,由現(xiàn)有碼頭廠區(qū)的廢水處理站進(jìn)行處理。

        2.2.2 對(duì)現(xiàn)有碼頭的改造及影響分析

        利用現(xiàn)有?;反a頭5#泊位鋼制躉船作為洗艙船舶靠泊平臺(tái),對(duì)5#泊位裝卸作業(yè)時(shí)間存在一定影響。在現(xiàn)有碼頭5#泊位下游順岸新增一艘45m×18m的躉船為洗艙作業(yè)平臺(tái),新增躉船在上下游的拋錨對(duì)船舶的靠泊會(huì)有一定的干擾。

        考慮洗艙作業(yè)各管線在5#泊位鋼制躉船前沿的布設(shè)及洗艙機(jī)、人員在前沿的操作空間,對(duì)裝卸作業(yè)的工藝設(shè)備和管線存在一定干擾,需對(duì)現(xiàn)有5#泊位鋼制躉船進(jìn)行一定改造。

        新增一根DN150管道輸送化學(xué)品廢水,通過現(xiàn)有碼頭及場(chǎng)區(qū)現(xiàn)有管架連接后方新建廢水儲(chǔ)罐,需占用一定空間,且施工期內(nèi)管架和管道施工均會(huì)對(duì)現(xiàn)有碼頭生產(chǎn)造成一定影響。

        3 洗艙工藝方案

        3.1 工藝方案

        洗艙工藝采取物理水洗艙方法,洗滌用品采用工業(yè)用金屬洗滌劑(粉末),洗滌劑與水混合配比3~5%。洗艙過程中各階段廢水通過船泵或潛水泵先排至躉船廢水箱暫存,再分別通過含油廢水管道、化學(xué)品廢水管道輸送至后方儲(chǔ)罐,再通過管道輸送到現(xiàn)有廢水調(diào)節(jié)罐,并由現(xiàn)有碼頭廠區(qū)的廢水處理站進(jìn)行處理。

        洗艙躉船上設(shè)置一套一體化凈水裝置,江水經(jīng)該裝置處理后進(jìn)入躉船凈化水艙作為洗艙用水,不足部分由生產(chǎn)水管進(jìn)行補(bǔ)充。生產(chǎn)水管、含油污水管、洗艙用氮?dú)?、蒸汽?#閥室平臺(tái)原有管路引出至洗艙躉船,化學(xué)品廢水管為新建管線。

        設(shè)1套洗艙廢氣處理裝置,單套處理能力600m3/h,分別用于處理船舶貨艙在惰氣置換、蒸艙工序排放的含油廢氣和化工廢氣,處理后通過排氣筒高空排放。

        3.2 工藝流程

        洗艙工藝流程如下:

        殘液清掃(惰化)→預(yù)洗(惰化)→蒸汽蒸洗(惰化)→通風(fēng)→人工沖洗→管線吹掃→通風(fēng)干燥

        (1)殘液清掃。在正式用水清洗船艙之前,利用真空系統(tǒng),將貨艙內(nèi)殘液收集至真空罐內(nèi),收集結(jié)束后,通過管線輸送到后方作為危廢處理。

        (2)惰化。在進(jìn)行惰化的過程,利用現(xiàn)有碼頭中壓氮?dú)獬掷m(xù)向貨艙通入氮?dú)?,排出氧氣,保持艙?nèi)氧氣體積比小于8%。

        (3)預(yù)洗。在用清洗劑水溶液洗艙前,先用清水沖艙,減少洗艙清洗劑的應(yīng)用。該過程由洗艙機(jī)進(jìn)入貨艙內(nèi)完成。

        (4)蒸汽蒸洗。利用低壓蒸汽對(duì)船艙進(jìn)行加熱,蒸洗對(duì)象包含管線、貨艙和貨油泵,將使用過的蒸汽引入廢氣冷凝治理設(shè)施。

        (5)通風(fēng)。利用防爆風(fēng)機(jī)對(duì)每艙進(jìn)行同時(shí)通風(fēng),直至達(dá)到下艙作業(yè)要求,測(cè)氧測(cè)爆不合格繼續(xù)進(jìn)行通風(fēng)置換。下艙作業(yè)時(shí)應(yīng)采用便攜式可燃?xì)怏w探測(cè)儀對(duì)艙內(nèi)可燃有毒氣體進(jìn)行檢測(cè)。

        (6)人工清洗。用洗滌液及清水對(duì)船艙進(jìn)行清洗,并進(jìn)行人工抹艙,洗艙過程中產(chǎn)生的廢水輸送至躉船廢水箱暫存。

        (7)管線吹掃。使用中壓氮?dú)鈱?duì)管線進(jìn)行吹掃,確保管線、貨油泵內(nèi)不積水,確保洗艙的質(zhì)量。

        (8)通風(fēng)干燥。使用風(fēng)機(jī),利用船舶的大小艙口進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng),直到艙內(nèi)水份全部風(fēng)干,保持艙內(nèi)干燥。

        3.3. 污水處理方案

        生產(chǎn)廢水依托現(xiàn)有碼頭陸域已有污水處理場(chǎng)進(jìn)行處理,通過新建罐容均為2000m3的油污水罐和化學(xué)品廢水罐各1座,作為污水儲(chǔ)存罐。

        3.3.1、污水水質(zhì)

        結(jié)合洗艙船舶的貨品類型,生產(chǎn)廢水主要為油類廢水、苯類廢水和醇類廢水。含油廢水水質(zhì)指標(biāo)如表1。其相關(guān)指標(biāo)取值參考同類廢水經(jīng)驗(yàn)取值。

        3.3.2現(xiàn)有污水處理場(chǎng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)

        現(xiàn)有碼頭陸域污水處理場(chǎng)分為含油污水和含鹽污水兩個(gè)處理系列,設(shè)計(jì)處理能力均為600m3/h,實(shí)際處理水量為399m3/h(含油系列)和401m3/h(含鹽系列)。油類廢水、苯類廢水和醇類廢水均通過含油處理系列進(jìn)行處理。

        3.3.2.1含油處理系列進(jìn)水水質(zhì)限值如下:

        PH:6~9

        COD:800mg/L

        氨氮:60mg/L

        總氮:100mg/L

        總磷:3mg/L

        3.3.2.2含油污水系列實(shí)際進(jìn)水的平均水質(zhì)如下:

        PH:7.47

        COD:719mg/L

        氨氮:40mg/L

        總氮:62mg/L

        總磷:2mg/L(無監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),假定)

        3.3.3可行性論證

        3.3.3.1水量

        現(xiàn)有碼頭污水處理場(chǎng)含油系列的設(shè)計(jì)處理能力為600m3/h,實(shí)際處理水量為399m3/h,本工程最高日平均小時(shí)生產(chǎn)廢水量8.2m3/h,不超過600m3/h的設(shè)計(jì)處理能力。

        3.3.3.2 水質(zhì)

        (1)油類廢水。經(jīng)加權(quán)平均計(jì)算后,當(dāng)本工程油類廢水按7.7m3/h的流量與現(xiàn)有碼頭處理場(chǎng)進(jìn)水混合后,COD平均值為800mg/L,PH值為6.65,氨氮為40mg/L,總氮為61.7mg/L,總磷為2.25mg/L,均不超過含油處理系列的進(jìn)水限值。

        (2)苯類廢水、醇類廢水。經(jīng)加權(quán)平均計(jì)算后,當(dāng)本工程油類廢水按6.2m3/h的流量與原現(xiàn)有碼頭處理場(chǎng)進(jìn)水混合后,COD平均值為800mg/L,PH值為6.73,氨氮為39.7mg/L,總氮為61.5mg/L,總磷為2.05mg/L,均不超過含油處理系列的進(jìn)水限值。

        在現(xiàn)有碼頭現(xiàn)有污水處理場(chǎng)附近新建1座含油污水罐和1座化學(xué)品廢水罐,罐容均為2000m3。含油廢水與化學(xué)品廢水分別進(jìn)入廢水儲(chǔ)罐儲(chǔ)存,設(shè)置2臺(tái)含油廢水泵(一開一備)和2臺(tái)化學(xué)品廢水泵(一開一備),將廢水輸送至現(xiàn)有污水調(diào)節(jié)罐摻配后送入污水處理設(shè)施。

        3.3.4結(jié)論

        洗艙新增的生產(chǎn)污水依托現(xiàn)有碼頭現(xiàn)有污水處理場(chǎng)進(jìn)行處理,其水量和水質(zhì)均不超過該系統(tǒng)的要求,是可行的。

        4 總結(jié)

        本文給出了含油廢水、化學(xué)品(苯類、醇類)洗艙污水各類水質(zhì)指標(biāo)參考值,洗艙污水依托現(xiàn)有污水處理場(chǎng)進(jìn)行處理,其水量和水質(zhì)可以滿足該系統(tǒng)要求。

        洗艙工藝采取物理水洗艙方法,洗滌用品采用工業(yè)用金屬洗滌劑(粉末),洗滌劑與水混合配比3~5%。洗艙工藝流程如下:殘液清掃(惰化)→預(yù)洗(惰化)→蒸汽蒸洗(惰化)→通風(fēng)→人工沖洗→管線吹掃→通風(fēng)干燥。

        本文結(jié)合對(duì)現(xiàn)有碼頭的改造,著重從洗艙工藝方案、洗艙工藝流程、污水處理方案及其可行性等角度對(duì)內(nèi)河洗艙站工藝設(shè)計(jì)及污水處理進(jìn)行了詳細(xì)分析和總結(jié),并對(duì)現(xiàn)有碼頭的影響進(jìn)行了分析,可以為長(zhǎng)江干線洗艙站工程設(shè)計(jì)提供一定參考。

        參考文獻(xiàn):

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        [2]林樺,李表奎,徐培紅. 基于線狀系統(tǒng)的長(zhǎng)江干線運(yùn)輸船舶洗艙站選址研究[J]. 物流技術(shù),2017,(06):112-115.

        [3]張弛. 長(zhǎng)江船舶洗艙站建設(shè)亟待破局[J]. 中國(guó)水運(yùn),2019,(05):19-20.

        [4]內(nèi)河洗艙站碼頭設(shè)計(jì)指南:JTS 173-2019[s].北京:人民交通出版社.2019.

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