王 燕

（大連中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，遼寧大連 116113）

0 引言

在船舶對(duì)海洋的污染中，以油污染的危害最為嚴(yán)重，且早已在國際范圍內(nèi)引起重視，已有種種嚴(yán)格的規(guī)定。而船舶生活污水，特別是糞便污水對(duì)海洋的污染也逐步引起了世界各國的重視。許多國家制定了在本國水域范圍內(nèi)的污水管理法令，也強(qiáng)烈要求制定國際污水排放標(biāo)準(zhǔn)。聯(lián)合國海事協(xié)商組織（International Maritime Consultative Organization，IMCO）通過了海洋污染公約，其中附則IV防止船舶生活污水污染規(guī)則中規(guī)定了污水的定義、船舶適用范圍、污水排放要求以及污水處理裝置證書的簽發(fā)要求等。船舶生活污水[1]系統(tǒng)按照排放方式可分為重力式和真空式[2]，真空生活污水系統(tǒng)，由于其使用管徑較小，布置空間小，沖水量少，整個(gè)系統(tǒng)重量較輕的特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用與各大型客船、渡船以及一些特殊要求的貨船。船舶生活污水系統(tǒng)的布置和設(shè)計(jì)，在船舶中具有舉足輕重的作用，本文將簡單闡述船舶真空生活污水系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)。

1 真空生活污水系統(tǒng)概述

船舶生活污水真空系統(tǒng)，不同于傳統(tǒng)的重力式生活污水系統(tǒng)，具有管徑小、沖水量少、系統(tǒng)質(zhì)量輕的特點(diǎn)，適用于大型客船、渡船及有特殊需求的貨船等。真空生活污水是通過真空（空氣）而非水自身重力輸送污水。污水是通過沖擊的形式進(jìn)行輸送，按照?qǐng)D1所示的布置，可以獲得最佳的“沖擊”輸送污水的效果。

圖1 真空生活污水典型布置

衡量系統(tǒng)容量時(shí)必須考慮到各種日常使用狀況和不同運(yùn)行工況。應(yīng)在主管道之間平均分配系統(tǒng)負(fù)荷（沖洗）。橫管設(shè)計(jì)應(yīng)考慮船舶裝運(yùn)貨物時(shí)的傾斜、滾動(dòng)等，以防止生活污水的回流，造成堵塞。通過以25 m～30 m的距離設(shè)置斜管、輸送袋、單向閥等措施，可以獲得最佳的橫向輸送方案。在管路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使其盡可能不出現(xiàn)堵塞，如出現(xiàn)堵塞進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)檢修的時(shí)候，不中斷整個(gè)生活污水系統(tǒng)。此外，為了達(dá)到系統(tǒng)的良好運(yùn)行且降低能量消耗的目的，必須對(duì)系統(tǒng)管路的密封性進(jìn)行測(cè)試、記錄、維護(hù)。真空生活污水系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮維護(hù)的方便性，將管路分為多個(gè)部分，易于接近和維護(hù)。

2 真空生活污水系統(tǒng)的布置設(shè)計(jì)

2.1 主要特點(diǎn)

真空系統(tǒng)依靠真空裝置抽吸生活污水，因此沖水量大的減少。每沖洗一次重力式坐便器的水量約為12 L～19 L，而真空式僅需1/10。真空系統(tǒng)所使用的便具，均需使用真空式，常規(guī)的便具不能用于真空生活污水系統(tǒng)。真空便具的排污管出口通常配備有止回閥，沖水量要求1 L/次～1.9 L/次，沖水壓力為0.25 MPa～0.35 MPa，最低工作真空度為0.02 MPa。真空生活污水系統(tǒng)的管路管徑通常為?50 mm，如果真空式便具使用數(shù)量達(dá)到100個(gè)以上時(shí)，總管路才采用?65 mm，而常規(guī)重力式下水便具接口通常為?100 mm，總管路通常為?150 mm。采用真空生活污水系統(tǒng)后，糞便柜的尺寸比常規(guī)重力式可以小很多，同時(shí)污水處理裝置也可以配備小容量的。如果真空式生活污水系統(tǒng)中的糞便柜容量取的稍大些，只要港口內(nèi)不排放，而在距最近陸地4 n mile外經(jīng)粉碎后排放，就可以省去配備生活污水處理裝置。由于真空系統(tǒng)管徑較細(xì)，所以整個(gè)系統(tǒng)的重量比常規(guī)重力式要輕很多，這可應(yīng)用與對(duì)重量控制有專門要求的船舶或者廁所特別多的豪華型客船。真空生活污水系統(tǒng)管徑選擇見表1。

表1 真空生活污水系統(tǒng)管徑選擇

管路管徑尺寸是基于如下設(shè)計(jì)：在高峰期時(shí)，每小時(shí)有2～3個(gè)人使用一個(gè)室內(nèi)便池。對(duì)于公共便池，預(yù)計(jì)每小時(shí)最多沖洗15次。故建議將使用頻繁的公共便池分別連接至單獨(dú)的管路，為了易于維護(hù)，一根主管路通常最多連接50～60個(gè)便池。

真空生活污水系統(tǒng)的管路布置幾乎可以與甲板平行敷設(shè)，不必特意考慮較大的傾斜度，方便管路的布置。另外，真空式便具引出的管路還可以直接垂直向上敷設(shè)，但高度通常不超過3 m。一般船上設(shè)置2套抽真空裝置，相互備用。當(dāng)真空度達(dá)到0.035 MPa時(shí)，真空裝置啟動(dòng)，當(dāng)真空度達(dá)到0.05 MPa時(shí)，真空裝置自動(dòng)停止。同時(shí)通常要求真空度低于0.02 MPa時(shí)，設(shè)置低壓報(bào)警。

2.2 真空生活污水系統(tǒng)的布置設(shè)計(jì)

真空系統(tǒng)的管路材料選擇必須適用于在真空狀況下（壓力管路）進(jìn)行污水輸送，同時(shí)必須考慮防火、腐蝕和方便維護(hù)等。當(dāng)使用塑料管材時(shí)，必須遵守SOLAS[3]及規(guī)范等相關(guān)條例，同時(shí)注意不同塑料材質(zhì)之間的區(qū)別。比如某些機(jī)構(gòu)可能禁止使用HDPE、PVC溶劑釋放的氣體有害健康，塑料管路無法耐40 ℃以上的高溫，見表2。

表2 真空生活污水系統(tǒng)管路材質(zhì)選擇

由于真空系統(tǒng)不依賴重力，故管路的布置上具有眾多的優(yōu)勢(shì)和靈活性。通常真空管路可將衛(wèi)生設(shè)備（便池和界面閥）連接到升流管，但下行管路的連接方式是長期運(yùn)行和維護(hù)的最佳方式。典型的真空生活污水管路布置對(duì)管路的斜度要求不高，只要求有0.2%的微小斜度即可，幾乎等于水平布置。通常布置管路時(shí)，如果空間允許，盡量考慮0.5°～1°的傾斜，見圖2。

圖2 真空生活污水斜度典型要求

真空生活污水系統(tǒng)支管的設(shè)置和重力式一樣，必須與水流方向成45°角方向連接到主管路上，不允許使用Y或者T型支管，容易造成管路堵塞。支管路應(yīng)從主管路上面斜45°平滑彎曲連接至主管路的上側(cè)。真空生活污水系統(tǒng)管路布置非常靈活，不要求像重力式生活污水系統(tǒng)那樣只能帶斜度下行，方便船舶管路的綜合布置。見圖3。

圖3 真空生活污水輸送袋典型布置

圖3中，組合高度H1+H2+...Hn≤3 m即可。

真空生活污水系統(tǒng)升流管的布置，通?？梢栽O(shè)置2 m～3 m高度的升流管路，高度約為船舶一層甲板的高度。如果船舶甲板層高較高的情況下，升流管想做到3 m以上的情況，可考慮通過增加輸送袋和單向閥的形式，阻止污水回流至便池即可。需要注意的是升流管路上升部分的管路直徑不得擴(kuò)大。需要注意的是：上行升流管接主管的位置，不允許水平支管的位置工作狀況下存水，鵝頸支管處應(yīng)按要求高一些，且與主管接口處應(yīng)向下傾斜，以防止低真空而產(chǎn)生污水倒流。另外上行升流管應(yīng)連接在比支管口徑大的主管路上，以減少污水回流的危險(xiǎn)，見圖4。

圖4 真空馬桶處污水管布置

真空生活污水系統(tǒng)截止閥的合理設(shè)置，通常選用直通閥(滑閥、薄膜閥或者球閥)，應(yīng)布置在每個(gè)主管路上，當(dāng)管路故障時(shí)，關(guān)閉此閥維護(hù)，不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。真空生活污水系統(tǒng)檢查口的設(shè)置，通常布置在可以從所有方向接近管路中可能出現(xiàn)的堵塞物的位置，比如水平管路的末端、縱向主管路的上端、輸送袋的位置、90°彎管附近，水平管路通常每間隔25 m～30 m設(shè)置檢查口。

真空生活污水系統(tǒng)管附件選擇應(yīng)使用彎曲半徑足夠大的附件或者使用帶45°的彎管配件，彎管位于離便池大于3 m的位置活界面閥必須具有大半徑或者帶有2個(gè)45°的彎頭。便池和界面閥連接的最大長度通常為3 m，此處可以使用短半徑彎頭。

真空生活污水系統(tǒng)管支架的設(shè)置，通常真空管路中高“沖擊”速度會(huì)在彎管或者支管處暫時(shí)產(chǎn)生較強(qiáng)壓力，此處管路必須用支架牢靠固定。為了適用于塑料管，鋼支架在支架和管路或者塑料夾之間都帶有彈性襯墊，以確保管道不會(huì)被振動(dòng)或者熱脹冷縮損壞。每次改變管路方向時(shí)，必須增加支架固定支撐。當(dāng)把升流管接到主管路時(shí)，必須將支架或者卡箍同時(shí)固定于便池后和船舶甲板上。對(duì)于直鋼管，將支架安裝在中心距離約2.5 m處；對(duì)于塑料管，則將支架安裝在中心距離約1.5 m處，同時(shí)需滿足船廠施工慣例要求。另外，管卡的間距應(yīng)綜合考慮管材廠家的推薦數(shù)據(jù)[4-5]。

真空生活污水系統(tǒng)，除滿足以上要求外，還應(yīng)滿足下面幾點(diǎn)要求：

1）生活污水或經(jīng)過處理后的排放水，排出舷外時(shí)應(yīng)避免被海水門吸入；

2）生活污水管路通常敷設(shè)在船舶走廊的天花板上，應(yīng)盡可能避免穿過餐廳、廚房、住艙、冷藏庫、糧庫以及油艙和淡水艙等；如確認(rèn)無法避免，應(yīng)考慮其他防泄漏的措施。另外各層甲板的廁所布置時(shí)應(yīng)盡量考慮上下相對(duì)集中，減少生活污水管的長度。

3）生活污水管的接管應(yīng)正確合理，一定要避免產(chǎn)生倒灌，引起不必要的麻煩。

3 結(jié)論

船舶生活污水真空系統(tǒng)管路布置設(shè)計(jì)，不僅要滿足船級(jí)社規(guī)范、船東特殊要求、人員操作習(xí)慣等各種條件，還要滿足人體工程學(xué)、操作習(xí)慣和美觀性等。后續(xù)設(shè)計(jì)可以考慮加大實(shí)船使用的方便性、管附件最少化，減少施工難度和節(jié)省時(shí)間、節(jié)省成本，同時(shí)也減少船員后期使用維護(hù)時(shí)間，不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，為造船事業(yè)盡一份薄力。