优秀毕业论文--自升式海洋生活钻井平台舱底水与生活污水防污染系统综合设计

制造的焊接钢管。 CCS规定高压CO2)管应采用无缝钢管。 2 (2)设计中一般考虑使用无缝钢管的管路有: 1)蒸汽管; 2)油舱内的加热盘管(无缝碳钢管、无缝不锈钢管、无缝铝黄铜管); 3)压缩空气管; 4)控制空气管; 5)燃油管、滑油管; 6)液压管; 7)化学品船的液货及相关管系(无缝不锈钢管)。 (3)船厂由于价格、供货等原因，可使用无缝钢管。 3.3.2焊接钢管 除必须使用无缝钢管的管子外，均可使用焊接钢管。但是，?级管和?级管所使用的焊 接钢管须由船级社认可的工厂，按认可的焊接工艺制造。 3.3.3无缝铜管(铜及铜合金) (1)?级管及?级管如使用钢管时，应使用无缝钢管。 (2)海水冷却系统中的海水泵的吸排冷却主管(一般考虑从海水总管吸入开始至舷外排出为止)，若指定不使用钢管时，可选用无缝铜镍管或无缝铝黄铜管。 (3)仪表管应采用无缝钢管。 3.3.4铸铁管(铜及铜合金) 虽然规范规定在某种条件下的某些管段可使用灰铸铁或球墨铸铁管，但设计时一般不推荐使用铸铁管。 3.4阀件选用要点 (1)根据系统功能要求选择。如须截断的用截止阀，须单向流动的用止回阀，须减压的用减压阀。 (2)根据流通介质的种类提出对材料的要求。如流通海水的阀，则阀杆、阀座、阀盘应 o使用耐腐蚀材料。又如对载运闪点小于60C货油的油船的货油阀，其阀杆、阀座、阀盘等摩擦部分应选用在动作时不致产生火花的材料。 (3)根据规范要求选用阀体材料。如舷旁阀和海底阀等应使用铸钢或锻造青铜阀体，CO2甁甁头阀应由锻制青铜或其他适当材料制造。 (4)根据流体参数选择相应压力和温度规格的阀件。如3.0MPa主机起动空气管路上的阀至少应选4.0MPa规格的阀件。 (5)根据安装地位，选用不同结构型式的阀。如大口径管路可用蝶阀、小口径管路可用一般截止阀。又如地位足够可用直通阀，地位不足时可用直角阀。 4 舱底水系统 4.1舱底水来源 舱底水的一般来源: (1)主机、辅机、各类设备及管路接头处渗漏的油、水。 (2)从舵机舱向机舱或轴隧泄放的舱底水。 (3)从空压机、空气瓶泄放的凝水，蒸汽分配阀箱和蒸汽管路的泄放水。 (4)空调管路、风管的凝水以及钢质舱壁和管壁的凝水。 (5)清洗各设备零件等的冲洗水。 (6)在水线附近舱室及甲板的疏排水。 (7)扑火时的消防水、甲板冲洗水。 (8)对某些特殊舱室在紧急情况下的灌注水。 舱底水一般含油分为1000mg/L，所含油类几乎多为船上使用的燃油、滑油，其密度为 3322o0.85kg/m,0.96 kg/m,粘度为4.7mm/s,240mm/s(50C时)，残炭量为0.4%,8.3%(质量百分比)。 这些油和水最后都进入舱底，形成一种含有平台上所使用的各种油类和固体杂质等的油水混合物。这类混合物不仅影响机舱内的有关动力装置的正常运行，对平台本身及各类机械设备也有一定的腐蚀作用。机舱含油污水主要混有滑油、燃料油以及洗涤剂、防锈剂等，含有生物累积不可消解的有机污染物如:多芳香烃类或氯化了的芳香烃、油、铜、铁、水银、锌、镍等，其PH值偏酸性。这些混合物中的油一般呈浮上油、分散油和乳化油三种状态，由于平台的摇摆会使油滴和悬浮固体的混合物呈回游状态，加剧了混合物的水质恶化，进一步加大了舱底水的处理难度。 4.2舱底水排放规定 在《MARPOL73/78》修正案的修改后,国际上现行的排放标准如下: (1) 在特殊区域外的排油控制(特殊区域指:地中海区域、波罗的海区域、黑海区域、红海区域、“海湾”区域、亚丁湾区域和南极区域) 1)舱底污水不是来自货油泵舱的舱底,也未混有货油残余物。 2)船舶不在特殊区域内。 3)船舶正在途中航行。 4)排出物含油量小于15 mg/L。 5)船上所设符合本规则要求的油水过滤设备正在运转。 (2) 在特殊区域内的排油控制 1)舱底污水不是来自货油泵舱的舱底,也未混有货油残余物。 2)船舶正在途中航行。 3)未经稀释的排出物的含油量小于15mg/L。 4)船上所设符合本规则要求的油水过滤设备,正在运转。 5)当排出物含油量超过15 mg/L时,该过滤系统备有停止装置能确保自动停止排放。 在《中华人民共和国船舶污染物排放标准》中规定船舶排放的含油污水(油船压舱水、洗舱水及船舶舱底污水)的含油量标准如下: ? 内河和距最近陆地12海里以内的海域不大于15毫克/升。 ? 距最近陆地12海里以外的海域不大于100毫升/升。 标准所指的“船舶”是指海上、内河各类船舶，包括水翼船、气垫船、潜水器、固定的或浮动的工作平台;“距最近陆地”是指按照领海基线作为起点计算的距离;“含油污水”是指含有原油和各种石油产品的污水。 4.3平台防油污设备规定 《MARPOL73/78》中规定: 应装有滤油设备的设计，经主管机关批准，应保证通过该系统排放入海的含油混合物的含油量不超过15ppm。装有报警装置，在不能保持这一标准时发出报警。还应装有在排出物的含油量超过15ppm 时能保证自动停止含油混合物排放的装置。 《中华人民共和国防止船舶污染海域管理条例》中第十五条规定: (1)机舱污水和压载水分别使用不同的管系。 (2)设置污油储存舱。 (3)装设标准排放接头。 (4)装设油水分离设备或过滤系统。 (5)除满足本条上述各项规定外，还应装有排油监控装置。 (6)船舶装设的其他防污设备，应符合国家船舶防污结构与设备规范的有关规定。 本平台具有生活和工程支持多种功能，为满足生产工程需要，设有众多机械设备，因而各个机械处所的油污水收集与处理尤为复杂。为确保防污系统能满足CCS规范要求，平台的舱底水系统分别对甲板以上应急发电机房、液压站、吊机及左右舷加油站点的油污水进行重力式收集后排至舱底水舱;对甲板以下各舱室处所的滴漏油、污水采用舱底水泵抽取方式汇集到舱底水舱;这些收集到的油污水经处理达到排放标准后，被输送到专用受污设备。 4.4舱底水的油水分离方法 含油污水的分离方法有多种，有物理分离法、化学分离法、生物分离法等。由于目前平台条件的限制，就油水分离器而言，主要采用物理分离的方法。 (1)重力分离法 重力分离的原理就是在重力场作用下利用油和水的比重差而彼此分离。重力分离法按其作用方式的不同，可分为机械分离、静置分离和离心分离。机械分离法使用比较普遍，它是让含油污水流过斜板、波纹板细管和滤器等，使之产生涡流、转折和碰撞，以促使微小油粒聚集成较大的油粒，再经密度差的作用而上浮，从而达到分离的目的。 重力分离只能分离自由状态下的油，不能分离乳化状态的油，一般认为较难分离直径小于50μm的油粒，但由于其结构简单、操作方便，因此一般将它作为第一级分离。 (2)过滤分离法 这种油水分离的过程主要靠滤料层阻截作用，将油粒及其他悬浮物截留在滤料表面。另外由于具有很大表面积的滤料对油粒及其他悬浮物的物理吸咐作用和对微粒的接触媒介作用，增加了油粒碰撞机会，使小油粒更容易聚合成大油粒而被截留。但是，任何一种滤料对污染物的过滤能力都是有一定限度的，随着使用时间的增长，过滤效果会越来越差,在滤料达到饱和以后，必须进行反冲洗，使滤料重新具有良好过滤性能。 任何一种过滤介质对污染物的过滤能力都有一定的限制。随着使用时间的增长，过滤效果会越来越差。当过滤介质达到饱和后，必须进行反冲洗，使过滤介质重新具有良好的过滤 性。如果油污水中含有的悬浮固体物质过多，将会大大的缩短过滤介质堵塞时间，促使过滤过程过早中断。因此该法通常是油污水处理的终端手段，做精分离。 (3)聚结分离法 聚结分离法特别是用在油污水的深度处理上是很有价值的，这一方法最初是被人们用来从油中除去微量的水，20世纪70年代以后大量地被应用在水中除油。油粒聚结的过程，目前较为一致的认为是，油粒在聚结材料表面被截留、聚结、剥离而使微油滴转变成粗大油粒，迅速上浮而被除去，称为微细油粒的粗粒化过程，一般情况下能将油污水中5,10μm油粒全部除去，甚至更小的油粒也能除去,效果好，不产生二次污染。 提高油水分离效果，聚结元件的材料是关键。粗粒化过程的速度，主要取决于元件中材料的孔径和孔径分布，以及油污水中微细油珠的分布情况等。小孔径有利于截留，能分离更小的油粒。大孔径有利于聚结更多的油粒，容易得到更大粒径的油粒并不容易堵塞。多孔介质对油的亲和性也影响聚结效果，亲油性强则剥离时可能形成油包水现象，容易堵塞;亲水性材料粗粒化的油粒较小。所以进口处用孔径小的粗粒化材料，出口处用孔径大的粗粒化材料作为聚结元件，并选用适宜的亲和力材料，已达到更好的聚结效果。 (4)吸咐分离法 吸附分离法是用多孔性固体吸附材料做滤器，当污水通过滤器时微小油粒被吸附在固体表面上，使油水分离。常用的吸附材料有活性炭、焦炭和各种高分子吸附剂如分子筛等。该方法主要用来直接回收微小的油滴，一般用来作为油污水处理的精分离手段。 目前，在船上实际应用的油污水分离装置所采用的分离技术主要是重力分离法、聚结分离法、吸附分离法、过滤分离法，而船用油水分离器既有按它们当中的一种分离方法设计而成的，也有按它们当中的几种分离方法组合设计而成的。一般采用重力分离加上聚结或过滤或吸附等方式做成组合结构来保证分离效果，其中重力分离法一般用于粗分离，而聚结、吸附等分离方法则用于细分离和精分离。 4.5舱底水管布置方式 舱底水管路布置有3种方式: (1)支管式 对各需要排水的舱室，从每个吸口引出支管通过截止止回阀或截止止回阀箱，经舱底水总管接至舱底泵。 (2)总管式 从各需要的排水舱室的吸口引出支管通过截止止回阀(如不设置截止止回阀，则吸口应是止回吸口)接至管隧中的总管，该总管通至机舱经机舱内的舱底水总管与舱底泵连接。由于总管式的阀布置在管隧内，因此，阀需要遥控操纵。 (3)混合式 介于上述两种方式之间。例如把需要排水的舱室分成两组或三组，由2根或3根分总管与舱底泵相连接。 4.6舱底水管系布置安装要求 (1)舱底水泵与舱底水管的连接 1)舱底泵与舱底水管的连接，应确保当其他舱底泵在拆开检修时，至少有一台泵仍可继续工作。 2)泵及其管路的布置，应能使所连接的任何泵的工作不受同时工作的其他泵的影响，否则，平台推进用泵或其他各主要用途的泵，不得接到一个公共吸入阀箱或公共排出阀箱或公共管路上。 3)所有舱底水吸入管道，直至与舱底泵吸入阀箱连接前，不应与其他管路有任何连接。 (2)止回布置 为防止水密舱室间、水密舱室与储藏处所和机械处所间、干燥舱室与海水或舱柜间发生沟通的可能性，下列附件上应装设截止止回阀: 1)舱底水分配阀间 2)舱底泵或舱底水总管上舱底水吸入软管的接管 3)直通舱底泵吸入管 4)舱底泵与舱底水总管之间的连接管 (3)通过液舱(柜)舱底水管 1)舱底水管应尽量避免通过液舱(柜)，如不能避免时，则通过液舱(柜)的舱底水管的管壁厚度应符合“钢管外径与最小公称壁厚表”的要求，并采用焊接接头或其他可靠接头，接头数量应保持最少。非钢制舱底水管的壁厚应特别考虑。 2)在液舱(柜)内的舱底水管应装设非滑头式膨胀接头。安装完成后，通过液舱(柜)的管路应经压力试验，试验压力不小于该舱的试验压力。 3)在储存处所的舱底水吸入管的开口端应安装认可型的止回阀，以减少浸水的危险。 (4)舱底附件 1)机器处所和轴隧内的每根舱底水支吸管及直通舱底泵吸管( 应急吸管除外)，均应设置泥箱，该泥箱应易于接近。并自泥箱引一直管至污水井或污水沟。直管下端或应急舱底水吸口不得装设滤网箱。 2)货舱及除机器处所和轴隧外的其他舱室舱底水吸入管的开口端，应封闭在网孔直径不大于10mm 的滤网箱内。滤网箱的通流面积应不小于该舱底水吸入管截面积的两倍。滤网箱应便于拆装和清理。 3)舱底阀件、旋塞和泥箱应尽可能装在靠近机器处所和轴隧的花钢板处或在花钢板之上，如果装在花钢板之下时，则花钢板应有活门或盖子以及指明上述附件存在的铭牌。 4.7舱底水管管径的确定 (1)舱底水支管的内径一般不少于50mm。轴隧舱底水管的内径一般不应下于65mm。 (2)直通舱底泵的舱底水管内径等于舱底水总管的内径。 (3)舱底水总管与分配阀箱的连接管的截面积，不得小于连接该阀箱的两根最大舱底水支管的规定截面积的总和，但不必大于所规定的舱底水总管截面积。 (4)敷设在双层底舱以上的舱底水管，管子的最小壁厚见表4-1。一般，舱底水管应尽量避免通过压载舱及燃油舱，尤其是燃油舱。如不能避免时，该段舱底水管的最少壁厚应加厚，见表4-1。 舱底水管应采用镀锌钢管(无缝或有缝)。当穿过燃油舱时，管子外表面不应镀锌。选用无缝钢管，可参照CB3075-87船用无缝钢管简选系列，也可以按照船厂推荐的或库存的管子规定予以选用，但壁厚要符合规范要求。 表4-1 舱底水管的壁厚要求 舱底水管的最小壁厚通过压载舱、燃油舱的舱底水管最小壁厚管子外径mm mm mm 21.3,33.7 3.2 — 38,48.3 3.6 6.3 51,70 4.0 6.3 76.1,82.5 4.5 6.3 88.9,108 4.5 7.1 114.3,139.7 4.5 8.0 152.4,168.3 4.5 8.8 177.8 5.0 8.8 193.7 5.4 8.8 219.1 5.9 8.8 244.5,457 6.3 8.8 4.8舱底水管路及附件 (1)为防止发生沟通，舱底水阀箱应为截止止回阀。在舱底水吸水管、直通舱底水泵吸入管、舱底泵与总管的连接官上应装设截止止回阀。所有舱底水吸入管路，在与舱底水泵吸入阀箱连接之前，应不与其他管路有任何连接。 (2)通过深舱的舱底水管路建议敷设在管隧内，若无管隧，则管路应设置非滑动式膨胀接头，干货舱的舱底水管通过深舱时，应该在该舱底水吸入管开口端附近装设认可型的止回阀。 (3)除舱底水应急吸口外，机舱和轴隧内的舱底水吸口均应设置泥箱。泥箱应设置在花钢板附近易于接近的地方，并引一直管至污水井或污水沟。直接下端或应急舱底吸口不得装设滤网箱。 4.9油污水的收集和处理 4.9.1甲板处所的油污水收集 甲板左右舷加油处漏水口右舷吊机漏水口左舷吊机漏水口应急发电机房漏水口液压站漏水口 主甲板 透气管 主甲板 舱底水舱 图4-1 甲板以上污水收集系统 Figure4-1 Sewage collection system above the deck 如图4-1所示，甲板处所的油污水主要来源于应急发电机房、液压站、左右舷吊机基座及甲板左右舷加油处。在这些处所分别设置漏水口，采用重力式收集进入舱底水舱。其中考虑到应急发电机房和液压站的二氧化碳消防释放要求，在漏水口以下特设一只自闭式放泄阀，以防止所释放的二氧化碳气体从漏水口处泄漏。 甲板以上油污水收集采用的水管为公称通径Ø50mm ，外径Ø60mm，壁厚4.5mm的Ø60×4.5(mm)B类管，符合规范要求。 舱底水舱使用的透气管为公称通径Ø100mm ，外径Ø114mm，壁厚5mm的Ø114×5(mm)B类管，符合规范要求。 4.9.2甲板以下各舱室的油污水收集 如图4-2所示，甲板以下舱室主要有泵舱、泥浆泵舱、空压机舱、散料舱、锅炉舱及发电机舱，其油污水的收集通过舱底水泵直接泵入舱底水舱，当油污水分离装置发生故障时，也可直接排至受污设备。 各舱的舱底水支管在接入法兰铸铁单排吸入截止止回阀箱之前，均配有一只法兰铜制吸入止回阀，有效地保证了各个舱的舱底水单独排放，防止发生相互干扰。在舱底水总管中设有一个不锈钢快卸过滤器，可有效的过滤掉污水中的泥浆杂质，避免舱底泵发生堵塞故障。 根据CCS《海上移动平台入级与建造规范(2005)》规定，在发电机舱还设有一个直通吸口，该吸口可直接通到2号舱底水泵并装设截止止回阀，并且阀杆进行了延伸设置，手轮在花纹钢板以上的高度为460mm，方便应急操纵。 透气管超标水泄放舱底主甲板油污水分离器 分离水舱 污油舱 至受污设备发电机舱透气管主甲板不锈钢快卸过滤器 泵舱 1号舱底水泵法兰铸铁单排吸入截止止回阀箱泥浆泵舱 空压机舱舱底水舱 2号舱底水泵散料舱 锅炉舱 发电机舱直通吸口发电机舱 图4-2甲板以下各舱室的油污水收集 Figure4-2 Deck following the oil compartment sewerage 由舱底水舱通到油水分离器、由油水分离器中通到分离水舱及泄放舱底水所用的管为公称通径Ø40mm ，外径Ø48mm，壁厚4.5mm的Ø48×4.5(mm)B类管，符合规范要求。 由油水分离器通到污油舱采用的管为公称通径Ø25mm ，外径Ø34mm，壁厚4mm的Ø34×4(mm)B类管，符合规范要求。 甲板以下各舱中吸口通到截止止回阀箱所用的管为公称通径Ø65mm ，外径Ø76mm，壁厚4.5mm的Ø76×4.5(mm)B类管;符合规范要求。 由截止止回阀箱通到舱底泵及由舱底泵通到舱底水舱及受污设备选用的管为公称通径Ø80mm ，外径Ø89mm，壁厚4.5mm符合规范要求。 4.9.3舱底泵的配置与流量计算 根据CCS《海上移动平台入级与建造规范(2005)》规定:本平台设有两台舱底水泵，其中1号泵布置于泵舱;2号泵布置于发电机舱，用于抽除各舱室中的油污水。两泵可互为备用，当其中一台泵发生故障时，另一台可立即启动。 由平台设计任务书可知，平台两个最大舱底水支管在发电机舱和泥浆泵舱，其中发电机 舱的尺寸为长L,16米，宽B,15米，高H,3.8米;泥浆泵舱的尺寸为长L,10米，宽B,15米，高H,3.8米。则分别可计算出舱底水系统支管管径、总管管径、舱底泵流量如下: (1)支管管径的计算 每一舱室舱底水支管的内径d应不小于按下式4.1计算所得之值: 1 Ad=25+2.15 mm (4.1) 1 2式中: A—当舱内进水一半时，不包括扶强材在内的该舱被浸湿的表面面积，m。 22 A=(15×16+15×3.8+16×3.8)m=357.8 m(4.2)发电舱 22 A=(10×15+10×3.8+15×3.8)m=245 m(4.3)泥浆泵舱 则: d=65.7 mm， 1发电舱 d=58.7 mm， 1泥浆泵舱 (2)舱底水系统总管管径的计算 舱底水总管的截面积应不小于两根最大舱底水支管规定截面积之和，则两根最大舱底水支管规定截面积之和: ,22S=×( d+d) (4.4) 1发电舱1泥浆泵舱42 =6093.3 mm 由上可得舱底水总管内径: , S/d= (4.5)2 4 6093.3/0.785= =88.1 mm 根据船用无缝钢管系列标准及CCS规范中规定的钢管外径与最小公称壁厚，可查取舱底水总管内径d=105 mm，支管内径d=67 mm。 21 (3)舱底泵流量的计算 舱底泵排量Q应不小于下述计算之值: -332Q=5.66d×10 m/h (4.6) 2 3=62.4 m/h 4.9.4油污水的处理 超标水 泄放舱底 分离水舱 油份浓度计 污油舱 舱底水舱 图4-3 油水分离系统 Figure4-2 Oil-water separation system 如图4-3所示，油污水处理系统主要由油水分离器、分离水舱、污油舱、舱底水舱、及各种阀门、连接件等组成。其中所配置的ZYF系列油水分离器通过一组腔室对油污水进行几次油、水分离过滤，最后污油由阀门控制排至污油舱，分离水经油份浓度计测量控制，达标水由电磁阀控制排至分离水舱，超标水由电磁阀控制泄放舱底进行再处理。该分离器的特点是将抽吸含油污水的泵,置于分离装置的排出口, 利用泵的抽吸力,使吸入的油污水在真空状态下分离, 从而避免泵对油污水搅动产生乳化, 提高分离效果。经该装置分离处理后的排放水含油量小于15毫克/升,达到CCS规范要求。 小结:本平台的舱底水系统具有众多含油机械设备的特点，在设计防污系统的过程中存在多处收集的难题，该防污系统的设计针对以上的问题，全方位的收集系统中各处的含油污水，采用的油水分离装置将油污水处理后含油量小于15毫克/升，确保舱底水系统产生的油污水得到有力的控制。 5 生活污水系统 5.1生活污水 生活污水是指由工作人员在日常生产、生活中所形成的废水和废物。通常将来自于平台卫生间、医务室、装载活动物处所的废水和废物称为“黑水”;而将来自厨房、洗衣房以及盥洗室等处的废水和废物称为“灰水”。生活污水不仅含有有机物和矿物质，而且还含有大量的细菌、寄生虫，有时还含有危害人体及水生物的病毒，如不经任何处理而将其任意排放的话，就可能造成周围水域的污染。随着航运事业的进一步发展，船舶生活污水对水域的污染也日趋严重。目前世界各国及国际诲事组织对“黑水”的处理已制定了一系列的公约和规定，采取各种措施防止船舶生活污水对环境的影响。 (1)对水环境的影响 船舶的生活污水未经处理任意排入水环境，会发生一系列生化作用。水环境的自然净化过程是细菌及其他微生物利用水中的溶解氧将有机物分解为无机物和二氧化碳的过程。水藻 吸收二氧化碳，通过光合作用使自身生长，同时放出氧气。这种自然净化过程虽然进行得非常缓慢，但该过程仍然是一种平衡过程，而维持该平衡的决定因素是溶解氧的含量。如果大量的生活污水排入水环境中(就会造成水中溶解氧的含量降低，破坏了水环境的自然净化过程和生态平衡，改变了水环境的生态特征，造成水环境中的鱼类等动物的死亡或迁移。船舶的生活污水中的营养盐进入水环境后，当其含量达到0.01mg/L时，便可使藻类过度地生长和繁殖，出现富营养化，使水中溶解氧的含量降低，产生厌氧条件(使海洋动、植物群中的好气性群体(如鱼类)被低级的厌氧群体(软体虫)所取代。水环境的自然净化过程的破坏再加之生活污水中悬浮固体的存在，将对海滨浴场和渔场的资源产生较严重的影响。 (2)对人体健康的影响 每1ml未经处理的粪便污水中含有大约几百万个细菌，其中多数是致病细菌，传染多种肠道传染病。粪便污水如果不经过充分处理以杀灭致病细菌的话，它就会污染水源，并传播这类疾病，这便会对人类的健康产生成胁。 5.2生活污水的性质指标 船舶生活污水性质指标可分为物理性质指标、化学性质指标和生物学性质指标。 (1)船舶生活污水物理性质指标 主要是以悬浮固体SUSPENDED SOLIDITY(简称SS)量作为水质指标，其表示单位为mg/L。污水中污染物质按其颗粒大小分为可滤过物质和不可滤过物质(凡是粒径小于lμm的污染物质，以溶解态或以胶体状态存在于水中，称为可滤过物质:粒径大于1μm的污染物质通常是不可滤过的物质，称为悬浮固体。测定前，通常是先将所采集的污水水样剧烈摆动，使其混 除去水样中漂浮着的大颗粒物质或浸没在水中的非均匀物质(如树叶、棍棒、鱼、合均匀，还需 粪块等)，然后用一定的过滤器将水样过滤，再将剩留在滤器上的物质子103-l05?烘干至质量不再变化时的固体的质量G(mg)即为该水样体积V(L)中所台的悬浮固体量G/V(mg/L)。 )船舶生活污水化学性质指标 (2 通常以生化需氧量和化学需氧量作为水质指标。 生化需氧量(BOD)表示水中的可氧化物质(特别是有机物)在微生物作用下氧化分解所消耗的溶解氧的量。生化需氧量(BOD)测定时，首先在污水中加入能分解有机物的微生物，再通人稀释水将其稀释。稀释水一般是经过曝气(或通人氧气)处理后的氧饱和水，有时稀释水中还加入一定量的无机营养盐和缓冲物质(磷酸盐、钙、镁和铁盐等)来保证微生物生长的需要，然后在20?的温度条件下使有机物氧化分解，测定水中溶解氧的减少量，即为生化需氧量(BOD)。但是，在20?的温度条件下，使有机物基本氧化分解需要20天以上的时间，这在实际操作上是很不方便的。目前国内外普遍规定在20?1?的温度条件下，以5天的时间作为标准进行测定。因为5天的时间里，大部分有机物已进行了氧化分解，测得的数值具有一定的代表性。将在20?1?的温度条件下，5天的时间里有机物氧化分解所消耗的溶解氧量，称为5天生化需氧量，即BOD，其单位是毫克,升(mg/L)。生化需氧量越大，表明水中含有的有机5 污染物越多。 化学需氧量(COD)表示有机污染物用化学氧化剂氧化所消耗的氧量。固有机物基本上属于还原性物质，能被化学氧化剂分解，而有机物越多，消耗的氧化剂量就越多。因此，将所消耗的氧化剂量换算成氧量即可反映出有机物的含量多少。测定COD常用重铬酸钾(KCrO)做氧27化剂(反应时间约为2h，其单位是毫克/升 (mg/L)。 (3)船舶生活污水生物学性质指标 通常以水中大肠杆菌群的数量作为指标。 粪便中除含有大肠杆菌外(还含有一部分性质相同的好气性杆菌，因测定时同时被检出，所以总的生物学指标称为大肠杆菌群(主要包括有埃希氏菌属、柠檬酸杆菌属、肠杆菌属、克雷伯氏菌属等菌属的细菌)。其测定方法是将水样稀释后，放入加有营养液的发酵管内培养，然后按发酵管变色和产气情况确定大肠茵群的最大可能数MPN(Most Probable Number)，单位用每100ml水中的MPN(个/l00ml)来表示。 5.3生活污水排放规定 《MARPOL73/78》中规定，除以下情况外，禁止将生活污水排放入海: (1)船舶在距最近陆地4n mile以外，使用主管机关所批准的设备，排放未经粉碎和消毒的生活污水，或在距最近陆地12n mile以外排放未经粉碎和消毒的生活污水。但在任何情况下，不得将集污舱中储存的生活污水顷刻排光。 (2)船舶所设经批准的生活污水处理装置正在运转，该装置已由主管机关验证符合操作要求。另外，排出物在其周围的水中不应产生可见的漂浮固体，也不应使水变色; )由于船舶或其设备损坏而导致排放生活污水，且在发生损坏前后已采取了一切合理(3 的预防措施来防止排放或使排放减至最低限度。 《中华人民共和国船舶污染物排放标准》中规定排放的生活污水最高容许排放浓度为: (1)距最近陆地4海里以内: 生化需氧量不大于50毫克/升;悬浮物不大于150毫克/升;大肠菌群不大于250个/100毫升。 (2)距最近陆地4,12海里:无明显悬浮物固体，大肠菌群数不大于1000个/100毫升。 《污水处理装置国际排放标准和性能试验准则的建议》中关于污水处理装置国际排放标准如下: 大肠菌群标准:用多营重复发酵分析或等效分析步骤测定在试验期间采集的一些排放水试样。其大肠菌群几何平均值的最近似数(MPN)不得超过250个/1OOml。 悬浮固体标准:当设备在陆上试验时，试验期间采集的排放水试样的总悬浮固体量的几何平均值不得超过50mg/L;当设备在船上试验时，试验期间采集的排放水试样的总悬浮固体量的几何平均值不得高于冲洗用的环境水100mg/L的量。BOD标准:在有氧的情况下，由于微生5 物(主要是细菌)的活动，降解有机物所需的氧量，称之为生化需氧量，常以BOD表示，将污水在20?温度下结养5天检查溶解氧的损失，用BOD来表示。标准规定，试验期间采集的排5 放水试样的五天生化需氧量(BOD)的几何平均值不大于5Omg/L。 5 5.4生活污水的处理 根据附则IV的规定，船舶必须装设集污舱、粉碎消毒系统或生活污水处理装置三种生活污水处理系统之一。集污舱贮存系统主要有:简单储存方式和真空收集储存方式;通常生活污水处理方法主要有:生物法(活性污泥法、生物膜法和膜生物法),物化法(混凝沉淀及吸附过滤等),电化学法及综合处理方法。三种生活污水处理系统中以生活污水处理装置适用范围最广、种类最多。现今国内外已经开发了生物法、物化法、电解法等多种生活污水处理装置。同时由于真空收集系统的采用，便器冲洗水量大大减少，生活污水中有机物浓度相应提高，再处理方法上出现了综合型处理，即几种方法的组合或同种方法的多级处理。了解各类生活污水处理装置的不同特点，对于选择合适的生活污水系统是非常必要的。 (l)集污舱系统 优点:该方式结构简单，操作管理容易，初置费用比较抵，最后通过船上标准排放接头排至岸上的接受设备，则对水环境几乎无任何污染。 缺点:由于贮存舱、柜的容积较大，占用空间;为了防止系统在工作中散发臭味，需适时地进行投药处理，从而使药品的使用费用增加;污水需排至陆上处理，增加了港口船舶污水地收集、处理费用。 (2)粉碎和消毒系统 优点:原理简单，平常维护管理容易，初置费用与生活污水处理装置相比较低。 缺点:仍需设置一定容积的污水贮存柜，占用空间;消耗消毒药剂，增加了日常的运行费用;仅在规定的海域内排放生活污水，降低了装置的使用灵活性;粪便污水经过一定时间的贮存后会分解出氨、硫化氢和碳化物等，非但气味难闻且有爆炸的危险，所以应向处理柜定期充入低压空气，以部分地分解污水中的有机物，防止厌氧细菌产生;处理不彻底，排放污水中有机物含量较高，大肠菌群数延1000个/l00mL，对海水仍有一定的污染。 (3)生活污水处理装置系统 优点:极大地缩小了设备的尺度，提高船舶容积利用率;排水不造成污染和给人体、自然资源及休息环境造成破坏;设备操作灵活，不受排放水域的限制，可以在任何地点排放经过处理的污水。 缺点:跟前两种系统相比，初置费用要高;系统结构复杂，维护管理工作较难，对轮机管理工作人员有一定的技术要求;受船舶航行环境的影响，工作不稳定，极易出现问题。 为了克服集污舱贮存方式的种种缺陷和弊端，最大限度的缩小设备的尺度，减少港口服务设施，可以通过建造一些专门的污水处理设备，使经过处理的污水可在任何水域排放而不造成污染和给人体、自然资源及休息环境造成破坏。目前，在国内外的许多船舶上，特别是客船上都安装了生活污水处理装置。其污水处理方法主要有:生物处理方式，物理化学处理方式，电化学处理方式，蒸发处理方式，高压氧化处理方式及几中方式的组合方式。 目前船舶生活污水处理装置中多采用好氧生物处理法中的活性污泥法和生物膜法。 活性污泥法属于好氧生物处理的一种方法。它是利用活性污泥，在有氧条件下吸附、吸收、氧化、分解废水中不稳定的有机物使之转化为稳定的无机物,而使废水得到净化。 生物膜法从微生物对有机物降解过程的基本原理上分析，与活性污泥法是相同的，两者主要不同是活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物的，而生物膜则主要依靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物。 本平台具有生活和工程支持多种功能，为满足生产生活需要，设有众多房间，产生的生活污水分布较广，收集困难。为确保防污系统能满足CCS规范要求，平台的生活污水系统分别对各房间的生活污水进行重力式收集后排至生活污水处理装置中，处理达标后排放到生活污水舱中，再泵入受污设备或排放至舷外。 5.5生活污水管管径 生活污水管管径根据表5-1所示: 表5-1 器具名称 数量/只 总管公称直径/mm 1,3 100 大便器 4,9 125 10以上 150 1,3 40 小便器 4,10 50 壁式小便器 1,3 32 立式小便器 — 65 此外尚应注意一下几点: 1(生活污水干管连接的大便器数量不宜超过9只。 2(生活污水垂向总管管径不小于水平向最大的干管管径。 3(该表适用于常规大便器。 5.6生活污水管路的透气管 由于小便管与大便管相连接，因此小便管不必设透气管。对于大便器通常在大便器数量较多的场合，集管、粪便柜上需设透气管。一般透气管的公称直径为50mm。粪便柜的透气管视其容积而定，一般公称直径为50mm,80mm，引至高处空气流通良好的开敞甲板或烟囱后壁，管端设铜丝网。对于局部管段需设置透气管，可取公称直径为32mm的透气管。 5.7生活污水管路布置要点 (1)生活污水管路因为水平向的干管与无水封的地面排水口直接接通，所以不必设置透气管。如果整个系统会形成憋气，则应在憋气处设置Ø32mm或Ø40mm的透气管。 (2)生活污水舷外排出孔开口位置应避开焊缝、吊装舷梯和救生艇的区域、舷窗、观察吃水软梯位置以及干舷标记、船名等位置。 (3)水平向管路按规定的倾斜度敷设，在可能堵塞的弯角处或合适的管段处需设置清扫旋塞，周围并留有一定的空间，以便疏通管道。 (4)水平向的管道应尽可能短。 (5)生活污水管一般不得穿过水密舱壁，除非经船级社同意。 (6)生活污水管路不应通过冷藏库，如果无法避免时应布置在库内温度较高的部位，管径适当加大，管路外面包扎隔热物。 (7)对浴缸、淋浴室以及其他排水量较多的场所，器具污水管应穿过两层甲板后再与垂直干管相连接，水平向管路不宜太长。 (8)生活污水或经过处理后的排放水，排出舷外时应避免被海水门吸入。 (9)生活污水管路希望敷设在走廊天花板上，尽可能避免穿过餐厅、厨房、住处、冷藏库、粮库以及油藏。淡水舱。各层甲板的厕所希望能上下相对集中。 (10)生活污水管路的接管应正确布置，尽量避免产生倒灌，如图5-1所示: 图5-1 Figure5-1 5.8生活污水管路倾斜度 生活污水管路的倾斜度如表所示: 表5-2 场所 倾斜度 流向舷侧的管路 略大于20:1000 流向首部的管路 略大于50:1000 流向尾部的管路 略大于20:1000 应用表5-2时应注意以下几点: (1)上表中的倾斜度是相对于通过基线的水平面而言。 oo(2)流向艏部管路的倾斜度是假设船的尾倾为2，如果船的尾纵倾超过2时，应增大倾 斜度。如果上甲板梁拱较大，超过50:1000，则流向舷侧的横向管路的倾斜度取40:1000。 (3)水平走向管路的倾斜度并不是越大越好，它应该采用适当的数值。如果倾斜度太大， 管内污水很易排干，污水中的固态物易在管中沉积而堵塞管路;如果倾斜度过小，虽然管内 能保持一定的水深，但流速缓慢挤压污物的能力减弱也易堵塞管路。 5.9生活污水管路排水负荷 (1)用水器具的排水负荷单位: 表5-3 排水管公称 最大排水量 排水负荷 器具名称 -1直径/mm /L?min 单位 洗脸盆 32 35 1 小型洗手盆 25 18 0.5 浴缸 40 70 2 洗池 40 75 2 厨房洗池 50 80 2 排水口 40 35 1 排水口 50 62 2 排水口 65 92 3 排水口 80 139 4 排水口 100 220 6.5 (2)舱室的地面排水管管系管径选择: 表5-4 场所 公称管径/mm 公共浴室、淋浴间 40,80 厨房、洗衣室、游泳池更衣室 40,65 洗脸间、餐厅、配膳间等 50 其他需排水舱室 40 (3)水平向、垂向排水管路的允许最大排水负荷: 表5-5 水平向管子允 垂向管子允许 公称直径 水平向管子 许的最大排水 的最大排水 /mm 倾斜度 负荷单位 负荷单位 max(?LU) max(?LU) 40:1000 3 4 40 20:1000 1 2 40:1000 9 13 50 20:1000 7 8 65 20:1000 23 34 80 20:1000 44 66 100 20:1000 155 232 20:1000 338 410 125 10:1000 228 342 20:1000 660 870 150 10:1000 344 516 5.10生活楼生活污水处理 5.10.1第一层生活楼污水收集 轮机通道 卫生间冷冻库医务室冷藏库厨房泥浆化验房餐厅洗碗机粉碎机空调凝水 主甲板 井下污液舱 接生活污水处理装置黑水入口 左舷外右舷外 防浪阀防浪阀 图5-2 第一层生活楼 Figure5-2 The first floor living floor 如图5-2所示，平台第一层生活楼上的医务室、卫生间中所产生的废水和废物为“黑水”，通过漏水口经黑水入口接到生活污水处理装置中;来自餐厅、冷冻库、厨房及冷藏库中产生的废水和废物，可以直接用漏水口接排到舷外;泥浆化验房中的污水排放至井下污液舱中，在管道中装设单向防臭阀，防止臭味影响化验房中空气质量，最后被输送到生活污水处理装置中处;在左右舷舷侧分别安装一个防浪阀，以避免生活污水或经过处理后的排放水，排放舷外时被海水门吸入。 根据船用碳钢无缝钢管标准，各房间内的漏水口、洗衣机、粉碎机及双槽洗池接水支管选用公称通径Ø65mm ，外径Ø76mm，壁厚4mm的Ø76×4(mm)类管;符合规范要求。 面盆接水管选用公称通径Ø50mm ，外径Ø60mm，壁厚3mm的Ø60×3(mm)类管;符合规范要求。 坐便器接水管及排至舷外用管选用公称通径Ø100mm ，外径Ø114mm，壁厚6mm的Ø114×6(mm)类管;符合规范要求。 接水总管选用公称通径Ø80mm ，外径Ø89mm，壁厚4.5mm的Ø89×4.5(mm)类管;符合规范要求。 接黑水总管选用公称通径Ø150mm ，外径Ø168mm，壁厚7mm的Ø168×7(mm)类管;符合规范要求。 5.10.2第二层生活楼污水收集 轮机通道洗衣房盥洗室更衣室 XY20XY20HYHYXY5 接生活污水处理装置黑水入口 接生活污水处理装置灰水入口 左舷外右舷外 防浪阀防浪阀 图5-3第二层生活楼 Figure5-3 The second floor living floor 如图5-3所示，第二层生活楼中的洗衣房中产生的洗衣灰水，通过灰水入口直接排至生活污水处理装置中;盥洗室中产生的粪便水及为“黑水”，通过黑水入口接到生活污水处理装置中;洗衣房中烘干机、盥洗室及各房间内产生的废水及废物直接排放到舷外。 根据船用碳钢无缝钢管标准，洗衣房及盥洗室内各接水支管选用管为公称通径Ø65mm ，外径Ø76mm，壁厚4mm的Ø76×4(mm)类管;符合规范要求。 更衣室、卧室内漏水口、盥洗室内小便池及面盆接水管用公称通径Ø50mm ，外径Ø60mm，壁厚3mm的Ø60×3(mm)类管;符合规范要求。 盥洗室内蹲厕接水管采用公称通径Ø100mm ，外径Ø114mm，壁厚6mm的Ø114×6(mm)类管;符合规范要求。 左右房间接水总管选用公称通径Ø65mm ，外径Ø76mm，壁厚4mm的Ø76×4(mm)类管;符合规范要求。 生活储藏室会议室<兼娱乐室>轮机通道健身房 接生活污水处理装置黑水入口 左舷外右舷外 防浪阀防浪阀 图5-4第三层生活楼 Figure5-4 The third floor living floor 5.10.3第三层楼生活污水收集 如图5-4所示，第三层生活楼上的会议室(兼娱乐室)及各房间中产生的粪便水及废物为“黑水”，直接通过黑水入口接到污水处理装置中;会议室(兼娱乐室)、各房间、健身房及生活储藏室中产生的其他废水及废物构成的“灰水” ，可以直接由管道排放到舷外。 根据船用碳钢无缝钢管标准，卧室内淋浴漏水口选用公称通径Ø65mm ，外径Ø76mm，壁厚4mm的Ø76×4(mm)类管;符合规范要求。 各房间其他漏水口、面盆接水管用公称通径Ø50mm ，外径Ø60mm，壁厚3mm的Ø60×3(mm)类管;符合规范要求。 坐便器接水管选用公称通径Ø100mm ，外径Ø114mm，壁厚6mm的Ø114×6(mm)类管;符合规范要求。 左右房间排至舷外接水总管选用公称通径Ø65mm ，外径Ø76mm，壁厚4mm的Ø76×4(mm)类管;左右房间黑水接水总管选用公称通径Ø100mm ，外径Ø114mm，壁厚4mm的Ø114×6(mm)类管;符合规范要求。 5.10.4第四层楼生活污水收集 轮机通道 盥洗室XY5 接生活污水处理装置黑水入口 接生活污水处理装置灰水入口 左舷外右舷外 防浪阀防浪阀 图5-5第四层生活楼 Figure5-5 The Fourth floor living floor 如图5-5所示，第四层生活楼上设有盥洗室，坐便器和小便池都设在盥洗室内，产生的粪便水为“黑水”，通过黑水入口接排到生活污水装置中;盥洗室内的洗衣机产生的洗衣灰水通过灰水入口接入到生活污水装置中进行处理;该层生活楼上的各房间内产生的其他生活污水直接排放到舷外。 根据船用碳钢无缝钢管标准，卧室内淋浴漏水口选用公称通径Ø65mm ，外径Ø76mm，壁厚4mm的Ø76×4(mm)类管;符合规范要求。 各房间其他漏水口、面盆接水、盥洗室内小便池管用公称通径Ø50mm ，外径Ø60mm，壁厚3mm的Ø60×3(mm)类管;符合规范要求。 盥洗室内蹲厕接水管采用公称通径Ø100mm ，外径Ø114mm，壁厚6mm的Ø114×6(mm)类管;符合规范要求。 5.10.5生活污水处理 左舷右舷 四层生活楼顶 主甲板来自来自来自 海水生活洗衣压力楼管 房系柜 右舷外 常闭左舷外 常闭 生 溢流口活液污污水泵冲洗水黑水灰水透气口位水表入口入口入口 舱 1排放口 生活污水处理装置 液位生活污水舱2表 图5-6 生活污水处理系统 Figure5-6 Sewage treatment system 如图5-6所示的生活污水处理系统，将一、二、三、四层生活楼上产生的黑水、冲洗水、灰水等生活污水收集到生活污水处理装置中，处理后排放到生活污水舱中。当处理装置出现故障不能正常运行时，收集到的生活污水直接由溢流口排放至生活污水舱，以避免平台受浸。 为防止生活污水舱溢流浸没平台，在生活污水舱中装设液位表，当舱中处理后的水达到一定液位时，起动吸口并开启法兰青铜闸阀，将处理水由污水泵泵至平台外。为避免各管道中的污水回流，在各管道上都装设有法兰青铜截止止回阀。 根据船用碳钢无缝钢管标准，从洗衣房通到污水处理装置和舷外用管、生活楼管系通往生活污水处理装置用管及由污水泵泵送污水到受污装置用管选用公称通径Ø80mm ，外径Ø89mm，壁厚4.5mm的Ø89×4.5(mm)类管;符合规范要求。 生活污水处理装置通至生活污水舱用管选用公称通径Ø65mm ，外径Ø76mm，壁厚4mm的Ø76×4(mm)类管;符合规范要求。 从生活污水楼管系通到生活污水处理装置用管选用公称通径Ø150mm ，外径Ø168mm，壁厚7mm的Ø168×7(mm)类管;符合规范要求。 从海水压力柜通至生活污水处理装置用管选用公称通径Ø40mm ，外径Ø48mm，壁厚4mm的Ø48×4(mm)类管;符合规范要求。 由生活污水舱通至污水泵用管选用公称通径Ø100mm ，外径Ø114mm，壁厚6mm的Ø114×6(mm)类管;符合规范要求。 系统中的生活污水处理装置其工作原理为:使生活污水首先进入缓冲柜，以适应生化处理，该柜能容纳3倍的水量高峰负荷;柜内液体达到启动液位后，将从该柜被转驳至装有软性填料的序批柜，进行序批式生物接触氧化处理;处理后的水进入清水柜内，再经过膜组过 。滤，并经臭氧或者紫外线消毒，然后排出。经处理后的排放水质为悬浮固体不大于50 mg/L大肠杆菌群数不大于 250个/100 mL。此时，完全达到IMO相关规范要求。 小结:本平台的具有四层生活平台，房间众多，生活污水的收集十分困难，本系统采用各层逐个分类收集处理，在保证生活污水得到有效处理的同时节约了管材的使用。系统中采用的生活污水装置将收集到的生活污水处理后悬浮固体不大于50 mg/L，大肠杆菌群数不大于 250个/100 mL，完全符合规范要求。 6设计总结 经过一段时间的奋战终于将设计圆满完成。由于本次设计是针对已经投入生产工作的海洋平台的防污系统，该系统属于轮机工程，在指导老师的帮助下，一边摸索，一边进行设计，时常会遇到瓶颈，虽然苦恼，但努力过后总算见到了“彩虹”，也深刻的意识到了在这块领域内专业知识的缺陷，在以后应不断学习，更为以后的工作奠定了一个心理基础。 本次设计针对自升式海洋生活钻井平台的防污系统作出了整体的设计，该平台具有多含油机械设备、多房间等特点，在防污染系统设计时处理起来较为麻烦。设计中对平台的发展及平台防污系统的研究现状作有系统的介绍，本防污系统主要分为舱底水防污系统和生活污水系统。首先要进行的工作就是了解国内外研究动态及国际上和国内的防污规范、各类排放标准，再有针对性的设计。设计的内容主要包括结合平台实际情况，进行管路及管路附件的 选择，及污水处理装置的选型;经本防污系统处理后的污水达到规范排放要求，再排放至受污设备，达不到的返回进行重复处理直至达标为止，使平台生活工作中产生的污水得到合理的处置，真正的实现减少甚至避免海洋平台对海洋环境的污染。通过这次设计，让我了解到了很多关于海洋环境污染的知识及海洋工程对海洋造成的危害，也学习了很多关于防止造成海洋污染的知识，这都是以前不曾接触过的知识，整个设计受益匪浅。 设计的过程不但让我扩宽了自己的知识面，也巩固了已学的知识，但由于平台防污系统方面知识的欠缺及设计上经验的不足，整个设计是在边做边返工的情况下完成的，恳请老师予以批评、指正。最后，非常感谢老师和同学们对我的指导和帮助。 参考文献 [1] 江彦桥. 海洋船舶防污技术[M]. 第5版.上海:上海交通大学出版社. 2000:5-7，23-25. 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