污水井(bilge well)，是船舶污水臨時安置的小型容器，也是船舶艙底水系統的組成部分。艙底水系統是將艦船貨艙和機爐艙等的艙底水或雙層底內的積水和滲進水排出舷外的管路系統。污水井就起到臨時收集機艙中產生的含油污水等艙底水的作用。
基本介紹
- 中文名：污水井
- 外文名：bilge well
- 定義：船舶污水臨時儲存的小型容器
- 系統：船舶艙底水系統
- 一級學科：船舶工程
- 二級學科：船舶總體
船舶艙底水,要求,組成,存在的問題,設計介紹,
船舶艙底水
在船舶的正常營運中，由於機艙設備的泄水、各種管路的漏泄、沖洗水、船體接縫不嚴密處的滲漏、從艙口流入的雨水和水線附近甲板或艙室的疏水泄放等均聚集於艙底，形成艙底水。艙底積水對船體有腐蝕作用；貨艙積水會浸濕貨物造成貨損；機艙艙底積水會使機電設備受潮或浸水損壞，影響機器正常運轉，並給管理工作帶來困難。當艙底水積存過多時，將會嚴重地影響船舶穩性和危及航行安全。
要求
(1)應設有有效的艙底水排放系統，以能抽出及排乾任何水密艙中的水，不包括裝有淡水、燃油、液貨並有有效排水裝置的處所。
(2)所有與艙底排水設備有關的分配箱和手動閥，應設在通常情況下可到達之處。
(4)所有機艙污水井應設有高位報警裝置。
對客船的附加要求：
(5)客船海損後，船舶無論正浮或橫傾，艙底排水系統均應能操作，對形狀特殊的艙室可增加吸水口，艙內布置應能使水流入吸水口。
(6)至少有3台動力泵與艙底水總管相連，其中一台可由推進機械帶動。
如可能，動力艙底泵應置於分開的水密艙內，其布置應使這些艙室不至於因同一破損而同時浸水。
(7)海水進水閥及其直接進水閥的閥桿應延伸至高於機艙平台處。
組成
艙底水系統的作用是及時將機爐艙和貨艙的艙底積水排至舷外。正常營運的船舶，機艙艙底積水量較少。當船舶破損時，艙底水系統還可用於應急排出積水。貨艙積水一般不含油，通常直接排放至舷外；而機艙積水一般都含油，故需要經油水分離器處理，當含油量低於15 mg/L後方可在規定海域入海。
艙底水系統一般由艙底水泵、艙底水管、艙底水吸口、閥件及有關附屬檔案組成。可將貨艙、機艙、健身房、測深儀艙等處所少量積水收集、處理。
機艙艙底水系統
圖1所示為“育鯤”輪機艙艙底水系統。
圖1
圖1主機艙、輔機艙、減搖鰭艙分別設不同數量的污水井。機艙中所產生的含油污水會自動向艙底的各污水井匯聚而形成艙底水。如污水井液位達到一定高度，可利用日用艙底泵將其中污水輸送至容積較大的艙底水艙進行儲存。在適宜的條件下，便可使用油水分離器對艙底水艙中的含油污水進行處理，然後在含油濃度不超過15 mg/L的情況下排放入海。
此外，油水分離器也可以直接從各污水井吸入艙底水。日用艙底泵也可以經閥BMV15將艙底水排岸，以滿足某些海域不允許任何艙底水入海的要求。日用艙底泵採用的是自吸能力較強的往復泵，一般不需引水便可實現自吸。在必要的時候，也可經閥BMV93將海水引入泵腔，以提高吸入性能。
應急艙底水系統
“育鯤”輪應急艙底水系統如圖2所示。
圖2
圖2艙底泵和No. 1/No.2艙底消防總用泵均可以將艙底水直接排送到舷外。艙底泵為自吸離心泵，採用的是空氣噴射器自吸裝置。No. 1/No.2艙底消防總用泵還可以作為消防泵，向消防總管提供足夠壓力的海水。兩台艙底消防總用泵結構完全相同，為兩級自吸離心泵（採用了水環泵自吸裝置）。其中，第一級用於泵送艙底水，出口通往舷外；第一、二級串聯後泵送消防水，出口通往消防總管。系統中各閥大部分是電、液遙控蝶閥，可以在駕駛台或集控室控制站進行遙控操作。
機艙之外的健身房、測深儀艙等處的艙底水可以通過本系統排出舷外，但機艙艙底水不能隨意通過本系統入海，只有在因船體或管路破損而導致機艙大量積水時，才允許通過本系統向舷外應急排水。此外，每艘船舶應設有艙底水應急吸口，通過截止閥與機艙內排量最大的泵相連，其閥桿應延伸至花鋼板以上至少450 mm，在必要時可將機艙內進水排至舷外。
存在的問題
艙底水系統的中心任務就是減少艙底水的總量，也就是保護油水分離器。這也是設計艙底水系統要關注的重點。為此不僅應考察常態下艙底水系統的表現，也應考察非常態下的表現。而油濃度可以作為區分常態和非常態的合適標準。艙底水預處理櫃在減少艙底水總量方面的顯著效果。可以理解為，在正常油污濃度下，也就是常態下油水分離器受到了較好的保護。然後應進一步考察非常態下對油水分離器的保護狀況。
一般油類設備和管路集中的處所周圍會設定圍油欄，如有少量泄油會通過漏油口流入油渣艙，不需油水分離器處理。但如果甲板反面的油管泄漏，或者設備和管路在有限空間內發生大量的漏油噴濺，污染面積就難以控制，就可能有較多的油份順甲板漏水口流入污水井。分油機間及其甲板反面就是此類事故易發場所。進入污水井的油污會聚集在上層，濃度遠高於正常艙底水。此時污水井如果被抽空，依現有的系統路徑，其內污油水可能的去向大致有如下四個：
1）經艙底/消防/總用泵排舷外。因非為排水救險之目的，此路徑被禁止；
2）經艙底水泵輸送至主甲板的國際艙底水通岸接頭，再連線短管排至貨艙區的污油水艙（SLOP艙）。此路徑本意是布置有SLOP艙的液貨船裝卸貨產生大量艙底水時的駁送，需要主甲板操作和附帶清潔；
3）經艙底水泵排入艙底水艙，等待油水分離器的處理。此路徑會污染艙底水艙、管路和油水分離器；
4）經艙底水泵排入艙底水預處理櫃。此路徑會導致櫃內壁及觀察窗、液位計等關鍵功能部件的污染，使預沉澱作業難以持續。並且很有可能從一開始就在泵壓的擾動作用下形成了高濃度的油水混合液難以分離，只能全部排入艙底水艙或油渣艙。但這是一個兩難選擇：
a.如果排入艙底水艙，會污染油水分離器；
b.如果排入油渣艙，會導致油渣艙進入較多的水份，對於有焚燒爐的船舶，需要更多的操作和能源來將多餘的水份蒸發出去；對於沒有焚燒爐的船舶，則占用了有限的廢油儲存空間。
可見，機艙意外泄油並污染艙底水機率雖小，但危害不小。駁入SLOP艙可行但操作繁瑣，限制多。高濃度油污在被最終收集進油渣艙之前，如遵循現有路徑，必先經過以艙底水預處理櫃、艙底水艙、油水分離器為核心的艙底水集水系統，並在其內大量耗散。最後收集到的油污濃度下降，同時耗散的油污又構成了污染，這是一種雙重損失。因此在這種情況下艙底水預處理櫃難以有效保護油水分離器。
如果這個問題不能以管路操作的方式解決，就只能依靠船員開放式操作的介入。但後者不規範、效率低、容易附帶污染，缺陷甚多。如果能夠對現有管路設計加以適當完善，使船員的應急操作完全藉助管路實現，就能夠規避上述缺陷。
設計介紹
由上可知，如果繞開艙底水集水系統，搭建污水井到集油系統的快速通道，就可以避免上述的雙重損失。同時這個通道應該是有選擇性的。即針對的對象應只限於油污，而不是包括污水在內的全部污水井內容物。為此目的，可以有如下方案。
基於油渣泵的管路設計
圖3註：1截止止回閥；2帶法蘭的軟管快速接頭；3一端帶陰端快速接頭的軟管；4泄油吸入管路；5污油注入管路
圖3 基於油渣泵的管路設計
圖3 基於油渣泵的管路設計如圖3所示，在油渣泵前布置吸入管(4)，以及附屬檔案(1)至(3)，由此污水井和油渣泵被連線起來。注入管(5)，則連線起油渣泵和油渣艙。至此形成了“污水井—油渣泵—油渣艙”的完整通道。其中注入管(5)在某些船型的艙底水系統中已經存在，其作用是將其他廢油艙中的廢油經油渣泵駁入油渣艙，在另一些船型中則未作出此設計。
該方案的重點在油渣泵前管路。因為要實現污水井的選擇性抽吸，即根據污水井內的液位高度和油層厚度動態的調整吸口位置，普通剛性管路無法滿足這一需求。因此在這裡選擇了軟管(3)，可由單人在污水井旁目視手動操作。該軟管因用於吸入管路，應具有一定的抗負壓能力，因此可選擇PVC鋼絲軟管，螺旋鋼絲夾層能保證其在負壓下仍保持流通截面。管材堅固柔韌，耐油耐壓，重量輕，能夠儘量減輕操作者的負擔。從可靠性角度，軟管的長度應儘量短；但應滿足對污水井全方位覆蓋；口徑可選擇DN50左右，流量合適，易於握持。軟管的排出端應帶有快速接頭（陰端），用於與帶法蘭的快速接頭(2)（陽端）連線。
吸入管路的大部分長度仍採用鋼質管路(4)，口徑與軟管一致。鋼質管路末端應儘量貼近雙層底，以避免在與軟管連線處附近形成下墜折曲、易損，並導致流量減小。
鋼質管路末端用截止止回閥(1)封閉。該閥平時關閉，開油渣泵前打開。閥的入口端與接頭(2)的法蘭連線。接頭(2)採用標準法蘭，是標準件。
正常情況下軟管應與其餘管路脫開，單獨存放。
此方案具有如下特點：
1）管子剛、柔結合，實現了選擇性除油的目標；
2）平時管路是斷開的，排除了誤操作的可能性；
3）發現泄油後可快速接通管路，準備時間短，除油速度快；
4）利用原有的油渣泵驅動，不需額外增加設備，其餘各部件都易於採購，數量不多，鋪設難度小，成本低。
以某型船為例，單個污水井容積6.7m，油渣泵為某型螺桿泵，容量30m/h，13分鐘就可以將裝滿的污水井抽空。考慮到不同型式的油渣泵對空吸有不同的限制，比如活塞泵和多螺桿式螺桿泵允許空吸，而單螺桿式螺桿泵不允許空吸。後者就要求軟管前端應始終浸沒在液面以下，再加上抽吸速率很快，對油污的精確選擇可能難以非常理想。該方案更適合油污量大以及有快速抽油要求的情況。
為了克服由油渣泵的型式和性能而帶來的在特定情形下的局限性，又有如下補充方案。
基於攜帶型氣動泵的管路設計
圖4註：1攜帶型氣動泵；2吸入軟管；3排出軟管；4進氣軟管；5污油注入管路；6螺旋蓋帽
圖4 基於攜帶型氣動泵的管路設計
圖4 基於攜帶型氣動泵的管路設計如圖4所示，構建了通道“污水井—氣動泵(1)—油渣艙”。攜帶型氣動泵在船上用途廣泛，其與配套軟管(2)、(3)、(4)都屬常備件；雜用空氣接頭（常見DN15）在機艙各處也基本做到了全面覆蓋ザ因此管路布置上的實質修改只是增加了一根油渣艙專用注入管(5)及其頂端蓋帽(6)。設定專用注入管的原因在於，螺旋蓋帽裝卸方便但密封性差，如果借用別的注入管，當該注入管正常工作時可能在螺旋蓋帽處發生外溢，而專用注入管則不受正常工況的影響，安全性更好。為了便於操作，專用注入管的頂端應略高於機艙底層平台面。
仍以某型船為例，如採用較常見的容量為3m/h的攜帶型氣動隔膜泵，與前例油渣泵相比，抽油速率降低到1/10，無空吸限制，無疑對油污的選擇精度會有較大提高。同時作業時間延長10倍，作業準備時間也有所增加。主要因軟管的布放、連線步驟比之3.1的方案略有增加，以及隔膜泵需要在底層平台上需先可靠固定。
上述方案的共同特點是原理安全，對原系統改動小，布置簡單，成本低；全過程就近操作，使用方便；都能夠實現將高濃度油污快速轉移到集油系統的目的，從而有效地保護油水分離器，對原有艙底水系統是有益的補充。
這兩個方案一個速度快，一個操作性好，互為補充，應同時配備。由船員視具體情況決定採用何種方案。
