艦船飲用水和洗滌水系統現狀及其設計改進

錢衛忠

(駐上海地區艦艇設計研究軍事代表室， 上海 200011 )

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艦船飲用水和洗滌水系統現狀及其設計改進

錢衛忠

(駐上海地區艦艇設計研究軍事代表室， 上海 200011 )

淡水是遠航艦艇的重要資源，艦船淡水水量、水質的保障尤為重要。通過對艦船淡水現狀的分析，結合海水淡化技術的發展，提出了艦船淡水保障的改進措施。

艦船 淡水 飲用水 洗滌水 水質標準 反滲透

0 引言

淡水是人類基本的生存資源，艦船淡水保障關系到艦員的生命健康、軍心和士氣。隨著我國海軍由近海走向遠洋，艦員在海上工作和生活的時間越來越長，對艦船淡水保障系統也提出了更高的要求。參加護航的艦艇在海上的時間通常需達四個月以上，而補給艦船則要連續執行兩批次的護航任務，時間更長，最長的甚至達一年左右。艦船淡水保障模式是影響海軍遠洋作戰能力強弱的一個重要因素。

1 艦船飲用和洗滌水系統設計現狀

1.1 國內軍用艦船飲用水和洗滌水系統設計現狀

國內軍用艦船飲用水和洗滌水系統設計的依據是GJB4000-2000《艦船通用規范》，在該規范中飲用水系統和洗滌水系統分為兩個部分，主要技術要求如下。

(1) 水量。

飲用水水量要求為10 L/人·天。洗滌水需根據艦船正常排水量的大小決定，≥5 000 t的艦船為25 L/人·天，500 t≤艦船≤5 000 t為20 L/人·天，500 t以下艦船為15 L/人·天。

(2) 水質要求。

《艦船通用規范》要求飲用水應滿足GB5749《生活飲用水衛生標準》，對洗滌水系統則沒有提出要求。對反滲透海水淡化裝置水質則應滿足GB5749的規定。

總溶解性固體(TDS):≤1 000 mg/L；

氯化物: ≤250 mg/L；

PH:6.5～8.5。

同時對有機污染物、無機污染物規定了限制值，詳見參考文獻[1]。

(3) 淡水的制備。

淡水的保障除岸基和補給艦船保障外，需靠艦艇本身的海水淡化設備。核動力和蒸汽動力艦艇主要采用蒸餾式海水淡化，反滲透海水淡化裝置作為備用；柴油機和燃氣輪機動力艦艇主要采用反滲透海水淡化裝置。反滲透海水淡化是一種利用壓力能驅動進行膜分離制取淡水的方法，與蒸餾式海水淡化相比較，在淡化過程中水不發生相變，是一種能效比較高的淡化技術。海水淡化裝置也因其以電為原動力，使用方便，近年來在艦船上得到了廣泛的應用。

(4) 淡水的儲存和分配。

對儲存水柜的材料要求：艦體水艙可由中碳鋼材料制成。管路材料在《艦船通用規范》中無特殊要求，實際使用中洗滌淡水管路以無縫鋼管材料居多，飲用水管路則使用不銹鋼管材料。

1.2 國外軍用艦船飲用水和洗滌水系統的設計現狀

美國海軍艦艇淡水不分飲用水和淡水，所有淡水都按飲用水標準要求。為保證飲用水在制取、儲存、輸送、及分配等過程中的水質，美國海軍對艦艇飲用水的消毒、凈化、管系及附件的材料、設計、安裝等方面都作了嚴格的規定。

(1) 淡水消耗標準。

美國海軍海上系統司令部規定在設計建造一艘新船時，應保證50加侖/人·天(1加侖=3.785 L)的淡水使用量。

(2) 水質要求。

總溶解性固體(TDS):≤500 mg/L；

氯化物: ≤250 mg/L；

PH:5.5～8.5。

同時對有機污染物、無機污染物規定了限制值。

(3) 淡水的制備。

淡水的保障除岸基和補給艦船保障外，也需靠艦艇本身的海水淡化設備。核動力和蒸汽動力艦艇由于低壓蒸汽的保障，主要采用蒸餾式海水淡化，反滲透海水淡化裝置作為備用；柴油機和燃氣輪機動力艦艇主要選用反滲透海水淡化裝置。設計作為飲用水使用時，需在每臺蒸餾裝置的產水管路上裝有旁通加溴消毒處理設備。

(4) 淡水的儲存和分配。

淡水儲存采用水柜儲存，隨著儲存時間延長，水中微生物滋生、繁殖，造成淡水污染，無法滿足飲用要求，需要殺菌消毒、凈化，主要采用加鹵素(通常為氯和溴)進行處理。且每天數次測量鹵素殘余量，每周抽樣化驗水艙的細菌含量。

對儲存水柜的材料要求：對于艦體水艙中容量超過200加侖(1加侖=3.785 L)的重力水柜和連續使用的重力水柜可由中碳鋼材料制成，長期儲存應急水的水柜、容量小于200加侖的水柜應由B10或玻璃纖維增強塑料材料制成。

2 國內艦船飲用和洗滌水系統存在的問題

隨著我國海軍由近海逐步走向遠洋，艦員對洗滌水和飲用水存在的問題反映日趨強烈。目前出現的問題主要有以下幾個方面。

(1) 供水管路腐蝕，水質變差、發黃。目前許多艦船洗滌水管路材料仍然采用鍍鋅鋼管，管路腐蝕后造成淡水發黃，尤其是在反滲透海水淡化裝置使用一段時間后，管內淡水呈現黃褐色甚至黑色。如某補給船淡化水管路，使用時間僅在四年內更換了兩次，每次換管后約三周時間淡化水即出現黃色，兩個月后開始呈現黃褐色，返航時幾乎為黑色。且熱水管路比冷水管路腐蝕嚴重，拆檢熱水管路時發現，管路內壁黏著厚厚的一層黃褐色物質，化驗的結果表明此物質為氧化鐵和氧化亞鐵的混合物。

(2) 淡化水水質口感差，使用感覺異樣。艦員反映洗澡后頭發發粘，身上肥皂沫沖洗不干凈，洗滌衣物發硬。

(3) 水量不夠。水量不夠的問題在驅護艦上尤為突出。許多驅護艦的海水淡化裝置容量只有10 t/天～15 t/天，在護航過程中還要實行用水管制。如果在國外港口補水，淡水價格很貴，部分港口的淡水價格達到1 500元/t，這對遠航艦艇是一個不小的負擔，而使用海水淡化裝置的費用約為20元/t。

(4) 部分艦船缺乏淡水消毒手段。無論是從岸上儲備上船的淡水或是海水淡化裝置生產的淡水均需進行消毒，以保證所供淡水符合衛生要求。但目前部分艦艇還沒有設置消毒設備。

(5) 缺乏明確可行的檢測指標和檢測手段。GB5749-2006《生活飲用水衛生標準》共有四大類39項。但在艦船上究竟應檢測哪些參數，沒有規定與有效的檢測手段。

3 改進系統設計思路

分析上述飲用水和洗滌水系統存在的問題，主要原因是設計思想和設計標準落后，受傳統的重武器系統性能輕生活保障思想的束縛。過去由于艦船遠航任務少，航行時間短，問題暴露得不充分。隨著艦船遠航任務的增多和反滲透海水淡化裝置的使用日益普遍，過去低標準的設計就暴露出了問題。改進淡水系統設計宜從以下幾個方面著手。

3.1 統一設計飲用水和洗滌水系統

目前軍用艦船淡水系統設計的依據是《艦船通用規范》，該標準將淡水系統分為洗滌水系統和飲用水系統，對飲用水系統和洗滌水系統的水質、管路材料等要求均有不同。而美國以及北約組織的海軍艦艇只有“飲用水系統”，將“飲用水”和“洗滌水”合二為一，執行一個水質標準，全艦從水的補給、儲存到分配作為一個完整的大系統進行管理這很值得借鑒。

我軍艦船今后也應推廣整體設計理念，將飲用水和洗滌水統籌考慮，可達到提高水質，簡化系統的效果。考慮到淡化海水的部分指標與岸供水有所區別，其長期飲用效果還有待試驗驗證，以及艦員的使用習慣，目前可考慮在設計上提高淡化海水水質要求，往飲用水指標要求靠攏，在管理上兩者相對獨立，平時主要作為洗滌水，應急情況下也可飲用。

3.2 提高制水水質標準

在GJB4000-2000中，艦艇飲用水系統水質的依據是按照GB5749-2006《生活飲用水衛生標準》，而GB5749的指標與國際標準相比在某些指標上過于寬松。如GB5749中規定TDS(總溶解性固體)≤1 000 mg/L，目前我國海軍裝艦的反滲透海水淡化裝置TDS(總溶解性固體)≤700 mg/L，而美國海軍艦艇水質標準中TDS(總溶解性固體)≤500 mg/L。

反滲透海水淡化裝置的產水PH值在6.5左右，TDS(總溶解性固體)約為700 mg/L，PH值低和TDS(總溶解性固體)高易造成洗滌效果差，洗衣不干凈，洗澡時身上發澀的問題。

因此，水質調節應從上述方面著手采取措施。

(1) 減小反滲透淡化水TDS(總溶解性固體)，參考現有陸上自來水的TDS(總溶解性固體)，將反滲透淡化水TDS設定為150 mg/L～200 mg/L。

(2) 設置水質調節裝置，通過投放NaCHO3和CaCl2，來調節PH值、堿度和總硬度。

3.3 控制儲存、輸送環節，防止二次污染

(1) 水艙和管路材料。

現行的《艦船通用規范》是2000年頒布的，其中對水面艦船淡水管路的材料規定為鍍鋅無縫鋼管，即使在使用岸供淡水的情況下，淡水管路也容易腐蝕，水質變黃。在采用反滲透淡化海水的情況下，由于淡化海水的含鹽量高、PH值低、堿性離子少，對管路腐蝕性較自來水更強，尤其對熱水管這種現象更明顯。

針對反滲透淡化海水有較強腐蝕性的情況，為確保用水終端的水質，應將飲用水和洗滌水管路包括泵、閥、淡水柜、熱水柜等淡水系統設備和管路附件材料統一改為316 L等不銹鋼材料。

(2) 淡水消毒循環凈化。

自來水在水艙貯存、使用過程中，由于外來污染的侵入、沉積物的析出、微生物的生長等因素產生二次污染，需要進行水艙循環消毒、過濾以凈化水質。根據現有技術，可以考慮采用次氯酸鈣、二氧化氯和電解消毒方式。 兩種方式最終都是通過在水中產生氯離子殺滅細菌的方式消毒。在采用加氯方式時，應根據艦船中淡水存量，確定艦船中加氯量，保證余氯含量不超標。

(3) 配備必要的檢測手段。

GB5749-2006《生活飲用水衛生標準》中有100多項水質指標，艦船上沒有條件也沒有必要對這些指標都進行一一檢測，而應突出重點，需對其混濁度、硬度、pH值、TDS、余氯、細菌總數等進行定期檢測。

4 結語

艦船的淡水保障是一個系統工程，只有把握住淡水的生產、供應、儲存、輸送等各個環節，才能確保艦船用水的質量。針對艦船淡水保障存在的實際問題，當前要著重從提高反滲透淡化水水質，采用耐腐蝕管路材料，改進淡水消毒循環過濾，加強日常淡水水質監測等幾個方面采取措施。

[1] 中華人民共和國衛生部，中國國家標準化管理委員會.生活飲用水衛生標準:GB5749-2006[S].2006.

Improvement of Marine and Warship′s Fresh Water System

QIAN Wei-zhong

(Navy stationed in MARIC， Shanghai 200011， China)

Fresh water′s quality and quantity is very important for members in marine and warship. After analysing the current state of fresh water system of marine and warship, considering the development of Reverse Osmosis (RO) desalination technology, improvement measures were put forwarded.

Marine Fresh water Drinking water Washing water Water quality Reverse Osmosis(RO)

錢衛忠(1966-)，男，高級工程師，從事輪機工程方面的研究。

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