牲畜船（牛类）牲畜淡水和排污系统设计简介

牲畜船（牛类）牲畜淡水和排污系统设计简介
作者：***
来源：《广东造船》2024年第03期
摘要：论文以国内首制4600m2牲畜运输船为对象，以澳大利亚、新西兰等牲畜主要出口国牲畜运输船船级社规范为设计依据，对牲畜船（牛类）关键的牲畜处所服务系统中淡水系统和牲畜排污系统的设备配置要求、计算方法、管路系统布置原则等进行详细阐述和分析。

可供类似牲畜船改建和新船设计参考。

关键词：淡水系统；排污系统；设计
中图分类号：U662.2 文献标识码：A
Brief Introduction on Design of Fresh Water and Drainage Systems for Livestock （Cattle）Vessel
WANG Hai
（ COSCO Shipping Heavy Industry （Guangdong） Co.， Ltd.， Dongguan 523146 ）
Abstract： The article takes the 4 600 m2 livestock transport ship ever built by our company in China as an example， and uses the Class rules of livestock transport ships in major export countries such as Australia and New Zealand as the design basis. It elaborates and analyzes in detail the equipment configuration requirements， calculation methods and pipeline system layout principles of the freshwater system and livestock sewage system in the key livestock area service system of
livestock （cattle） ships. It can be used as a reference for the development of similar livestock ship for conversion and new ship design.
Key words： fresh water system; drainage system; design
1 引言
随着国家繁荣发展，人民的生活水平不断提高，人民膳食方式的变化，对于高端牛肉需求量加大，而我国传统的养牛业发展较为缓慢，短时间内难以弥补人们对牛肉的需求量，需通过进口牛肉来应对。

目前进口牛肉多为冷链运输，牛肉品质下降，而活牛进口至国内后宰杀可以保证牛肉的新鲜度，牲畜运输船应运而生。

为了在船舶长途运输活体牛类牲畜时保证牲畜良好的身体健康，船舶牲畜货舱区域必须具有良好的牲畜服务系统，以保证在长途运输过程中降低牲畜得病率、死亡率，使得船东或货主达到最大的经济效益。

牲畜服务系统主要包括淡水供应系统、排污系统、饲料供应系统、照明系统、通风系统、高压清洗系统等。

长期以来我国进口冷链牛肉和活体牲畜主要来至澳大利亚、新西兰和南美，以上几个国家对于牲畜船设计、建造和营运都有比较明确和严格的设计标准。

牲畜船淡水供应系统和排污系统主要满足AMSA（澳大利亚海事规范）、新西兰初级产业部牛畜运输指南、爱尔兰《1996年动物疾病（海上运载牛）令》等主要牲畜出口国海事法规的要求以及船级社的规范要求。

目前全球营运的牲畜船总数量在110艘左右，大多数入级BV船级社。

BV有丰富的审图和建造检验经验，BV船级社钢质船舶入级规范 2024 Pt D， Ch3有较为清楚的规范要求。

CCS 船级社为促进国内航运公司能够较快进入牲畜船营运市场，加速了设计和建造规范的更新，在CCS《钢质海船入级规范》（2023）第8篇第二章发布详细的规范要求。

2 淡水供应系统
牲畜淡水水质要求与船员饮用水标准基本一致，要求达到一定的健康标准。

牲畜船淡水供应系统可独立设计，也可以与压载系统相结合，采用淡水作为压载水，依据船舶整体性能情况，可以不需要安装压载水处理装置。

当然，根据船舶稳性，船舶装载牲畜数量等总体考虑，部分船舶压载舱仍需要考虑使用海水进行调载，需要安装相应的压载水处理装置，满足相应的压载水管理规定。

若淡水做压载水情况下，压载管路应为全回路设计，壓载水可以与任何压载舱相互调拨。

按照AMSA要求，牲畜船淡水供应系统中的造水机至少包括一台反渗透造水机（造水机的盐度必须低于500 mg / L），制出淡水需要满足世界卫生组织规范；船上至少配2套牲畜专
用供水泵系统，不用于其他目的供水，且其中至少1套牲畜专用供水泵系统位于主供电系统以外区域，如图1所示。

淡水系统设计关键点：
1）每日供水量
对于活牛，淡水量按照牛栏面积36 L/m2计算。

比如：4000 m2的牛栏面积，供水量= 4000 x36 = 144000 L = 144 t。

那么建议选用的造水机容量为2台75 t/d，其中至少1台为反渗透造水机。

2）淡水存储和分配
牲畜船上必须配备1个存储和分配淡水系统，首先必须确保船上有满足每个航次的淡水存储量，牲畜在船上任何时刻都应有充足的淡水供应，保证牲畜饮水质量；牲畜装载12 h后必须能够正常使用。

自动淡水分配系统需通过控制水位来尽量减少容器内水溢出，防止水从容器返回淡水柜；但如果淡水系统非自动分配系统，那么容器内水量至少为所需总水量的33%以上。

牲畜淡水存储在压载舱内，那么压载舱的油漆配套按照船员饮水舱标准进行涂装，提供饮水健康证书。

淡水压力柜通常采用不锈钢材质，尽量保证牲畜饮水的清洁度，减少饮水污染。

淡水系统压力通常在5 bar左右。

3）淡水系统设备控制
淡水系统内，造水机、水泵、水柜等所有的设备均由主电源和辅助电源供电，确保主电源处所发生火灾或其他紧急情况下，能够操作，确保供水系统正常运行，保证牲畜饮水。

辅助电源配电板的布置位置依据AMSA规范要求，必须布置在机舱外，与主配电板分开，同时此配电板分为2个，同时需要物理隔离开，并列给牲畜服务设备供电，保障突发情况下，所有牲畜服务系统能够满足最低生存要求。

4）淡水系统材料
牲畜船牛栏区域内常年存有牲畜泄物，具有较大的腐蚀性，通常此区域的材料均需要一定的抗腐蚀能力，因此PVC、不锈钢管材应用较为广泛，如使用普通无缝钢管则需要进行较好的防腐处理，否则使用寿命较短，增加后续船舶营运维修费用。

且PVC管路有利于船舶空船
重量重心控制。

PVC主要采用热熔的连接方式，从成本角度考虑，PVC管路尽量增加管路长度，尽量减少弯头、三通的数量，能够更好的控制材料成本和施工工作量。

5）淡水管路布置
（1）如图2淡水管系布置典型图Note 2部分管路和阀门材料必须为钢制，且阀门与舱壁之间管路长度必须小于300 mm（Note所示），以便达到防火要求；
（2）图2中Note 2所示此处为快速接头（见图3），此快速接头主要用于连接移动式高清洗机清洗牛栏区域地板等，同时也可以快速连接水管，手动给饮水碗补水和清洗水碗，以达到AMSA检验要求；
（3）饮水容器（见图4）的型式有碗式或槽式，根据船型布置和船东使用方式不同，选取不同的饮水容器；
（4）通常情况下饮水系统总管布置在走道上方或通道两侧，必须满足净空要求，净空的要求可参考牲畜货舱通风系统净空要求；
（5）如饮水器布置在牛栏内，为了避免饮水器在运输牲畜过程中被牲畜污染或积聚其他污染物，需要在饮水器周围安装圆管或圆钢（见图4）。

对于牛栏内饮水器安装圆管距离饮水器边缘距离至少150 mm，对于羊栏内饮水器防护圆管距离至少75 mm。

如船东认为此距离可能导致掰断牛腿的风险，可以与AMSA沟通，确定最终距离。

3 排污系统
目前用于运输牛的牲畜船只的排水系统已经从大约 1 500 m2的小型牲畜船只发展到 3 000 m2。

较新的“组合”船现在可达 30 000 m2，甚至更大面积的船舶。

经验表明，长途航行期间粪便大量的堆积会导致动物陷入困境。

通常牛通过它们的体表散发高达 70% 的多余热量，但若牛身体被包裹在粪便中时，牛本身热量散发会明显减少，从而会增加动物热应激的风险。

同时大量粪便积聚，会直接导致淡水槽和饲料槽被尿液和粪便污染，以至于导致口腔粪便污染和病原体传播，使得牛减少摄取食物和水以及随后可能出现的脱水的情况发生。

唯一的解决方案是冲洗并清除粪便，但是鉴于大型船舶上的粪便量很大，且不能假设船舶可以保持船尾纵倾，并且必须在空间的所有角落提供排水装置，因此合理的布置才能够有效的进行排污，以保证良好的生存环境。

牲畜船货舱部分的排污系统包括粪便、尿液排污系统和舱底水排放系统。

舱底水系统的管路和设备都需要与牲畜粪便排放系统分开。

此系统的管径和设备容量需按MARPOL和船级社规范进行计算和选型。

根据牛栏区域货舱分舱来计算每个货舱的舱底水总管、支管以及舱底泵或喷射泵的容量。

粪便、尿液排污系统由牲畜货舱内泄放系统和舷外排放系统组成。

舱内泄放系统指牛栏区域各层甲板向下一层泄放粪便、尿液系统，从而收集粪便、尿液至底层粪便井，集中收集或排放至船外。

布置原則如下（见图5）：
1）当船宽超过 20 m 时，至少应设置 3 个泄放管（船宽方向），并在其后每增加 5 m 的船宽额外增加1个排水管（即 25 m 船宽4 个泄放管，30 m 船宽5 个泄放管）以此类推；
2）每个货舱或牲畜处所应纵向设置排水管，相距不超过 20 m；
3）泄放管由上向甲板下的管道组成，且它们的最小内径应为 300 mm，排水管的出口应距离甲板250 mm或粪便井下；
4）如果此类泄放管位于围栏内或通道处，泄放管应有钢制盖，以防止引起牲畜损伤；
5）依据牲畜船货舱分舱，每个货舱粪便井均需合理布置，靠近货舱底部尾部左右舷，以及货舱前部也需要考虑布置粪便井。

图5 牛栏区域粪便泄放示意图
粪便舷外排放系统即是把收集到舱底粪便井或牲畜粪便舱内的污水排放至船外，粪便储存舱需要布置喷淋清洗水管，后续可以有效清洁舱内粪便，利于顺利泵出粪便。

排放泵通常为浸没式或干式排放泵。

浸没式粪便泵泵体材质须抗腐蚀，采用双相不锈钢壳体或铸钢特涂壳体，同时浸没式粪便泵可以考虑采用升降式，利于维修、清洁保养。

粪便舷外排放系统贯穿多个货舱，通过各个货舱水密舱壁的管路前后均需要阀门隔离，阀门均为钢制，保证水密完整性。

排放泵的容量需按照MEPC.157（55）要求计算污水排放速率来进行确定。

允许排放速率计算公式如下：
DRmax = 0.009 26 V xD xB
式中：DRmax为最大排放速率，m3/h；V为平均航速，kn；D为船舶吃水，m；B为船宽，m。

粪便泄放和舷外排放系统的管路和附件材料依然建议使用PVC材料，管路支架和管码均建议使用316不锈钢；牛栏区域为湿式区域，因此系统中的遥控阀门防护等级要求IP67以上。

除了上述通过排放泵排放液态粪便和尿液外，可以采用另外方式排放牛粪便，如采用粪便电梯把牛粪便排放至舷外。

牲畜船在航行过程中，牲畜不断的排泄粪便，粪便积聚在牛栏内，船员可以使用铁锹，铁铲等工具铲出牛粪，使用手推车推至粪便电梯处，排放至舷外。

但采用粪便电梯方式需要通过船员人工作业，作业效率比较低，仅仅适用于小型牲畜运输船，不适合用于大型牲畜运输船。

牲畜船的舱底水、粪便排放与其他非特种船一样，排放实施方法和过程均要满足MARPOL要求，航行过程中均要按照海事要求进行排放。

4 结束语
淡水供应和排污系统为牲畜船服务系统的重要组成部分，在牲畜船营运过程中非常重要，因此在设计过程中特别要掌握以上关键点，避免后期因设计错误而导致生产返工，同时也能够确保AMSA检验能够顺利通过。

随着我国畜牧业高速发展和人们对于高品质牲畜肉类需求增加，国外优质牲畜品种将大量进口，随着原来老旧的大船龄牲畜船更新替代，牲畜船新的订单在将来可能会大量增加，未来满足AMSA等要求的牲畜船将会受到船东的青睐，牲畜服务系统的深入研究将有非常重要的意义。

希望此文能够给类似船型系统设计提供参考。

参考文献
[1] 李连亮，冯可，喻正昌等．牲畜运输船牲畜服务系统设计研究[J]．
船舶标准化工程师，2018，51（04）.
[2] 赵志坚．牲畜运输船改装市场及技术要点[J]．船舶经济贸易， 2017
（ 08）.
[3] 刘华欣，应站松，卢铭等．大型牲畜运输船改装要点[J]．中国修船，
2013， 26（04）.。