海船壓載水處理設備研發的重要性分析

廣州航海高等專科學校 航海系 廣州 510725

目前海洋環境不容樂觀，某些海域污染狀況十分嚴重，如波羅的海、地中海、北海、亞速海等[1-2]。我國近海的海水污染狀況也比較嚴峻，港口附近由于生活污染情況相對嚴重，水質狀況更加嚴重，見表1[3]。

表1 全海域海水水質評價結果(2003年)

壓載水是船舶航行的重要保證,每年在全球各地轉運的壓載水高達百億噸。海船壓載水是海生和非海生物種入侵和某些流行病傳播的主要渠道，已經被研究人員證實。

1 國際海事組織的要求

為了保護并改善海洋環境，一些國家就開始通過立法，國際海事組織(IMO)也制定了相關的公約，對壓載水排放進行限制。為適應將于2009年生效的強制性的《國際船舶壓載水和沉積物管理與控制公約》(以下簡稱《公約》)的要求，也為我國遠洋運輸企業能夠適應新的國際海洋環保要求，應該開發符合國際公約和區域性水排放標準的海船壓載水處理設備。

《公約》中規定了壓載水更換與排放的檢驗指標、技術的認證機制、原型技術的認可、審議方式和執行方式等。相關技術的研發是對全球開放的，但需要得到認證。

《公約》重點是針對物種遷徙而制定的，所規定的排放標準是強制性的最低標準。

物種遷徙的問題是個世界性的問題，因此，在1997年國際海事組織(IMO)大會決議通過了《控制和管理船舶壓載水使有害水生物和病原體的轉移降至最小程度指導方針》，為政府和航運業對壓載水管理提供了一個可以參考的依據。IMO于2004年通過了《國際船舶壓載水和沉積物管理與控制公約》，“決心通過船舶壓載水和沉積物控制與管理來防止、盡量減少和最終消除因有害水生物和病原體的轉移對環境、人體健康、財產和資源引起的風險，并避免此種控制造成的有害副作用和鼓勵相關知識和技術的發展”[4]，從而形成了第一部可操作的強制性規程。

在《公約》要求的指標之外，各國還有其它的環保方面的立法，對壓載水的排放的其它指標具有約束力。譬如，有對水質中的含油量、無機氮含量(氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮)、懸浮物含量等。例如：壓載水應為清潔海水。根據中華人民共和國國家標準：海水水質標準3類海水標準(GB3097-1997)。

2 壓載水處理存在的主要問題

壓載水的處理包括兩部分的內容，海水預處理和滅活。

海船壓載水的數量巨大， 壓載水處理設備的使用條件和處理要求也非常特殊，從使用條件和成本考慮，現有的水處理技術無法直接滿足《公約》規定的水處理要求，需要對現有各種技術進行整合、再開發和適應性優化。《公約》的實施，可以緩解我國環境保護問題，同時，也迫切需要針對我國海域水質開發壓載水控制與管理的技術設備。

我國雖然為世界航運大國，但由于歷史原因和我國科學技術的水平相對落后，多年以來，國際海事規則和標準的制定基本由西方發達國家主導，自然傾向于西方發達國家的技術現狀、水域特點、環境要求和國家利益，發展中國家往往承擔被動執行的角色，因此，不僅大大增加了產品研發難度、認證通過的難度，降低了產品的國際競爭力，同時對海洋環境的平衡、國家和企業的經濟效益都將產生不利影響。這些狀況，有可能使我國遠洋貨運企業在《公約》生效后受到沖擊，在履行壓載水管理義務時，由于缺少自己的技術產品，需要依賴國外技術產品高昂的價格和維護費用，使我國在相關技術產業發展受制于國外企業。在各國貿易戰越來越激烈的今天，我國在該技術領域取得重要的研究成果和技術產品無疑將加強我國在國際貿易中的政策靈活性和主動性。

面對巨大市場機遇和技術挑戰，我國作為世界航運大國和IMO的A類締約國，按照規定，在《公約》生效后，有義務“充分和全面實施本公約及其附則的各項規定”，并且“促進和便利壓載水管理方面的科學技術研究，監測其管轄水域的壓載水管理的效果”[4]。有必要研發有自主知識產權的海船壓載水處理設備。

目前我國船用設備約70%依賴進口，出口船的比例更大，如新船重工建造的VLCC國產設備僅占11.7%。而日本船舶配套國產化水平達到95%～98%，韓國國產化水平是85%。建造一條船舶的材料設備占整條船產值60%～70%。可以說，船舶配套業是船舶工業的基礎，船用設備依賴進口大大降低了造船業的附加值，降低了我國船舶制造業抵御市場風險的能力。這種局面如不迅速改變，國內船廠在參與國際競爭和承接出口船訂單時將繼續受制于人，中國爭創世界第一造船大國的進程也會受到嚴重制約。可見,我國急需船舶設備配套(包括海船壓載水處理設備)企業跟進、配合和支持造船修船業的發展[5-6]。

3 壓載水處理技術及設備研究狀況

3.1 國外壓載水處理技術及設備研究狀況

國外壓載水處理應用技術的研究始于1988年，隨著西方區域性壓載水排放管理法規的實施，該項研究得到了越來越多的政府基金、協會和一些企業的資助，研究的范圍比較廣泛，其中也包括了一些具有前瞻性，但還不具有實用價值的水處理技術。

根據在國際壓載水管理技術研討會上的資料統計，目前國外有17家左右的研究機構或者企業完成了原型機的設計制作，其中7家進行了實船測試，3家公司開始公開向船東推薦自己的應用技術產品。但是，至今尚沒有產品完成了IMO的風險評估和產品認證。

從國外壓載水處理技術的研究現狀看，由于在應用過程中需要考慮的指標比較多，所以，在現階段，應用前景比較好的技術方案都是幾種不同水處理技術的組合。

可以預見，在《公約》實施的初期，將是多種應用技術并存的技術格局，如何針對壓載水處理要求做技術上的適應性創新，并通過專利保護手段維持自身的技術優勢，將是今后各個研究機構和企業的主要技術發展方向。

3.2 國內壓載水處理技術及設備研究狀況

壓載水處理技術是針對特殊的應用環境和要求，結合各種水處理技術而產生的一項綜合性的應用技術。由于我國一直以來缺少對壓載水處理問題的重視，在壓載水處理技術上的研發工作起步比較晚，關鍵技術分散，缺少有針對性的應用技術研究。

最早從事壓載水處理技術研究的國內研究機構目前也只是取得了一些實驗室技術成果，無法形成可產業化的成套技術。

3.3 關鍵技術

在壓載水處理技術中擬解決的關鍵技術問題包括：

1) 大流量低阻力離心分離裝置結構參數的優化；

2) 離心分離與網式過濾一體水處理技術及其水處理工藝參數優化；

3) 大流量高效離心分離與網式過濾一體化裝置的快速自清洗技術；

4) 壓載水處理裝置關鍵部件防結垢技術；

5) 《公約》中規定的微生物紫外線滅活劑量的確定；

6) 紫外線反應器最優水力條件分析與控制，和反應器結構優化設計；

7) 不同紫外光源最優配置；

8) 高效紫外線燈管清洗技術；

9) 壓載水處理過程故障自動診斷技術；

10) 壓載水處理過程控制和系統匹配。

4 海船壓載水處理技術的市場前景

預計，在條約生效后出現的壓載水處理技術產品市場容量在130億美元左右。這個市場將在適時地通過IMO認證的企業之間瓜分。出于對《公約》生效后即將出現的巨大市場的商業利益考慮，美國、澳大利亞、日本、英國、德國、西班牙、荷蘭和新加坡的一些企業都已經著手開發實用性的壓載水處理設備，有些技術已經進入到實船測試階段。目前已經有17家國外企業展示了自己的壓載水管理系統的方案或者實物，設備價格大約是50萬美元。由于還沒有產品正式通過IMO認證，最終的市場形式將取決于具體的認證機制和產品認證情況，以及設備的功能和經濟因素。預計，在《公約》生效的初期，為了增加技術的可選擇性，認證的尺度會相對比較寬松，隨著技術的逐漸成熟和規范化，認證尺度將比較嚴格，一些技術產品將被逐漸淘汰。而隨著對排放管理的范圍的逐步增加，市場將進一步擴大。將形成幾個標準性的企業滿足全球壓載水處理市場的需求。這些企業也會通過設置技術門檻和專利布局，來限制其他企業的介入。所以，當前正是發展我國壓載水處理技術的有利時機，我國產品參與國際市場的競爭，不但可以滿足世界船舶市場的需求，也能夠起到平抑相關國外產品價格的目的，使全球航運業受益。

壓載水處理系統作為一種新的船舶配套技術產品，有兩個主要的市場需求：在航船舶的改造和新船的配套。根據《公約》的時間表，在航船舶的壓載水處理設備需求集中在2009～2014年期間，其市場容量取決于在航遠洋船舶的總體規模。而2009年之后新建船舶的市場需求取決于當年新建船舶的規模。根據新加坡南洋理工大學環境科學工程研究院的統計，條約生效帶來的在航船舶壓載水處理設備市場需求大約在130億美元，新建船舶的配套市場需求為每年11億美元。未來一個時期，世界遠洋航運業正在并將繼續經歷30年不遇的市場高峰期，在航運力和交船量的增長勢頭強勁，為壓載水處理設備提供了一個良好的市場需求背景。

[1] 李又明.海船防污規則與務實[M].上海:上海海運學院出版社, 1993.

[2] 章春華,劉傳潤.海洋環境污染的船舶事故成因與預防對策[J]. 廣州航海高等專科學校學報,2006(1):12-14.

[3] 2004年中國統計年鑒[M].北京：中國統計出版社,2004.

[4] IMO. 國際船舶壓載水和沉積物管理與控制公約[S].2004.

[5] 陳汝軍.中國企業進入船舶電子及導航設備產業之形勢分析[J]. 中國水運,2006(11):13-14.

[6] 崔連德.造船強國路漫漫其修遠[J].中國船檢,2004(2)：30-33.