淺談鉆井平臺壓載水的處理

曹士峰 程龍 劉新寶

(中海油能源發展股份有限公司監督監理技術分公司，天津300450)

1 對壓載水的認識

船舶壓載水是用于為船舶提供穩性及調整船舶的吃水、吃水差，以滿足船舶良好的操縱性能的要求。船舶行駛中攜帶壓載水，從一個海域到達另一個海域或從一個港口到達另一個港口，通過媒介造成生物在地理性隔離水體間的傳播，船舶排放壓載水是最主要的途徑之一，而其危害性人們最近才認識到。船舶壓載水，尤其在港口、沿海海域裝入的壓載水含有大量的水生生物，有時能達到3000多種，平均每立方米壓載水有浮游動植物 1.1億個，大量數據顯示外來水生物侵害已達到十分危險的水平，對環境、人體健康、財產和經濟造成嚴重的損傷或損害，壓載水排放已成為海洋面臨的“四大危害”之一。

2 壓載水排放要求

由于船舶壓載水處理技術在 2004年還不能完全滿足《國際船舶壓載水和沉淀物控制與管理公約》，因此公約的生效時間采用明示接受程序，即公約將在合計商船總噸位不少于世界商船總噸位35%的至少30個國家簽署并對批準、接受或核準無保留，或交存了必要的批準、接受、核準或加入文件12個月后生效。為了在公約生效前對船舶的壓載水進行有效控制和管理，在公約附則中的B-3條款中明確規定2009年前建造的船舶：

（1）壓載水容量在[1 500和5 000]m3之間的，須在[2009年]的交船周年日時或之前進行滿足或超過D-1或D-2規定標準的壓載水管理，直至[2014年]的交船周年日，此后，應滿足或超過D-2規定的標準。

（2）壓載水容量[小于1 500 m3或大于5 000 m3的，須在[2009年]的交船周年日時或之前進行滿足或超過D-1或D-2規定標準的壓載水管理，直至[2016年]的交船周年日，此后，應滿足或超過D-2規定的標準。

（3）壓載水容量小于5 000 m3的，須進行滿足或超過D-2條規定標準的壓載水管理。

（4）壓載水容量大于5 000 m3的，須在[2011年]或之前進行滿足或超過 D-2規定標準的壓載水管理。

至2004年2月4日《國際船舶壓載水和沉淀物控制與管理公約》對船舶壓載水的排放標準有了明確的規定，公約的附則《控制和管理船舶壓載水和沉積物以防止、減少和消除有害水生物和病原體轉移規則》對船舶壓載水的排放控制劃分為兩個階段：1) D-1標準：壓載水置換標準；2) D-2標準：壓載水執行標準。

3 常見的壓載水處理辦法

3.1 置換壓載艙水

深海水域中的生物很少，而且也不可能在近海海水中存活，因此，此方法是目前認為防止有害物種遷移的最有效方法。通常置換法有三種形式：

1) 排空法。是指將壓載水從壓載艙中用泵排放干凈，并重新吸入潔凈海水的方法。該方法的優點是：能夠比較徹底地對壓載水進行有效置換，在三種置換方法中該方法是更換最徹底的一種，完成的壓載水置換的時間較短。由于排放壓載水能夠改變船舶的吃水差以及船舶的穩性，對船舶的固有剪力和彎矩會產生影響，因此它的每個壓載水艙艙容不能太大，這勢必要增加壓載水艙的數量；它還需要精確的計算，確保每一步都能夠保證船舶整體和局部強度，穩性和吃水差維持在允許的范圍內；并且需要考慮動態負荷影響，要考慮吃水差的變化是否會造成船上貨物移位。

2) 溢流法。是指從壓載艙的底部泵入清潔海水，使原來的壓載水通過溢流孔從頂部排出的方法。該方法的優點是：由于不改變船舶的吃水差和穩性，對船舶的局部強度和總縱強度影響不大，同時也不會產生貨物移位等不良后果；在使用該方法進行壓載水置換時，不用進行周密的計算，也便于船員的操作；同時該方法在惡劣天氣下也可進行操作；并且船舶的壓載水管系也不用作大的修改。該方法的缺點是：在使用溢流法置換時泵和管系的壓力較大，很容易造成對管系的破壞；置換過程中壓載艙壓力增大同樣也存在著危險，采用這種方法的船舶頂部要設計溢流的端口。溢流法是目前船舶應用最普及的一種置換方法。

3) 稀釋法。在平臺壓載管路設計時采用清潔海水從頂部注入同時壓載水從底部排出的方法。

3.2 清潔壓載艙

此方法是一種有預見性的壓載，選擇較深水域、水生物少、海水清潔的區域取水，但此方法比較受限制，不易實現。

3.3 過濾

在船舶壓載水時采用過濾裝置可以過濾掉體積較大的生物，體積較小的海生物排放到壓載水中，待處理掉。

3.4 紫外線照射

紫外線照射對不同的海生物有不同的效果，處理效果取決于壓載水的透明度，該方法無副作用，對船舶管系、泵、涂裝等無不利影響。

3.5 對壓載艙進行加熱

壓載水加熱到80度能夠殺死所有的海生物，但是，船舶設計依據、要求不同，因此要充分考慮船舶熱應力作用。

3.6 臭氧

能有效地殺滅微生物，但是有很強的腐蝕性。

3.7 用氯進行消毒

效果取決于溫度、消毒時間和水的 PH值，用氯消毒后的壓載水會帶來二次污染，不宜采用。

3.8 用電解方法生成銅、銀離子

該方法比氯消毒更為有效，但某些生物能提高對高濃度的銅、銀離子的耐受力，高濃度的銅、銀離子水對環境影響也需要進一步研究。

3.9 對沉積物進行處理

很多水生物都在壓載水的沉積物中，因此應對壓載水水中的沉積物定期進行清理，在船舶設計中對船舶做出參數修訂，最大限度地排掉壓載水的沉積物。

4 鉆井平臺壓載水系統

隨著海洋石油事業的蓬勃發展，中國海洋石油已從淺海走向深海，一步步地邁向了海外市場，鉆井平臺需求也越來越大，鉆井平臺作為特殊船舶體，也會存在一些壓載水的危害，如何將危害埋葬在萌芽階段或減少危害，我們要從最初設計著手，從現場的操作、使用及管理著手。

平臺設計要加大壓載艙容積，盡可能減少壓載艙的數目，避免由于數目過多的壓載艙造成沉淀物量增加。

盡可能地利用平臺拖航必有的淡水艙、燃油艙等進行配載，以減少壓載艙使用數量，減少壓載水使用數量。

壓載艙內壓載水能夠實現合理的置換功能（減少雙層底數量及不規則艙室數目，以保證置換時的安全），比如設計有獨立的潛水泵給壓載艙壓載，同時壓載/卸載泵能夠卸載壓載艙內的壓載水，以實現壓載水更換功能，實現安全、有效的壓載水稀釋處理法。如圖 1。平臺壓載艙設計全排空艙底閥，以盡可能的排掉壓載艙的沉積物。如圖2機構的艙底閥。

圖1 液位/閥門控制系統

圖2 艙底閥

結合目前壓載水處理辦法，鉆井平臺壓載系統一般要設計有海生物殺滅裝置、濾器，如果有條件可以濾器與紫外線消毒結合使用。

對于鉆井平臺盡量減少遠洋濕拖的次數也是減少壓載水污染的行之有效的方法。

5 總結

到目前為止并未有一種單一簡單有效的處理壓載水的方法，D-1壓載水置換標準只是一個過渡性的標準，最終所有船舶壓載水的排放都必須達到D-2壓載水執行標準。在大量的壓載水處理方法中，如何將機械、物理、化學等處理方法合理地結合起來，最終制定出安全、有效、合理的處理辦法，需要相關業內人士做更大的努力，同時也希望關于壓載水的研究能夠盡快取得突飛猛進的發展。

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[7] 該文圖片選自海洋石油281平臺壓載水系統.