某運營船舶壓載水管理系統改裝探討

蘇 宇

(舟山中遠海運重工有限公司，浙江 舟山 316131)

船舶壓載水是船舶離岸時攜帶的為了保持船舶穩定平衡的壓載物，船舶到岸時為空出噸位，必須將其排入到岸國的海域中。目前，船舶排放壓載水引發的外來生物入侵已成為海洋有害生物傳播的主要途徑。國際航行船舶壓載水的隨意排放，已被全球環保基金組織(GEF)列為海洋面臨的“四大危害”之一。

2004年，國際海事組織(IMO)通過了《船舶壓載水和沉積物控制和管理國際公約》(以下簡稱：壓載水管理公約)。按照壓載水管理公約的要求，壓載水的處理系統需滿足D-2規則，D-2規則的適用性如表1所示。

1 壓載水處理標準

壓載水管理公約的主要內容是控制含有危險水生生物和病原菌的壓載水和殘留物的轉移。該公約中的 D-2規則對壓載水水質的相關內容做出了規定。控制壓載水管理的設備必須符合D-2規則 。D-2規則還對排放的壓載水中所容許的海洋生物和細菌的數量做出了規定，如表2所示。

表1 D-2規則的適用性

表2 D-2規則壓載水中海洋生物和細菌數量

2 常見壓載水處理方法

常見的處理方法有紫外線(UV)照射法、電解法、超聲波法、投藥法(殺菌劑次氯酸鈉NaClO+中和劑亞硫酸鈉Na2SO3)、羥基自由法、過氧化氫(H2O2)法，根據船東需要，選擇合適的壓載水處理方式。

3 運營船舶壓載水處理裝置的設計改裝要點

1)收集如下船舶圖紙: 船舶總布置圖，機艙/泵艙設備布置圖，壓載水系統圖及涉及到的淡水、壓縮空氣、泄放管等管系原理圖，電力負荷計算書，電力系統圖等。

2)結合原船機艙布置,綜合考慮壓載水設備及管系布置，使得設備便于安裝，維修方便，船員易到達。選擇設備前須對安裝位置進行實船勘測，盡量布置在壓載泵附近，從而減少管路的改動。

3)船舶電站的容量。選擇電力負荷較小的壓載水處理設備，不僅要考慮壓載水處理設備和其他重載設備(如貨油泵、克令吊、錨纜機等),還要考慮電力負荷是否夠用，避免增加發電機。

4)油船、化學品船、LNG船等特殊船舶，選擇壓載水處理設備時應考慮設備的防爆性能。

5)現有船舶新加壓載水處理設備安裝前需做好策劃，盡量縮短安裝周期。

6)設備選型，應綜合考慮如下因素：①空間限制， 根據船上的安裝空間和維修空間，采用設備散裝或單元組裝模塊方式；②安全因素， 會產生有毒有害、爆炸性氣體的設備有防護、防爆要求；③處理時間，部分設備活性物質留存時間；④航行水域，壓載水的鹽度、濁度；⑤營運成本，易損件的更換和化學品的添加；⑥壓載泵，泵的出口壓力和流量，以及處理裝置造成的系統壓降。

除了上述因素外，還應為船東考慮以下因素：產品價格，系統運行的可靠性，操作的便利性，系統運行成本，相關設備的使用壽命、處理能力、設備保養維修的便利性等。根據不同船舶及船東的需求，選擇合適的壓載水處理設備。

4 “弗內斯”船壓載水管理系統改裝要點

“弗內斯”船為31 500 DWT的散貨船，入級NK船級社。該船壓載水處理系統使用的是JFE公司的壓載水處理裝置,采用投藥法處理方式。投藥法具有殺菌性能強、基準達標可靠、成本低、耗電小，壓損少，有利于舊船改裝，設備簡單、壽命長、可模塊化或分散安裝，過程管理全自動化，操作與維護方便的優點。但是需要供給藥劑，需要在船上安裝藥劑容器。

4.1 壓載水處理裝置設備組成

“弗內斯”船壓載水處理裝置由以下設備組成：濾器1件，1 500 m3/h；流量計3只(壓載管、消毒管、中和管各1只)；消毒泵1臺，6.4 L/min；消毒劑溶解單元1個，2 640 m3/h；消毒劑駁運單元1個；中和泵1臺，6.4 L/min；中和輸送泵(氣動噴射泵)1臺，35 L/min；中和柜1個，1.0 m3；中和劑溶解單元1 個，225 L；余氯分析儀3臺；壓載控制屏 1個；化學泵啟動屏 1個；中和劑溶解單元控制屏1個和若干個閥件傳感器等。

4.2 壓載水處理裝置原理

4.2.1 壓載過程

壓載泵從海底門抽吸海水至過濾單元，過濾單元為自動反沖洗過濾器，對海水實行全過濾。過濾時，直徑大于50 μm的浮游生物和固體顆粒會留在濾器中，過濾后海水透過濾網到達過濾器出口。

隨著濾芯里浮游生物及固體顆粒的增大，濾網內、外壓差增大，導致出口壓載水流量減小，自清系統根據自動探測的壓差值開始啟動，自清系統的運轉模式分為連續反沖洗和間歇反沖洗，在自清系統連續反沖洗的模式下，當壓差ΔP﹤0.050 MPa時，正常反沖洗閥打開工作；當壓差0.050 MPa≤ΔP﹤0.070 MPa時，高流量反沖洗閥打開，正常反沖洗閥關閉；當壓差0.070 MPa≤ΔP﹤0.090 MPa時，2個反沖洗閥同時打開；當壓差ΔP≥0.090 MPa，系統停機，并保持300 s。間歇反沖洗模式中，當壓差ΔP﹤0.035 MPa，反沖洗系統不工作；當壓差0.035 MPa≤ΔP﹤0.070 MPa時，高流量反沖洗閥工作；其他情況與連續反沖洗模式相同。

壓載水經濾器過濾后，流經流量計，同時，次氯酸鈉粉末經消毒駁運單元注入至消毒溶解單元，與淡水結合成次氯酸鈉溶液，經消毒泵(變頻泵)注入流量計出口的海水總管里。經過混合板的湍流擾動，充分的混合，產生化學反應。通過混合板后的余氯分析儀進行濃度檢測，反饋信號給消毒泵(變頻泵)，調節注入溶液流量，保持氯含量在2.5～3.5 mg/L，這時，次氯酸鈉溶液能夠有效殺滅經過濾后壓載水中的殘余浮游生物、病原體及其幼蟲或孢子，達到規定的殺菌效果，最后與壓載水混合注入至壓載艙。

4.2.2 排壓載過程

處理后的壓載水經過壓載泵的抽吸從壓載艙中排出，經過余氯分析儀檢測壓載水中的余氯濃度，若余氯濃度小于等于0.1 mg/L時，直接排出舷外；若余氯濃度大于0.1 mg/L，中和單元啟動，向排出的壓載水中注入中和劑，至余氯濃度合格后排出舷外。中和反應方程式如下：

Na2SO3+NaClO→Na2SO4+NaCl。

該壓載水處理裝置有3套余氯分析儀，1套檢測壓載時進入壓載艙和卸載時流出壓載艙的水，另外2套安裝在壓載水排海的舷外管處，檢測中和后的水。

4.2.3 施工過程

設計階段，對實船勘驗，用3D掃描儀對機艙進行掃描，根據模型進行生產設計，對壓載水設備、管路進行建模，確認設備管子的排布空間，是否與原船結構及管子干涉。

為了縮短船舶進廠后施工周期，船舶進廠前，船廠根據船東提供的詳細設計及生產設計圖紙，對管及管支架、平臺、設備底座、緊固件等進行統計，采購，提前預制。其中消毒管系及中和管系需要涂塑處理，其余壓載管鍍鋅處理，本船的壓載水處理裝置設備、閥件、電纜均由船東提供。

船舶進廠后，核實天窗及設備尺寸，確認是否需要開工藝孔；根據圖紙確定新加壓載水系統與原船壓載水管系的接口位置；拆除舊管系；設備底座、平臺定位、安裝；設備進艙，安裝；新制作的壓載水管進艙，與設備及原船管系連接；電纜布置；系統密性試驗；系統調試。

4.2.4 設備及管路的安裝要點

1) 流量計共3只，其中壓載水流量計1只，化學藥劑流量計2只，安裝時，要確保其進口直管段長度為3倍管徑，出口直管段長度為2倍管徑。

2)取樣管的彎頭彎向迎著水流的方向，插入深度為1/2的管子直徑。

3)混合板為中間開2個扇形孔的薄圓板，安裝在濾器出口的壓載總管水平方向的管路上，且在藥劑噴射管之后，介質通過產生湍流，使得壓載水與藥劑液體充分接觸，充分混合。

4)連接壓縮空氣管，控制空氣管接入消毒溶解單元；接入中和輸送噴射泵，為其提供動力空氣；接入余氯分析儀；接入氣動閥。

5)連接淡水管，淡水注入消毒及中和溶解柜與藥劑混合；淡水接入濾器，清洗濾器。

6)設備加裝集油盤，除消毒溶解單元和消毒泵，其他設備集油盤需要新加泄放管以便連入泄放系統。

7)設備基座反面補強。

5 結束語

本文分析和比較了各類壓載水處理方法，以“弗內斯”船壓載水處理系統為模板，著重介紹投藥法處理壓載水的方式，并對施工過程及工程要點進行詳細論述。對于修船企業，可以提前策劃，提前組織生產，合理安排工程進度，提高工作效率，值得同行借鑒。