淺議船舶壓載水處理方法研究進展及應用

匡子揚 馬鵬 匡承志

摘 要：本文綜合分析了常用的各種壓載水處理的機械、物理和化學等方法的原理、優缺點及發展情況，盡管大多數船舶壓載方式不同，但仍可借鑒一些處理方法、設計理念，對遠洋船舶在保護海洋環境、提高經濟效益等方面，有著十分重大的意義。

關鍵詞：壓載水處理，船舶系統，技術應用

1船舶壓載水作用及危害

遠洋船舶的壓載水量一般占載重量的30%～60%，全球每年由船舶所攜帶的壓載水多達120億噸以上，其中水中含有的浮游動植物、細菌等低等生物和一些魚類、貝類等會隨船舶的航行運輸到達新的海域。這些生物一旦進人適宜生存的區域就會大量繁殖，對當地生物物種及生態系統造成極大威脅，并導致海洋水域環境的污染;并且外來物種所攜帶的病原微生物可能會造成疾病流行，造成巨大的生態破壞和經濟損失。

同時，遠洋船舶在航行中，普遍使用壓載水來調整船舶的吃水和重心的平衡，以保證航行的安全。但船舶在加裝壓載水的同時，海水中的一些生物也隨之被加入到壓載艙中，直至航程結束才被排放到目的海域。壓載水跟隨船舶從一地到了另一地，引起了有害水生物和病原體的惡性傳播。壓載水的排放控制不當可能會對海洋生態系統、公眾健康和社會經濟造成嚴重危害。全球環保基金組織已經把壓載水引起的外來物種入侵問題列為海洋四大危害之一。

2壓載水處理系統

截至2014年底共有51種船舶壓載水管理系統（BWMS）獲得型式認可.50種獲得IMO的基本批準，36種獲得IMO的最終批準。中國有11種船舶壓載水管理系統獲得型式認可或產品認可。主要包括：美國NEI公司的“VenturiOxygenStripping～VOS”，瑞典AlfaLaval公司“PureBallastSystem”，德國HamannAG的“SEDNA@BallastWaterManagementSystem”、RWO海水處理技術公司的“CleanBallast”系統，韓國TechCmss的“Electro—CleenTMSystem”，日本的“ClearBallast”處理系統，芬蘭GreellShip公司的“Sedinox”系統，挪威OceanSaver公司的“0ceanSaver@BallastWaterManagementSystem”;國內的青島雙瑞公司研發的BalcloimBWMS、青島海德威科技有限公司的“海洋衛士”壓載水處理系統、威海中遠造船科技有限公司的“海盾”BOS壓載水系統等。

廣大船東可根據不同船型尺寸、布置、種類及航線的需要，綜合考慮工作能效、裝船可行性、機械運行成本、對船舶的總體影響等選擇合適的處理系統。

3船舶壓載水的處理技術及應用

根據《國際船舶壓載水和沉積物管理與控制公約》的規定，所謂壓載水的處理是指為殺滅、清除壓載水和沉積物中的有害水生物和病原體，或使其失去繁衍能力而采取的機械的、物理的、化學的或生物的方法。目前世界上許多學者致力于船舶壓載水處理方法的研究，主要有機械法、物理法、化學法三大類超過20種方法，現介紹其中的幾種。

3.1機械法

1）過濾法。過濾法是對環境影響最小的壓載水處理方法。通過過濾裝置去除顆粒物雜質，同時去除>50μm的水生生物和微生物。若要除去<10μm的病毒、細菌以及藻類，就要增加濾網網目、減小濾網孔徑并增大過濾的壓力。但是這種方法會使過濾裝置容易堵塞，需要及時反沖，否則過濾無法繼續進行。因此過濾法通常只作為船舶壓載水處理的預處理方法，被廣泛應用于各類船舶。

2）旋流分離法。旋流分離法是利用壓載水以一定速度流入管路時的離心作用分離海水中比重不同的物質。此方法可用于大體積海水分離且分離效果顯著，但對于與海水密度相近的物質無法進行分離。

3.2物理法

1）加熱法。將海水加熱到38～45℃，并保持一段時間，可殺滅大部分的水生物。利用船舶柴油機冷卻水的余熱加熱壓載水，達到殺滅有害水生物的目的，還可以合理利用能量，不會造成二次污染。不過該方法受到航線長短、壓載水數量、環境溫度等的影響。并且當海水溫度達到50～55℃時，會引起大量鹽分析出，形成積垢，腐蝕金屬艙壁。

2）紫外線照射法。用紫外線照射壓載水，可以殺滅水中細菌和其他微生物，處理過程不會產生二次污染，裝置操作管理簡便，運行成本低。但是該方法不能殺死所有有害水生物，當海水濁度較大或燈管表面被沉積物污染時，其有效性更是大受影響，該方法與過濾法聯合使用將會收到較好的效果。對僅攜帶少量壓載水或不需要快速排出的船舶如郵輪、軍艦、集裝箱船等，這種處理方式是比較可行的。

3）水力空化法。水力空化現象是發生在液體中的一種物理現象，當壓載水流經水力空化器，壓載水流速增加，壓力降低時，壓載水內部或液固交界面上形成蒸汽或空化泡，隨著壓載水噴濺壓力升高，空化泡瞬間破裂，在局部形成高溫高壓并伴隨強烈的沖擊波和微射流，致使細胞分子振動，當分子振動的能量超過細胞壁的強度時，能夠破壞細胞壁，從而起到殺菌滅活的作用。水力空化處理壓載水具有裝置簡單、操作簡單、能耗小、成本低、不會造成二次污染的優點，但是在現階段水力空化的應用僅限于實驗室的小型設備研究操作，對于應用于船舶壓載水處理系統的大型裝置的設計需要更進一步的研究。

3.3化學法

1）臭氧法。臭氧O3，是一種強氧化劑。在環境中產生氧原子（O），能迅速殺死壓載水中的微生物和病原體，而且不存在二次污染問題。臭氧處于一種高度不穩定狀態，只能通過臭氧發生設備現場制備，費用較高，需簧較高的管理維護水平。不適臺用于船上壓載水的處理。

2）氯化法。該法是向壓載水中投加氯氣、二氧化氯、次氯酸等含氯藥品以滅殺壓載水中微生物。不同的生物對氯含量有不同的耐受程度，20 mg/L的氯濃度能夠滅殺幾乎所有細菌，對于耐受性強的浮游藻類，則需要較高的有效氯含量進行處理才能殺滅，如40mg/1的氯濃度仍不能去除水中的所有扁藻。

3）強電離放電法。大連海事大學自希堯教授利用強電離放電法進行壓載水的處理研究。其基本原理是：采用強電場電離氧、水分子，使H20、O：發生電離、分解電離和電荷交換反應.在分子層次上加工成羥基溶液，再把它加入壓載水主輸送管道內，在較低的濃度下就能有效殺滅壓載水中的原生動物、藻類、胞囊、細菌等微生物。剩余的羥基藥物和微生物尸體會分解為無害物質水、二氧化碳、氧以及馓星無機鹽，大幅度地凈化了壓載永水質，而且加工羥基藥劑設備小，操作方便，運行成本低于航行更換壓載水的費用。

4）磁化法。磁化法通過永磁設備或通電線圈產生特定通量的磁場，改變水的酸堿度、鹽度等特性，抑制水中有害的海藻、貝類、魚類等的生長;磁場還可改變生物自身組分，殺死有害生物，尤其對殺死如斑馬貝等鈣質類無脊椎動物比較有效。該方法運行能耗小，費用低，設備維修保養簡單，是一種安全無害的處理方法。

4結語

隨著人們對于壓載水所帶來的外來物種入侵造成的生態問題的關注不斷提升。船舶壓載水的處理技術也在不斷發展。目前國際上包括我國對于壓載水問題的關注度都在持續發酵，對于壓載水管理技術的研究也不斷取得新的進展。相信隨著《壓載水公約》的生效，船舶壓載水的處理真正有約可依、有法可治時，徹底解決船舶壓載水引起的環境、生態問題的目標將日漸實現。

參考文獻：

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[2]欒法敏.船舶壓載水置換方法及工作要點[J].世界海運，2008，31（1）：50-52.