船舶壓載水處理技術發展現狀及應用

李升杰?孫靜?李壽平?王澤華

摘要：在治理海洋污染逐漸得到重視的情況下，船舶壓載水處理技術研究逐漸增多。壓載系統利用全船壓載倉調駁和排出壓載水，從而達到調節船舶平穩程度和吃水量的目的，為船舶作業提供穩定基礎。本文在研究的開始階段對船舶壓載水處理技術發展現狀進行了介紹，之后對技術應用進行了深入研究，在綜合實際需求的情況下提出了完善方案。

關鍵詞：船舶;壓載水;處理技術;技術應用

在船舶壓載水中含有大量的病毒、細菌和海洋生長植物，在船舶航行過程中會排放部分有害物質，這些物質具有強大的生存能力，對當地生態環境造成了直接影響。在這種情況下為了預防有害物質繁衍和傳播，達到凈化海洋的目的，在2005年船舶國際管理組織發表了壓載水沉積物控制公約，要求所有船舶需要在1年之內配置符合標準的壓載水處理系統。為了達到國際船舶管理要求，船舶生產商對壓載水處理技術和有關設備進行了研究，本文將研究的重點放在了處理技術方面，主要分析了壓載水處理技術未來發展和應用效果，希望可以通過這種方式為船舶事業和海洋環保事業做出貢獻。

一、船舶壓載水處理技術發展現狀

全球最權威的專利數據庫為得溫特數據庫，此數據中記錄了世界范圍內4000萬個專利，在1963年記錄了第一條專利數據，之后在系統運行過程中每周平均增加25000千條數據庫。通過查閱全球權威專利數據庫得出，在2019年已經擁有壓載水處理方面的專利1200個，每個專利都由多個基本專利組成。世界知識產權統計數據中顯示，專利文獻涵蓋了90%以上的技術研發成果。本文對壓載水進行了技術分析，使用這種方法可以得出未來的發展趨勢，并且還能了解技術結構，為產業發展提供良好的發展環境。壓載水處理技術主要可以分成生產和物質劃分兩種類型，使用這種技術的主要目的是，在滿足相關制度和條約的情況下提升船舶壓載水處理效果，降低對環境造成的影響。根據目前實際情況來看，目前已經有很多船舶生產企業開始重視壓載水處理技術研究，全球范圍內已經研發出多種新型的壓載水處理技術。通過實際研究得出，這些新興的船舶壓載水處理技術可以滿足船舶控制和排水要求，但是我國此方面的研究依然比較落后，和西方發達國家存在著很大的距離，在日后發展過程中一定要重視技術研究，預防出現二次污染情況。

二、船舶壓載水處理技術優勢和缺點

（一）機械法

在機械法中包含了離心分離、過濾法以及稀釋法，通過這些方法直接去除水中物種，這種方法具有的主要優勢為使用簡單、安裝便利，存在的缺點為使用中容易發生堵塞問題，使用完沖洗也需要耗費大量時間。氣旋分離主要通過旋轉方式產生離心力，將其他微生物和海中顆粒進行分析，雖然成本較低、操作簡單，但是使用的設備尺寸相對較大，不能使用于任何環境中。稀釋法需要在船舶壓倉頂部進行排出，但是需要改動過多的管線，所以只能在新船改造中使用。

（二）加熱法

對海水進行加熱處理，把溫度控制在38到45℃范圍內，溫度保持的時間也需要符合標準，這樣可以殺死部分海洋生物，節省了大部分柴油能源，而且也不會造成二次污染等情況發生。在使用這種方案過程中很容易受到外界環境的影響，海水溫度過高也會有大量鹽析出，最后結垢在船艙上。在海水溫度過低的情況下，降低了溫度提升的速度，嚴重影響了壓載水處理效果[1]。

（三）脫氧法

除去海水中大量的溶解氧，在其中注入部分惰性氣體，殺死海水中部分好氧生物，這種方法具有的優勢為，不會對設備艙壁造成影響，缺點為對于部分微生物沒有效果。

（四）電解法

這種方法需要使用電解設備，讓濃液中含有大量的氯化鈉，回注定量的壓載水，可以殺掉部分游離生物和病原體，這種方案在技術方面比較成熟，但是使用中需要得到較大的電量支持，同時也會加快艙壁腐蝕速度[2]。

三、船舶壓載處理技術的應用

（一）壓載水處理技術

船舶壓載水處理技術主要來源于工業污水處理和市政工程污水處理，在使用壓載水處理技術時會受到多種因素的影響，例如場地、費用以及處理效率等。目前船舶使用的都是深海壓載水置換法，這種方法無法排出水中沉淀物和壓載水，在惡劣天氣影響下操作中也會出現多種不安全因素。在國際范圍內生物活性處理方法應用范圍較為廣泛，這種處理方法屬于非活性處理類型，使用了分離法去除了壓載水中含有的顆粒物質。另外一種方法是活性物質處理方法，這種方法中使用了微生物技術以及壓載水生物技術。

非活性物理處理法主要涵蓋了固態分離，在原理方面來講需要將微生物從壓載水中剝離。使用沉降法時需要依靠物體自重，做好表面過濾工作，讓過濾器孔徑小于微生物尺寸，但是沉降要求時間相對較長，所以無法適應在任何環境中應用。微生物技術需要通過化學方式消除微生物，達到壓載水清理的目的。但是化學消毒和物理消毒操作過程中具有一定難度，去除水中部分消毒殘留物。物理清理方法中涵蓋了超聲波、紫外線、磁力法等。化學清理需要依靠雙氧水、氯化法以及臭氧法。以上描述的壓載水處理方法都無法滿足船舶壓載處理的所有要求，只是針對特定環境中有機物清理有著良好效果。在現實角度來講，國外開發商都以壓載水處理作為開發基礎，將技術研究放在重點部分[4]。

（二）壓載水處理技術的應用

西方國家研發壓載水處理系統的公司主要有瑞典LAVA公司、挪威OCEANSAVER等，這些公司分別在系統中使用了空穴和過濾混合方法，韓國 TECHCROSS壓載水處理系統采用海水直接電解產 NaCLO的方法處理壓載水;NE公司采用文士管脫氧壓載水處理系統;日本的 ClearBallast采用絮凝和磁選相結合的壓載凈化技術。此外還有德國 SEDNA系統、RWO系統等。在國內有青島雙瑞壓載水處理系統（BaClorTM），該系統通過 MO最基本的岸壁試驗，通過過濾、海水電解和.中和優化等設計，實現高效、經濟、大容量的水處理，對海洋環境無任何副作用，此外青島海德威德海洋衛士還采用超聲波強化電子協同產生先進氧化物質技術等。本文將PUREBALLAST作為實際案例，此壓載水處理系統中使用了化學技術，不會對環境造成影響，同時可以自動完成調節，操作起來也相對簡單，使用范圍相對廣泛。壓載水首先需要一個重要的過濾器，去掉高于50UM的有機體，這樣才能不斷減少壓力倉中沉淀物的數量。

三、結論

綜上所述，本文在研究的開始階段對船舶壓載水處理技術發展現狀進行了介紹，之后對技術應用進行了深入研究，在綜合實際需求的情況下提出了完善方案。在船廠和生產公司角度來講，一定要做好安全和有效性方面的問題，對于使用的壓載水處理技術進行多次分析，降低對船體造成的破壞性，預防出現二次危害等情況發生。另外，為特定船舶選擇最適合的壓載水處理系統方案，也已成為一個迫在眉睫的問題。

參考文獻：

[1]王奎民，趙方波，陳海龍，潘超，楊延州.船舶綜合水處理技術設想與關鍵材料分析[J].化學工程師，2018，32（10）：34-37+20.

[2]康蒙蒙，李晶晶，劉梅，翁益松，趙曉棟，陳慶國.船舶含油壓艙水處理技術研究綜述[J].上海環境科學，2018，37（04）：143-148+158.

[3]張曉曄，張赟閣，田一平，張小芳，張芝濤，劉蕊.船舶壓載水高級氧化處理技術海域應用效果分析[J].高電壓技術，2019，45（08）：2681-2688.

[4]官滌，鄭季鑫，任伊濱，鄭國臣.船舶壓載水處理技術的應用與研究進展[J].環境科學與管理，2016，41（09）：65-68.