船舶壓載水處理技術發展現狀及應用

徐 飛，徐 歡，沈 翔

（上海江南造船有限責任公司江南研究院，上海 201913）

0 引言

所謂“船舶壓載水”，主要是指加裝于船舶內的水或者懸浮物質，用以對船舶應力、吃水、縱傾以及橫傾等進行控制。壓載水內包含很多的生物，主要有微生物、浮游生物以及細菌等，這些生物在船舶行駛時由于難以適應鹽度、溫度等外部環境的改變而出現死亡，然而有些仍可存活下來，最后就會進入到全新的水環境中，從而導致物種入侵問題[1]。

1 船舶壓載水處理要求

2004 年2 月，IMO 發布了《關于船舶壓載水及其沉積物管理和控制的國際公約》（以下簡稱“《公約》”），使得船舶壓載水處理及管理可“有據可依”。現階段，船舶壓載水管理常見形式有壓載水處理及壓載水置換。從《公約》角度來看，壓載水置換屬于過渡性的管理方式，而最后應對將要加裝于船舶內的壓載水加以處理同時滿足“D-2 標準”以后，才能夠向外排放。當前，實現此目標的重要渠道是在船舶中加裝BWMS 系統，用以對壓載水實施處理。BWMS 型式認可應經主管機關按照IMO 制定的《壓載水管理系統認可導則》（G8 導則）進行。如果BWMS 是使用活性物質進行生物滅殺，則還應獲得IMO 基于《使用活性物質的壓載水管理系統的認可程序》（G9 導則）的最后批準。按照相關數據可知，截止2014 年底，全球共計有44 個國家認可《公約》，在全球商船總噸位中所占的比重為32.86%；有30 多個國家還未滿足生效要求。

2 船舶壓載水處理技術發展現狀

船舶壓載水的重要功能在于確保船舶航行的安全性及穩定性，其目標主要包括：對船體形變進行控制，大大降低船體震動的幅度；對船舶的重心進行控制；加強船舶空艙的適航性。根據對海洋環境污染程度的不同，船舶壓載水主要有貨艙壓載水與油罐壓載水2 種不同的形式。貨艙或者壓載水向外排出的洗滌水有一定毒性，其主要是由化學船舶造成的。被排放于海洋內的有毒物質在化學與物理性質方面有著很大的不同，其所造成的影響也完全不同[2]。壓載水排放出的物質部分會懸浮于水面上，部分會沉落在海底；部分快速消失在海中，部分極易與海水當中的物質產生反應。根據《公約》可知，對于船舶壓載水的處置應當嚴格遵守“效率、安全、經濟、環保、可操作”的基本原則。現階段，全球各個國家已經成功研發出60 余種不同的系統，主要有韓國的“Techcross E1ectro Clean 系統”、瑞典的“Alfa Laval Pure 壓載系統”以及日本的“日立Clear 壓載系統”等。我國在壓載水處理系統方面的探索、實踐起步相對較遲，當前國內從事此項研發的企事業單位主要有大連海事大學、清華大學、中遠集團、青島雙瑞公司以及青島海德威等。除此以外，國內部分造船企業正抓緊對壓載水處理系統的研制及調試，在國際競爭中保持優勢。當前，船舶壓載水造成的物種入侵問題已引起全球各個國家的高度重視；與此同時，全球各國在船舶壓載水處理設備及技術方面均投入了巨大的物力、人力等資源。即使當前我國大連海事大學、上海海事大學等科研組織同樣在對壓載水處理系統實施研制，然而依然處在方法研究及技術選取的最初階段。目前，全球可用于對船舶壓載水進行處理的技術主要有30 余種，主要包含機械法、化學法以及物理法等。

3 船舶壓載水處理技術的應用

3.1 物理法

1）過濾法

此方法是采用過濾設備將海水當中的微生物以及其他污染物過濾掉。過濾法能夠直接過濾去除部分物質，使用合理的網目，能夠高效過濾各式各樣的生物種群。現階段，已研制投用的過濾方式主要有納濾、超濾等相關膜件。過濾法具有機理簡單、成本較低以及安裝便利等諸多優勢。過濾法被業界視作對環境影響最小的壓載水處理技術，然而在大型結構船舶當中難以對大量的壓載水進行處理，其處理效果十分有限，很難單獨對船舶壓載水進行處理。

2）旋流分離法

此方法是運用水流在管道中快速流通形成的分離力，將液體當中的水與固體物質相互區分開。此類方法能夠排除壓載水中大部分的植物、細胞動物、幼蟲、卵以及有毒害作用的病原體細菌，然而很難去除比重與海水較為類似的生物，大大影響最后的處理效果。

3）加熱法

此方法主要是將海水的溫度加熱至38℃～45℃，同時維持相應的時間，能夠消滅壓載水中大多數的水生物。通過柴油機冷卻水的余熱對壓載水進行加溫，從而實現消滅水中有害生物的目標，還能夠科學使用能量，并不會導致重復污染。然而，此方法的應用受壓載水總量、航行路程以及溫度等各類因素的影響，同時在海水溫度超過50℃后，則會析出很多鹽分，產生積垢對船艙造成腐蝕。

3.2 化學法

1）氯化法

其主要是向壓載水當中加入氯氣、次氯酸以及二氧化氯等包含氯的藥物用以對壓載水中的微生物進行滅殺。各類海洋生物對含氯藥物有著差異化的耐受程度，濃度為20%的含氯藥物基本上可以消滅所有的細菌，針對耐受性較強的浮游類生物，則需更高的濃度才可將其滅殺。

2）電解法

電解法的主要機理如下：經過電解反應在陽極上發生氯化反應、在陰極上發生還原反應，從而將有害物質轉變成無害物質。此方法能夠消滅船舶壓載水當中大部分的病原體微生物、水生物以及細菌等。然而，在電解環節形成的HCLO、CLO-以及其他的氯化副產物能夠與船艙的金屬材料產生電化學反應，進而導致船艙的嚴重腐蝕。

3）磁化法

其主要是在通電線圈或者永磁設備的作用下形成相應通量的磁場，從而使得水的鹽度、酸堿度等特征發生變化，限制水內貝類、海藻以及魚類等有害物質的發育、生長；磁場還能夠使得生物本身的組分發生變化，有利于殺滅有害生物，特別是在殺滅斑馬貝等鈣質類動物時效果顯著。磁化法具有成本費用低廉、運行能源消耗較小、設備維保快捷便利，可以實現對船舶壓載水“安全、無害”的處理[3]。

3.3 壓載水處理設備的應用

伴隨《公約》的全面貫徹、執行，船舶制造企業不僅需要在新造船舶中安裝壓載水處理系統，同時應分批次對現有舊船開展壓載水處理設備的加裝，然而任何壓載水處理設備的安裝使用都應通過相應船級社的認可及IMO 的批準。現階段，我國只有1 家單位得到了船級社型式認可證書以及IMO的最終批準；在世界上總共大約50 家研制單位中，只有10家單位獲得了IMO 的最終批準，被許可進行市場。從船舶制造企業角度來看，需要著重關注以下幾個方面的問題：①設備應確保緊湊易于安裝；②對船舶已有結構不得做較大的調整，在設備安裝過程中盡量少的涉及到其他系統；③盡可能確保設備運作的平穩性；④設備應便于安裝、檢測以及調試等。其中，最為關鍵的是對壓載水系統的管系布置有著更加高的需求，應結合壓載水總量的實際情況以選取對應的壓載水處理設備排量，尋找合理的空間以組裝壓載水處理設備，同時盡可能選擇總管式，以實現設備的共用性，并且管系布置應在充分結合無壓載水處理需求的基礎上注重壓載水的日常注排效用，為壓載水處理設備安排專門的旁通管路。所以，對于壓載水處理設備的選擇、使用，應當全面考慮船舶本身的特征及其功能訴求，整體分析加裝壓載水處理設備或許會對船舶綜合設計造成的影響，同時采用對應的手段，不僅有利于實現船舶環境保護的要求，同時還能夠將其對船舶穩定運行造成的影響控制在最低水平。

4 結語

伴隨船舶壓載水管理力度的不斷加大，各大造船企業都高度重視對壓載水處理技術的使用，然而針對船舶壓載水處理技術應按照具體狀況不斷創新、優化，從根本上加強壓載水處理能力，切實保護好海洋環境。