船舶壓載水處理系統(tǒng)研究

呂亮亮

（上海中遠(yuǎn)海運重工有限公司，上海 201913）

1 船舶壓載水的危害

隨著海上航運事業(yè)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代船舶的運輸量越來越大，同時船舶的壓載水排放量也在不斷增加，主流船型的空船壓載水量占船舶載重量的35%以上。每天全球有3000～4000種外來水生物會隨著船舶壓載水進(jìn)入到新的海域，這極易導(dǎo)致海域遭受外來物種入侵，危害當(dāng)?shù)睾Ｓ虻纳鷳B(tài)平衡。因此，全球環(huán)保基金組織將船舶壓載水列為海洋環(huán)境的主要危害之一。如果不對船舶壓載水進(jìn)行有效處理，直接將其排放在海洋中，會對海洋的水質(zhì)以及環(huán)境產(chǎn)生極大污染。同時，隨著壓載水內(nèi)病毒、細(xì)菌等進(jìn)入到海洋，會影響海洋生物的安全性，導(dǎo)致海產(chǎn)品的安全性受到影響，進(jìn)而威脅人類的身體健康[1]。

2 國際海事組織對船舶壓載水的要求

在船舶壓載水處理系統(tǒng)研究和應(yīng)用的過程中，需要根據(jù)國際海事組織對船舶壓載水的管理要求保證船舶壓載水處理系統(tǒng)的應(yīng)用效果。國際海事組織對船舶壓載水的管理要求主要體現(xiàn)在以下方面。

第一，壓載水的公約要求。船舶壓載水會對海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大危害，國際海事組織利用《壓載水公約》規(guī)定了遠(yuǎn)洋船舶必須安裝經(jīng)過認(rèn)證的壓載水處理系統(tǒng)。沒有安裝壓載水處理系統(tǒng)的遠(yuǎn)洋船舶不能進(jìn)出國際海事組織成員國港口，如果違反壓載水公約內(nèi)的相關(guān)規(guī)定會受到嚴(yán)厲制裁以及處罰。

第二，對壓載水處理后的性能有一定的標(biāo)準(zhǔn)要求。公約中規(guī)定，利用船舶壓載水處理系統(tǒng)對壓載水進(jìn)行處理后排放的壓載水要滿足一定的性能標(biāo)準(zhǔn)，對可存活水生物、有毒霍亂弧菌、大腸桿菌以及腸道球菌等都有明確具體的規(guī)定。

第三，壓載水處理系統(tǒng)的安裝許可要求。為了能夠滿足壓載水處理后的性能指標(biāo)，在壓載水處理系統(tǒng)應(yīng)用過程中，需要對其處理方法和處理能力進(jìn)行檢測。國際海事組織要求船舶上安裝的壓載水處理系統(tǒng)需要經(jīng)過壓載水管理系統(tǒng)的許可條件，要根據(jù)水處理系統(tǒng)是否會產(chǎn)生活性物質(zhì)，獲取國際海事組織或者船旗國主管機(jī)關(guān)簽發(fā)許可證明。只有確保船舶壓載水處理系統(tǒng)以及處理方法與國際海事組織提出的有效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、安全和操作等要求相符合，才能控制壓載水對海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的危害降至最低[1]。

3 船舶壓載水處理系統(tǒng)技術(shù)類型

在壓載水處理系統(tǒng)應(yīng)用過程中，需要根據(jù)國際海事組織對壓載水處理系統(tǒng)的相關(guān)要求進(jìn)行合理選擇，要保證壓載水的排放能夠達(dá)到相應(yīng)的性能指標(biāo)。同時，要對船舶壓載水內(nèi)的沉積物進(jìn)行合理控制，盡可能消除有害水生物及病原體，防止有害物質(zhì)轉(zhuǎn)移，避免對生產(chǎn)環(huán)境、人體健康產(chǎn)生危害。當(dāng)前，壓載水處理系統(tǒng)在應(yīng)用過程中的處理方法主要包括機(jī)械物理處理方法、化學(xué)處理方法以及組合處理方法。

3.1 機(jī)械物理處理方法

機(jī)械物理處理方法主要指的是機(jī)械處理方法以及物理處理方法。在利用機(jī)械處理方法時，主要是在壓載水裝載時，利用過濾或者超聲波將一定大小的海水微生物從壓載水內(nèi)部分離出去，確保壓載水排放能夠達(dá)到相應(yīng)的性能標(biāo)準(zhǔn)。物理處理方法主要指的是利用紫外線照射或者加熱等方式對壓載水內(nèi)的細(xì)菌和其他微生物進(jìn)行殺滅處理。這兩種方法在一定程度上可以對一定范圍內(nèi)的微生物進(jìn)行有效處理，并且不會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，也不會產(chǎn)生二次污染。但是，機(jī)械物理處理方法在應(yīng)用過程中所殺滅的病原體以及微生物有一定限制，并不能提高壓載水處理效果。

3.2 化學(xué)處理方法

化學(xué)處理方法主要指的是利用化學(xué)物質(zhì)添加或者化學(xué)反應(yīng)的方式殺滅壓載水內(nèi)部的生物，可以在一定程度上提高微生物的處理效果?；瘜W(xué)處理方法的應(yīng)用比較廣泛，目前在壓載水處理系統(tǒng)中所采用的很多方法均屬于化學(xué)處理方法，如臭氧法、氯化法等。但是，化學(xué)藥劑在應(yīng)用過程中可能會威脅船員的健康以及安全，并且會對船舶的泵管系統(tǒng)以及壓載艙產(chǎn)生不利影響，還會對海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。在應(yīng)用化學(xué)處理方法時，每一種化學(xué)物質(zhì)的處理劑量都有對應(yīng)的微生物。因此，在完成微生物處理后，壓載水內(nèi)部可能會殘余化學(xué)藥劑，還需要對殘留的化學(xué)藥劑進(jìn)行還原或者消除，才能夠防止壓載水處理系統(tǒng)對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，在一定程度上增加壓載水處理系統(tǒng)的應(yīng)用成本。

3.3 組合處理方法

組合處理方法主要指的是機(jī)械物理以及機(jī)械化學(xué)組合的處理方法。其中，機(jī)械物理組合處理方法主要利用壓力反沖過濾或者超聲波旋分完成壓載水預(yù)處理工作后，再利用紫外線照射或者脫氧方法對壓載水內(nèi)的細(xì)小病原體進(jìn)行二次消除。這種組合應(yīng)用方法能夠在一定程度上提高船舶壓載水處理效果，但是對一些特定的病原體和微生物處理效果有一定限制。機(jī)械化學(xué)組合方法主要是利用過濾或者旋分結(jié)合電解或者電離等處理技術(shù)完成壓載水內(nèi)部有害物質(zhì)的處理工作，確保壓載水能夠達(dá)到排放要求。在選擇船舶壓載水處理系統(tǒng)處理方法的過程中，需要根據(jù)遠(yuǎn)洋船舶的具體情況對壓載水處理系統(tǒng)進(jìn)行充分考慮，要在參考船舶運營特點、可布置處理設(shè)備艙室空間、壓載艙總?cè)萘?、壓載泵排量、壓載水處理要求以及船舶其他系統(tǒng)的操作要求等內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理選擇，防止因為港口國的取樣檢查規(guī)定以及壓載水管理系統(tǒng)的認(rèn)可技術(shù)方法存在差異而影響船舶壓載水處理系統(tǒng)的應(yīng)用效果，導(dǎo)致在港口國檢查取樣驗證時不符合相關(guān)規(guī)則而出現(xiàn)滯留風(fēng)險[2]。

4 我國國產(chǎn)船舶壓載水處理系統(tǒng)

4.1 海洋衛(wèi)士船舶壓載水處理系統(tǒng)

在我國對船舶壓載水處理系統(tǒng)進(jìn)行研究的過程中，海洋衛(wèi)士壓載水處理系統(tǒng)是應(yīng)用比較廣泛的處理設(shè)備。海洋衛(wèi)士壓載水處理系統(tǒng)主要包括控制單元、過濾器、EUT單元。

第一，控制單元的主要功能是控制整個系統(tǒng)的運行，可以完成各類傳感信號的檢測以及采集工作，并且可以對報警信號以及控制系統(tǒng)的啟動以及關(guān)閉進(jìn)行有效處理。此外，控制單元還可以利用控制程序?qū)ο到y(tǒng)運行進(jìn)行操控?？梢燥@示出系統(tǒng)不同部分的工作狀態(tài)以及傳感器獲取的檢測數(shù)據(jù)。

第二，過濾器的主要功能是完成壓載水處理工作。過濾器在應(yīng)用過程中具有全自動反沖洗功能，能夠保證反沖洗以及過濾同時進(jìn)行，并且可以通過對過濾器的過濾精度進(jìn)行控制，達(dá)到阻止較大顆粒海洋生物或者進(jìn)入到壓載艙的目的。

第三，EUT單元是海洋衛(wèi)士水處理系統(tǒng)的核心單元。每一個單元的型號存在一定差別，因此處理流量有一定差別?？梢愿鶕?jù)船舶的具體要求對EUT單元型號進(jìn)行合理選擇。EUT單元主要包括催化單元以及超聲單元兩部分，其中催化單元能夠產(chǎn)生大量羥基自由基等高活性氧化物質(zhì)，可以在短時間內(nèi)快速殺滅壓載水內(nèi)的活性生物；超聲單元在應(yīng)用過程中可以定時清洗催化單元表面，確保催化材料的使用壽命。

海洋衛(wèi)士壓載水處理系統(tǒng)在應(yīng)用過程中具有較強(qiáng)的優(yōu)勢，電催化高級氧化技術(shù)可以達(dá)到高效殺菌的目的，并且可以保證對海洋內(nèi)各種細(xì)菌病毒以及休眠中的卵藻類等進(jìn)行殺滅。此外，該系統(tǒng)在應(yīng)用過程中不會破壞腐蝕船體，船體具有較強(qiáng)的安全性，處理后的壓載水對船體不會產(chǎn)生任何腐蝕效果，并且海洋衛(wèi)士壓載水處理系統(tǒng)滿足國際海事組織對壓載水的性能標(biāo)準(zhǔn)。在該系統(tǒng)應(yīng)用過程中，能耗相對較低，運行成本比較低。還具有較強(qiáng)的防爆性能，可以在游輪、液化氣船的泵房內(nèi)安裝利用。該系統(tǒng)的模塊化設(shè)計相對合理、結(jié)構(gòu)緊湊、體積相對較小，安裝過程也比較簡單方便，容易開展后期維護(hù)工作，可以滿足不同大小船舶的應(yīng)用需求。再加上海洋衛(wèi)士處理水處理系統(tǒng)的部件質(zhì)量比較高，利用優(yōu)質(zhì)材料以及優(yōu)質(zhì)設(shè)備，能夠保證水處理系統(tǒng)的使用年限。該水處理系統(tǒng)除了能夠在海洋船舶中進(jìn)行應(yīng)用外，還可以應(yīng)用在淡水船舶，經(jīng)過處理后排放的水質(zhì)不會對周圍海域以及水域環(huán)境產(chǎn)生影響[2]。

4.2 海洋博士船舶壓載水處理系統(tǒng)

海洋博士船舶壓載水處理系統(tǒng)是經(jīng)過國際海事組織批準(zhǔn)的水處理系統(tǒng)。這一處理系統(tǒng)在處理壓載水時，采用的是過濾+紫外線照射+光催化氧化的協(xié)同處理技術(shù)，能夠?qū)Υ皦狠d水內(nèi)的藻類細(xì)菌等生物進(jìn)行滅殺，并且排放的壓載水水質(zhì)滿足國際海事組織對壓載水的排放性能標(biāo)準(zhǔn)要求。在該壓載水處理系統(tǒng)應(yīng)用過程中，不會添加任何化學(xué)物質(zhì)，因此，排放的壓載水不會威脅船員人的身體健康，也不會對船體產(chǎn)生破壞，不用進(jìn)行二次處理，不會對海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。在該系統(tǒng)應(yīng)用過程中采用的是模塊化設(shè)計方法，可以應(yīng)用在新船設(shè)計以及舊船改造過程中，能夠滿足各種船型、水域以及航線的需求。

5 結(jié)語

在遠(yuǎn)洋船舶航行過程中，對壓載水處理系統(tǒng)進(jìn)行選擇時，必須綜合考慮船舶類型、航線、壓載水處理系統(tǒng)的主要特點以及后期維護(hù)方法、維護(hù)費用等因素。這樣才能夠盡可能提高壓載水處理系統(tǒng)的應(yīng)用效益。對壓載水處理系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，需要嚴(yán)格根據(jù)港口國家的水取樣檢查方法、標(biāo)準(zhǔn)以及國際海事組織的壓載水排放性能標(biāo)準(zhǔn)等，對壓載水處理系統(tǒng)處理后的壓載水進(jìn)行檢測和試驗，確保壓載水處理系統(tǒng)的應(yīng)用效果能夠滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，防止因為港口國檢查不合格而導(dǎo)致船期延誤。