淺談鉆井平臺(tái)壓載水的處理

曹士峰 程龍 劉新寶

(中海油能源發(fā)展股份有限公司監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)分公司，天津300450)

1 對(duì)壓載水的認(rèn)識(shí)

船舶壓載水是用于為船舶提供穩(wěn)性及調(diào)整船舶的吃水、吃水差，以滿足船舶良好的操縱性能的要求。船舶行駛中攜帶壓載水，從一個(gè)海域到達(dá)另一個(gè)海域或從一個(gè)港口到達(dá)另一個(gè)港口，通過(guò)媒介造成生物在地理性隔離水體間的傳播，船舶排放壓載水是最主要的途徑之一，而其危害性人們最近才認(rèn)識(shí)到。船舶壓載水，尤其在港口、沿海海域裝入的壓載水含有大量的水生生物，有時(shí)能達(dá)到3000多種，平均每立方米壓載水有浮游動(dòng)植物 1.1億個(gè)，大量數(shù)據(jù)顯示外來(lái)水生物侵害已達(dá)到十分危險(xiǎn)的水平，對(duì)環(huán)境、人體健康、財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重的損傷或損害，壓載水排放已成為海洋面臨的“四大危害”之一。

2 壓載水排放要求

由于船舶壓載水處理技術(shù)在 2004年還不能完全滿足《國(guó)際船舶壓載水和沉淀物控制與管理公約》，因此公約的生效時(shí)間采用明示接受程序，即公約將在合計(jì)商船總噸位不少于世界商船總噸位35%的至少30個(gè)國(guó)家簽署并對(duì)批準(zhǔn)、接受或核準(zhǔn)無(wú)保留，或交存了必要的批準(zhǔn)、接受、核準(zhǔn)或加入文件12個(gè)月后生效。為了在公約生效前對(duì)船舶的壓載水進(jìn)行有效控制和管理，在公約附則中的B-3條款中明確規(guī)定2009年前建造的船舶：

（1）壓載水容量在[1 500和5 000]m3之間的，須在[2009年]的交船周年日時(shí)或之前進(jìn)行滿足或超過(guò)D-1或D-2規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的壓載水管理，直至[2014年]的交船周年日，此后，應(yīng)滿足或超過(guò)D-2規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）壓載水容量[小于1 500 m3或大于5 000 m3的，須在[2009年]的交船周年日時(shí)或之前進(jìn)行滿足或超過(guò)D-1或D-2規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的壓載水管理，直至[2016年]的交船周年日，此后，應(yīng)滿足或超過(guò)D-2規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

（3）壓載水容量小于5 000 m3的，須進(jìn)行滿足或超過(guò)D-2條規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的壓載水管理。

（4）壓載水容量大于5 000 m3的，須在[2011年]或之前進(jìn)行滿足或超過(guò) D-2規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的壓載水管理。

至2004年2月4日《國(guó)際船舶壓載水和沉淀物控制與管理公約》對(duì)船舶壓載水的排放標(biāo)準(zhǔn)有了明確的規(guī)定，公約的附則《控制和管理船舶壓載水和沉積物以防止、減少和消除有害水生物和病原體轉(zhuǎn)移規(guī)則》對(duì)船舶壓載水的排放控制劃分為兩個(gè)階段：1) D-1標(biāo)準(zhǔn)：壓載水置換標(biāo)準(zhǔn)；2) D-2標(biāo)準(zhǔn)：壓載水執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。

3 常見的壓載水處理辦法

3.1 置換壓載艙水

深海水域中的生物很少，而且也不可能在近海海水中存活，因此，此方法是目前認(rèn)為防止有害物種遷移的最有效方法。通常置換法有三種形式：

1) 排空法。是指將壓載水從壓載艙中用泵排放干凈，并重新吸入潔凈海水的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：能夠比較徹底地對(duì)壓載水進(jìn)行有效置換，在三種置換方法中該方法是更換最徹底的一種，完成的壓載水置換的時(shí)間較短。由于排放壓載水能夠改變船舶的吃水差以及船舶的穩(wěn)性，對(duì)船舶的固有剪力和彎矩會(huì)產(chǎn)生影響，因此它的每個(gè)壓載水艙艙容不能太大，這勢(shì)必要增加壓載水艙的數(shù)量；它還需要精確的計(jì)算，確保每一步都能夠保證船舶整體和局部強(qiáng)度，穩(wěn)性和吃水差維持在允許的范圍內(nèi)；并且需要考慮動(dòng)態(tài)負(fù)荷影響，要考慮吃水差的變化是否會(huì)造成船上貨物移位。

2) 溢流法。是指從壓載艙的底部泵入清潔海水，使原來(lái)的壓載水通過(guò)溢流孔從頂部排出的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：由于不改變船舶的吃水差和穩(wěn)性，對(duì)船舶的局部強(qiáng)度和總縱強(qiáng)度影響不大，同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生貨物移位等不良后果；在使用該方法進(jìn)行壓載水置換時(shí)，不用進(jìn)行周密的計(jì)算，也便于船員的操作；同時(shí)該方法在惡劣天氣下也可進(jìn)行操作；并且船舶的壓載水管系也不用作大的修改。該方法的缺點(diǎn)是：在使用溢流法置換時(shí)泵和管系的壓力較大，很容易造成對(duì)管系的破壞；置換過(guò)程中壓載艙壓力增大同樣也存在著危險(xiǎn)，采用這種方法的船舶頂部要設(shè)計(jì)溢流的端口。溢流法是目前船舶應(yīng)用最普及的一種置換方法。

3) 稀釋法。在平臺(tái)壓載管路設(shè)計(jì)時(shí)采用清潔海水從頂部注入同時(shí)壓載水從底部排出的方法。

3.2 清潔壓載艙

此方法是一種有預(yù)見性的壓載，選擇較深水域、水生物少、海水清潔的區(qū)域取水，但此方法比較受限制，不易實(shí)現(xiàn)。

3.3 過(guò)濾

在船舶壓載水時(shí)采用過(guò)濾裝置可以過(guò)濾掉體積較大的生物，體積較小的海生物排放到壓載水中，待處理掉。

3.4 紫外線照射

紫外線照射對(duì)不同的海生物有不同的效果，處理效果取決于壓載水的透明度，該方法無(wú)副作用，對(duì)船舶管系、泵、涂裝等無(wú)不利影響。

3.5 對(duì)壓載艙進(jìn)行加熱

壓載水加熱到80度能夠殺死所有的海生物，但是，船舶設(shè)計(jì)依據(jù)、要求不同，因此要充分考慮船舶熱應(yīng)力作用。

3.6 臭氧

能有效地殺滅微生物，但是有很強(qiáng)的腐蝕性。

3.7 用氯進(jìn)行消毒

效果取決于溫度、消毒時(shí)間和水的 PH值，用氯消毒后的壓載水會(huì)帶來(lái)二次污染，不宜采用。

3.8 用電解方法生成銅、銀離子

該方法比氯消毒更為有效，但某些生物能提高對(duì)高濃度的銅、銀離子的耐受力，高濃度的銅、銀離子水對(duì)環(huán)境影響也需要進(jìn)一步研究。

3.9 對(duì)沉積物進(jìn)行處理

很多水生物都在壓載水的沉積物中，因此應(yīng)對(duì)壓載水水中的沉積物定期進(jìn)行清理，在船舶設(shè)計(jì)中對(duì)船舶做出參數(shù)修訂，最大限度地排掉壓載水的沉積物。

4 鉆井平臺(tái)壓載水系統(tǒng)

隨著海洋石油事業(yè)的蓬勃發(fā)展，中國(guó)海洋石油已從淺海走向深海，一步步地邁向了海外市場(chǎng)，鉆井平臺(tái)需求也越來(lái)越大，鉆井平臺(tái)作為特殊船舶體，也會(huì)存在一些壓載水的危害，如何將危害埋葬在萌芽階段或減少危害，我們要從最初設(shè)計(jì)著手，從現(xiàn)場(chǎng)的操作、使用及管理著手。

平臺(tái)設(shè)計(jì)要加大壓載艙容積，盡可能減少壓載艙的數(shù)目，避免由于數(shù)目過(guò)多的壓載艙造成沉淀物量增加。

盡可能地利用平臺(tái)拖航必有的淡水艙、燃油艙等進(jìn)行配載，以減少壓載艙使用數(shù)量，減少壓載水使用數(shù)量。

壓載艙內(nèi)壓載水能夠?qū)崿F(xiàn)合理的置換功能（減少雙層底數(shù)量及不規(guī)則艙室數(shù)目，以保證置換時(shí)的安全），比如設(shè)計(jì)有獨(dú)立的潛水泵給壓載艙壓載，同時(shí)壓載/卸載泵能夠卸載壓載艙內(nèi)的壓載水，以實(shí)現(xiàn)壓載水更換功能，實(shí)現(xiàn)安全、有效的壓載水稀釋處理法。如圖 1。平臺(tái)壓載艙設(shè)計(jì)全排空艙底閥，以盡可能的排掉壓載艙的沉積物。如圖2機(jī)構(gòu)的艙底閥。

圖1 液位/閥門控制系統(tǒng)

圖2 艙底閥

結(jié)合目前壓載水處理辦法，鉆井平臺(tái)壓載系統(tǒng)一般要設(shè)計(jì)有海生物殺滅裝置、濾器，如果有條件可以濾器與紫外線消毒結(jié)合使用。

對(duì)于鉆井平臺(tái)盡量減少遠(yuǎn)洋濕拖的次數(shù)也是減少壓載水污染的行之有效的方法。

5 總結(jié)

到目前為止并未有一種單一簡(jiǎn)單有效的處理壓載水的方法，D-1壓載水置換標(biāo)準(zhǔn)只是一個(gè)過(guò)渡性的標(biāo)準(zhǔn)，最終所有船舶壓載水的排放都必須達(dá)到D-2壓載水執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。在大量的壓載水處理方法中，如何將機(jī)械、物理、化學(xué)等處理方法合理地結(jié)合起來(lái)，最終制定出安全、有效、合理的處理辦法，需要相關(guān)業(yè)內(nèi)人士做更大的努力，同時(shí)也希望關(guān)于壓載水的研究能夠盡快取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

[1] 張碩慧. 船舶壓載水轉(zhuǎn)移外來(lái)物種機(jī)制的探討. 中國(guó)航海, 2002.

[2] 黨坤. 原生海水模擬船舶壓載水的電解試驗(yàn)[J]. 大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，30(2)：26 - 28.

[3] 欒法敏. 船舶壓載水置換方法及工作要點(diǎn). 世界海運(yùn)[J]. 30(1).

[4] 廖銘勝. 國(guó)際船舶壓載水和沉積物管理與控制公約簡(jiǎn)介[J].

[5] 交通環(huán)保，2004，25（5）：48-50.

[6] 楊清雙, 楊穎. 船舶壓艙水管理方案[J]. 中國(guó)國(guó)境衛(wèi)生檢疫雜志, 2002, 25(6): 371-375.

[7] 該文圖片選自海洋石油281平臺(tái)壓載水系統(tǒng).