船舶壓載水處理系統(tǒng)研究

呂亮亮

（上海中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，上海 201913）

1 船舶壓載水的危害

隨著海上航運(yùn)事業(yè)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代船舶的運(yùn)輸量越來(lái)越大，同時(shí)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(lái)水生物會(huì)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(lái)物種入侵，危害當(dāng)?shù)睾Ｓ虻纳鷳B(tài)平衡。因此，全球環(huán)?；鸾M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(duì)船舶壓載水進(jìn)行有效處理，直接將其排放在海洋中，會(huì)對(duì)海洋的水質(zhì)以及環(huán)境產(chǎn)生極大污染。同時(shí)，隨著壓載水內(nèi)病毒、細(xì)菌等進(jìn)入到海洋，會(huì)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(guó)際海事組織對(duì)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(guò)程中，需要根據(jù)國(guó)際海事組織對(duì)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(guó)際海事組織對(duì)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(huì)對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大危害，國(guó)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(guò)認(rèn)證的壓載水處理系統(tǒng)。沒(méi)有安裝壓載水處理系統(tǒng)的遠(yuǎn)洋船舶不能進(jìn)出國(guó)際海事組織成員國(guó)港口，如果違反壓載水公約內(nèi)的相關(guān)規(guī)定會(huì)受到嚴(yán)厲制裁以及處罰。

第二，對(duì)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(duì)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(duì)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(guò)程中，需要對(duì)其處理方法和處理能力進(jìn)行檢測(cè)。國(guó)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(guò)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(huì)產(chǎn)生活性物質(zhì)，獲取國(guó)際海事組織或者船旗國(guó)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(guó)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(duì)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(guò)程中，需要根據(jù)國(guó)際海事組織對(duì)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(shí)，要對(duì)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(duì)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(guò)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(shí)，主要是在壓載水裝載時(shí)，利用過(guò)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(duì)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(duì)一定范圍內(nèi)的微生物進(jìn)行有效處理，并且不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，也不會(huì)產(chǎn)生二次污染。但是，機(jī)械物理處理方法在應(yīng)用過(guò)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(guò)程中可能會(huì)威脅船員的健康以及安全，并且會(huì)對(duì)船舶的泵管系統(tǒng)以及壓載艙產(chǎn)生不利影響，還會(huì)對(duì)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(shí)，每一種化學(xué)物質(zhì)的處理劑量都有對(duì)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(huì)殘余化學(xué)藥劑，還需要對(duì)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(duì)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(guò)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(duì)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(duì)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(guò)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(guò)程中，需要根據(jù)遠(yuǎn)洋船舶的具體情況對(duì)壓載水處理系統(tǒng)進(jìn)行充分考慮，要在參考船舶運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)、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?yàn)楦劭趪?guó)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(guó)檢查取樣驗(yàn)證時(shí)不符合相關(guān)規(guī)則而出現(xiàn)滯留風(fēng)險(xiǎn)[2]。

4 我國(guó)國(guó)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(guó)對(duì)船舶壓載水處理系統(tǒng)進(jìn)行研究的過(guò)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(guò)濾器、EUT單元。

第一，控制單元的主要功能是控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，可以完成各類傳感信號(hào)的檢測(cè)以及采集工作，并且可以對(duì)報(bào)警信號(hào)以及控制系統(tǒng)的啟動(dòng)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(yùn)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(cè)數(shù)據(jù)。

第二，過(guò)濾器的主要功能是完成壓載水處理工作。過(guò)濾器在應(yīng)用過(guò)程中具有全自動(dòng)反沖洗功能，能夠保證反沖洗以及過(guò)濾同時(shí)進(jìn)行，并且可以通過(guò)對(duì)過(guò)濾器的過(guò)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(gè)單元的型號(hào)存在一定差別，因此處理流量有一定差別。可以根據(jù)船舶的具體要求對(duì)EUT單元型號(hào)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(shí)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(guò)程中可以定時(shí)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(guò)程中具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，電催化高級(jí)氧化技術(shù)可以達(dá)到高效殺菌的目的，并且可以保證對(duì)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(guò)程中不會(huì)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(duì)船體不會(huì)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(guó)際海事組織對(duì)壓載水的性能標(biāo)準(zhǔn)。在該系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，能耗相對(duì)較低，運(yùn)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?jī)?nèi)安裝利用。該系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)相對(duì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊、體積相對(duì)較小，安裝過(guò)程也比較簡(jiǎn)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(guò)處理后排放的水質(zhì)不會(huì)對(duì)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(guò)國(guó)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(shí)，采用的是過(guò)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(guó)際海事組織對(duì)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(guò)程中，不會(huì)添加任何化學(xué)物質(zhì)，因此，排放的壓載水不會(huì)威脅船員人的身體健康，也不會(huì)對(duì)船體產(chǎn)生破壞，不用進(jìn)行二次處理，不會(huì)對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。在該系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中采用的是模塊化設(shè)計(jì)方法，可以應(yīng)用在新船設(shè)計(jì)以及舊船改造過(guò)程中，能夠滿足各種船型、水域以及航線的需求。

5 結(jié)語(yǔ)

在遠(yuǎn)洋船舶航行過(guò)程中，對(duì)壓載水處理系統(tǒng)進(jìn)行選擇時(shí)，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(diǎn)以及后期維護(hù)方法、維護(hù)費(fèi)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(duì)壓載水處理系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，需要嚴(yán)格根據(jù)港口國(guó)家的水取樣檢查方法、標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)際海事組織的壓載水排放性能標(biāo)準(zhǔn)等，對(duì)壓載水處理系統(tǒng)處理后的壓載水進(jìn)行檢測(cè)和試驗(yàn)，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?yàn)楦劭趪?guó)檢查不合格而導(dǎo)致船期延誤。