電解式壓載水處理系統(tǒng)技術(shù)訂貨分析

陳婷婷　黃秋云　王耀　沈健

摘? ? 要：結(jié)合我司120000DWT散貨船的電解式壓載水處理系統(tǒng)技術(shù)訂貨情況，對電解式壓載水處理系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)進(jìn)行了分析對比，整理出不同廠家的技術(shù)方案特點(diǎn)及訂貨注意事項(xiàng)，為今后的電解式壓載水處理系統(tǒng)的技術(shù)訂貨提供借鑒。

關(guān)鍵詞：壓載處理系統(tǒng);電解式;技術(shù);訂貨;分析

中圖分類號(hào)：U664.82 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Technical Ordering of Electrolytic Ballast Water Treatment System

CHEN Tingting，? HUANG Qiuyun，? WANG Yao，? SHEN Jian

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.， Ltd.， Guangzhou 510715 ）

Abstract： Combined with the technical order of electrolytic ballast water treatment system （BWTS） for the 120000t bulk carrier， this paper analyzes and compares the working principle and characteristics of electrolytic BWTS， sorting out the relevant technical solution characteristics of different BWTS manufacturers and related ordering notice.

Key words： Ballast water treatment system （BWTS）; Electrolytic type; Technology; Ordering; Analysis

1? ? ?前言

為了解決船舶壓載水排放作業(yè)導(dǎo)致海洋生物入侵的問題，壓載水公約（2017-9-8）應(yīng)運(yùn)而生。此公約要求船舶壓載水排放作業(yè)時(shí)，需要做一定的處理。壓載水公約主要包含D-1標(biāo)準(zhǔn)和D-2標(biāo)準(zhǔn)，其中壓載水置換可滿足前者要求，而配備壓載水處理系統(tǒng)則可滿足后者要求，具體要求見表1所列。

壓載水處理裝置包括：電解式;UV消毒式;膜分離+充氮驅(qū)氧式等。無論采用何種處理方式，都是船舶設(shè)計(jì)的一個(gè)重要考慮因素。鑒于電解式壓載水處理系統(tǒng)在我司應(yīng)用較少，本文主要分析該類型壓載水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和特點(diǎn)，以及在技術(shù)協(xié)議簽訂過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)。

2? ? ?電解式壓載水處理系統(tǒng)

電解式壓載水系統(tǒng)，主要由過濾器單元、電解單元、中和藥劑單元、檢測控制閥門及儀表等組成，其處理流程包括以下三個(gè)步驟：

（1）過濾—-除去壓載水中大于50 um的微生物;

（2）滅活—-當(dāng)壓載水通過過濾器后進(jìn)入電解槽時(shí)，電解槽電解產(chǎn)生氯離子，以滅活壓載水中的微生物;

（3）中和---當(dāng)壓載水需要排出舷外時(shí)，中和單元檢測水中的氯含量，如電解殘留物質(zhì)量超過排放要求，則中和單元加注中和藥劑到壓載水中，使排出口壓載水中的TRO濃度在0.1 mg/L以下。

現(xiàn)以120 000 DWT散貨船壓載水處理系統(tǒng)為例。該壓載水處理裝置處理量為1 600 m?/h，共2套：

（1）在船舶壓載過程中，壓載水系統(tǒng)接收到流量計(jì)的信號(hào)而啟動(dòng)：舷側(cè)的壓載水經(jīng)過主過濾器（濾網(wǎng)精度為50μm，以有效濾除直徑大于50μm的海生物），接著進(jìn)入電解槽（有兩種型式：部分流量式;全流量式），最后到達(dá)相應(yīng)的壓載艙內(nèi);

（2）在船舶排載過程中，TRO單元檢測排出的壓載水的TRO濃度，此時(shí)中和單元自動(dòng)計(jì)算并判斷是否需要加注中和藥劑以減少氧化劑濃度，滿足要求的壓載水即可排出舷側(cè)。

該壓載水系統(tǒng)包括：流量計(jì)、過濾單元（具備自動(dòng)反沖洗和排污功能，含控制柜）、升壓泵、蒸汽式換熱器、電解單元（含機(jī)械排風(fēng)設(shè)備、氫氣探測儀、防火帽）、加藥單元、TRO取樣單元（含余氯分析儀）、TRO泄放單元、中和單元、系統(tǒng)控制柜、電動(dòng)機(jī)控制柜、遙控面板等。

2.1? ? 過濾單元

如表2所示，不同的壓載水處理裝置廠家設(shè)計(jì)的過濾單元，其基本原理都是能夠去除大于50 μm的微生物，且具備自動(dòng)反沖洗和排污功能，唯獨(dú)廠家四的產(chǎn)品是不需要自動(dòng)反沖洗和排污功能。因此在實(shí)際訂貨過程中，要結(jié)合壓載水泵的技術(shù)參數(shù)注意過濾器的進(jìn)口允許壓力、壓損等是否能夠滿足要求;如規(guī)格書無額外要求，一般來說自動(dòng)反沖洗、排污以及材料特性等可根據(jù)設(shè)備廠家標(biāo)配;需注意是否帶有控制箱并根據(jù)布置情況要求廠家散供還是機(jī)帶。

2.2? 電解單元

電解式壓載水系統(tǒng)的核心部件是電解單元。不同廠家其設(shè)計(jì)的電解單元不一樣，主要分為電解式和電催化式，而電解式又分為部分流量式和全流量式。

（1）電解式壓載水處理裝置，在電解過程中會(huì)產(chǎn)生氫氣。一般來說，全流量式產(chǎn)生的氫氣很少，直接排放到壓載艙內(nèi)不會(huì)對壓載艙及相關(guān)透氣等產(chǎn)生影響，但在簽訂技術(shù)協(xié)議時(shí)最好也要求設(shè)備廠家提供相關(guān)的試驗(yàn)報(bào)告及保證書;部分流量式是從海水總管/壓載總管上抽約1%的海水來進(jìn)行電解，在電解單元前會(huì)配備增壓泵和熱交換器，以使進(jìn)入電解單元的海水保持一定壓力和溫度，使電解效果更為理想。

鑒于該1%的電解海水會(huì)產(chǎn)生高濃度的次氯酸鈉溶液，故輸送次氯酸鈉溶液到壓載主管/混合管路上的管路需要碳鋼特涂或者選用不銹鋼/玻璃鋼等耐腐蝕材質(zhì)的管材。

此外，電解出高濃度次氯酸鈉溶液的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物——?dú)錃猓摎錃庑枰ㄟ^風(fēng)機(jī)排放至露天區(qū)域，出口處需加裝防火帽。在簽訂技術(shù)協(xié)議時(shí)，可要求設(shè)備廠家散供防火帽，以避免后期訂貨漏訂。此外，該透氣管一般需要加裝氫氣探測儀，有些廠家會(huì)要求在電解單元出口處也加裝氫氣探測儀，這需要落實(shí)到供貨清單。

（2）電催化式壓載水處理裝置，并不是靠電解海水制氯來產(chǎn)生氧化物的，嚴(yán)格來說其僅屬于廣義上的電解處理方法。由于其電解單元催化出來的主要氧化劑是羥基自由基，該氧化劑的特點(diǎn)是攻擊能力強(qiáng)，能有效滅殺微生物且不產(chǎn)生氫氣，因此不需要配備氫氣探測儀、機(jī)械排風(fēng)以及防火帽等設(shè)備，比電解式壓載水處理系統(tǒng)簡單，相對容易布置，而且整個(gè)系統(tǒng)功率消耗低于電解式壓載水處理系統(tǒng)，對全船電力負(fù)荷影響相對較小。

針對于表2設(shè)備廠家二研發(fā)的電解單元，除了具備電催化技術(shù)，還包含了超聲技術(shù)。超聲部分主要是對催化單元進(jìn)行清洗，相當(dāng)于免維護(hù)功能，與需要清洗維護(hù)電解單元的電解式壓載水處理系統(tǒng)相比，可節(jié)約一套清洗單元。

（3）無論采用上述哪種處理方式，都要求進(jìn)入電解單元的海水具有一定鹽度值。在技術(shù)訂貨階段，需要確認(rèn)該船是否會(huì)航行在淡水區(qū)域，以及有無對海水區(qū)域的鹽度要求。

不同的壓載水處理裝置系統(tǒng)，要求的EDU鹽度條件不盡一致，如規(guī)格書無額外要求，則以設(shè)備廠家的標(biāo)配為準(zhǔn)。

2.3? ?TRO取樣單元和TRO泄放單元

TRO取樣單元和TRO泄放單元為監(jiān)測單元，包括：鹽度表和TRO監(jiān)測儀。用于檢測壓載水的鹽度和TRO，使壓載水管理系統(tǒng)在最佳的狀態(tài)中運(yùn)行。

不同廠家的壓載水處理系統(tǒng)，其提供/要求取樣/泄放口的數(shù)量/位置并不一致，一般在訂貨時(shí)按廠家要求執(zhí)行即可（需注意取樣/泄放口的布置、安裝等要求）。但是，當(dāng)設(shè)備廠家的PID圖中指出掃艙排舷外的管路上需要加裝取樣口并單獨(dú)排出舷外時(shí)，需根據(jù)掃艙泵參數(shù)、壓載總管參數(shù)、掃艙工況（需核查規(guī)格書/船東有無單獨(dú)掃艙功能要求）等實(shí)際情況，考慮是否可以把掃艙泵出口后的管路合并到排載管路上，以減少相應(yīng)的管路/取樣中和口/閥門。

2.4? 中和單元

系統(tǒng)運(yùn)行期間當(dāng)TRO 達(dá)到設(shè)定值，能夠完全殺滅水中的藻類、細(xì)菌和其他微生物。進(jìn)入壓載艙的壓載水中含有不完全降解氧化劑，通常2～3天內(nèi)降解到 0 mg/L，降解情況與水質(zhì)和壓載水進(jìn)艙時(shí)間有關(guān)。

IMO 要求卸載壓載水過程中壓載水的氧化劑含量少于0.1 mg/L，滿足要求則可以直接排放至任何海域。反之，若大于0.1 mg/L，則中和系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，采用中和計(jì)量泵把中和劑（一般采用硫代硫酸鈉）添加到系統(tǒng)管道中，如表3所列。

3? ? ?結(jié)束語

隨著壓載水公約的正式生效，越來越多的船舶安裝/加裝壓載水處理系統(tǒng)。如何選擇合適的壓載水處理系統(tǒng)，將是船舶設(shè)計(jì)的重要部分。本文闡述了電解式壓載水處理系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)，以及訂貨注意事項(xiàng)，可為日后的電解式壓載水處理系統(tǒng)的技術(shù)訂貨提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]各種壓載水處理裝置原理一覽.船海講壇， 2016.

[2] 設(shè)備廠家一協(xié)議資料， 2018.

[3]吳陳森.壓載水排放標(biāo)準(zhǔn)對船舶設(shè)計(jì)的影響分析[J].基層建設(shè)，2016.

[4]黨坤.船舶壓載水管理公約現(xiàn)狀及履約建議[J].中國遠(yuǎn)洋航務(wù)， 2015

（2）： 62-63.

[5]吳芳，周魯兵.船舶壓載水管理及在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮的問題[J].江

蘇船舶， 2010（6）：23-27.

[6]劉昭青.海環(huán)會(huì)批準(zhǔn)關(guān)于新船舶設(shè)計(jì)滿足壓載水管理要求的通函[J].

交通環(huán)保， 2002， 23（3）：45-45.

[7]張楷.壓載水處理系統(tǒng)研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2012.

[8]沈蘇雯.壓載水處理技術(shù)最新發(fā)展[J].中國船檢，2012.