海船壓載水處理設(shè)備研發(fā)的重要性分析

廣州航海高等專(zhuān)科學(xué)校 航海系 廣州 510725

目前海洋環(huán)境不容樂(lè)觀，某些海域污染狀況十分嚴(yán)重，如波羅的海、地中海、北海、亞速海等[1-2]。我國(guó)近海的海水污染狀況也比較嚴(yán)峻，港口附近由于生活污染情況相對(duì)嚴(yán)重，水質(zhì)狀況更加嚴(yán)重，見(jiàn)表1[3]。

表1 全海域海水水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果(2003年)

壓載水是船舶航行的重要保證,每年在全球各地轉(zhuǎn)運(yùn)的壓載水高達(dá)百億噸。海船壓載水是海生和非海生物種入侵和某些流行病傳播的主要渠道，已經(jīng)被研究人員證實(shí)。

1 國(guó)際海事組織的要求

為了保護(hù)并改善海洋環(huán)境，一些國(guó)家就開(kāi)始通過(guò)立法，國(guó)際海事組織(IMO)也制定了相關(guān)的公約，對(duì)壓載水排放進(jìn)行限制。為適應(yīng)將于2009年生效的強(qiáng)制性的《國(guó)際船舶壓載水和沉積物管理與控制公約》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《公約》)的要求，也為我國(guó)遠(yuǎn)洋運(yùn)輸企業(yè)能夠適應(yīng)新的國(guó)際海洋環(huán)保要求，應(yīng)該開(kāi)發(fā)符合國(guó)際公約和區(qū)域性水排放標(biāo)準(zhǔn)的海船壓載水處理設(shè)備。

《公約》中規(guī)定了壓載水更換與排放的檢驗(yàn)指標(biāo)、技術(shù)的認(rèn)證機(jī)制、原型技術(shù)的認(rèn)可、審議方式和執(zhí)行方式等。相關(guān)技術(shù)的研發(fā)是對(duì)全球開(kāi)放的，但需要得到認(rèn)證。

《公約》重點(diǎn)是針對(duì)物種遷徙而制定的，所規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)是強(qiáng)制性的最低標(biāo)準(zhǔn)。

物種遷徙的問(wèn)題是個(gè)世界性的問(wèn)題，因此，在1997年國(guó)際海事組織(IMO)大會(huì)決議通過(guò)了《控制和管理船舶壓載水使有害水生物和病原體的轉(zhuǎn)移降至最小程度指導(dǎo)方針》，為政府和航運(yùn)業(yè)對(duì)壓載水管理提供了一個(gè)可以參考的依據(jù)。IMO于2004年通過(guò)了《國(guó)際船舶壓載水和沉積物管理與控制公約》，“決心通過(guò)船舶壓載水和沉積物控制與管理來(lái)防止、盡量減少和最終消除因有害水生物和病原體的轉(zhuǎn)移對(duì)環(huán)境、人體健康、財(cái)產(chǎn)和資源引起的風(fēng)險(xiǎn)，并避免此種控制造成的有害副作用和鼓勵(lì)相關(guān)知識(shí)和技術(shù)的發(fā)展”[4]，從而形成了第一部可操作的強(qiáng)制性規(guī)程。

在《公約》要求的指標(biāo)之外，各國(guó)還有其它的環(huán)保方面的立法，對(duì)壓載水的排放的其它指標(biāo)具有約束力。譬如，有對(duì)水質(zhì)中的含油量、無(wú)機(jī)氮含量(氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮)、懸浮物含量等。例如：壓載水應(yīng)為清潔海水。根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)3類(lèi)海水標(biāo)準(zhǔn)(GB3097-1997)。

2 壓載水處理存在的主要問(wèn)題

壓載水的處理包括兩部分的內(nèi)容，海水預(yù)處理和滅活。

海船壓載水的數(shù)量巨大， 壓載水處理設(shè)備的使用條件和處理要求也非常特殊，從使用條件和成本考慮，現(xiàn)有的水處理技術(shù)無(wú)法直接滿足《公約》規(guī)定的水處理要求，需要對(duì)現(xiàn)有各種技術(shù)進(jìn)行整合、再開(kāi)發(fā)和適應(yīng)性優(yōu)化?！豆s》的實(shí)施，可以緩解我國(guó)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，同時(shí)，也迫切需要針對(duì)我國(guó)海域水質(zhì)開(kāi)發(fā)壓載水控制與管理的技術(shù)設(shè)備。

我國(guó)雖然為世界航運(yùn)大國(guó)，但由于歷史原因和我國(guó)科學(xué)技術(shù)的水平相對(duì)落后，多年以來(lái)，國(guó)際海事規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)的制定基本由西方發(fā)達(dá)國(guó)家主導(dǎo)，自然傾向于西方發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)現(xiàn)狀、水域特點(diǎn)、環(huán)境要求和國(guó)家利益，發(fā)展中國(guó)家往往承擔(dān)被動(dòng)執(zhí)行的角色，因此，不僅大大增加了產(chǎn)品研發(fā)難度、認(rèn)證通過(guò)的難度，降低了產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)對(duì)海洋環(huán)境的平衡、國(guó)家和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都將產(chǎn)生不利影響。這些狀況，有可能使我國(guó)遠(yuǎn)洋貨運(yùn)企業(yè)在《公約》生效后受到?jīng)_擊，在履行壓載水管理義務(wù)時(shí)，由于缺少自己的技術(shù)產(chǎn)品，需要依賴(lài)國(guó)外技術(shù)產(chǎn)品高昂的價(jià)格和維護(hù)費(fèi)用，使我國(guó)在相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展受制于國(guó)外企業(yè)。在各國(guó)貿(mào)易戰(zhàn)越來(lái)越激烈的今天，我國(guó)在該技術(shù)領(lǐng)域取得重要的研究成果和技術(shù)產(chǎn)品無(wú)疑將加強(qiáng)我國(guó)在國(guó)際貿(mào)易中的政策靈活性和主動(dòng)性。

面對(duì)巨大市場(chǎng)機(jī)遇和技術(shù)挑戰(zhàn)，我國(guó)作為世界航運(yùn)大國(guó)和IMO的A類(lèi)締約國(guó)，按照規(guī)定，在《公約》生效后，有義務(wù)“充分和全面實(shí)施本公約及其附則的各項(xiàng)規(guī)定”，并且“促進(jìn)和便利壓載水管理方面的科學(xué)技術(shù)研究，監(jiān)測(cè)其管轄水域的壓載水管理的效果”[4]。有必要研發(fā)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的海船壓載水處理設(shè)備。

目前我國(guó)船用設(shè)備約70%依賴(lài)進(jìn)口，出口船的比例更大，如新船重工建造的VLCC國(guó)產(chǎn)設(shè)備僅占11.7%。而日本船舶配套國(guó)產(chǎn)化水平達(dá)到95%～98%，韓國(guó)國(guó)產(chǎn)化水平是85%。建造一條船舶的材料設(shè)備占整條船產(chǎn)值60%～70%?？梢哉f(shuō)，船舶配套業(yè)是船舶工業(yè)的基礎(chǔ)，船用設(shè)備依賴(lài)進(jìn)口大大降低了造船業(yè)的附加值，降低了我國(guó)船舶制造業(yè)抵御市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的能力。這種局面如不迅速改變，國(guó)內(nèi)船廠在參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)和承接出口船訂單時(shí)將繼續(xù)受制于人，中國(guó)爭(zhēng)創(chuàng)世界第一造船大國(guó)的進(jìn)程也會(huì)受到嚴(yán)重制約?？梢?jiàn),我國(guó)急需船舶設(shè)備配套(包括海船壓載水處理設(shè)備)企業(yè)跟進(jìn)、配合和支持造船修船業(yè)的發(fā)展[5-6]。

3 壓載水處理技術(shù)及設(shè)備研究狀況

3.1 國(guó)外壓載水處理技術(shù)及設(shè)備研究狀況

國(guó)外壓載水處理應(yīng)用技術(shù)的研究始于1988年，隨著西方區(qū)域性壓載水排放管理法規(guī)的實(shí)施，該項(xiàng)研究得到了越來(lái)越多的政府基金、協(xié)會(huì)和一些企業(yè)的資助，研究的范圍比較廣泛，其中也包括了一些具有前瞻性，但還不具有實(shí)用價(jià)值的水處理技術(shù)。

根據(jù)在國(guó)際壓載水管理技術(shù)研討會(huì)上的資料統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)外有17家左右的研究機(jī)構(gòu)或者企業(yè)完成了原型機(jī)的設(shè)計(jì)制作，其中7家進(jìn)行了實(shí)船測(cè)試，3家公司開(kāi)始公開(kāi)向船東推薦自己的應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)品。但是，至今尚沒(méi)有產(chǎn)品完成了IMO的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和產(chǎn)品認(rèn)證。

從國(guó)外壓載水處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀看，由于在應(yīng)用過(guò)程中需要考慮的指標(biāo)比較多，所以，在現(xiàn)階段，應(yīng)用前景比較好的技術(shù)方案都是幾種不同水處理技術(shù)的組合。

可以預(yù)見(jiàn)，在《公約》實(shí)施的初期，將是多種應(yīng)用技術(shù)并存的技術(shù)格局，如何針對(duì)壓載水處理要求做技術(shù)上的適應(yīng)性創(chuàng)新，并通過(guò)專(zhuān)利保護(hù)手段維持自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將是今后各個(gè)研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)的主要技術(shù)發(fā)展方向。

3.2 國(guó)內(nèi)壓載水處理技術(shù)及設(shè)備研究狀況

壓載水處理技術(shù)是針對(duì)特殊的應(yīng)用環(huán)境和要求，結(jié)合各種水處理技術(shù)而產(chǎn)生的一項(xiàng)綜合性的應(yīng)用技術(shù)。由于我國(guó)一直以來(lái)缺少對(duì)壓載水處理問(wèn)題的重視，在壓載水處理技術(shù)上的研發(fā)工作起步比較晚，關(guān)鍵技術(shù)分散，缺少有針對(duì)性的應(yīng)用技術(shù)研究。

最早從事壓載水處理技術(shù)研究的國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)目前也只是取得了一些實(shí)驗(yàn)室技術(shù)成果，無(wú)法形成可產(chǎn)業(yè)化的成套技術(shù)。

3.3 關(guān)鍵技術(shù)

在壓載水處理技術(shù)中擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題包括：

1) 大流量低阻力離心分離裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化；

2) 離心分離與網(wǎng)式過(guò)濾一體水處理技術(shù)及其水處理工藝參數(shù)優(yōu)化；

3) 大流量高效離心分離與網(wǎng)式過(guò)濾一體化裝置的快速自清洗技術(shù)；

4) 壓載水處理裝置關(guān)鍵部件防結(jié)垢技術(shù)；

5) 《公約》中規(guī)定的微生物紫外線滅活劑量的確定；

6) 紫外線反應(yīng)器最優(yōu)水力條件分析與控制，和反應(yīng)器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)；

7) 不同紫外光源最優(yōu)配置；

8) 高效紫外線燈管清洗技術(shù)；

9) 壓載水處理過(guò)程故障自動(dòng)診斷技術(shù)；

10) 壓載水處理過(guò)程控制和系統(tǒng)匹配。

4 海船壓載水處理技術(shù)的市場(chǎng)前景

預(yù)計(jì)，在條約生效后出現(xiàn)的壓載水處理技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)容量在130億美元左右。這個(gè)市場(chǎng)將在適時(shí)地通過(guò)IMO認(rèn)證的企業(yè)之間瓜分。出于對(duì)《公約》生效后即將出現(xiàn)的巨大市場(chǎng)的商業(yè)利益考慮，美國(guó)、澳大利亞、日本、英國(guó)、德國(guó)、西班牙、荷蘭和新加坡的一些企業(yè)都已經(jīng)著手開(kāi)發(fā)實(shí)用性的壓載水處理設(shè)備，有些技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入到實(shí)船測(cè)試階段。目前已經(jīng)有17家國(guó)外企業(yè)展示了自己的壓載水管理系統(tǒng)的方案或者實(shí)物，設(shè)備價(jià)格大約是50萬(wàn)美元。由于還沒(méi)有產(chǎn)品正式通過(guò)IMO認(rèn)證，最終的市場(chǎng)形式將取決于具體的認(rèn)證機(jī)制和產(chǎn)品認(rèn)證情況，以及設(shè)備的功能和經(jīng)濟(jì)因素。預(yù)計(jì)，在《公約》生效的初期，為了增加技術(shù)的可選擇性，認(rèn)證的尺度會(huì)相對(duì)比較寬松，隨著技術(shù)的逐漸成熟和規(guī)范化，認(rèn)證尺度將比較嚴(yán)格，一些技術(shù)產(chǎn)品將被逐漸淘汰。而隨著對(duì)排放管理的范圍的逐步增加，市場(chǎng)將進(jìn)一步擴(kuò)大。將形成幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)性的企業(yè)滿足全球壓載水處理市場(chǎng)的需求。這些企業(yè)也會(huì)通過(guò)設(shè)置技術(shù)門(mén)檻和專(zhuān)利布局，來(lái)限制其他企業(yè)的介入。所以，當(dāng)前正是發(fā)展我國(guó)壓載水處理技術(shù)的有利時(shí)機(jī)，我國(guó)產(chǎn)品參與國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，不但可以滿足世界船舶市場(chǎng)的需求，也能夠起到平抑相關(guān)國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格的目的，使全球航運(yùn)業(yè)受益。

壓載水處理系統(tǒng)作為一種新的船舶配套技術(shù)產(chǎn)品，有兩個(gè)主要的市場(chǎng)需求：在航船舶的改造和新船的配套。根據(jù)《公約》的時(shí)間表，在航船舶的壓載水處理設(shè)備需求集中在2009～2014年期間，其市場(chǎng)容量取決于在航遠(yuǎn)洋船舶的總體規(guī)模。而2009年之后新建船舶的市場(chǎng)需求取決于當(dāng)年新建船舶的規(guī)模。根據(jù)新加坡南洋理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)工程研究院的統(tǒng)計(jì)，條約生效帶來(lái)的在航船舶壓載水處理設(shè)備市場(chǎng)需求大約在130億美元，新建船舶的配套市場(chǎng)需求為每年11億美元。未來(lái)一個(gè)時(shí)期，世界遠(yuǎn)洋航運(yùn)業(yè)正在并將繼續(xù)經(jīng)歷30年不遇的市場(chǎng)高峰期，在航運(yùn)力和交船量的增長(zhǎng)勢(shì)頭強(qiáng)勁，為壓載水處理設(shè)備提供了一個(gè)良好的市場(chǎng)需求背景。

[1] 李又明.海船防污規(guī)則與務(wù)實(shí)[M].上海:上海海運(yùn)學(xué)院出版社, 1993.

[2] 章春華,劉傳潤(rùn).海洋環(huán)境污染的船舶事故成因與預(yù)防對(duì)策[J]. 廣州航海高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào),2006(1):12-14.

[3] 2004年中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒[M].北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社,2004.

[4] IMO. 國(guó)際船舶壓載水和沉積物管理與控制公約[S].2004.

[5] 陳汝軍.中國(guó)企業(yè)進(jìn)入船舶電子及導(dǎo)航設(shè)備產(chǎn)業(yè)之形勢(shì)分析[J]. 中國(guó)水運(yùn),2006(11):13-14.

[6] 崔連德.造船強(qiáng)國(guó)路漫漫其修遠(yuǎn)[J].中國(guó)船檢,2004(2)：30-33.