主流壓載水處理設(shè)備分析

陳國剛，姜季江

（上海中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，上海 200231）

0 引言

為控制外來壓載水對環(huán)境的破壞，國際海事組織（IMO）在2004年2月通過了《國際船舶壓載水及沉積物控制和管理公約》（以下簡稱：壓載水公約），旨在通過船舶壓載水和沉積物的控制和管理來防止、減少并最終消除有害水生物和病原體的轉(zhuǎn)移對環(huán)境、人體健康、財(cái)產(chǎn)和資源引起的破壞。

2016年9月8日，芬蘭批準(zhǔn)加入壓載水管理公約。芬蘭向IMO秘書長遞交了壓載水管理公約批準(zhǔn)文書。隨著芬蘭的加入，總噸位已經(jīng)達(dá)到全球商船噸位的35.14%（超過35%的要求），締約國達(dá)到52個(gè)（超過30個(gè)要求）。國際壓載水管理公約從2017年9月8日開始生效。

1 國際海事組織要求

1.1 壓載水置換標(biāo)準(zhǔn)（D-1）

壓載水置換是指在距離大陸較遠(yuǎn)、水深較深的海域?qū)Υ八鶖y帶的壓載水進(jìn)行交換，即排出原船舶配載用的壓載水，取而代之，充入此區(qū)域海水。此深海中海水雖也含有不同程度的細(xì)菌、病毒或水生物等，但相比港口區(qū)域水環(huán)境差別較大，其中的細(xì)菌、病毒或水生物等在港口排放壓載水時(shí)會因外界環(huán)境變化而很難生存，因此確保了對本地水域環(huán)境的安全。

壓載水容積的交換率應(yīng)不少于 95%，或?qū)γ總€(gè)壓載艙應(yīng)注入并排出3倍容積的壓載水量。

根據(jù)公約的要求，壓載水交換可在以下 3類區(qū)域進(jìn)行：

1）在距陸地不少于200 n mile，水深不小于200 m處進(jìn)行；

2）如上要求若不能滿足，則至少應(yīng)做到盡量遠(yuǎn)離陸地，但無論如何距離陸地不得小于50 n mile，同時(shí)水深不得小于200 m；

3）特殊允許排放海域（由港口國主權(quán)機(jī)關(guān)劃定）。

1.2 壓載水排放性能標(biāo)準(zhǔn)（D-2）

壓載水處理則是指對船舶壓載水在排放至其他港口水域之前進(jìn)行必要的殺菌、消毒和去除水中微生物的措施，要求處理后的水中活微生物含量不得超過一定限定值，從而避免了對外排區(qū)域環(huán)境造成危害。

表1 壓載水排放性能標(biāo)準(zhǔn)（D-2標(biāo)準(zhǔn)）

隨著2017年9月8日壓載水公約的正式生效，曾作為一種過渡措施的壓載水置換標(biāo)準(zhǔn)（D-1）僅能適用于公約生效后還沒有更新IOPP證書的船舶，越來越多的船舶將會逐漸被壓載水排放性能標(biāo)準(zhǔn)（D-2）所取代。

D-2標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施時(shí)間表見表2。首次換證檢驗(yàn)系指IOPP的換證檢驗(yàn)。D-2標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施日期之前船舶應(yīng)滿足D-1標(biāo)準(zhǔn)。

2 美國海岸警衛(wèi)隊(duì)要求

美國水域船舶壓載水活生物體排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則（33 CFR part 151）已于2012年6月21日正式生效，采用USCG認(rèn)可的壓載水管理系統(tǒng)（BWMS）進(jìn)行壓載水管理的船舶，其排放標(biāo)準(zhǔn)與IMO（D-2）排放標(biāo)準(zhǔn)完全相同。采用BWMS船舶的實(shí)施時(shí)間見表3。

實(shí)施要求如下：

1）2013年12月1日及以后建造的船舶，應(yīng)在交船時(shí)安裝經(jīng)USCG認(rèn)可的BWMS。

2）2013年12月1日以前建造的現(xiàn)有船舶應(yīng)滿足如下幾項(xiàng)。

（1）如果未安裝BWMS，根據(jù)船舶的壓載艙容，僅在2014年1月1日或2016年1月1日以后第一次干塢檢驗(yàn)前船舶允許在離岸200 n mile外采用壓載水完全置換的方法。

表2 D-2標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施時(shí)間表

表3 采用USCG BWMS船舶的實(shí)施時(shí)間

（2）根據(jù)其壓載艙容，不晚于2014年1月1日或2016年1月1日以后第一次計(jì)劃的干塢檢驗(yàn)時(shí)完成安裝經(jīng)USCG認(rèn)可的BWMS。

（3）如船舶在上述規(guī)定日期之前安裝了經(jīng)外國主管機(jī)關(guān)根據(jù)IMO認(rèn)可的BWMS，可作為“替代管理系統(tǒng)（AMS）”。但采用AMS要求該船實(shí)施壓載水排放標(biāo)準(zhǔn)的日期起不應(yīng)超過 5年，并且制造廠提前向USCG申請AMS證書。

可供選擇的USCG其他壓載水管理方式有：設(shè)有壓載艙并在美國水域營運(yùn)的船舶應(yīng)符合“33 CFR Part 151”規(guī)定的壓載水管理要求。除上述安裝經(jīng)USCG認(rèn)可的BWMS外，其他主要壓載水管理方式有以下幾項(xiàng)。

1）只使用來自美國公共供水系統(tǒng)（PWS）的水作為壓載水。

2）將壓載水排放至岸上設(shè)施或其他用于處理目的的船舶。

3）在美國水域不排放壓載水。

3 壓載水處理設(shè)備的分類

船上壓載水處理包括機(jī)械法、物理法和化學(xué)法等。機(jī)械法主要為過濾和氣旋分離；物理方法主要有紫外線照射、電解處理，超聲波處理等；化學(xué)處理方法主要有氯化物處理法、過氧化氫法和臭氧法等。下面從不同處理方法對設(shè)備進(jìn)行描述。

3.1 過濾+紫外線處理方法

處理工藝流程示意圖如圖1所示。

圖1 過濾+紫外線處理方法流程圖

系統(tǒng)原理是在打壓載水的時(shí)候先通過濾器，把大的微生物都排出去，然后用紫外線處理器殺死那些微生物；卸載的時(shí)候就是旁通濾器，直接經(jīng)過處理器殺菌后排出去。清洗單元用于清洗和保護(hù)紫外線燈管。殺菌單元是紫外線燈和人造石英管的組合，可以使波譜達(dá)到最優(yōu)，從而提高并增強(qiáng)殺菌效果以達(dá)到最大值。

設(shè)備優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，對大部分微生物種類有效；缺點(diǎn)是對水質(zhì)有要求，燈管有一定使用壽命，耗電量較大。

3.2 電解處理方法

處理工藝流程示意圖如圖2所示。

系統(tǒng)原理是打壓載水的時(shí)候，大部分壓載水經(jīng)過自動濾器進(jìn)入壓載艙，少量壓載水經(jīng)過自動濾器后進(jìn)入電解裝置后產(chǎn)生次氯酸鈉，次氯酸鈉返回壓載水中進(jìn)行消毒殺菌；排壓載的時(shí)候壓載水經(jīng)過中和單元中和后旁通自動濾器排出。

設(shè)備優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，對水質(zhì)要求不高，對于大流量系統(tǒng)適用；缺點(diǎn)是對水溫特別是鹽度比較敏感，電解時(shí)候產(chǎn)生氫氣，要考慮設(shè)備所在區(qū)域的通風(fēng)和防爆要求，電解產(chǎn)物對管道腐蝕性比較大。

3.3 化學(xué)藥劑注入處理方法

處理工藝流程示意圖如圖3所示。

系統(tǒng)原理是在打壓載水的時(shí)候先通過濾器，把大的微生物都排出去，過濾后的壓載水與消毒劑混合，消毒劑從消毒劑存儲艙經(jīng)過消毒泵進(jìn)入到注入器，在混合板后邊與壓載水進(jìn)行充分混合后進(jìn)入壓載艙，TRO控制儀控制消毒泵的排量；排放壓載的路徑如下圖，中和藥劑從中和藥劑存儲柜經(jīng)過中和泵進(jìn)入注入器，與壓載水混合后排出船外，另一個(gè)TRO控制儀控制中和泵的排量。

設(shè)備優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用低，節(jié)能；缺點(diǎn)是化學(xué)藥劑對管路有腐蝕性，設(shè)備數(shù)量較多，占用空間較大。

3.4 其他處理方法

壓載水其他處理方法還有很多，比如臭氧方法滅菌、惰性氣體方法滅菌等就不一一說明。

圖3 化學(xué)藥劑注入處理方法示意圖

4 結(jié)論

壓載水管理系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及到船舶的多個(gè)專業(yè)，同時(shí)結(jié)合船舶的規(guī)范和法規(guī)要求，船舶運(yùn)營區(qū)域等，在新船建造或是舊船改裝過程中需要綜合考慮。