船舶壓載水處理技術發(fā)展現(xiàn)狀及應用

李升杰?孫靜?李壽平?王澤華

摘要：在治理海洋污染逐漸得到重視的情況下，船舶壓載水處理技術研究逐漸增多。壓載系統(tǒng)利用全船壓載倉調(diào)駁和排出壓載水，從而達到調(diào)節(jié)船舶平穩(wěn)程度和吃水量的目的，為船舶作業(yè)提供穩(wěn)定基礎。本文在研究的開始階段對船舶壓載水處理技術發(fā)展現(xiàn)狀進行了介紹，之后對技術應用進行了深入研究，在綜合實際需求的情況下提出了完善方案。

關鍵詞：船舶;壓載水;處理技術;技術應用

在船舶壓載水中含有大量的病毒、細菌和海洋生長植物，在船舶航行過程中會排放部分有害物質(zhì)，這些物質(zhì)具有強大的生存能力，對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成了直接影響。在這種情況下為了預防有害物質(zhì)繁衍和傳播，達到凈化海洋的目的，在2005年船舶國際管理組織發(fā)表了壓載水沉積物控制公約，要求所有船舶需要在1年之內(nèi)配置符合標準的壓載水處理系統(tǒng)。為了達到國際船舶管理要求，船舶生產(chǎn)商對壓載水處理技術和有關設備進行了研究，本文將研究的重點放在了處理技術方面，主要分析了壓載水處理技術未來發(fā)展和應用效果，希望可以通過這種方式為船舶事業(yè)和海洋環(huán)保事業(yè)做出貢獻。

一、船舶壓載水處理技術發(fā)展現(xiàn)狀

全球最權威的專利數(shù)據(jù)庫為得溫特數(shù)據(jù)庫，此數(shù)據(jù)中記錄了世界范圍內(nèi)4000萬個專利，在1963年記錄了第一條專利數(shù)據(jù)，之后在系統(tǒng)運行過程中每周平均增加25000千條數(shù)據(jù)庫。通過查閱全球權威專利數(shù)據(jù)庫得出，在2019年已經(jīng)擁有壓載水處理方面的專利1200個，每個專利都由多個基本專利組成。世界知識產(chǎn)權統(tǒng)計數(shù)據(jù)中顯示，專利文獻涵蓋了90%以上的技術研發(fā)成果。本文對壓載水進行了技術分析，使用這種方法可以得出未來的發(fā)展趨勢，并且還能了解技術結(jié)構(gòu)，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供良好的發(fā)展環(huán)境。壓載水處理技術主要可以分成生產(chǎn)和物質(zhì)劃分兩種類型，使用這種技術的主要目的是，在滿足相關制度和條約的情況下提升船舶壓載水處理效果，降低對環(huán)境造成的影響。根據(jù)目前實際情況來看，目前已經(jīng)有很多船舶生產(chǎn)企業(yè)開始重視壓載水處理技術研究，全球范圍內(nèi)已經(jīng)研發(fā)出多種新型的壓載水處理技術。通過實際研究得出，這些新興的船舶壓載水處理技術可以滿足船舶控制和排水要求，但是我國此方面的研究依然比較落后，和西方發(fā)達國家存在著很大的距離，在日后發(fā)展過程中一定要重視技術研究，預防出現(xiàn)二次污染情況。

二、船舶壓載水處理技術優(yōu)勢和缺點

（一）機械法

在機械法中包含了離心分離、過濾法以及稀釋法，通過這些方法直接去除水中物種，這種方法具有的主要優(yōu)勢為使用簡單、安裝便利，存在的缺點為使用中容易發(fā)生堵塞問題，使用完沖洗也需要耗費大量時間。氣旋分離主要通過旋轉(zhuǎn)方式產(chǎn)生離心力，將其他微生物和海中顆粒進行分析，雖然成本較低、操作簡單，但是使用的設備尺寸相對較大，不能使用于任何環(huán)境中。稀釋法需要在船舶壓倉頂部進行排出，但是需要改動過多的管線，所以只能在新船改造中使用。

（二）加熱法

對海水進行加熱處理，把溫度控制在38到45℃范圍內(nèi)，溫度保持的時間也需要符合標準，這樣可以殺死部分海洋生物，節(jié)省了大部分柴油能源，而且也不會造成二次污染等情況發(fā)生。在使用這種方案過程中很容易受到外界環(huán)境的影響，海水溫度過高也會有大量鹽析出，最后結(jié)垢在船艙上。在海水溫度過低的情況下，降低了溫度提升的速度，嚴重影響了壓載水處理效果[1]。

（三）脫氧法

除去海水中大量的溶解氧，在其中注入部分惰性氣體，殺死海水中部分好氧生物，這種方法具有的優(yōu)勢為，不會對設備艙壁造成影響，缺點為對于部分微生物沒有效果。

（四）電解法

這種方法需要使用電解設備，讓濃液中含有大量的氯化鈉，回注定量的壓載水，可以殺掉部分游離生物和病原體，這種方案在技術方面比較成熟，但是使用中需要得到較大的電量支持，同時也會加快艙壁腐蝕速度[2]。

三、船舶壓載處理技術的應用

（一）壓載水處理技術

船舶壓載水處理技術主要來源于工業(yè)污水處理和市政工程污水處理，在使用壓載水處理技術時會受到多種因素的影響，例如場地、費用以及處理效率等。目前船舶使用的都是深海壓載水置換法，這種方法無法排出水中沉淀物和壓載水，在惡劣天氣影響下操作中也會出現(xiàn)多種不安全因素。在國際范圍內(nèi)生物活性處理方法應用范圍較為廣泛，這種處理方法屬于非活性處理類型，使用了分離法去除了壓載水中含有的顆粒物質(zhì)。另外一種方法是活性物質(zhì)處理方法，這種方法中使用了微生物技術以及壓載水生物技術。

非活性物理處理法主要涵蓋了固態(tài)分離，在原理方面來講需要將微生物從壓載水中剝離。使用沉降法時需要依靠物體自重，做好表面過濾工作，讓過濾器孔徑小于微生物尺寸，但是沉降要求時間相對較長，所以無法適應在任何環(huán)境中應用。微生物技術需要通過化學方式消除微生物，達到壓載水清理的目的。但是化學消毒和物理消毒操作過程中具有一定難度，去除水中部分消毒殘留物。物理清理方法中涵蓋了超聲波、紫外線、磁力法等?；瘜W清理需要依靠雙氧水、氯化法以及臭氧法。以上描述的壓載水處理方法都無法滿足船舶壓載處理的所有要求，只是針對特定環(huán)境中有機物清理有著良好效果。在現(xiàn)實角度來講，國外開發(fā)商都以壓載水處理作為開發(fā)基礎，將技術研究放在重點部分[4]。

（二）壓載水處理技術的應用

西方國家研發(fā)壓載水處理系統(tǒng)的公司主要有瑞典LAVA公司、挪威OCEANSAVER等，這些公司分別在系統(tǒng)中使用了空穴和過濾混合方法，韓國 TECHCROSS壓載水處理系統(tǒng)采用海水直接電解產(chǎn) NaCLO的方法處理壓載水;NE公司采用文士管脫氧壓載水處理系統(tǒng);日本的 ClearBallast采用絮凝和磁選相結(jié)合的壓載凈化技術。此外還有德國 SEDNA系統(tǒng)、RWO系統(tǒng)等。在國內(nèi)有青島雙瑞壓載水處理系統(tǒng)（BaClorTM），該系統(tǒng)通過 MO最基本的岸壁試驗，通過過濾、海水電解和.中和優(yōu)化等設計，實現(xiàn)高效、經(jīng)濟、大容量的水處理，對海洋環(huán)境無任何副作用，此外青島海德威德海洋衛(wèi)士還采用超聲波強化電子協(xié)同產(chǎn)生先進氧化物質(zhì)技術等。本文將PUREBALLAST作為實際案例，此壓載水處理系統(tǒng)中使用了化學技術，不會對環(huán)境造成影響，同時可以自動完成調(diào)節(jié)，操作起來也相對簡單，使用范圍相對廣泛。壓載水首先需要一個重要的過濾器，去掉高于50UM的有機體，這樣才能不斷減少壓力倉中沉淀物的數(shù)量。

三、結(jié)論

綜上所述，本文在研究的開始階段對船舶壓載水處理技術發(fā)展現(xiàn)狀進行了介紹，之后對技術應用進行了深入研究，在綜合實際需求的情況下提出了完善方案。在船廠和生產(chǎn)公司角度來講，一定要做好安全和有效性方面的問題，對于使用的壓載水處理技術進行多次分析，降低對船體造成的破壞性，預防出現(xiàn)二次危害等情況發(fā)生。另外，為特定船舶選擇最適合的壓載水處理系統(tǒng)方案，也已成為一個迫在眉睫的問題。

參考文獻：

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[2]康蒙蒙，李晶晶，劉梅，翁益松，趙曉棟，陳慶國.船舶含油壓艙水處理技術研究綜述[J].上海環(huán)境科學，2018，37（04）：143-148+158.

[3]張曉曄，張赟閣，田一平，張小芳，張芝濤，劉蕊.船舶壓載水高級氧化處理技術海域應用效果分析[J].高電壓技術，2019，45（08）：2681-2688.

[4]官滌，鄭季鑫，任伊濱，鄭國臣.船舶壓載水處理技術的應用與研究進展[J].環(huán)境科學與管理，2016，41（09）：65-68.