幾種主流船舶壓載水處理設備的分析比較

山東交通學院海運學院 劉剛 李家淦 王守寶

船舶運輸業在現代社會的貿易活動中有著不可替代的作用。在運輸過程中，船舶利用壓載水來保證穩性和航行的安全。遠洋船舶在排放壓載水的同時，不同水域的微生物會以壓載水為載體進行傳播，造成外來生物入侵。目前，由船舶壓載水所引起的生物入侵己經對沿海城市的生態、經濟和健康造成了巨大的傷害，全球環境基金組織也將其認定為海洋面臨的四大威脅之一[1]。

2004年，國際海事組織（IMO）會議通過了《國際船舶壓載水和沉積物控制與管理公約》，該公約對船舶壓載水的排放標準有了明確的規定。截止到2012年10月，世界范圍內已有36個國家批準了該公約，約占世界商船總噸位的29.07%[2]，已臨近占總噸位35%的生效條件。隨著公約生效日期的臨近，大量的研發機構及船舶設備供應商都致力于船舶壓載水處理系統的研究，本文將對船舶壓載水的處理方法及幾套主流的壓載水處理設備進行介紹分析。

一、船舶壓載水處理方法

船舶壓載水的處理方法大致可分為三類：海上更換壓載水、船上壓載水處理和壓載水隔離[3]。

1. 海上壓載水更換

海上壓載水更換包括排空法、溢流法和稀釋法。該方法受到國際海事組織的推薦，也是當前在實船上應用最為廣泛的一種方法。海上更換壓載水設備簡單，更換效果好，但是該方法運行時間長，而且有時會對船舶的安全構成一定的威脅。從長遠角度看，在海上對壓載水進行更換只能是一種臨時方案，最好的方法是在船上直接滅活壓載水中的微生物[4]。

2. 船上壓載水處理

船上壓載水處理包括機械處理法、物理處理法和化學處理法。其中，機械方法主要為過濾和氣旋分離；物理方法主要有加熱處理、放電處理、超聲波處理和紫外線照射處理等；化學處理法主要有氯或氯化物處理法、臭氧法、脫氧法和過氧化氫法。在船上直接對壓載水處理具有效率高，處理過程中不影響船舶的穩性和吃水，不受海況和天氣限制等優點，但是壓載水處理設備相對復雜。

3. 壓載水隔離

壓載水隔離主要是指港口接受和不排放壓載水。壓載水隔離能有效防止壓載水中的有害水生生物傳播，且操作簡單，但會影響船舶的經濟效益；同時，壓載水的固定不排放使得船舶不能通過壓載水來調整航行參數。

二、船舶壓載水處理設備

現階段，已面世的壓載水處理設備多達幾十種，下面就其中幾套被業界廣泛認可的壓載水處理設備進行介紹。

1. PureBallast壓載水處理系統

PureBallast是瑞典Alfa-Laval公司與Wallenius Water公司聯合研制的壓載水處理系統。該系統于2006年12月正式推出，2007年12月獲得IMO最終認可，是世界上第一款商用壓載水處理系統。2010年Alfa-Laval公司推出了更新的PureBallast 2.0處理系統，2013年又推出了PureBallast 3.0處理系統。

PureBallast壓載水處理系統采用過濾和光催化的技術來處理壓載水中的微生物[5]。當船舶加載壓載水時，壓載水首先經壓載泵進入到濾器中進行過濾，除去較大的水生生物和垃圾，過濾后的壓載水被送入到反應器，在反應器中，利用紫外線照射二氧化鈦所產生的羥基來滅活壓載水中剩余的微生物，處理后的壓載水被送至壓載艙；當卸載壓載水時，壓載水再次通過反應器，滅活航行期間在壓載艙中滋生的微生物。為了避免過濾器反沖造成二次污染，壓載水排出時不再通過過濾器。

2. GloEn-Patrol壓載水處理系統

GloEn-Patro是韓國Panasia公司推出的壓載水處理系統。2009年9月，該系統獲得型式認可，2012年6月，Panasia公司又推出GloEn–Saver壓載水處理系統，并已提交IMO批復[6]。2013年5月，GloEn-Patro壓載水處理系統獲得美國海岸警衛隊(USCG)頒發的AMS批復。

GloEn-Patrol壓載水處理系統采用“過濾+紫外線”技術來處理壓載水中的微生物。船舶加載壓載水時，壓載水經壓載泵進入到濾器中進行過濾，過濾后的壓載水再進入到紫外線反應器（UV單元）內，在反應器中，利用紫外線照射來滅活壓載水中剩余的微生物，處理后的壓載水被送至壓載艙；當船舶排出壓載水時，壓載水首先進入到紫外線反應器中，來滅活船舶航行期間壓載水中滋生的微生物，然后再排出到舷外。

3. OceanSaver壓載水處理系統

OceanSaver是挪威OceanSaver AS公司開發研制的壓載水處理系統。2009年OceanSaver AS公司推出MarkⅠOceanSaver壓載水處理系統并獲得IMO的最終認可。2011年3月，OceanSaver AS公司又推出簡化版的MarkⅡ OceanSaver壓載水處理系統，并于2012年3月獲挪威船級社（DNV）的型式批復，2013年10月獲得美國海岸警衛隊（USCG）的認證。

OceanSaver對船舶壓載水的處理包括過濾、空化、消毒和氮飽和四個步驟[6]。當船舶加載壓載水時，壓載水首先進入過濾器進行過濾，過濾后絕大部分壓載水進入C3-T空化器，在空化器內通過氣穴的沖擊性來滅活壓載水中的微生物；同時，一小部分壓載水（小于規定系統流量的0.5%）進入到C2-E電滲析裝置中進行電滲析處理，經電滲析處理后的壓載水和氮氣一起噴射到壓載水管路中，與空化后的壓載水進行混合，實現壓載水的消毒和氮飽和。船舶卸載壓載水時，壓載水再次進入C3-T空化器內對船舶航行過程中所產生的微生物進行滅活。同時，利用空氣壓縮機充入空氣來恢復壓載水中的氣體平衡，從而避免排出缺氧的壓載水。

4. “海洋衛士”（OceanGuard）壓載水處理系統

“海洋衛士”是青島海德威科技有限公司與哈爾濱工程大學聯合研發的壓載水處理裝置。2010 年10月“海洋衛士”獲得國際海事組織（IMO）簽發的最終認可證書，截止到2014年2月，該系統已獲得BV、CCS、DNV、RINA的全系列型式認可證書，以及美國USCG的AMS證書。

“海洋衛士”處理系統采用過濾及電催化高級氧化技術來處理壓載水中的微生物[7]。當船舶加載壓載水時，壓載水首先進入濾器進行過濾，過濾后的壓載水進入EUT處理單元。在EUT處理單元中，通過電催化產生的高活性的羥基自由基來滅活壓載水中的微生物，經滅活處理后的壓載水被送至壓載艙。由于羥基自由基滅菌徹底，無復活，且在處理后的壓載水中剩余的不高于2ppm的少量氧化物具有持續殺菌的作用，因此，在船舶卸載壓載水時無需對其進行二次處理，壓載水可直接排至舷外。

5. BalClor壓載水處理系統

BalClor是青島雙瑞公司與中國船級社聯合研制的壓載水處理系統。2010年8月，BalClor獲得IMO 的最終批準，是中國首家獲得IMO最終批準的壓載水管理系統。隨后，BalClor 壓載水處理系統又陸續獲得CCS、DNV、BV、NK的型式認可，并于2013年4月通過USCG AMS臨時認可。

BalClor處理壓載水的過程包括過濾、電解和中和。船舶加載壓載水時，壓載水首先進入過濾器進行過濾，除掉壓載水中較大的微生物及顆粒，然后從過濾后的壓載水管路中取一個小流量的壓載水進入電解裝置進行電解，經電解產生的次氯酸鈉溶液回注到壓載水管路中來滅活壓載水中的微生物；壓載水排放時，當壓載水中余氯濃度小于IMO規定值時，中和系統不啟動，壓載水直接排放到目的地海域，當余氯濃度大于IMO規定值時，中和系統自動啟動，向排水管中注入中和劑，中和劑的流量由控制系統根據TRO檢測儀反饋的濃度信息自動控制。

三、壓載水處理設備比較

1. 處理技術的比較

目前，壓載水處理系統大都聯合兩種或兩種以上的技術，過濾作為一種經濟、實用、成熟的處理技術而被廣泛運用在壓載水的初始處理過程中。在上述壓載水處理系統中，除過濾技術之外，GloEn-Patrol 壓載水處理系統所采用的紫外線處理技術和BalClor壓載水處理系統的電解技術具有較強的競爭力。一方面是因為電解技術在現有船舶海水的處理中已取得了較為廣泛的應用，大多數的船東和船員對該技術也比較熟悉，且紫外線技術是被認為最為環保、安全的殺菌技術；另一方面是因為目前大部分通過認證的壓載水處理設備都涉及到電解和紫外線技術，這使得其市場認可度得到很大的提高。英國勞氏船級社（LR）2011年6月發布的《壓載水處理技術現狀報告》顯示，紫外線和電解技術是目前壓載水處理的主流技術，有關專家估計，在未來壓載水處理設備的市場中，紫外線技術的壓載水處理系統將會占市場總額的45%，電解技術的壓載水處理系統會占市場總額的35%。

2. 經濟性與適用性的比較

經濟性和適用性是船東在選擇壓載水處理系統時所重點關注的。現階段，各大壓載水處理設備制造商都在努力優化其設備，以求達到節能、靈活和適用范圍廣的要求。相對于其他壓載水處理系統，“海洋衛士”（OceanGuard）壓載水處理系統在經濟性方面具有較大的優勢，這是因為“海洋衛士”壓載水處理系統所采用的電催化高級氧化技術對微生物滅活效果明顯，而且在船舶排放壓載水時，無需對其進行二次處理。據有關數據顯示，一臺處理量為1000 m3/h的“海洋衛士”（OceanGuard）壓載水處理設備，其能耗僅約為17 kW。就壓載水處理系統的適用性而言，挪威OceanSaverAS公司的OceanSaver壓載水處理系統體現出了較強的競爭力，經權威部門檢測，OceanSaver壓載水處理系統既適用于蘇伊士船型及以上的大型船舶（包括原油船、LNG船及化學品船等），又可適用于各種中小型船舶。

3. 市場份額的比較

在壓載水處理系統面世之初，其競爭點主要體現在產品的滅活效果和處理技術上，經過幾年的發展，隨著業界對壓載水處理技術的熟知和壓載水處理設備的增加，產品的訂單數量也成為反應其競爭力的重要指標。從壓載水處理系統的訂單情況來看，PureBallast壓載水處理系統的訂單居首。雖然PureBallast壓載水處理系統采用的光催化殺菌技術并非主流技術，但是Alfa-Laval是世界上最先研制壓載水處理系統且率先獲得一系列認證的公司，這使得該公司有較豐富的壓載水設備實船安裝經驗，因此其市場開拓工作進展的較為順利。此外，GloEn-Patrol 壓載水處理系統和“海洋衛士”（OceanGuard）壓載水處理系統雖然面世時間比較晚，但發展極為迅速，其市場份額也僅次于PureBallast壓載水處理系統，截止到2012年9月，Panasia 已獲得250艘船舶的壓載水處理系統合同訂單，截止到2013年9月，青島海德威科技有限公司已簽了200多艘船舶訂單。

四、結語

據不完全統計，截至2012年，全球已有29種壓載水處理系統通過了IMO的最終認可和各國相關主管部門的型式認可，開始批量生產。作為世界航運大國，中國應加大政策和資金支持力度，促進壓載水處理設備的研發和產業化，從而保證中國在履行國際公約過程中的主動地位。

[1]張碩慧. 船舶壓載水轉移外來物種機制的探討[J].中國航海,2002(1):43-47.

[2]費珊珊，張仁平. 國際海事組織海上環境保護委員會第64屆會議簡報[J].世界海運,2012,35(11):52-53.

[3]李芳，李偉. 船舶壓載水污染的處理方法研究進展[J].中國水運,2007,7(5):12-13.

[4]Tamburri M N, Wasson K, Matsuda M. Ballast water deoxygenation can prevent aquatic introductions while reducing ship corrosion[J].Biological Conservation ,2002,103(3):331-341.

[5]汪亭玉，魏勇，李光銀. 船舶壓載水處理設備的研制現狀及認證[J]. 船舶工程,2012(4):10-13.

[6]彭雪竹. 壓載水處理系統市場現狀及趨勢[J]. 船舶物資與市場 2012(6):29-36.

[7]邱力強，張曉榮. 船舶壓載水處理設備及應用技術研究進展[J].青島遠洋船員學院學報 2012,33(4):29-36.