船舶壓載水處理技術及應用分析

◆尹海山 劉則宏 彭明星

船舶壓載水處理技術及應用分析

◆尹海山 劉則宏 彭明星

船舶在海上行駛要想保證良好的穩(wěn)性與浮性就需要通過加載一定量的壓載物來實現(xiàn)。而按照作業(yè)要求，壓載水的壓入和排出需要在港口水域或者近海水域進行。而浮游植物、浮游動物、細菌／病原體等低等生物和一些魚類，以及生物碎片、顆粒狀有機物、生物孢囊、不溶性硅酸鹽等物質在壓載水與沉積物中出現(xiàn)。當壓載水排出后會對檔期的海洋生態(tài)平衡帶來破壞，因此需要對船舶壓載水進行合理的處理。本文主要對船舶壓載水處理技術進行了簡要的分析。

船舶；壓載水；處理

一、船舶壓載水的主要處理方法

（一）置換法。目前，公海更換壓載水被認為是減少有害生物入侵最有效、可行的措施。但是此方法存在一定的缺點，如需要時間較長受更換位置等自然因素影響。基于一些受限制因素，更換法只是暫時處理壓載水的方法。從長遠角度出發(fā)，在船上直接致死壓載水中的海生物才是處理壓載水最好的辦法。

深海海水與沿海相比其生物物種較少，同時在其他方面也有著一定的差別，生物很難生存在沿岸地區(qū)。壓載水置換法要求若是壓載水不能在公海更換的話，也需要離岸200海里，海水置換體積要至少為3倍壓載水。當前壓載水在公海更換可以有效的避免生物入侵。但是也存在不足之處，例如更換位置等自然因素是制約其效果的重要因素。因此置換法不能完全使用。而在置換中將壓載水中的海生物進行致死也是非常可行的。

（二）機械法。采用機械法主要是利用了海洋生物和壓載水之間的物理差異，利用機械設備將兩者分離，但是在病毒、微生物等處理方面卻并沒有十分顯著的效果。當前旋流分離法和過濾法是機械方法中常用的方法。

（三）物理法。該方法主要是利用超聲處理、紫外線光照等物理處理方法進行處理。通過燃燒燃油，氣體發(fā)生器會產(chǎn)生氮氧化物和氣態(tài)碳，這些氣體和氧氣會在通過Venturi脫氧系統(tǒng)時被消除，可以將壓載艙的環(huán)境調整為低氧狀態(tài)。壓載水物理處理方法中第一步要進行過濾處理，從而避免雜質影響后期水處理系統(tǒng)的運行，同時要注意利用超聲波加強清晰過濾器，避免發(fā)生堵塞問題。壓載水經(jīng)過過濾后還要利用紫外線殺菌來破壞微生物集體功能和紫外線燈管的污漬。此種方法可以有效地達到殺滅生物的目的。不過紫外線照射無法處理大尺寸的有害浮游植物，而浮游植物的修復能力極強，所以如果選擇采用紫外線照射處理的辦法，最好結合其他方法共同使用。

（四）化學法。化學法主要是利用化學試劑或者化學反應將壓載水中的水生生物消滅，比如利用強氧化性物質、消毒劑、化學殺菌劑等。其中常用的是電解法和臭氧法。

電解法主要是利用海水分解次氯酸鹽達到水處理的目的，該種方法具有良好的殺菌效果，是值得推廣的一項技術。臭氧法主要利用臭氧的強氧化性，通過點解分解為氧氣，在分解過程中的氧化能力能夠有效消滅壓載水中的有害生物。

電解法和臭氧法處理高效，但是這兩種方法在應用中具有一定的致癌性，并且臭氧和二氧化氯有著較強的分解性，容易對船艙設備產(chǎn)生腐蝕，所以在壓載水處理中應當研發(fā)新的技術和化學物質。

（五）生物法。生物法是一種十分環(huán)保的方法，通過引入新物種與原浮游生物產(chǎn)生競爭關系來消滅壓載水中的有害物種，或者利用改變生物基因的方法避免外來生物的入侵。雖然生物法相對環(huán)保，但是當前仍然沒有成熟的技術，也不可預測基因技術是否會帶來嚴重的不良后果，為此生物法大多停留在理論研究上，還并沒有切實落實。

（六）復合法。復合法是選擇多種技術進行合理地搭配使用，充分發(fā)揮不同技術的優(yōu)勢，從而提高壓載水處理的效果。復合法中最常用的是機械處理、過濾、水力旋流器組合的方式，通過這種方法能夠有效地處理掉大顆粒雜物。紫外線、高溫、脫氧組合處理辦法能夠有效去除壓載水中的微生物，同時結合使用臭氧處理可以有效將紫外線殺菌的效果提升。采用過氧化氫、臭氧、二氧化氯等殺滅劑也可以有效地清除壓載水中的不良物質，但是這些化學方法容易受到溫度、PH值等多方面因素的影響，對設備要求也比較高。

總體來講，雖然目前仍然沒有找到一個完美的壓載水處理辦法，但是各個國家的相關工作人員都在開展壓載水處理技術的研究，相信在諸多人員的努力下，一定會找到一種既高效安全又環(huán)保經(jīng)濟的壓載水處理辦法。

二、船舶壓載水的電解處理技術

電解處理法是一種新的嘗試，主要是通過電解法小妹壓載水中的病原體和有害水生物，電解法處理壓載水技術也是本文研究的重點。

國外關于電解法水處理技術有著較早的研究，早在1962年日本就開展了電解海水防污染方面的研究，其中比較典型的有1965年日本三菱重工研究的防污系統(tǒng)可以有效防止船殼海洋生物的附著，該系統(tǒng)在1971年已經(jīng)在大量船舶、煉油廠、發(fā)電廠中應用并且發(fā)揮了良好的效果。

電解法的原料是海水，原材料豐富，并且電解海水不會產(chǎn)生氯氣等有毒有害的氣體，不會對船體、人體產(chǎn)生嚴重的傷害，所以在安全方面和經(jīng)濟上都有著較大的優(yōu)勢，為此，電解海水的方法在壓載水處理中得到了較為廣泛的應用。從應用效果上來看，電解海水防污技術不但可以殺滅病原體、有害水生物等物質，還能夠降低對船艙的腐蝕。通過實驗可知，電解海水防污技術能夠發(fā)揮良好的效果，實驗結果顯示，有的海藻承受氯處理能力在5-10mg/L；原生動物難以承受氯化處理，通常在5mg/L時便會死亡；幾乎所有藻類都無法在超過20mg/L有效氯處理的海水中生長。異樣細菌和大腸菌群在有效氯為5mg/L處理海水中基本可以存活，但是在20mg/L處理海水中基本無細菌存活。可見，電解海水處理方法具有較靈活的操作方法，無需多次改造船舶，有著較強的經(jīng)濟適用性，所以是指的推廣的一項技術。

三、電解法在船舶壓載水處理中的應用

（一）設備概況。青島雙瑞自 2006 年起啟動壓載水管理系統(tǒng)的研發(fā)，迄今已投入研發(fā)經(jīng)費近 7000 萬元，成功研發(fā)了擁有完全自主知識產(chǎn)權的船舶關鍵配套設備——BalClor壓載水管理系統(tǒng)。這套設備采用國際領先的“高效過濾+支路電解滅活+中和”主流技術，處理能力可達每小時 170-8500 立方，適用于全球海域所有新建及營運船舶。

（二）BalClor TM BWMS

1.過濾。壓載時，利用自動反沖洗過濾器過濾掉尺寸大于50 μm的海生物及固體顆粒。

2.電解。電解海水產(chǎn)生次氯酸鈉，該物質為有效滅活劑，能夠殺死殘余的；浮游生物、病原體及其幼蟲或孢子等。

3.中和。排載時，注入中和劑，中和殘余的TRO。

（三）壓載水處理技術的優(yōu)勢

1.船舶適應性強。次氯酸鈉溶液作為一種非常有效的殺菌劑可以在壓載水中保持一定時間，并迅速有效的殺滅壓載水中的浮游生物、孢子、幼蟲及病原體。滅活過程只在壓載狀態(tài)時進行，排載時無需再次滅活，簡單有效，節(jié)能環(huán)保。

2.安全性能優(yōu)良。青島雙瑞 BalClor TM BWMS不會對海洋環(huán)境造成不利影響,對所有人員均無不利影響；IMO認證過程中，委托國際認證的權威檢測機構對處理壓載水進行全面腐蝕性研究，試驗周期6個月；測試結果顯示，BalClor BWMS 處理后的海水部具有附加的腐蝕性，不會增加壓載水艙涂層的腐蝕；氫氣安全措施是到位的；在電解設備周圍、壓載艙頂空部位均未檢測到氫氣存在；排氣口的氫氣濃度小于0.28%（v/v）。

四、 結語

隨著壓載水管理的深入，壓載水處理系統(tǒng)已經(jīng)被各種新建的遠洋船舶所重視，但是對于壓載水處理系統(tǒng)仍需要根據(jù)實際情況進行不斷的改進和完善，促進船舶壓載水處理水平的不斷提升，更好的維持海洋生態(tài)平衡。

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（作者單位：青島雙瑞海洋環(huán)境工程股份有限公司）