4500噸大型搶險打撈船壓載水處理的應用

何銀棟 倪鋒

摘要：本文主要介紹了船舶壓載水的工作原理、壓載水的布置及壓載水對海洋造成的危害和要采取的處理措施。壓載水主要是用于調整船舶的適航性，滿載出港、空載出港、半載出港等各種狀態下通過壓載水的多少來調整船舶的吃水狀態。排放壓載水和注入壓載水，那么就會導致壓載水中的病原體與海生物通過壓載水船舶到不同的海域，導致海洋中不同物種的入侵，破壞生態環境。這是目前急需解決的問題，所有現在在建船舶都會根據新的IMO公約要求都已安裝了壓載水處理裝置，來滿足壓載水的排放要求。據統計，每年所有船舶載著100億噸的壓載水在海洋的各個海域進行排放，將會有不同的生物入侵到各個海域，這對當地的海洋生物危害極大，甚至滅絕，對當地的生態環境造成了不可修復的破壞。所以只有安裝壓載水處理裝置才能有效的來控制海洋生態環境的污染。

關鍵詞：壓載水原理；管系布置；壓載水處理裝置；海洋環境

課題目標與意義

管系布置要合理簡便，實現其功能，使船舶能夠安全航行。避免海洋生物入侵，是保證人民財產安全、節約能源及環境不被破壞的有效手段。通過對壓載水的處理闡述，使用壓載水經過處理，達到國際排放要求。

1 船舶壓載水定義

壓載水通俗的來講就是將海水通過重力或泵打入或排出壓載艙，以滿足船舶在各種工況下的吃水，達到穩性、適航性的要求。通過壓載水的調整也可減少船舶的彎曲力矩，減少船體變形。

2 系統設計原則

2.1 組成

船舶壓載水系統主要由壓載泵、管路、壓載艙、濾器、吸口、有關閥件和支撐管路的支架構成。

2.2 壓載艙室布置

壓載艙主要布置在雙層底，這樣可以大大降低船舶的重心；布置在舷側可以有效的調整船舶的橫傾狀態；艏艉尖艙可以有效的調整船舶的縱傾狀態。有的貨船有風暴艙一般是以船中間位置的貨艙作為壓載艙。

2.3貨艙區壓載管系設計原理

船舶有中拱、中垂彎曲，所有一般每隔30m設一個伸縮接頭，使得船舶在縱傾的時候有伸縮空間，以免管子在應力作用下爆裂。本條4500T起重船設置了兩個底管弄，每個管弄布置了一個壓載總管和一個掃艙總管，通過電液蝶閥連接各個艙室實現其壓載和掃艙功能和各個艙之間的互相駁運。

3 貨艙壓載水管路的布置

壓載水系統的布置一般分為三種：總管式、支管式、管隧式。壓載管有打壓載和排壓載的功能，壓載管吸口的位置要布置合理，吸口周圍的結構要開有足夠流量的流水孔，以便球扁鋼或T排下的箱型結構內的積水無法及時排出，影響壓載效率。一般的壓載系統上的閥多采用液壓遙控蝶閥實現各個艙室壓載水的駁運。根據航行工況，有的船舶配備防橫傾泵，這樣可以通過壓載艙之間的互相駁運來實現船舶的漂浮狀態。

4 壓載水直接排舷外的危害

壓載水本身是無害的，當船舶成千上萬噸的壓載水被打入壓載艙時，海水中的生物都有可能進入壓載水艙中。壓載水中有成千上萬的物種，包括軟體動物、細菌、各種生物的卵、原生動物、囊孢、幼蟲等，這些動植物被船舶運到一個新的水域后，隨著壓載水的排出它們將在新的水域繁殖發展。

壓載水攜帶的有害水生物和病原體隨著船舶航行在全世界范圍內傳播。其危害已經超越國界即將成為各國所面臨的問題。所以我們要研制出處理能力強的壓載水處理裝置，以消除或降低外來生物對海洋的侵襲或破壞。

5 壓載水處理裝置的設計與應用

壓載水處理原理設計：本船有艏艉兩個泵艙，每個泵艙布置了一個低位和一個高位海水箱。通過海水總管把兩個海水箱連接起來。在船舶吃水比較淺的時候用低位海水箱，在船舶吃水較深的時候用高位海水箱。海水箱與海水總管連接處一般都有一個通海閥，這兩個閥是本條船與海水直接相連的，所以要求也非常嚴格。之后就是高位和低位海水進口的兩個濾器。這兩個粗濾器主要過濾大點的固體垃圾。防止雜物對泵造成損壞。壓載水處理系統采用在線管理模式，系統的核心就是采用過濾-紫外技術殺滅海洋微小生物和細菌，同時在處理單元中應用超聲波裝置，主要起清洗左用，并具有一定的強化滅活作用。打壓載時，壓載水是通過主管路，再流經濾器，濾去大于 40 μm 的雜質及生物；過濾后的壓載水進入 EPT（Enhanced Physical Treatment）單元，在紫外輻射及超聲波的作用下，水體中的生物體被有效殺滅，經過過濾-紫外/超聲凈化處理后的壓載水進入壓載艙。卸壓載時，從壓載水艙排出來的水經過濾器處理后進入 EPT 單元，此時，在紫外輻射及超聲波的作用下進行水體的二次生物滅活處理，徹底殺滅壓載水中可能殘余的微生物及再生的生物體，保證出水水質，通過生物技術滅活后的壓載水可以直接排出到舷外。本船舶壓載水處理系統采用模塊化設計，可靠性高，因為采用機械法和物理法，所以不會產生有害于船舶及人員的有害物質。因為壓載水長時間在壓載水艙會寄生多中微生物，盡可能完全殺死所有微生物，所以安裝了壓載水處理裝置。

6 管子材料及附件的選擇

6.1管子材料

目前材料的多樣化，使得大部分船東更傾向于質量輕、耐腐蝕的材料，傳統的鍍鋅鋼管，由于易腐蝕，慢慢的被耐腐的材料替代。特別是安裝在壓載水艙的壓載管更容易腐蝕且更換起來也非常困難。所以選著管材的時候要考慮的腐蝕余量，選管子等級高的管子。一般簽訂協議時選用玻璃鋼管，主要是因為玻璃鋼管質量比較輕且耐海水腐蝕。

6.2閥件的選擇

對于通徑100以下的管子，一般選用直通或直角截至閥，而通徑大于100的管子一般選用蝶閥，閥的材料選用鑄鐵，舷外管閥選用鑄鋼的。也可以選用延展性好的截止止回閥。閥的操作一般選用液壓或者氣動的形式，有管弄的閥安裝在管弄內。沒管弄的選著浸沒式的閥安裝在壓載艙內。

6.3 吸口的選擇

壓載艙的吸口按照形狀可分為兩種形式，DN200以下的管子吸口可選用圓形吸口，DN200以上的管子吸口可選用橢圓形吸口。船東或船檢經常會對吸口離艙底的高度提出疑問。從壓力損失來看應該是吸口離底板的間隙越大越好，但從是否能徹底吸干凈則吸口離底板的間隙越小越好。根據積累的經驗和計算對管徑小于200MM的管子吸口高度一般定為20MM，對管徑大于200MM的管子吸口高度一般定為50-80MM。

6.4 膨脹接頭

壓載管路中應布置膨脹接頭，用來減少由于船體中拱和中垂彎曲引起的管子伸縮量。減少管子以船體變形而導致壓載管泄漏損壞，一般大通徑管系使用滑動式膨脹接頭或波紋膨脹接頭。滑動膨脹接頭的伸縮量一般為±30MM～40MM.在壓載管路中一般每隔30M安裝一個伸縮接頭。管系彎頭受安裝空間的限制但從其泄漏、破損情況來看，在需要特別安全的場所選用彎頭作為伸縮作用。一般使用Ω形式。

7 結論

我國船舶擁有量占世界3.4%，是一個非常龐大的船隊，我國也是修造船大國。所以對壓載水處理裝置需求量非常大。所以我國要研制出更高效、高質量的壓載水處理裝置，以減少對海洋造成的污染。對大容積的壓載船只如何更好更快的處理壓載水問題是我們將來值得探討和研究的課題。希望我們國家能夠走在世界的前列，建造出對環境污染更小的船舶。

參考文獻

[1]《輪機工程手冊》編輯委員會編，輪機工程手冊 北京人民交通出版社 1994

[2]《船舶設計實用手冊》編輯委員會編，船舶設計實用手冊，動力裝置分冊 北京國防工業 出版社 1962

[3]《江蘇振華重工施工工藝規范》公司內部發行

（作者單位：1. 上海振華重工啟東海洋工程股份有限公司；

2. 上海振華重工啟東海洋工程股份有限公司）