主流壓載水處理設備分析

陳國剛，姜季江

（上海中遠船務工程有限公司，上海 200231）

0 引言

為控制外來壓載水對環境的破壞，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移對環境、人體健康、財產和資源引起的破壞。

2016年9月8日，芬蘭批準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文書。隨著芬蘭的加入，總噸位已經達到全球商船噸位的35.14%（超過35%的要求），締約國達到52個（超過30個要求）。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 壓載水置換標準（D-1）

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

壓載水容積的交換率應不少于 95%，或對每個壓載艙應注入并排出3倍容積的壓載水量。

根據公約的要求，壓載水交換可在以下 3類區域進行：

1）在距陸地不少于200 n mile，水深不小于200 m處進行；

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

3）特殊允許排放海域（由港口國主權機關劃定）。

1.2 壓載水排放性能標準（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域環境造成危害。

表1 壓載水排放性能標準（D-2標準）

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準（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準（D-2）所取代。

D-2標準實施時間表見表2。首次換證檢驗系指IOPP的換證檢驗。D-2標準實施日期之前船舶應滿足D-1標準。

2 美國海岸警衛隊要求

美國水域船舶壓載水活生物體排放標準規則（33 CFR part 151）已于2012年6月21日正式生效，采用USCG認可的壓載水管理系統（BWMS）進行壓載水管理的船舶，其排放標準與IMO（D-2）排放標準完全相同。采用BWMS船舶的實施時間見表3。

實施要求如下：

1）2013年12月1日及以后建造的船舶，應在交船時安裝經USCG認可的BWMS。

2）2013年12月1日以前建造的現有船舶應滿足如下幾項。

（1）如果未安裝BWMS，根據船舶的壓載艙容，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標準實施時間表

表3 采用USCG BWMS船舶的實施時間

（2）根據其壓載艙容，不晚于2014年1月1日或2016年1月1日以后第一次計劃的干塢檢驗時完成安裝經USCG認可的BWMS。

（3）如船舶在上述規定日期之前安裝了經外國主管機關根據IMO認可的BWMS，可作為“替代管理系統（AMS）”。但采用AMS要求該船實施壓載水排放標準的日期起不應超過 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：設有壓載艙并在美國水域營運的船舶應符合“33 CFR Part 151”規定的壓載水管理要求。除上述安裝經USCG認可的BWMS外，其他主要壓載水管理方式有以下幾項。

1）只使用來自美國公共供水系統（PWS）的水作為壓載水。

2）將壓載水排放至岸上設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 壓載水處理設備的分類

船上壓載水處理包括機械法、物理法和化學法等。機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備進行描述。

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

系統原理是在打壓載水的時候先通過濾器，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；卸載的時候就是旁通濾器，直接經過處理器殺菌后排出去。清洗單元用于清洗和保護紫外線燈管。殺菌單元是紫外線燈和人造石英管的組合，可以使波譜達到最優，從而提高并增強殺菌效果以達到最大值。

設備優點是技術成熟，對大部分微生物種類有效；缺點是對水質有要求，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。

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

設備優點是技術成熟，對水質要求不高，對于大流量系統適用；缺點是對水溫特別是鹽度比較敏感，電解時候產生氫氣，要考慮設備所在區域的通風和防爆要求，電解產物對管道腐蝕性比較大。

3.3 化學藥劑注入處理方法

處理工藝流程示意圖如圖3所示。

系統原理是在打壓載水的時候先通過濾器，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過消毒泵進入到注入器，在混合板后邊與壓載水進行充分混合后進入壓載艙，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過中和泵進入注入器，與壓載水混合后排出船外，另一個TRO控制儀控制中和泵的排量。

設備優點是系統運行費用低，節能；缺點是化學藥劑對管路有腐蝕性，設備數量較多，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 化學藥劑注入處理方法示意圖

4 結論

壓載水管理系統是一個復雜的系統，涉及到船舶的多個專業，同時結合船舶的規范和法規要求，船舶運營區域等，在新船建造或是舊船改裝過程中需要綜合考慮。