船舶壓載水處理系統研究

呂亮亮

（上海中遠海運重工有限公司，上海 201913）

1 船舶壓載水的危害

隨著海上航運事業的不斷發展，現代船舶的運輸量越來越大，同時船舶的壓載水排放量也在不斷增加，主流船型的空船壓載水量占船舶載重量的35%以上。每天全球有3000～4000種外來水生物會隨著船舶壓載水進入到新的海域，這極易導致海域遭受外來物種入侵，危害當地海域的生態平衡。因此，全球環保基金組織將船舶壓載水列為海洋環境的主要危害之一。如果不對船舶壓載水進行有效處理，直接將其排放在海洋中，會對海洋的水質以及環境產生極大污染。同時，隨著壓載水內病毒、細菌等進入到海洋，會影響海洋生物的安全性，導致海產品的安全性受到影響，進而威脅人類的身體健康[1]。

2 國際海事組織對船舶壓載水的要求

在船舶壓載水處理系統研究和應用的過程中，需要根據國際海事組織對船舶壓載水的管理要求保證船舶壓載水處理系統的應用效果。國際海事組織對船舶壓載水的管理要求主要體現在以下方面。

第一，壓載水的公約要求。船舶壓載水會對海洋生態環境產生極大危害，國際海事組織利用《壓載水公約》規定了遠洋船舶必須安裝經過認證的壓載水處理系統。沒有安裝壓載水處理系統的遠洋船舶不能進出國際海事組織成員國港口，如果違反壓載水公約內的相關規定會受到嚴厲制裁以及處罰。

第二，對壓載水處理后的性能有一定的標準要求。公約中規定，利用船舶壓載水處理系統對壓載水進行處理后排放的壓載水要滿足一定的性能標準，對可存活水生物、有毒霍亂弧菌、大腸桿菌以及腸道球菌等都有明確具體的規定。

第三，壓載水處理系統的安裝許可要求。為了能夠滿足壓載水處理后的性能指標，在壓載水處理系統應用過程中，需要對其處理方法和處理能力進行檢測。國際海事組織要求船舶上安裝的壓載水處理系統需要經過壓載水管理系統的許可條件，要根據水處理系統是否會產生活性物質，獲取國際海事組織或者船旗國主管機關簽發許可證明。只有確保船舶壓載水處理系統以及處理方法與國際海事組織提出的有效、環保、經濟、安全和操作等要求相符合，才能控制壓載水對海洋生態環境產生的危害降至最低[1]。

3 船舶壓載水處理系統技術類型

在壓載水處理系統應用過程中，需要根據國際海事組織對壓載水處理系統的相關要求進行合理選擇，要保證壓載水的排放能夠達到相應的性能指標。同時，要對船舶壓載水內的沉積物進行合理控制，盡可能消除有害水生物及病原體，防止有害物質轉移，避免對生產環境、人體健康產生危害。當前，壓載水處理系統在應用過程中的處理方法主要包括機械物理處理方法、化學處理方法以及組合處理方法。

3.1 機械物理處理方法

機械物理處理方法主要指的是機械處理方法以及物理處理方法。在利用機械處理方法時，主要是在壓載水裝載時，利用過濾或者超聲波將一定大小的海水微生物從壓載水內部分離出去，確保壓載水排放能夠達到相應的性能標準。物理處理方法主要指的是利用紫外線照射或者加熱等方式對壓載水內的細菌和其他微生物進行殺滅處理。這兩種方法在一定程度上可以對一定范圍內的微生物進行有效處理，并且不會對生態環境產生影響，也不會產生二次污染。但是，機械物理處理方法在應用過程中所殺滅的病原體以及微生物有一定限制，并不能提高壓載水處理效果。

3.2 化學處理方法

化學處理方法主要指的是利用化學物質添加或者化學反應的方式殺滅壓載水內部的生物，可以在一定程度上提高微生物的處理效果。化學處理方法的應用比較廣泛，目前在壓載水處理系統中所采用的很多方法均屬于化學處理方法，如臭氧法、氯化法等。但是，化學藥劑在應用過程中可能會威脅船員的健康以及安全，并且會對船舶的泵管系統以及壓載艙產生不利影響，還會對海洋生態環境產生二次污染。在應用化學處理方法時，每一種化學物質的處理劑量都有對應的微生物。因此，在完成微生物處理后，壓載水內部可能會殘余化學藥劑，還需要對殘留的化學藥劑進行還原或者消除，才能夠防止壓載水處理系統對生態環境產生二次污染，在一定程度上增加壓載水處理系統的應用成本。

3.3 組合處理方法

組合處理方法主要指的是機械物理以及機械化學組合的處理方法。其中，機械物理組合處理方法主要利用壓力反沖過濾或者超聲波旋分完成壓載水預處理工作后，再利用紫外線照射或者脫氧方法對壓載水內的細小病原體進行二次消除。這種組合應用方法能夠在一定程度上提高船舶壓載水處理效果，但是對一些特定的病原體和微生物處理效果有一定限制。機械化學組合方法主要是利用過濾或者旋分結合電解或者電離等處理技術完成壓載水內部有害物質的處理工作，確保壓載水能夠達到排放要求。在選擇船舶壓載水處理系統處理方法的過程中，需要根據遠洋船舶的具體情況對壓載水處理系統進行充分考慮，要在參考船舶運營特點、可布置處理設備艙室空間、壓載艙總容量、壓載泵排量、壓載水處理要求以及船舶其他系統的操作要求等內容的基礎上進行合理選擇，防止因為港口國的取樣檢查規定以及壓載水管理系統的認可技術方法存在差異而影響船舶壓載水處理系統的應用效果，導致在港口國檢查取樣驗證時不符合相關規則而出現滯留風險[2]。

4 我國國產船舶壓載水處理系統

4.1 海洋衛士船舶壓載水處理系統

在我國對船舶壓載水處理系統進行研究的過程中，海洋衛士壓載水處理系統是應用比較廣泛的處理設備。海洋衛士壓載水處理系統主要包括控制單元、過濾器、EUT單元。

第一，控制單元的主要功能是控制整個系統的運行，可以完成各類傳感信號的檢測以及采集工作，并且可以對報警信號以及控制系統的啟動以及關閉進行有效處理。此外，控制單元還可以利用控制程序對系統運行進行操控。可以顯示出系統不同部分的工作狀態以及傳感器獲取的檢測數據。

第二，過濾器的主要功能是完成壓載水處理工作。過濾器在應用過程中具有全自動反沖洗功能，能夠保證反沖洗以及過濾同時進行，并且可以通過對過濾器的過濾精度進行控制，達到阻止較大顆粒海洋生物或者進入到壓載艙的目的。

第三，EUT單元是海洋衛士水處理系統的核心單元。每一個單元的型號存在一定差別，因此處理流量有一定差別。可以根據船舶的具體要求對EUT單元型號進行合理選擇。EUT單元主要包括催化單元以及超聲單元兩部分，其中催化單元能夠產生大量羥基自由基等高活性氧化物質，可以在短時間內快速殺滅壓載水內的活性生物；超聲單元在應用過程中可以定時清洗催化單元表面，確保催化材料的使用壽命。

海洋衛士壓載水處理系統在應用過程中具有較強的優勢，電催化高級氧化技術可以達到高效殺菌的目的，并且可以保證對海洋內各種細菌病毒以及休眠中的卵藻類等進行殺滅。此外，該系統在應用過程中不會破壞腐蝕船體，船體具有較強的安全性，處理后的壓載水對船體不會產生任何腐蝕效果，并且海洋衛士壓載水處理系統滿足國際海事組織對壓載水的性能標準。在該系統應用過程中，能耗相對較低，運行成本比較低。還具有較強的防爆性能，可以在游輪、液化氣船的泵房內安裝利用。該系統的模塊化設計相對合理、結構緊湊、體積相對較小，安裝過程也比較簡單方便，容易開展后期維護工作，可以滿足不同大小船舶的應用需求。再加上海洋衛士處理水處理系統的部件質量比較高，利用優質材料以及優質設備，能夠保證水處理系統的使用年限。該水處理系統除了能夠在海洋船舶中進行應用外，還可以應用在淡水船舶，經過處理后排放的水質不會對周圍海域以及水域環境產生影響[2]。

4.2 海洋博士船舶壓載水處理系統

海洋博士船舶壓載水處理系統是經過國際海事組織批準的水處理系統。這一處理系統在處理壓載水時，采用的是過濾+紫外線照射+光催化氧化的協同處理技術，能夠對船舶壓載水內的藻類細菌等生物進行滅殺，并且排放的壓載水水質滿足國際海事組織對壓載水的排放性能標準要求。在該壓載水處理系統應用過程中，不會添加任何化學物質，因此，排放的壓載水不會威脅船員人的身體健康，也不會對船體產生破壞，不用進行二次處理，不會對海洋生態環境產生二次污染。在該系統應用過程中采用的是模塊化設計方法，可以應用在新船設計以及舊船改造過程中，能夠滿足各種船型、水域以及航線的需求。

5 結語

在遠洋船舶航行過程中，對壓載水處理系統進行選擇時，必須綜合考慮船舶類型、航線、壓載水處理系統的主要特點以及后期維護方法、維護費用等因素。這樣才能夠盡可能提高壓載水處理系統的應用效益。對壓載水處理系統進行應用的過程中，需要嚴格根據港口國家的水取樣檢查方法、標準以及國際海事組織的壓載水排放性能標準等，對壓載水處理系統處理后的壓載水進行檢測和試驗，確保壓載水處理系統的應用效果能夠滿足相應標準，防止因為港口國檢查不合格而導致船期延誤。