几种主流船舶压载水处理设备的分析比较

山东交通学院海运学院 刘刚 李家淦 王守宝

船舶运输业在现代社会的贸易活动中有着不可替代的作用。在运输过程中，船舶利用压载水来保证稳性和航行的安全。远洋船舶在排放压载水的同时，不同水域的微生物会以压载水为载体进行传播，造成外来生物入侵。目前，由船舶压载水所引起的生物入侵己经对沿海城市的生态、经济和健康造成了巨大的伤害，全球环境基金组织也将其认定为海洋面临的四大威胁之一[1]。

2004年，国际海事组织（IMO）会议通过了《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》，该公约对船舶压载水的排放标准有了明确的规定。截止到2012年10月，世界范围内已有36个国家批准了该公约，约占世界商船总吨位的29.07%[2]，已临近占总吨位35%的生效条件。随着公约生效日期的临近，大量的研发机构及船舶设备供应商都致力于船舶压载水处理系统的研究，本文将对船舶压载水的处理方法及几套主流的压载水处理设备进行介绍分析。

一、船舶压载水处理方法

船舶压载水的处理方法大致可分为三类：海上更换压载水、船上压载水处理和压载水隔离[3]。

1. 海上压载水更换

海上压载水更换包括排空法、溢流法和稀释法。该方法受到国际海事组织的推荐，也是当前在实船上应用最为广泛的一种方法。海上更换压载水设备简单，更换效果好，但是该方法运行时间长，而且有时会对船舶的安全构成一定的威胁。从长远角度看，在海上对压载水进行更换只能是一种临时方案，最好的方法是在船上直接灭活压载水中的微生物[4]。

2. 船上压载水处理

船上压载水处理包括机械处理法、物理处理法和化学处理法。其中，机械方法主要为过滤和气旋分离；物理方法主要有加热处理、放电处理、超声波处理和紫外线照射处理等；化学处理法主要有氯或氯化物处理法、臭氧法、脱氧法和过氧化氢法。在船上直接对压载水处理具有效率高，处理过程中不影响船舶的稳性和吃水，不受海况和天气限制等优点，但是压载水处理设备相对复杂。

3. 压载水隔离

压载水隔离主要是指港口接受和不排放压载水。压载水隔离能有效防止压载水中的有害水生生物传播，且操作简单，但会影响船舶的经济效益；同时，压载水的固定不排放使得船舶不能通过压载水来调整航行参数。

二、船舶压载水处理设备

现阶段，已面世的压载水处理设备多达几十种，下面就其中几套被业界广泛认可的压载水处理设备进行介绍。

1. PureBallast压载水处理系统

PureBallast是瑞典Alfa-Laval公司与Wallenius Water公司联合研制的压载水处理系统。该系统于2006年12月正式推出，2007年12月获得IMO最终认可，是世界上第一款商用压载水处理系统。2010年Alfa-Laval公司推出了更新的PureBallast 2.0处理系统，2013年又推出了PureBallast 3.0处理系统。

PureBallast压载水处理系统采用过滤和光催化的技术来处理压载水中的微生物[5]。当船舶加载压载水时，压载水首先经压载泵进入到滤器中进行过滤，除去较大的水生生物和垃圾，过滤后的压载水被送入到反应器，在反应器中，利用紫外线照射二氧化钛所产生的羟基来灭活压载水中剩余的微生物，处理后的压载水被送至压载舱；当卸载压载水时，压载水再次通过反应器，灭活航行期间在压载舱中滋生的微生物。为了避免过滤器反冲造成二次污染，压载水排出时不再通过过滤器。

2. GloEn-Patrol压载水处理系统

GloEn-Patro是韩国Panasia公司推出的压载水处理系统。2009年9月，该系统获得型式认可，2012年6月，Panasia公司又推出GloEn–Saver压载水处理系统，并已提交IMO批复[6]。2013年5月，GloEn-Patro压载水处理系统获得美国海岸警卫队(USCG)颁发的AMS批复。

GloEn-Patrol压载水处理系统采用“过滤+紫外线”技术来处理压载水中的微生物。船舶加载压载水时，压载水经压载泵进入到滤器中进行过滤，过滤后的压载水再进入到紫外线反应器（UV单元）内，在反应器中，利用紫外线照射来灭活压载水中剩余的微生物，处理后的压载水被送至压载舱；当船舶排出压载水时，压载水首先进入到紫外线反应器中，来灭活船舶航行期间压载水中滋生的微生物，然后再排出到舷外。

3. OceanSaver压载水处理系统

OceanSaver是挪威OceanSaver AS公司开发研制的压载水处理系统。2009年OceanSaver AS公司推出MarkⅠOceanSaver压载水处理系统并获得IMO的最终认可。2011年3月，OceanSaver AS公司又推出简化版的MarkⅡ OceanSaver压载水处理系统，并于2012年3月获挪威船级社（DNV）的型式批复，2013年10月获得美国海岸警卫队（USCG）的认证。

OceanSaver对船舶压载水的处理包括过滤、空化、消毒和氮饱和四个步骤[6]。当船舶加载压载水时，压载水首先进入过滤器进行过滤，过滤后绝大部分压载水进入C3-T空化器，在空化器内通过气穴的冲击性来灭活压载水中的微生物；同时，一小部分压载水（小于规定系统流量的0.5%）进入到C2-E电渗析装置中进行电渗析处理，经电渗析处理后的压载水和氮气一起喷射到压载水管路中，与空化后的压载水进行混合，实现压载水的消毒和氮饱和。船舶卸载压载水时，压载水再次进入C3-T空化器内对船舶航行过程中所产生的微生物进行灭活。同时，利用空气压缩机充入空气来恢复压载水中的气体平衡，从而避免排出缺氧的压载水。

4. “海洋卫士”（OceanGuard）压载水处理系统

“海洋卫士”是青岛海德威科技有限公司与哈尔滨工程大学联合研发的压载水处理装置。2010 年10月“海洋卫士”获得国际海事组织（IMO）签发的最终认可证书，截止到2014年2月，该系统已获得BV、CCS、DNV、RINA的全系列型式认可证书，以及美国USCG的AMS证书。

“海洋卫士”处理系统采用过滤及电催化高级氧化技术来处理压载水中的微生物[7]。当船舶加载压载水时，压载水首先进入滤器进行过滤，过滤后的压载水进入EUT处理单元。在EUT处理单元中，通过电催化产生的高活性的羟基自由基来灭活压载水中的微生物，经灭活处理后的压载水被送至压载舱。由于羟基自由基灭菌彻底，无复活，且在处理后的压载水中剩余的不高于2ppm的少量氧化物具有持续杀菌的作用，因此，在船舶卸载压载水时无需对其进行二次处理，压载水可直接排至舷外。

5. BalClor压载水处理系统

BalClor是青岛双瑞公司与中国船级社联合研制的压载水处理系统。2010年8月，BalClor获得IMO 的最终批准，是中国首家获得IMO最终批准的压载水管理系统。随后，BalClor 压载水处理系统又陆续获得CCS、DNV、BV、NK的型式认可，并于2013年4月通过USCG AMS临时认可。

BalClor处理压载水的过程包括过滤、电解和中和。船舶加载压载水时，压载水首先进入过滤器进行过滤，除掉压载水中较大的微生物及颗粒，然后从过滤后的压载水管路中取一个小流量的压载水进入电解装置进行电解，经电解产生的次氯酸钠溶液回注到压载水管路中来灭活压载水中的微生物；压载水排放时，当压载水中余氯浓度小于IMO规定值时，中和系统不启动，压载水直接排放到目的地海域，当余氯浓度大于IMO规定值时，中和系统自动启动，向排水管中注入中和剂，中和剂的流量由控制系统根据TRO检测仪反馈的浓度信息自动控制。

三、压载水处理设备比较

1. 处理技术的比较

目前，压载水处理系统大都联合两种或两种以上的技术，过滤作为一种经济、实用、成熟的处理技术而被广泛运用在压载水的初始处理过程中。在上述压载水处理系统中，除过滤技术之外，GloEn-Patrol 压载水处理系统所采用的紫外线处理技术和BalClor压载水处理系统的电解技术具有较强的竞争力。一方面是因为电解技术在现有船舶海水的处理中已取得了较为广泛的应用，大多数的船东和船员对该技术也比较熟悉，且紫外线技术是被认为最为环保、安全的杀菌技术；另一方面是因为目前大部分通过认证的压载水处理设备都涉及到电解和紫外线技术，这使得其市场认可度得到很大的提高。英国劳氏船级社（LR）2011年6月发布的《压载水处理技术现状报告》显示，紫外线和电解技术是目前压载水处理的主流技术，有关专家估计，在未来压载水处理设备的市场中，紫外线技术的压载水处理系统将会占市场总额的45%，电解技术的压载水处理系统会占市场总额的35%。

2. 经济性与适用性的比较

经济性和适用性是船东在选择压载水处理系统时所重点关注的。现阶段，各大压载水处理设备制造商都在努力优化其设备，以求达到节能、灵活和适用范围广的要求。相对于其他压载水处理系统，“海洋卫士”（OceanGuard）压载水处理系统在经济性方面具有较大的优势，这是因为“海洋卫士”压载水处理系统所采用的电催化高级氧化技术对微生物灭活效果明显，而且在船舶排放压载水时，无需对其进行二次处理。据有关数据显示，一台处理量为1000 m³/h的“海洋卫士”（OceanGuard）压载水处理设备，其能耗仅约为17 kW。就压载水处理系统的适用性而言，挪威OceanSaverAS公司的OceanSaver压载水处理系统体现出了较强的竞争力，经权威部门检测，OceanSaver压载水处理系统既适用于苏伊士船型及以上的大型船舶（包括原油船、LNG船及化学品船等），又可适用于各种中小型船舶。

3. 市场份额的比较

在压载水处理系统面世之初，其竞争点主要体现在产品的灭活效果和处理技术上，经过几年的发展，随着业界对压载水处理技术的熟知和压载水处理设备的增加，产品的订单数量也成为反应其竞争力的重要指标。从压载水处理系统的订单情况来看，PureBallast压载水处理系统的订单居首。虽然PureBallast压载水处理系统采用的光催化杀菌技术并非主流技术，但是Alfa-Laval是世界上最先研制压载水处理系统且率先获得一系列认证的公司，这使得该公司有较丰富的压载水设备实船安装经验，因此其市场开拓工作进展的较为顺利。此外，GloEn-Patrol 压载水处理系统和“海洋卫士”（OceanGuard）压载水处理系统虽然面世时间比较晚，但发展极为迅速，其市场份额也仅次于PureBallast压载水处理系统，截止到2012年9月，Panasia 已获得250艘船舶的压载水处理系统合同订单，截止到2013年9月，青岛海德威科技有限公司已签了200多艘船舶订单。

四、结语

据不完全统计，截至2012年，全球已有29种压载水处理系统通过了IMO的最终认可和各国相关主管部门的型式认可，开始批量生产。作为世界航运大国，中国应加大政策和资金支持力度，促进压载水处理设备的研发和产业化，从而保证中国在履行国际公约过程中的主动地位。

[1]张硕慧. 船舶压载水转移外来物种机制的探讨[J].中国航海,2002(1):43-47.

[2]费珊珊，张仁平. 国际海事组织海上环境保护委员会第64届会议简报[J].世界海运,2012,35(11):52-53.

[3]李芳，李伟. 船舶压载水污染的处理方法研究进展[J].中国水运,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，李光银. 船舶压载水处理设备的研制现状及认证[J]. 船舶工程,2012(4):10-13.

[6]彭雪竹. 压载水处理系统市场现状及趋势[J]. 船舶物资与市场 2012(6):29-36.

[7]邱力强，张晓荣. 船舶压载水处理设备及应用技术研究进展[J].青岛远洋船员学院学报 2012,33(4):29-36.