某轮压载水处理系统简介及管理要点

张运秋



某轮压载水处理系统简介及管理要点

张运秋

（青岛远洋船员职业学院，山东青岛 266071）

介绍某轮实船安装的船舶压载水处理系统的工作原理、组成部分和操作程序以及日常操作与管理注意事项，为船舶公司机务和轮机管理人员提供技术参考。

压载水 电解 中和 管理

0 引言

船舶航行中，压载是一种必然状态，船舶在加装压载水的同时，海水中的生物也随之被加装入压载舱中，直至排放到目的地海域，从而引起了有害生物和病原体的传播。这样可能会对海洋生态系统、社会经济及人类健康等造成危害。为了更有效的控制船舶压载水排放引起的外来物种入侵、有害生物和病原体传播，国际海事组织IMO通过了《国际船舶压载水和沉积物控制和管理公约》（简称《船舶压载水公约》），该公约规定船舶必须安装压载水处理设备，否则该公约生效后未安装压载水处理设备的船舶就不能驶入IMO成员国港口[1]。随着2016年9月8日芬兰的加入，已经批准加入压载水管理公约的国家数量达到了52个，总运力已经超过IMO规定的全球商船吨位35%的要求，这意味着国际压载水管理公约将从2017年9月8日确定生效[2]。某轮安装青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司生产的BalClor BWMS压载水处理系统，日常管理中，轮机管理人员应在了解压载水管理系统原理的基础上，熟悉系统操作，并有针对性地对系统进行必要维护，以确保系统安全长效运行。

1 BalClorBWMS压载水处理系统工作原理

该系统对压载水处理过程分为三个过程：过滤、灭活和中和[3]，如图1所示。压载时，压载水全部通过安装在主管路上的过滤器以过滤去＞50 μm的海生物和固体杂质，从过滤器后的海水主管路引一支管进入电解单元电解，电解后的海水又会注回压载水主管路，并随主管路海水进入压载舱，对细菌及微生物进行灭活，残余的活性物质会在压载舱内存在一定时间，以抑制航行过程中细菌和微生物的生长。排载时，海水无需进入电解单元和过滤单元，可直接排出舷外，排载口的TRO传感器会即时监测排载水中TRO浓度（总残余氧化剂浓度），如果TRO浓度＞0.1 ppm，系统会自动启动中和单元向海水管中注入中和剂，中和残余的氧化剂，如果TRO浓度＜0.1 ppm，中和单元不会启动，排载海水可直接排放。

2 主要部件介绍

2.1 过滤单元AFU

过滤单元包括过滤器、排污泵和淡水注入管路，如图2所示。过滤器是一个自动反冲洗过滤器，在冲洗过程中只有很小的压力降，不会影响系统工作以保证系统能够连续工作。该过滤器可以有效过滤大于50 μm的海生物和固体杂质。当前后压差变化超标或者达到设定时间，系统自动反冲洗时间约2～3 min，被反冲洗污水通过排污泵排至舷外。

2.2 电解单元EDU

电解单元主要作用是电解海水产生次氯酸钠，用于杀灭海水中的病菌，由电解槽、旋风式分离器、抽风机、气体探测器等组成，如图3所示。

1）电解槽

电解槽是整个系统的核心部件，应用于船舶全寿命周期。被过滤过的压载水有大约1%引入电解槽，在直流电作用下发生电解反应，阳极：2Cl-→Cl2+ 2e 阴极：2H2O + 2e→2OH-+ H2↑，总的反应式为NaCl + H2O→NaOCl + H2↑，即电解产生电解液（次氯酸钠溶液）和附属产物氢气，电解后的海水又被注回压载水主管路。

2）旋风式分离器

应用旋风分离原理分离在电解过程中产生的氢气。重力，惯性力和离心力的复合作用推动次氯酸钠溶液径向向外向下通过液管出口流出，同时氢气被向里向上通过气管排出。

3）抽风机

抽风机是BalClorBWMS一个最重要设备之一，其主要目的是稀释电解产物——氢气，至少是释放前的100倍，以确保船舶操作的安全。

4）气体探测器

气体探测器包括氢气探测器和氯气探测器.把气体的浓度值转换成4～20 mA的标准电流值并传送给PLC。经过逻辑分析，控制器将通过发送声光报警信号和记录报警的时间和浓度值回复所收到的信号，同时如果气体的浓度值达到超高报警值，整个系统将会关闭。氢气报警设定：氢气在空气的低爆炸极限是4%。当氢气的浓度达到20%LEL，系统将发出声光报警。当氢气的浓度超过60%LEL时，EDU会立即停止，并在HMI上面显示报警明细并立即通风。氯气报警设定：一旦氯气浓度值达到0.4 ppm，系统将发出声光报警。当氯气浓度超过0.55 ppm，EDU将会立即停止工作，并在HMI上面显示报警明细并立即通风。

5）海水增压泵

在压载期间，如果是在淡水区域或者含盐分低的海水区域，需要先起动海水增压泵，少量的在尾尖舱过滤的压载水被泵进电解装置。

6）加药单元

由加药泵、电磁流量计和气动阀组成，经电解后的海水通过加药单元注回压载管路。

2.3 中和单元ANU

中和单元用于中和排载水中残余的氧化剂。由中和罐和计量泵组成，如图4所示。

1）中和罐是一个容积为1m3的容器，用来配置中和剂（中和剂有效期为3个月）。中和剂采用硫代硫酸钠，它与次氯酸钠发生反应生成无毒产物，反应式为:

Na2S2O3+4NaClO+H2O→2NaHSO4+4NaCl

配药方法：先注入淡水至中和罐液位达总高度的一半，加入固体硫代硫酸钠（每立方米需加入290 kg硫代硫酸钠），再重新注入淡水至满，开启搅拌器，连续搅拌20 min。

2）计量泵

计量泵被用来泵出一定量的中和物和残余氧化物作用，确保TRO(总残余氧化物)水平不要超过IMO颁布的关于活性物质的排放标准。泵速是根据TRO值和所排放压载水的流量计算出所需中和液的数量通过PLC来调节。

2.4 TRO余氯监测装置

TRO余氯监测装置用来监测压载水中的TRO浓度，由TRO取样装置和TRO分析仪组成，取样装置由气动泵和几个电动阀组成。TRO分析仪有两瓶试剂，一瓶缓冲剂，一瓶指示剂。压载时TRO余氯监测装置测量压载水中的次氯酸钠溶液浓度并发送到PLC，PLC与设定值比较分析后将结果发送给整流器，整流器根据结果调整输出电流来控制电解产生次氯酸钠的量，以维持TRO浓度（7.5 mg/L）。排放压载水时，取样装置从压载水中吸取少量压载水到TRO分析仪中，由控制系统根据TRO值和所排压载水的流量自动分析计算出所需中和剂的量。

2.5 控制系统

1）整流器

整流器是一种高频率电闸，整流功率提供用来AC(交流)装换成DC（直流），并为整个BWMS提供直流电源。整流器主要由功率调制器，监控器以及机座构成。每个功率调制器分开地工作在平均电流并列运行。

2）系统控制箱柜

系统控制柜是BalClorBWMS的控制中心，能够稳定工作和方便的操作。这控制柜是由箱体、PLC、触摸屏、中间继电器、终端和接触器等组成。系统的远程控制是通过远程控制盒来实现的。控制柜提供AC电源给仪表和电动阀。PLC在箱中控制整流器、电解器和电动阀来实现电解和中和过程，所有的这些操作都可以被导入到触摸屏上。控制箱可以通过RS485或者无源触点信号与岸上控制系统联系。

3 界面操作

压载水处理系统设计有两种语言，打开人机界面HMI，按下相应按钮可以进行语言切换，操作模式也有两种，按下相应按钮可以进行手动/自动模式切换，一般情况不要使用手动模式，手动模式操作需要输入密码才能进行操作。操作位置可以选择本地/遥控操作。操作如下：开启电源，进入下列界面，按下相应按钮，可以进行手动/自动切换和语言切换。点自动进入下列页面，按要求点击按钮进入下一界面进行对应操作。

LS21 EDU缓冲罐液位计EQ14加药泵；

TT21 EDU温度计FT01，FT02主管路流量计；

CM21 EDU盐度计AFU过滤器；

PS21EDU压力表EQ09计量泵；

FT21 EDU流量计FT03,FT04加药泵流量；

LS31中和单元液位计TRO余氯分析仪；

如点查询，进入以上界面查看历史记录。

4 日常操作与维护

1）在设备进行压载/排载运行前，先确认相关的阀门处于正确的打开/关闭状态。注意：如果船舶要进入淡水区域或含盐量低的海水区域压载，要预先把艉尖舱压载一定量的含盐量高海水，以备做电解海水；2）确认TRO的试剂（包括缓冲剂和指示剂两种）已配置好并正确安放在TRO上，并保证试剂的注入管路通畅。（注：TRO的指示剂配置后有效期为3个月、缓冲剂有效期为1年）；3）进行排压操作时，确认中和单元的中和液已配置好，并高于液位报警值（20 cm）；4）设备停止运行后，关闭相关的管路阀门和设备气源，并将TRO的指示剂取出，冷藏保存。5）压载作业结束前，要至少手动反冲洗过滤器5～6次，以彻底冲洗过滤器，作业结束后，最好用淡水冲洗过滤器8～16次以置换滤器内海水，如果没有足够的淡水，也至少要用淡水注满滤器；6）开始排载后，前10 min左右管路有可能流量不稳定，TRO一直显示测试值，10 min后显示正常数值；7）TRO每2 min取样一次，整流器电流依据取样四次动作一次；8）投药泵出口压力≥0.2 mpa，保证电解液能完全注入压载管路。

5 结束语

《船舶压载水公约》生效日期的临近要求船东在这一问题上已不能继续观望，必须采取实际行动加以应对，而安装压载水处理系统是比较好的应对方法。但是，压载水处理系统对轮机管理人员来说是新设备，该系统包括的设备较多，该系统目前尚不完善，压载水处理系统在船上还没有正式使用，以前也没有经验可循，所以一方面需要厂家进一步改进，同时也需要我们轮机管理人员认真阅读压载水处理系统的说明书，深入了解系统中每一设备的结构和工作原理，尽快掌握管理技能，提高管理水平，从而保障设备的安全长效运行。

[1] 中国船级社. 压载水公约实施指南[Z]. 2015.

[2] 胥苗苗. 压载水公约生效倒计时，航运界如何接招[J]. 中国船检，2016,（198）: 50-53.

[3] 顾利民，严雄伟. 电解制氯灭活技术在压载水管理中的运用[J] . 航海技术，2014,（207）: 70-72.

Introduction and Management of Ballast Water Treatment System in A Ship

Zhang Yunqiu

(Qingdao Ocean Shipping Mariners College, Qingdao 266071, Shandong, China)

U664. 9

A

1003-4862（2017）03-0021-04

2016-12-15

张运秋（1976-），男，讲师。研究方向：船舶轮机教学和研究。