主流压载水处理设备分析

陈国刚，姜季江

（上海中远船务工程有限公司，上海 200231）

0 引言

为控制外来压载水对环境的破坏，国际海事组织（IMO）在2004年2月通过了《国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约》（以下简称：压载水公约），旨在通过船舶压载水和沉积物的控制和管理来防止、减少并最终消除有害水生物和病原体的转移对环境、人体健康、财产和资源引起的破坏。

2016年9月8日，芬兰批准加入压载水管理公约。芬兰向IMO秘书长递交了压载水管理公约批准文书。随着芬兰的加入，总吨位已经达到全球商船吨位的35.14%（超过35%的要求），缔约国达到52个（超过30个要求）。国际压载水管理公约从2017年9月8日开始生效。

1 国际海事组织要求

1.1 压载水置换标准（D-1）

压载水置换是指在距离大陆较远、水深较深的海域对船舶所携带的压载水进行交换，即排出原船舶配载用的压载水，取而代之，充入此区域海水。此深海中海水虽也含有不同程度的细菌、病毒或水生物等，但相比港口区域水环境差别较大，其中的细菌、病毒或水生物等在港口排放压载水时会因外界环境变化而很难生存，因此确保了对本地水域环境的安全。

压载水容积的交换率应不少于 95%，或对每个压载舱应注入并排出3倍容积的压载水量。

根据公约的要求，压载水交换可在以下 3类区域进行：

1）在距陆地不少于200 n mile，水深不小于200 m处进行；

2）如上要求若不能满足，则至少应做到尽量远离陆地，但无论如何距离陆地不得小于50 n mile，同时水深不得小于200 m；

3）特殊允许排放海域（由港口国主权机关划定）。

1.2 压载水排放性能标准（D-2）

压载水处理则是指对船舶压载水在排放至其他港口水域之前进行必要的杀菌、消毒和去除水中微生物的措施，要求处理后的水中活微生物含量不得超过一定限定值，从而避免了对外排区域环境造成危害。

表1 压载水排放性能标准（D-2标准）

随着2017年9月8日压载水公约的正式生效，曾作为一种过渡措施的压载水置换标准（D-1）仅能适用于公约生效后还没有更新IOPP证书的船舶，越来越多的船舶将会逐渐被压载水排放性能标准（D-2）所取代。

D-2标准实施时间表见表2。首次换证检验系指IOPP的换证检验。D-2标准实施日期之前船舶应满足D-1标准。

2 美国海岸警卫队要求

美国水域船舶压载水活生物体排放标准规则（33 CFR part 151）已于2012年6月21日正式生效，采用USCG认可的压载水管理系统（BWMS）进行压载水管理的船舶，其排放标准与IMO（D-2）排放标准完全相同。采用BWMS船舶的实施时间见表3。

实施要求如下：

1）2013年12月1日及以后建造的船舶，应在交船时安装经USCG认可的BWMS。

2）2013年12月1日以前建造的现有船舶应满足如下几项。

（1）如果未安装BWMS，根据船舶的压载舱容，仅在2014年1月1日或2016年1月1日以后第一次干坞检验前船舶允许在离岸200 n mile外采用压载水完全置换的方法。

表2 D-2标准实施时间表

表3 采用USCG BWMS船舶的实施时间

（2）根据其压载舱容，不晚于2014年1月1日或2016年1月1日以后第一次计划的干坞检验时完成安装经USCG认可的BWMS。

（3）如船舶在上述规定日期之前安装了经外国主管机关根据IMO认可的BWMS，可作为“替代管理系统（AMS）”。但采用AMS要求该船实施压载水排放标准的日期起不应超过 5年，并且制造厂提前向USCG申请AMS证书。

可供选择的USCG其他压载水管理方式有：设有压载舱并在美国水域营运的船舶应符合“33 CFR Part 151”规定的压载水管理要求。除上述安装经USCG认可的BWMS外，其他主要压载水管理方式有以下几项。

1）只使用来自美国公共供水系统（PWS）的水作为压载水。

2）将压载水排放至岸上设施或其他用于处理目的的船舶。

3）在美国水域不排放压载水。

3 压载水处理设备的分类

船上压载水处理包括机械法、物理法和化学法等。机械法主要为过滤和气旋分离；物理方法主要有紫外线照射、电解处理，超声波处理等；化学处理方法主要有氯化物处理法、过氧化氢法和臭氧法等。下面从不同处理方法对设备进行描述。

3.1 过滤+紫外线处理方法

处理工艺流程示意图如图1所示。

图1 过滤+紫外线处理方法流程图

系统原理是在打压载水的时候先通过滤器，把大的微生物都排出去，然后用紫外线处理器杀死那些微生物；卸载的时候就是旁通滤器，直接经过处理器杀菌后排出去。清洗单元用于清洗和保护紫外线灯管。杀菌单元是紫外线灯和人造石英管的组合，可以使波谱达到最优，从而提高并增强杀菌效果以达到最大值。

设备优点是技术成熟，对大部分微生物种类有效；缺点是对水质有要求，灯管有一定使用寿命，耗电量较大。

3.2 电解处理方法

处理工艺流程示意图如图2所示。

系统原理是打压载水的时候，大部分压载水经过自动滤器进入压载舱，少量压载水经过自动滤器后进入电解装置后产生次氯酸钠，次氯酸钠返回压载水中进行消毒杀菌；排压载的时候压载水经过中和单元中和后旁通自动滤器排出。

设备优点是技术成熟，对水质要求不高，对于大流量系统适用；缺点是对水温特别是盐度比较敏感，电解时候产生氢气，要考虑设备所在区域的通风和防爆要求，电解产物对管道腐蚀性比较大。

3.3 化学药剂注入处理方法

处理工艺流程示意图如图3所示。

系统原理是在打压载水的时候先通过滤器，把大的微生物都排出去，过滤后的压载水与消毒剂混合，消毒剂从消毒剂存储舱经过消毒泵进入到注入器，在混合板后边与压载水进行充分混合后进入压载舱，TRO控制仪控制消毒泵的排量；排放压载的路径如下图，中和药剂从中和药剂存储柜经过中和泵进入注入器，与压载水混合后排出船外，另一个TRO控制仪控制中和泵的排量。

设备优点是系统运行费用低，节能；缺点是化学药剂对管路有腐蚀性，设备数量较多，占用空间较大。

3.4 其他处理方法

压载水其他处理方法还有很多，比如臭氧方法灭菌、惰性气体方法灭菌等就不一一说明。

图3 化学药剂注入处理方法示意图

4 结论

压载水管理系统是一个复杂的系统，涉及到船舶的多个专业，同时结合船舶的规范和法规要求，船舶运营区域等，在新船建造或是旧船改装过程中需要综合考虑。