某运营船舶压载水管理系统改装探讨

苏 宇

(舟山中远海运重工有限公司，浙江 舟山 316131)

船舶压载水是船舶离岸时携带的为了保持船舶稳定平衡的压载物，船舶到岸时为空出吨位，必须将其排入到岸国的海域中。目前，船舶排放压载水引发的外来生物入侵已成为海洋有害生物传播的主要途径。国际航行船舶压载水的随意排放，已被全球环保基金组织(GEF)列为海洋面临的“四大危害”之一。

2004年，国际海事组织(IMO)通过了《船舶压载水和沉积物控制和管理国际公约》(以下简称：压载水管理公约)。按照压载水管理公约的要求，压载水的处理系统需满足D-2规则，D-2规则的适用性如表1所示。

1 压载水处理标准

压载水管理公约的主要内容是控制含有危险水生生物和病原菌的压载水和残留物的转移。该公约中的 D-2规则对压载水水质的相关内容做出了规定。控制压载水管理的设备必须符合D-2规则 。D-2规则还对排放的压载水中所容许的海洋生物和细菌的数量做出了规定，如表2所示。

表1 D-2规则的适用性

表2 D-2规则压载水中海洋生物和细菌数量

2 常见压载水处理方法

常见的处理方法有紫外线(UV)照射法、电解法、超声波法、投药法(杀菌剂次氯酸钠NaClO+中和剂亚硫酸钠Na2SO3)、羟基自由法、过氧化氢(H2O2)法，根据船东需要，选择合适的压载水处理方式。

3 运营船舶压载水处理装置的设计改装要点

1)收集如下船舶图纸: 船舶总布置图，机舱/泵舱设备布置图，压载水系统图及涉及到的淡水、压缩空气、泄放管等管系原理图，电力负荷计算书，电力系统图等。

2)结合原船机舱布置,综合考虑压载水设备及管系布置，使得设备便于安装，维修方便，船员易到达。选择设备前须对安装位置进行实船勘测，尽量布置在压载泵附近，从而减少管路的改动。

3)船舶电站的容量。选择电力负荷较小的压载水处理设备，不仅要考虑压载水处理设备和其他重载设备(如货油泵、克令吊、锚缆机等),还要考虑电力负荷是否够用，避免增加发电机。

4)油船、化学品船、LNG船等特殊船舶，选择压载水处理设备时应考虑设备的防爆性能。

5)现有船舶新加压载水处理设备安装前需做好策划，尽量缩短安装周期。

6)设备选型，应综合考虑如下因素：①空间限制， 根据船上的安装空间和维修空间，采用设备散装或单元组装模块方式；②安全因素， 会产生有毒有害、爆炸性气体的设备有防护、防爆要求；③处理时间，部分设备活性物质留存时间；④航行水域，压载水的盐度、浊度；⑤营运成本，易损件的更换和化学品的添加；⑥压载泵，泵的出口压力和流量，以及处理装置造成的系统压降。

除了上述因素外，还应为船东考虑以下因素：产品价格，系统运行的可靠性，操作的便利性，系统运行成本，相关设备的使用寿命、处理能力、设备保养维修的便利性等。根据不同船舶及船东的需求，选择合适的压载水处理设备。

4 “弗内斯”船压载水管理系统改装要点

“弗内斯”船为31 500 DWT的散货船，入级NK船级社。该船压载水处理系统使用的是JFE公司的压载水处理装置,采用投药法处理方式。投药法具有杀菌性能强、基准达标可靠、成本低、耗电小，压损少，有利于旧船改装，设备简单、寿命长、可模块化或分散安装，过程管理全自动化，操作与维护方便的优点。但是需要供给药剂，需要在船上安装药剂容器。

4.1 压载水处理装置设备组成

“弗内斯”船压载水处理装置由以下设备组成：滤器1件，1 500 m3/h；流量计3只(压载管、消毒管、中和管各1只)；消毒泵1台，6.4 L/min；消毒剂溶解单元1个，2 640 m3/h；消毒剂驳运单元1个；中和泵1台，6.4 L/min；中和输送泵(气动喷射泵)1台，35 L/min；中和柜1个，1.0 m3；中和剂溶解单元1 个，225 L；余氯分析仪3台；压载控制屏 1个；化学泵启动屏 1个；中和剂溶解单元控制屏1个和若干个阀件传感器等。

4.2 压载水处理装置原理

4.2.1 压载过程

压载泵从海底门抽吸海水至过滤单元，过滤单元为自动反冲洗过滤器，对海水实行全过滤。过滤时，直径大于50 μm的浮游生物和固体颗粒会留在滤器中，过滤后海水透过滤网到达过滤器出口。

随着滤芯里浮游生物及固体颗粒的增大，滤网内、外压差增大，导致出口压载水流量减小，自清系统根据自动探测的压差值开始启动，自清系统的运转模式分为连续反冲洗和间歇反冲洗，在自清系统连续反冲洗的模式下，当压差ΔP﹤0.050 MPa时，正常反冲洗阀打开工作；当压差0.050 MPa≤ΔP﹤0.070 MPa时，高流量反冲洗阀打开，正常反冲洗阀关闭；当压差0.070 MPa≤ΔP﹤0.090 MPa时，2个反冲洗阀同时打开；当压差ΔP≥0.090 MPa，系统停机，并保持300 s。间歇反冲洗模式中，当压差ΔP﹤0.035 MPa，反冲洗系统不工作；当压差0.035 MPa≤ΔP﹤0.070 MPa时，高流量反冲洗阀工作；其他情况与连续反冲洗模式相同。

压载水经滤器过滤后，流经流量计，同时，次氯酸钠粉末经消毒驳运单元注入至消毒溶解单元，与淡水结合成次氯酸钠溶液，经消毒泵(变频泵)注入流量计出口的海水总管里。经过混合板的湍流扰动，充分的混合，产生化学反应。通过混合板后的余氯分析仪进行浓度检测，反馈信号给消毒泵(变频泵)，调节注入溶液流量，保持氯含量在2.5～3.5 mg/L，这时，次氯酸钠溶液能够有效杀灭经过滤后压载水中的残余浮游生物、病原体及其幼虫或孢子，达到规定的杀菌效果，最后与压载水混合注入至压载舱。

4.2.2 排压载过程

处理后的压载水经过压载泵的抽吸从压载舱中排出，经过余氯分析仪检测压载水中的余氯浓度，若余氯浓度小于等于0.1 mg/L时，直接排出舷外；若余氯浓度大于0.1 mg/L，中和单元启动，向排出的压载水中注入中和剂，至余氯浓度合格后排出舷外。中和反应方程式如下：

Na2SO3+NaClO→Na2SO4+NaCl。

该压载水处理装置有3套余氯分析仪，1套检测压载时进入压载舱和卸载时流出压载舱的水，另外2套安装在压载水排海的舷外管处，检测中和后的水。

4.2.3 施工过程

设计阶段，对实船勘验，用3D扫描仪对机舱进行扫描，根据模型进行生产设计，对压载水设备、管路进行建模，确认设备管子的排布空间，是否与原船结构及管子干涉。

为了缩短船舶进厂后施工周期，船舶进厂前，船厂根据船东提供的详细设计及生产设计图纸，对管及管支架、平台、设备底座、紧固件等进行统计，采购，提前预制。其中消毒管系及中和管系需要涂塑处理，其余压载管镀锌处理，本船的压载水处理装置设备、阀件、电缆均由船东提供。

船舶进厂后，核实天窗及设备尺寸，确认是否需要开工艺孔；根据图纸确定新加压载水系统与原船压载水管系的接口位置；拆除旧管系；设备底座、平台定位、安装；设备进舱，安装；新制作的压载水管进舱，与设备及原船管系连接；电缆布置；系统密性试验；系统调试。

4.2.4 设备及管路的安装要点

1) 流量计共3只，其中压载水流量计1只，化学药剂流量计2只，安装时，要确保其进口直管段长度为3倍管径，出口直管段长度为2倍管径。

2)取样管的弯头弯向迎着水流的方向，插入深度为1/2的管子直径。

3)混合板为中间开2个扇形孔的薄圆板，安装在滤器出口的压载总管水平方向的管路上，且在药剂喷射管之后，介质通过产生湍流，使得压载水与药剂液体充分接触，充分混合。

4)连接压缩空气管，控制空气管接入消毒溶解单元；接入中和输送喷射泵，为其提供动力空气；接入余氯分析仪；接入气动阀。

5)连接淡水管，淡水注入消毒及中和溶解柜与药剂混合；淡水接入滤器，清洗滤器。

6)设备加装集油盘，除消毒溶解单元和消毒泵，其他设备集油盘需要新加泄放管以便连入泄放系统。

7)设备基座反面补强。

5 结束语

本文分析和比较了各类压载水处理方法，以“弗内斯”船压载水处理系统为模板，着重介绍投药法处理压载水的方式，并对施工过程及工程要点进行详细论述。对于修船企业，可以提前策划，提前组织生产，合理安排工程进度，提高工作效率，值得同行借鉴。