上海港洋山深水港区船舶压载水应急处理方案

陈挺 钱仕杰 张乐 蔺扬洋 陈建武

随着《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》（以下简称《国际船舶压载水公约》）的生效实施，航运业对船舶压载水处理技术和处理设备的研发不断深入。作为世界级集装箱港区，上海港洋山深水港区（以下简称“洋山港区”）的船舶压载水排放量巨大。本文结合《国际船舶压载水公约》和我国对船舶压载水应急处理的相关规定，针对洋山港区船舶压载水排放现状，基于船舶压载水主要处理方法和工艺，提出洋山港区船舶压载水应急处理方案，以期为集装箱码头船舶压载水应急处理提供参考。

1 《国际船舶压载水公约》和我国对船舶压载水应急处理的相关规定

船舶压载水是为了确保船舶安全平稳航行而装入船舶压载舱中的淡水或海水。当船舶加装压载水时，当地海域的水生物会随压载水装入压载舱中，航程结束后再随压载水排放到目的港海域。船舶压载水携带的有害水生物和病原体会威胁目的港海域的生态安全，影响生物多样性和渔业资源可持续发展，危害人类健康和社会安定，已被认定为全球海洋生态环境面临的四大威胁之一。为了消除船舶压载水对全球海洋生态环境造成的威胁，国际海事组织于2004年制定《国际船舶压载水公约》。该公约于2017年9月正式生效。截至2020年9月，已有83个国家和地区加入《国际船舶压载水公约》，签约国家和地区的商船吨位占世界商船总吨位的比例达到90.98%。《国际船舶压载水公约》包含22项条款和1个技术性附则，其核心管理要求是通过压载水置换达到D-1排放标准，或通过压载水处理达到D-2排放标准。为了满足D-2排放标准，船舶需要安装压载水管理系统，即在加载压载水时或在压载舱内或在排放压载水前对压载水实施物理、化学或生物处理，使排放的压载水中存活的生物数量、指标微生物等符合规定要求。

为了应对《国际船舶压载水公约》的生效实施，交通运输部海事局于2019年1月11日印发《船舶压载水和沉积物管理监督管理办法（试行）》，其中：第七条规定，鼓励港口经营人或从事港口服务的单位建设压载水接收处理设施，以应对船舶压载水管理系统故障或其他突发状况导致的无法满足《国际船舶压载水公约》要求的情况;第十六条规定，船舶应当将未经处理或处理不达标的压载水和沉积物交由具备接收处理能力的单位接收处理，接收单位应当在接收作业完毕后为船舶出具压载水或沉积物接收单证，并由船长签字确认;第十七条规定，从事压载水或沉积物接收处理作业的单位应当配备符合相关技术标准的接收处理设施。此外，上海海事局出台《船舶压载水和沉积物管理监督管理指南》，允许检测超出《国际船舶压载水公约》标准的船舶使用港口压载水接收处理设施处理压载水。

2 洋山港区集装箱码头基础设施情况

洋山港区位于杭州湾口外的浙江省嵊泗崎岖列岛，由大洋山、小洋山等数十个岛屿组成，是我国首个在海岛上建设的大型港区，也是距上海市中心区域最近的深水良港。[1]洋山港区于2002年6月26日开建，分四期工程建设：2005年12月10日完成一期工程建设，二期、三期和四期工程分别于2006年12月10日、2008年12月10日和2017年12月10日建成投用。目前，洋山港区全部四期工程共拥有集装箱深水泊位23个，其中17个泊位可以停靠级（20万t级）以上集装箱船舶。[2]自投产以来，洋山港区集装箱吞吐量逐年增长，目前已成为世界上规模最大、作业最繁忙的集装箱港区。洋山港海事局的统计资料显示：洋山港区现有77条国际航线，覆盖全球主要经济贸易区[3];平均每月接卸国际班轮350艘次，其中包括级（t级）以上超大型集装箱船舶60艘次以及级（20万t级）以上超大型集装箱船舶50艘次。

根据上港集团发布的数据：2018年上海港完成货物吞吐量5.61亿t，完成集装箱吞吐量4 200万TEU，其中洋山港区完成集装箱吞吐量1 842万TEU。从洋山出入境边防检查站获悉：2019年上海港集装箱吞吐量为4 330.3万TEU，其中，洋山港区集装箱吞吐量为1 980.8万TEU，比上年增长7.5%，占上海港集装箱吞吐总量的比例为45.7%。在新冠肺炎疫情给全球物流业带来重重挑战的背景下，2020年第三季度，洋山港区集装箱吞吐量始终保持在高位，月吞吐量稳定在170万TEU以上。

3 洋山港區船舶压载水排放现状

随着上海国际航运中心的基本建成，上海港已发展成为全球第一大集装箱港，洋山港区的年集装箱吞吐量屡创新高，这意味着船舶压载水排放量也在增加。洋山港海事局的统计资料显示：2017―2018年，洋山港区排放压载水的船舶累计170余艘次，累计排放压载水约596 900 m3;2018―2019年，洋山港区排放压载水的船舶累计180余艘次，累计排放压载水约641 700 m3。据洋山港海事局最新统计，2020年1―5月，洋山港区排放压载水的船舶累计达49艘次，其中：国内航线船舶18艘次，国际航线船舶31艘次，累计排放压载水168 146 m3;8艘次船舶压载水来自公海，累计排放量为3。分月份来看：1月为10艘次，累计排放压载水35 520 m3;2月为9艘次，累计排放压载水36 042 m3;3月为12艘次，累计排放压载水30 054 m3;4月为10艘次，累计排放压载水39 350 m3;5月为8艘次，累计排放压载水3。根据实船统计资料：国内航线集装箱船舶压载水平均排放量为800 m3/艘次，国际航线集装箱船舶压载水平均排放量为3 000～5 000 m3/艘次;单船压载水最大排放量为11 080 m3;船泵压载水排放能力为300～900 m3/h。

4 船舶压载水主要处理方法和工艺

4.1 船舶压载水主要处理方法

船舶压载水处理方法按照原理不同分为机械处理方法、物理处理方法和化学处理方法等。[4]

（1）机械处理方法 船舶压载水机械处理方法主要包括过滤法、旋流分离法和稀释法等。过滤法常用于船舶压载水初始处理阶段，通过选择合适网目的滤网，直接滤除压载水中不能通过滤网的水生生物[5];旋流分离法通过旋转部件的重力分离，将不同比重的颗粒和水生生物从海水中分离出来;稀释法要求从压载舱顶部注入清水，然后将稀释后的压载水从压载舱底部排出。目前，考虑到适用性和处理效果，在船舶压载水处理过程中常将过滤法与其他方法结合应用。

（2）物理处理方法 船舶压载水物理处理方法包括加热法、超声波法、紫外线法和脱氧法等。加热法利用蒸汽、船用发动机余热等將压载水加热至38～45℃，从而对船舶压载水中的生物实施灭活处理[6];超声波法依托超声波作用于压载水时产生的热量及压力波偏向，实现对压载水中多种生物的灭活处理，是一种使用历史较长的压载水处理方法[7];紫外线法是一种通过紫外线照射杀灭压载水中水生生物的方法，通常波长240～260 nm的紫外线有较好的灭活效果，其中波长253.7 nm的紫外线能够实现对压载水中多数病原体和生物的灭活处理;脱氧法通过向封闭的压载水舱中注入惰性气体或耗氧物质（如Na2SO3、SO2、Na2S2O5等）造成缺氧环境，从而灭杀鱼类、无脊椎动物幼虫和好氧细菌等。

（3）化学处理方法 化学处理方法主要利用化学试剂（如消毒剂、化学杀菌剂等）、化学物质（如强氧化性物质）或化学反应灭杀压载水中的水生生物，主要包括氯化法、电解法、臭氧法和磁化法等。氯化法通过向压载水中加入氯气、次氯酸和二氧化氯等含氯药物灭杀压载水中的微生物[8];电解法主要利用海水分解次氯酸盐达到水处理的目的，该方法可灭杀压载水中绝大多数的水生生物、细菌和病原体微生物;臭氧法主要利用臭氧的强氧化性灭活压载水中的病毒、细菌和孢子，臭氧发生技术主要分为光化学法、电化学法和电晕放电法;磁化法通过永磁设备或通电线圈产生特定通量的磁场，从而改变水的酸碱度、盐度等特性，进而抑制水中有害的海藻、贝类、鱼类等生物生长，磁场还可通过改变生物自身组分灭杀有害生物。

4.2 船舶压载水主要处理工艺

通过应用船舶压载水中水生生物灭活处理方法或阻碍压载水中水生生物繁殖力的方法，研发出相应的船舶压载水处理工艺。目前常用的船舶压载水处理工艺包括紫外线工艺、电解工艺和脱氧工艺等，其优缺点比较见表1。

5 洋山港区船舶压载水应急处理方案

在建设洋山港区三期工程时，环评要求建立洋山港区运营期船舶压载水管理体系，设置高效压载水前处理装置、生物灭活装置和接收处理缓冲池。基于船舶压载水主要处理方法的技术特点和效果，结合洋山港区“即时处理、即时排放、船舶不滞港”的船舶压载水应急处理原则，洋山港区建设船舶压载水岸基应急处置设施，并采用相对成熟的“过滤法+紫外线处理”的船舶压载水处理方法和工艺。

按照国际海事组织《压载水港口接收设施指南》的要求，洋山港区船舶压载水港口接收处理设施以集装箱为固定载体，以集卡为移动载体，配备多级高效过滤系统和生物快速灭活、沉积物处理等核心功能单元，在近海、锚地和码头为已安装或未安装压载水管理系统的集装箱船舶提供压载水应急处理服务（压载或卸载），使出水满足D-2排放标准，以达到控制海洋水生生物传播、生物入侵和生态污染等目的。固定载体采用40英尺标准集装箱，方便集卡或拖车运输;设置港口抓吊通用吊耳，适用于集装箱吊机或专用集装箱搬运车;集装箱法兰接口采用内凹式设计，以免集装箱在运输过程中因遭受碰撞而损坏;箱底设置专用的叉车移动槽口，方便临时装卸和移动就位。集装箱内设置专用的电缆收放装置，适用于长距离输电;配置专用的航空插头，便于系统从港口岸电箱快速取电。快速连接管件为卡扣式，不需要拧螺栓，材质为铝合金，具有强度高、质量轻、方便搬运和拆卸等优点。洋山港区船舶和岸基集装箱式压载水应急处理设施工作示意如图1所示。

6 结束语

虽然船舶压载水应急处理可以给船舶和港口带来诸多好处，但并不意味着所有港口都适合建设船舶压载水接收设施，如果盲目投资建设，可能会造成资源浪费。鉴于此，相关部门应当联合开展船舶压载水港口接收设施可行性分析工作，综合考虑投入费用、使用效率、环境影响等因素，最终确定船舶压载水港口接收设施建设方案。

参考文献：

[1] 贾远琨. 洋山深水港四期自动化码头[J]. 百科探秘（海底世界），2019（z2）：12-15.

[2] 顾刚，张励，刘明兴，等. 见证洋山深水港项目诞生的难忘岁月[J]. 上海党史与党建，2018（8）：12-17.

[3] 黄少卿. 洋山港――名副其实的东方大港[J]. 港口经济，2016（7）：53-55.

[4] 祝秋波. 船舶压载水处理技术研究[J]. 航海，2015（3）：67- 69.

[5] 谢承利，翁平，李小军，等. 船舶压载水处理技术应用综述[J]. 船海工程，2010，39（6）：86-90.

[6] 陈华. 国内外船舶压载水处理技术现状分析[J]. 价值工程，2020，39（11）：229-230.

[7] 尹海山. 船舶压载水处理技术及处理系统的选型研究[J]. 中国高新技术企业，2016（27）：24-25.

[8] 徐飞，徐欢，沈翔. 船舶压载水处理技术发展现状及应用[J]. 船舶物资与市场，2020（6）：7-8.

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2020-12-02）