压载水管理系统及其港口国监督检查——以“过滤+紫外线灭活”类型为例

孙金朝

《2004年国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》（以下简称“公约”）作为一部全球统一管理船舶压载水，对其从加装、排放、清洗到处理进行控制的公约，旨在减少船舶压载水对生物多样性所造成的威胁以及对环境、人体健康、财产和资源造成的损害。该公约自2019年1月22日起对我国正式生效。

作为满足公约规定的压载水处理装置，现有的压载水管理系统主要有“过滤+紫外线灭活”“电解海水制氯”“水力旋流分离+超声波+紫外线”“过滤+膜分离+充氮驱氧”“过滤+电催化”等类型。“过滤+紫外线灭活”压载水管理系统不产生化学副产物及操作废弃物，该类型在船舶压载水管理系统中占有相当大的比例。本文以此类型压载水管理系统为例，介绍其工作原理和构造，进而阐述压载水系统港口国监督检查要点。

一、“过滤+紫外线灭活”压载水管理系统工作原理

此类型压载水管理系统一般经过滤器和紫外线灭活两个单元先后对船舶加载的压载水进行处理，在排放压载水过程中再次经过紫外线灭活，以使其达到公约第D-2条规定的压载水排放标准。其工作原理如图1所示。

图1 “过滤+紫外线灭活”压载水管理系统工作原理

船舶在加装压载水时，压载水从海底门由压载泵吸入后，先经粗滤器初步去除海水中较大的杂质，然后流经压载水管理系统的过滤器进行机械过滤，拦截除去50微米及以上的可生存生物体和沉积物，同时改善压载水的透光度，提升紫外线的照射消杀效果。过滤器一般为自动反冲洗滤器，当滤器压差达到设定值，或达到系统预设清洗时间间隔时，过滤器自动进行反冲洗，从而保持滤芯的清洁。并且反冲洗过程使得过滤器拦截的生物体和沉积物回到原取水点，避免了拦截的生物体和沉积物随船迁移。

经过机械过滤后的压载水，再流经紫外线设备，由紫外线对压载水中较小的浮游生物、细菌和病毒等微生物进行消杀灭活。不同于化学消毒，紫外线消杀工艺只使用紫外光来破坏生物体的脱氧核糖核酸或核糖核酸，杀灭生物体或阻止其繁殖，不产生任何副化学物质。随后加装的压载水进入船舶压载舱。

船舶在排放压载水时，从压载舱泵出的压载水需再次流经紫外线设备进行消杀，然后排出舷外，进一步确保船舶排放入海的压载水满足公约规定的排放标准。

二、“过滤+紫外线灭活”压载水管理系统一般构造

该系统一般由过滤器和紫外线反应器两个处理单元，以及系统控制箱、反冲洗装置、紫外线电源柜、机械清洗装置、粗滤器等控制和辅助装置组成。

（一）过滤器

过滤器主要通过滤芯对压载水中50微米及以上的生物体进行充分的过滤去除。不同的系统采用的滤芯和内部结构不同，但一般均会装设压力传感器，对过滤的压载水压差进行监测，然后在达到设定压差值或设定时间间隔后，通过反冲洗装置对滤器滤芯进行清洁，并在其压载水进水口、排水口等管路上装设控制阀门等。图2为某压载水管理系统过滤器结构示意图。

图2 过滤器结构示意图

（二）紫外线反应器

反应器的工作原理一般为：向密封在灯管的汞蒸气施加电压，从而产生紫外线。灯管布置在与水流流动垂直的方向上。此外，反应器一般还装有电子镇流器（用于稳定电源波动和保持灯管功率恒定）、光强传感器（用于监测筒体内紫外线强度）、温度传感器（用于监测筒体内的温度），以及机械清洗装置等。图3为某压载水管理系统紫外线反应器结构示意图。

（三）反冲洗装置

反冲洗装置主要为过滤器服务，对滤器滤芯进行清洁。常见的类型有空气和水冲洗装置，同时有过滤器内置和外置区别。空气瓶反冲洗装置属于外置类型，通过空气管路与过滤器连接，在过滤器出水口附近向滤器内部吹送高压空气，将附着在滤芯的生物体和沉积物通过管路重新排回原取水点。水冲洗装置同样是冲洗附着在滤芯上的生物体等，保持滤芯清洁。图4为某外置反冲洗装置（空气瓶）结构示意图。

（四）机械清洗装置

图3 紫外线反应器结构示意图

图4 反冲洗装置（空气瓶）结构示意图

机械清洗装置装设于紫外线反应器筒体内部，一般由丝杠螺母机构驱动，带动刮板在灯管套管表面实现机械清洗，去除套管表面的污垢，恢复筒体内灯管的光照强度。图5为某紫外线反应器的机械清洗装置结构示意图。

（五）系统控制箱及其他

系统控制箱通过控制过滤器和紫外线反应器及相关管路上的阀门，实现船舶加装、排放压载水的处理控制，以及应急情况的处理。同时内置加密数据储存卡或储存盘，存储整个压载水管理系统的运行记录和故障记录等。上述数据亦可通过系统控制箱的显示面板查看。图6为某压载水管理系统控制箱示意图。

图5 机械清洗装置结构示意图

图6 系统控制箱示意图

三、公约及相关决议对压载水管理系统的一般性规定

公约仅对压载水管理系统处理后排放的压载水中50微米及以上和10微米至50微米的可生存生物体以及相关微生物的浓度作出详细规定，即仅规定了压载水排放的标准。

压载水管理系统的一般性功能要求主要由国际海事组织海上环境保护委员会制订并被公约引用的相关决议对其进行详细规定。主要有MEPC.174（58）决议通过的《压载水管理系统认可导则》（以下简称“2008年导则”）、MEPC.279（70）决议通过的《压载水管理系统认可导则》（以下简称“2016年导则”），以及MEPC.300（72）决议通过的《压载水管理系统认可规则》（以下简称“规则”）。

（一）2008年导则的相关规定

2008年导则通过对压载水管理系统型式认可方面的规定，对其一般性功能要求做出了较为全面的规定，内容方面基本成熟完善。

1.控制和监测设备与系统布置

压载水管理系统应有一个控制和监测设备及自动控制装置来确保设备的正常工作，包括自动监测和调整必需的处理剂量或强度，或其他方面的设备（系统控制箱、相应的自动控制阀门及相关的监测元器件等）。同时控制和监测设备应具有对压载水管理系统运行进行连续监测的功能。

系统应在压载水进口处、排放口前以及其他必需的位置设有取样设备，取样设备的布置应能确保采集到有代表性的船舶压载水样品，具体由主管机关决定。

系统应设置适当的旁通或越控装置，以便发生紧急情况时保护船舶和船员的安全。

2.记录要求

压载水管理系统控制和监测设备应记录本系统的正常工作或失效情况。对压载水管理系统的旁通事件，控制和监测设备亦应予以记录。控制和监测设备应能存储至少24个月的数据，并应能按正式检查的要求显示或打印记录。更换控制和监测设备时，应采取措施确保更换前记录的数据仍能在船上保存24个月。

同时，船舶应对压载水管理系统的所有维护保养和修理情况进行记录。

3.系统报警

压载水管理系统需设置运行故障报警。当系统发生影响正常运行操作的故障时，所有的系统控制箱处应发出声光报警。同时还应就本系统的紧急旁通情况激发报警。

4.文书资料

船舶需备有一份压载水管理系统型式认可证书的副本。在换证检验时应检查测量压载水管理系统部件的性能，同时船上应备有注明该系统最近一次校准日期的校准证书。

设备生产商应向船方提供压载水管理系统的操作和维护保养手册，清楚地说明日常保养和维修程序。

（二）2016年导则

2016年导则对压载水管理系统一般性功能要求方面的规定进行了细化和深化，特别是强调了压载水管理系统的安全性影响，并对系统自动监测作出详细规定。2016年导则对2008年导则进行了全面替代。其主要增加的相关规定如下。

1.安全性影响

压载水管理系统不应危害船员的健康和安全，不应对船舶和货物产生不利的影响，包括通过压载系统和其他处所的腐蚀作用造成长期的影响。

2.自动检测和记录要求

控制和监测设备应具有能保存系统运行和故障的相应参数，并能通过显示、打印或输出等方式生成自动监测参数报告的功能。显示、打印或输出的资料必须为国际标准可读格式（如txt、pdf）或可扩展标记语言等可接受的格式。同时保存的信息不能被永久性删除。

相应参数主要包括船名、压载水管理系统制造商和型号等系统的一般资料，压载舱、流速、操作模式等运行参数，系统的报警和相关指示等。

3.气体探测设备

对于能释放危险气体的压载水管理系统，应设置气体探测设备。在发生气体泄漏时，应在该区域和有人值班的压载水管理系统控制站激活听觉和视觉报警。“过滤+紫外线灭活”压载水管理系统不会产生危险气体，因此不需要安装此设备。

（三）规则

公约2018年修正案中，将“压载水管理系统认可规则”作为专用名词放在公约第A-1条定义中解释，并作为专用名词放在第D3条内容中。规则成为公约条文的正式内容，取代2008年和2016年导则仅以被公约引用的存在形式，进一步彰显了《压载水管理系统认可规则》作为强制性规定的意图。但规则具体内容基本与2016年导则保持一致，对压载水管理系统一般性功能要求未有新增规定。

规则已于2019年10月13日生效，并适用于2020年10月28日及以后安装上船的压载水管理系统。规则规定，2016年导则与其等效，规则生效时将废除2016年导则。因此，2020年10月28日前安装上船的压载水管理系统可适用2008年导则。

四、“过滤+紫外线灭活”压载水管理系统的港口国监督检查

（一）船舶证书文书检查

（1）压载水管理系统型式认可证书：检查船舶是否持有该证书的副本，证书所记载资料是否与本船压载水管理系统型式、型号、处理能力等保持一致。

（2）压载水管理系统校准证书：超过一个换证检验周期的船舶，检查其是否持有最近一次检查测量压载水管理系统部件性能的校准证书。

（3）操作和维护保养手册：检查船舶是否随船携带压载水管理系统的操作和维护保养手册，手册内容是否与本船系统保持一致。

（4）维护保养和修理记录：检查船舶是否按照压载水管理系统操作和维护保养手册内容对系统进行保养维护，是否按规定对相关情况进行记录。

（二）系统布置的符合性检查

检查压载水管理系统的所有设备的布置是否与生产商提供的说明书（一般为操作和维护保养手册）及相关导则、规则的要求保持一致。例如：

1.紫外线反应器

检查紫外线反应器是否按要求布置在管道的较低处，以确保其处于满水状态。

2.取样设备

检查取样设备是否按规定布置在该系统的进口处和排放口前，以及说明书要求的位置。

3.周围空间

检查紫外线反应器筒体、过滤器筒体上方、紫外线电源柜开门方向等，是否留有足够的检查、拆卸、维护保养空间。

（三）系统设备的功能性检查

检查组成压载水管理系统的设备及元器件是否存在功能性故障。例如：

1.过滤器

过滤器压力运行前初始值是否过高、过低，或运行过程中压差值持续过高，需检查确定滤芯是否堵塞或失效，同时检查反冲洗装置是否自动动作。

2.反冲洗装置

反冲洗装置的空气瓶的气体压力或水冲洗的压力能否达到要求的值。

3.紫外线反应器

紫外线灯是否故障、照射剂量是否充足，电子镇流器有无故障，温度传感器监测值是否正常。光强度传感器显示低于系统设定值时，机械清洗装置是否动作，以及光强度传感器检测值是否过高或过低，本身有无故障。

4.系统控制箱

显示或控制面板是否有故障，有无模糊或花屏，能否读取历史24个月的系统运行和故障记录，数据储存卡或储存盘有无故障，系统的报警功能是否正常，运行故障时是否触发声光报警，进行旁通操作是否激发报警。

5.参数记录和读取

通过系统控制箱能否显示或读取自动检测的参数，相应参数是否符合导则、规则要求，需要输出的参数资料是否为可接受的格式，能否确保保存的参数信息不能被永久性删除，参数中的一般资料是否与实船一致。

6.自动控制阀门

相关自动控制阀门有无开启、关闭故障，动作是否灵敏，能否转动到位，检查电磁阀有无故障，相关气动执行器压力是否充足。

7.其他

取样设备是否活络可用，系统设备、管路、阀门有无跑冒滴漏，相关压力表、传感器及线路有无故障破损等。

（四）操作性检查

与负责操作管理压载水管理系统的船员进行简单对话，确认其对公约的排放控制要求和压载水管理系统的处理流程及设备操作是否熟悉。

检查船舶是否按要求对压载水管理系统开展维护保养和修理。例如，反冲洗装置的空气瓶有无定期放残以防止空气瓶内的油污水冲洗过滤器时污染滤芯，气源分配器有无定期排放凝水等。

五、结语

随着压载水公约第D-2条规定的压载水排放标准的时间表的推进，针对压载水管理系统的详细检查必将全面展开。本文以“过滤+紫外线灭活”类型压载水管理系统为例，详细介绍了此类型的工作原理和系统的一般构造，同时结合公约及相关决议的规定，阐述了此类型的压载水管理系统的港口国监督检查要点。