船舶压载水处理系统选型研究与技术分析

青岛海洋经济团体联合会专家组 梁 辉

众所周知，2022年将是压载水处理系统安装的高峰期。多家权威船级社表示，要使船舶符合《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》，必须考虑诸多参数与影响因素。对于很多船舶管理运营者来说，在IOPP换证前选装合法、合规、性能可靠的压载水处理系统已经迫在眉睫。

青岛海洋经济团体联合会专家委员会针对目前市场上推出的多种已经获得IMO型式认可或船级社证书，并已实船应用的多种技术路线不同的船舶压载水处理系统进行研究，组织召开了《船舶压载水处理系统选型研究与技术分析》专题研讨会。大家认为，经过十余年的优胜劣汰，压载水处理系统的技术已经发展成熟，对于如何选择与船舶类型、船舶空间、船舶航线和航程相匹配且性价比合理的压载水处理系统，行业内已经形成了一套行之有效的方法，现总结整理如下，供广大有意或正在赶压载水处理系统“末班车”的同仁们参考。

压载水处理系统的合规性

《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》从受到关注，提上日程，再到颁布生效以及后续的完善升级，到现在已经过去了二十余年。这期间，国际海事组织（IMO）等主管机关的法规规范逐步完善，生物指标的检测方法和检验流程不断规范，压载水处理系统也在不断优化。表面来看，压载水处理系统的市场似乎已经实现了全球统一的规范化、标准化，但实际上并非如此。

2020年10月28日，IMO新G8规则正式生效。截至目前，行业内仅有二十余个压载水处理系统品牌具有满足新G8规则的型式认可证书。虽然，公约明确要求不允许安装不具备新G8认证的系统，但仍有部分厂家以保函、优惠等方式试探船东底线，推销不合规范的产品。

此外，近年来有多个港口国开始起草各自专属的压载水管理规范，而符合这些标准的压载水处理系统将在竞争中更具优势，能够在更大程度上降低违规风险。

对证书及报告的审核

日前，IMO MEPC 75届会议正式通过了针对压载水处理系统调试取样检测（Commissioning Test）的指南，要求系统在交付前须经由第三方检测实验室进行生物有效性检测。在此指南正式出台之前，已有数个成员国强制要求执行调试取样检测。但是，由于当时相关指南规范不完善，缺少对检验机构独立性的要求，在过去的实践中，部分压载水处理系统厂家选择了“先自己取样再送检”的捷径。比如，对于在水质浑浊、水中藻类生物量大的水域调试的船舶，一些厂家为了避免因过滤器堵塞导致的报验失败，会采取以大于五十微米的粗精度滤芯，代替陆基试验认证使用的细精度滤芯的办法，以求“蒙混过关”，通过试运行。

而这些不合格的压载水处理系统，在后续的港口国抽检中，很可能使船舶运营者面临罚款、船期延误，以及额外的处理费支出等问题。更有消息称，部分港口国正在起草用于限制压载水不合格船舶的黑名单制度，计划禁止压载水处理不达标的船舶靠泊。

针对上述风险，建议规避方式如下：

◎ 对新证书的确认：确认产品是否持有符合G8规则与USCG型式认可证书。

◎ 选择第三方独立机构进行调试取样检测：在安装完成压载水处理系统时，选择第三方实验室对经过处理后的水样进行立即检测，是非常必要的。目前，能够覆盖国内各大港口的第三方独立检测机构有SGS、青岛科瑞思、上海海洋大学等。如果选择其他实验室，要提前确认实验室资质是否获得船级社的认可。

◎ 对试验报告进行检查：以USCG标准为例，要求压载水处理系统认证试验的原水必须代表“最糟的情况”，而“最糟”的定义则由实验室把控。例如，标准要求原水10～50微米的生物量不小于1,000个/ml，实验室可以提供生物量为2,000个/ml的原水，也可以提供生物量为20,000个/ml的原水。显而易见，只有通过更恶劣水质测试的设备，其在不同海域的生物有效性也更加可信，对于这点，可以通过索要厂家的陆基试验报告来进行评判。

表 不同额定流量下过滤器可滤除泥沙的重量

压载水处理系统的过滤器

自压载水处理系统诞生至今，过滤器一直是备受船舶运营者们关注的重要系统组件之一。结合多年的对比研究，笔者认为，建议船舶运营者在选择过滤器时，应注意以下几点：

1、过滤器的必要性

最近，“无过滤器（Filter-less）”压载水处理系统再次引发关注。据了解，至2021年，已经先后有两个品牌的无滤器压载水处理系统获得了型式认可证书。

但是，没有配备过滤器的压载水处理系统如何避免大量沉积物（尤其是泥沙）进入压载舱，仍然是需要深入关注的问题。另外，未经有效过滤的压载水中会混有大量杂质，这些杂质将会严重消耗处理系统的灭活物质，并进一步导致能耗提高、药剂投放量增大等问题。

笔者了解到，有实验室使用额定流量为300m3/h并配有过滤器（精度50微米）的某压载水处理系统，在泥沙较多的舟山海域，对过滤前后的水样进行了多次检测，并以实验结果为基础，得出在该水域环境下，每立方海水通过该过滤器平均可过滤泥沙7.61kg。据此，我们可以推算出在不同额定流量下，该过滤器可滤除泥沙的重量（见上表）。

进一步推算，如果一艘压载舱总容积为9.6万立方米的VLCC，使用带滤器的压载水处理系统在舟山水域全流量压载一次，可以阻止约730吨泥沙进入压载舱。按照一年10个航次计算，将阻止超过7000吨泥沙进入压载舱。

2、滤芯强度

目前，大多数滤器是依靠过滤后的水进行反冲洗。但是，在水的浊度高、生物密度大的水域，部分设计强度不够的滤芯，容易被瞬间的张力冲至变形甚至撕裂，或者因出现虹吸现象而导致其被吸扁。在这种情况下，如无备件更换，过滤器乃至整套压载水处理系统也将完全失效。

建议船舶管理者在选择压载水处理系统时，要充分考量过滤器滤芯能承受的最大瞬间压力，而不是待压差达到设定值时才被迫通过紧急停机来保护滤芯不被破坏。

3、有效过滤面积

在恶劣的水质下，对于同等精度的过滤器来说，更大的有效过滤面积必然带来更稳定的通流效果。而大部分体积小的紧凑型过滤器，其本质是以牺牲有效过滤面积为前提的，它们在恶劣水质下需要将流量降低，有时甚至需要降低至一半或更低，才能保证设备有效运行。

4、维护频率与难度

过滤器在严重堵塞后，一套标准的拆解、浸泡、冲洗、安装流程往往需要十几甚至二十几个小时。在恶劣水质下需要降低过滤器流量时，也需要老轨根据经验现场指挥调节阀门与压载泵。这些工作不仅影响船舶的装卸货效率，还会增加船员的工作负担。目前，在压载水处理系统市场上已经出现了无需人工拆洗的过滤器，这种过滤器即使出现堵塞，也可以在几分钟内完成自动清洗，而且操作简单，能够大大减少船员的工作量。

关注灭菌单元的结垢及功耗

目前，市面上的压载水处理系统主要采用全流量电解灭菌、支路电解注入灭菌、紫外线照射灭菌等技术。由于水中含有丰富的钙镁离子，设备运行时极易在灭菌单元形成结垢，对系统运行造成不良影响，严重时甚至会造成灭菌单元的堵塞并使其功率迅速增大，从而导致整个系统运行功率超标，大大降低系统灭活生物的能力。因此，对于各系统灭菌单元如何抑制结垢和除垢，需要格外关注。

目前行业广泛采用的除垢方法有化学药剂清洗、人工拆解清洗、系统自带机械刮擦清洗以及超声清洗等。

采用化学药剂清洗，需要船员对药剂的注意事项进行充分了解并做好防护，注意药剂的储存环境，同时要遵守港口国海事主管机关、船级社等对于清洗液的排放要求，避免对人员、设备和环境造成危害。

此外，对于压载水处理系统的功耗也需要重点关注。系统功耗直接影响船舶发电机的工作负荷，如果负荷过大，会对全船供电安全造成一定的隐患。低功耗的压载水处理系统，可以降低系统安装成本和运行成本，减轻船舶发电系统负荷，提升船舶能效指数（EEXI）。

目前压载水处理系统的主流技术包括全流量电解，支路电解和紫外线杀菌三种类型。实践中选择不同的设备并对比运行功率，不同技术路线的功率差别还是很大的。同一种技术路线里面的不同厂家因为各自产品专利和核心部件设计的不同，功率也会有明显差异。

熟知系统的限制条件

船舶运营者在对压载水处理系统进行技术评估时，一定要重点考量系统的限制条件，否则会给日后的使用带来不便甚至隐患。主要限制条件包括：

1、水域限制

有些压载水处理系统无法应对高泥沙含量的水质。比如，在高泥沙水域旁通压载水处理系统，直接压载，会导致大量泥沙进入压载舱，因此在设备交付调试时，厂家会要求船舶航行至指定水域进行设备调试。

2、流量限制

前文提到，部分压载水处理系统在相对较差的水质下，需要大幅提高功耗，并将处理流量降低至额定的一半以下，以保证设备正常运行。而相关数据在系统的型式认可证书中均有详细规定，但由于部分厂家会不遵守该限制条件，因此这里提醒船舶运营者务必重视证书中相关规定。

3、管路布局

通常情况下，船舶运营者为了缩减船舶进坞改装压载水处理系统的时间，可以要求厂家提前进行安装的设计工作并出具详细的安装图纸。

图 波罗的海区域的盐度情况

在进行技术评估时，安装设计图纸出具的详细程度，以及不同技术路线对管路布置的要求，会对船舶压载水处理系统改装周期产生很大的影响。比如，部分处理系统需要大量小于DN25的管路，这些小管路布置工作会增加安装成本和工期。

4、温度限制

部分压载水处理系统在运行时，对水的温度有一定要求。比如，部分电解系统规定电解时温度不能太低，否则会影响压载水的处理效果。因此，这类压载水处理系统在使用时需增加加热海水的环节，以使水温达到限定值后再进行处理。

结合实际使用情况选择产品

全球水域的水质千差万别，对于船舶运营者来说，根据船舶航线有针对性地选择压载水处理系统尤为必要。

举个例子来说，有的船东认为，采用电化学灭活方式的压载水处理系统，只有在内河航线才需要注入海水提高盐度。但是，在船舶经常停靠的港口中，有超过100个海港盐度处在1～15PSU之间，而纯淡水港（盐度小于1PSU）却几乎没有。因此，在选择压载水处理系统时，有必要根据经常停靠港口的盐度情况进行谨慎选择。

此外，部分低盐度水域的浊度较高，水中掺杂有大量会消耗紫外线强度（UVI）和活性物质的成分。在此类环境下，压载水处理系统需要大幅降低流量以保证正常工作。

系统方案选择

压载水处理系统是一套复杂的系统集成设备，系统中的每一个单元，无论是泵、阀、流量计，乃至所有相关的传感器，都对设备的正常工作产生着至关重要的影响，任何一个关键部件的失效将直接导致压载水处理系统无法工作。鉴于设备和各地水域的复杂性，建议船舶运营者在设备选择的时候尽量选择“一备一用”的方案，增加系统的冗余能力，会有效避免一些不必要的风险。

选择系统的时候，供应商的售后响应时间和全球服务能力也至关重要。特别是疫情以来，除了必备的远程技术支持服务，厂家只有具备遍布全球主要港口的售后服务网络与备件库，才能保障设备的正常运行和维护。在国外主要的修船区域，如荷兰、波兰、土耳其等地，因为检疫政策，也只有当地的服务工程师才能顺利实现登轮，对压载水处理系统进行维修、改装指导或者调试。另外，面对激烈的市场竞争，行业早有预测，全球能够长时间存续的压载水处理系统厂家可能不会超过10家。安装案例少、产品线低级且单一的厂家，必然无法在市场高峰过后维持全球性的技术支持与服务团队。

因此建议船舶管理者在选择系统时，需要考虑清楚该厂家是否具有持续提供售后服务与技术支持的能力，更不建议因为短期利益而在这个问题上让步。一旦这种技术支持与服务无法维系，将会对船舶的运营带来极大影响。是否有能力应对这种影响，是船舶管理者不得不面对和考虑的问题。压载水处理系统涉及生物、化学、机械、电子以及软件控制等诸多方面的专业知识。其作为一个新兴产品，它的用户群体仍然对其缺乏深入了解。本文提到的各类评价参数是业内多年经验教训的总结，期望能为船舶管理者、运营者和所有者，在为船队尤其是营运船队配备压载水处理系统时提供一些参考。