摘 要：簡要介紹規(guī)范對船舶壓載水處理的要求和各種處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)特點，重點介紹了壓載水處理系統(tǒng)選型的關(guān)鍵要素。

關(guān)鍵詞：船舶；壓載水；處理；選型

中圖分類號：U664.8 文獻標(biāo)識碼：A

1 前言

隨著《2004年國際船舶壓載水和沉積物控制與管理公約》（以下簡稱《壓載水公約》）的實施和各國對海洋環(huán)境保護的重視，船舶壓載水處理系統(tǒng)已逐漸得到船東的認(rèn)可和接受，越來越多的船舶需要配置壓載水處理系統(tǒng)。目前市場上已推出多種成熟的壓載水處理系統(tǒng)，且已有多個產(chǎn)品獲得IMO的型式認(rèn)可或船級社證書，并已實船應(yīng)用，如紫外線殺毒、電解殺毒、去氧化殺毒、高級氧化殺毒、過濾殺毒等壓載處理系統(tǒng)。但各種處理系統(tǒng)因采用的技術(shù)原理不同，其技術(shù)特點及對船舶總體設(shè)計的要求差別較大，因此我們在選型時，應(yīng)注意結(jié)合實船情況及各種處理系統(tǒng)的特點，選擇最合適的壓載水處理系統(tǒng)。

2 IMO公約和USCG規(guī)則要求

國際海事組織及世界各國已經(jīng)認(rèn)識到壓載水排放對海洋環(huán)境危害的嚴(yán)重性，紛紛立法對船舶壓載水的排放及管理進行規(guī)定。2004年2月14日，國際海事組織（IMO）發(fā)布了《壓載水公約》，要求從事國際航線且需要排放壓載水的民用船舶，其設(shè)計建造及營運需要滿足該公約要求。美國海岸警衛(wèi)隊（USCG）也于2012年3月23日發(fā)布了不受IMO相關(guān)公約生效限制的壓載水管理規(guī)則，并已于2012年6月21日生效，其適用范圍為航行在美國海域的所有商用船舶。USCG規(guī)則的要求比IMO公約更為嚴(yán)格。

根據(jù)IMO壓載水公約的規(guī)定，船舶壓載水管理分為“交換”和“處理”兩種，“交換”是指執(zhí)行D-1計劃，容許用深海海水載進港前置換；“處理”是指執(zhí)行D-2計劃，進出壓載水均需處理達標(biāo)才能排放?！敖粨Q”是一種過渡時期的處理方法，最終所有船舶都要執(zhí)行D-2計劃，如表1所列。

4.1 船舶類型與航線

4.1.1 船舶類型

船舶類型是選擇壓載水處理系統(tǒng)的重要決定因素。高壓載船舶（如油輪和散貨船）具有很大的壓載水容量和泵流量，而且在無貨物時必須加注壓載水才能安全航行，經(jīng)常進行全排放或全加載壓載水，因此該類船舶的壓載水處理系統(tǒng)處理能力應(yīng)按壓載泵最大排量考慮。低壓載船舶（如集裝箱船）的壓載水很少進行全排放或全加載，一般是轉(zhuǎn)駁而已，該類船舶的壓載水處理能力可適當(dāng)降低。

4.1.2 船舶運營航線

船舶的運營航線對壓載水處理系統(tǒng)的選擇也是一個不容忽視的因素，因為不同國家有不同的法規(guī)要求。比如，經(jīng)常往返美國航線的船舶在選擇壓載水處理系統(tǒng)時，就應(yīng)該注意滿足美國及其地方性的要求，且設(shè)備應(yīng)具備USCG的認(rèn)可證書；僅偶爾往返美國航線的船舶，則可以在船上增加壓載艙容量或調(diào)整載貨量來避免壓載水的排放或支付港口接收系統(tǒng)的高額費用。

4.2 處理技術(shù)因素

4.2.1 處理方法

對于紫外線消毒的系統(tǒng)，我們需要關(guān)注燈的類型、處理系統(tǒng)對壓載水的鹽度和透明度的最小要求。對于化學(xué)處理的系統(tǒng)，我們需要關(guān)注最小的注入量和最小停留時間，以及中和劑的生產(chǎn)、貯存、注入、壓載水多久才能安全排放等因素。

4.2.2 壓載水特性

壓載水的濁度、鹽度和淤泥成分會影響某些技術(shù)的處理效果和可靠性。例如，壓載水的濁度大，采用紫外線消毒法則會降低紫外線在水中的透射率，而且燈管容易結(jié)垢，殺毒的效果減弱；如果壓載水鹽度低（比如淡水），則水的導(dǎo)電性能差，不宜選用電解法殺毒；若壓載水中的淤泥含量高，則壓載艙內(nèi)的污泥和淤泥沉積多，可能會殘留生物，并會增加洗艙的頻率，增加運營成本，因而采用微濾膜分離技術(shù)較為合適。

4.2.3 壓載水系統(tǒng)特點

如具有獨立的壓載水系統(tǒng)通常意味著有多個壓載泵，則配置壓載水處理系統(tǒng)數(shù)量時應(yīng)與其相適應(yīng)；如果采用噴射泵來排放壓載水，則排放階段需要進行處理，同時系統(tǒng)的處理能力需要考慮噴射泵工作水的耗量；如果壓載水艙采用重力吸入/排放，則因為壓頭較小而無法采用壓力損失較大的處理系統(tǒng)。

4.2.4 能耗要求

因采用的技術(shù)不同，各種壓載水處理系統(tǒng)的能耗差異非常明顯。某些壓載水處理系統(tǒng)的能耗非常巨大，如采用紫外線殺毒，處理量2000m3/h的系統(tǒng)需要150～200kW的電力。對于新船而言，這大大提高了船舶的電站的裝機容量，而對于舊船，則是一個很大的技術(shù)障礙。

4.2.5 系統(tǒng)壓降

安裝了處理設(shè)備后，壓載水系統(tǒng)會產(chǎn)生額外的阻力，從而降低了系統(tǒng)的流量和排出壓力。采用反沖洗裝置的系統(tǒng)流量一般會減少5%～10%；微濾膜過濾法的壓降約為1bar，紫外線殺毒及催化氧化法的壓降約為0.6～0.8bar。對于新造船舶，必須加大壓載泵的揚程；對于現(xiàn)有船舶改裝，要重新計算原有壓載泵的壓頭是否滿足要求，有可能需要升級壓載泵。

4.2.6 設(shè)備安裝和維修空間要求

不同的處理系統(tǒng)的設(shè)備組成及外形尺寸相差較大，維修空間要求也各不相同。對于某些處理系統(tǒng)，控制柜、整流器等電氣控制柜所占的空間比過濾器和殺毒單元還要大；壓載管道的布置也很占空間，在大多數(shù)艙室內(nèi)，壓載管道是其最大的管道；另外，系統(tǒng)模塊化安裝或分開獨立安裝也會影響設(shè)備的布置。因此，在壓載水處理系統(tǒng)選型時，必須考慮設(shè)備安裝和維修空間的要求，特別是舊船加裝的情況。

4.2.7 材料、設(shè)備保護（IP等級）和防爆要求

對于油船、LPG、LNG等危險化學(xué)品運輸船，壓載泵及壓載水處理設(shè)備一般布置在泵艙，但上述船舶的泵艙均為危險區(qū)域，其內(nèi)安裝的所有電氣設(shè)備應(yīng)為符合規(guī)范要求的合格防爆電氣設(shè)備，其類別和溫度組別應(yīng)不低于IIA，T3。

4.2.8 對壓載艙和管道腐蝕的影響

船舶維修保養(yǎng)中，腐蝕問題是最難解決的問題之一。壓載水處理系統(tǒng)由于改變了壓載水和壓載艙內(nèi)空氣的化學(xué)成分，可能會破壞壓載艙涂層，加快艙內(nèi)和管道的腐蝕，因此必須加以考慮和處理?？尚械霓k法是在壓載水系統(tǒng)加入惰性氣體并維持壓載艙內(nèi)惰性，這樣可顯著減少腐蝕率。但不是每個壓載水處理系統(tǒng)都支持這種技術(shù)方法。

5 50000t級散貨船壓載水處理系統(tǒng)方案對比

結(jié)合工作實際，筆者對53000t散貨船壓載水處理系統(tǒng)的選型方案進行了對比，見表3。該方案屬于舊船加裝，船舶航行于中國與歐洲之間的航線，壓載水總量為12890m3，原船配置2臺排量為800m3/h的壓載泵，原船無壓載水處理系統(tǒng)。

從表3可以看出，各種處理技術(shù)的特點是非常明顯的。從能耗對比來看，紫外線法能耗非常大，其能耗是電催化法和膜分離法的5倍多；電解法能耗稍低，也達到電催化法和膜分離法的3倍多。從設(shè)備布置情況來看，膜分離法的設(shè)備較少，設(shè)備布置比較容易，而電催化法和紫外線法設(shè)備布置比較困難。從使用維護上來看，膜處理法由于微濾膜的壽命較短，需要經(jīng)常清洗更換，維護費用比較貴，紫外線法更換燈管也較困難，電解法和電催化法維護較容易。從管路壓頭損失來看，膜分離法壓頭損失較大?？紤]到本船為舊船改裝，艙室空間大小及電站能力已經(jīng)限定，因此，膜分離法或電催化法的壓載水處理系統(tǒng)較為適合本船。

6 結(jié)語

以上介紹了公約對船舶壓載水處理的要求及國際上主流的處理技術(shù)發(fā)展情況及技術(shù)特點，并探討了船舶壓載水處理系統(tǒng)選型時需要注意的各種要素。在設(shè)計中，設(shè)計者應(yīng)該根據(jù)不同的船型、不同的航線并考慮各種現(xiàn)實因素，為船舶配置一個合理的船舶壓載水處理系統(tǒng)。