某運營船舶壓載水管理系統(tǒng)改裝探討

蘇 宇

(舟山中遠(yuǎn)海運重工有限公司，浙江 舟山 316131)

船舶壓載水是船舶離岸時攜帶的為了保持船舶穩(wěn)定平衡的壓載物，船舶到岸時為空出噸位，必須將其排入到岸國的海域中。目前，船舶排放壓載水引發(fā)的外來生物入侵已成為海洋有害生物傳播的主要途徑。國際航行船舶壓載水的隨意排放，已被全球環(huán)?；鸾M織(GEF)列為海洋面臨的“四大危害”之一。

2004年，國際海事組織(IMO)通過了《船舶壓載水和沉積物控制和管理國際公約》(以下簡稱：壓載水管理公約)。按照壓載水管理公約的要求，壓載水的處理系統(tǒng)需滿足D-2規(guī)則，D-2規(guī)則的適用性如表1所示。

1 壓載水處理標(biāo)準(zhǔn)

壓載水管理公約的主要內(nèi)容是控制含有危險水生生物和病原菌的壓載水和殘留物的轉(zhuǎn)移。該公約中的 D-2規(guī)則對壓載水水質(zhì)的相關(guān)內(nèi)容做出了規(guī)定?？刂茐狠d水管理的設(shè)備必須符合D-2規(guī)則 。D-2規(guī)則還對排放的壓載水中所容許的海洋生物和細(xì)菌的數(shù)量做出了規(guī)定，如表2所示。

表1 D-2規(guī)則的適用性

表2 D-2規(guī)則壓載水中海洋生物和細(xì)菌數(shù)量

2 常見壓載水處理方法

常見的處理方法有紫外線(UV)照射法、電解法、超聲波法、投藥法(殺菌劑次氯酸鈉NaClO+中和劑亞硫酸鈉Na2SO3)、羥基自由法、過氧化氫(H2O2)法，根據(jù)船東需要，選擇合適的壓載水處理方式。

3 運營船舶壓載水處理裝置的設(shè)計改裝要點

1)收集如下船舶圖紙: 船舶總布置圖，機艙/泵艙設(shè)備布置圖，壓載水系統(tǒng)圖及涉及到的淡水、壓縮空氣、泄放管等管系原理圖，電力負(fù)荷計算書，電力系統(tǒng)圖等。

2)結(jié)合原船機艙布置,綜合考慮壓載水設(shè)備及管系布置，使得設(shè)備便于安裝，維修方便，船員易到達(dá)。選擇設(shè)備前須對安裝位置進行實船勘測，盡量布置在壓載泵附近，從而減少管路的改動。

3)船舶電站的容量。選擇電力負(fù)荷較小的壓載水處理設(shè)備，不僅要考慮壓載水處理設(shè)備和其他重載設(shè)備(如貨油泵、克令吊、錨纜機等),還要考慮電力負(fù)荷是否夠用，避免增加發(fā)電機。

4)油船、化學(xué)品船、LNG船等特殊船舶，選擇壓載水處理設(shè)備時應(yīng)考慮設(shè)備的防爆性能。

5)現(xiàn)有船舶新加壓載水處理設(shè)備安裝前需做好策劃，盡量縮短安裝周期。

6)設(shè)備選型，應(yīng)綜合考慮如下因素：①空間限制， 根據(jù)船上的安裝空間和維修空間，采用設(shè)備散裝或單元組裝模塊方式；②安全因素， 會產(chǎn)生有毒有害、爆炸性氣體的設(shè)備有防護、防爆要求；③處理時間，部分設(shè)備活性物質(zhì)留存時間；④航行水域，壓載水的鹽度、濁度；⑤營運成本，易損件的更換和化學(xué)品的添加；⑥壓載泵，泵的出口壓力和流量，以及處理裝置造成的系統(tǒng)壓降。

除了上述因素外，還應(yīng)為船東考慮以下因素：產(chǎn)品價格，系統(tǒng)運行的可靠性，操作的便利性，系統(tǒng)運行成本，相關(guān)設(shè)備的使用壽命、處理能力、設(shè)備保養(yǎng)維修的便利性等。根據(jù)不同船舶及船東的需求，選擇合適的壓載水處理設(shè)備。

4 “弗內(nèi)斯”船壓載水管理系統(tǒng)改裝要點

“弗內(nèi)斯”船為31 500 DWT的散貨船，入級NK船級社。該船壓載水處理系統(tǒng)使用的是JFE公司的壓載水處理裝置,采用投藥法處理方式。投藥法具有殺菌性能強、基準(zhǔn)達(dá)標(biāo)可靠、成本低、耗電小，壓損少，有利于舊船改裝，設(shè)備簡單、壽命長、可模塊化或分散安裝，過程管理全自動化，操作與維護方便的優(yōu)點。但是需要供給藥劑，需要在船上安裝藥劑容器。

4.1 壓載水處理裝置設(shè)備組成

“弗內(nèi)斯”船壓載水處理裝置由以下設(shè)備組成：濾器1件，1 500 m3/h；流量計3只(壓載管、消毒管、中和管各1只)；消毒泵1臺，6.4 L/min；消毒劑溶解單元1個，2 640 m3/h；消毒劑駁運單元1個；中和泵1臺，6.4 L/min；中和輸送泵(氣動噴射泵)1臺，35 L/min；中和柜1個，1.0 m3；中和劑溶解單元1 個，225 L；余氯分析儀3臺；壓載控制屏 1個；化學(xué)泵啟動屏 1個；中和劑溶解單元控制屏1個和若干個閥件傳感器等。

4.2 壓載水處理裝置原理

4.2.1 壓載過程

壓載泵從海底門抽吸海水至過濾單元，過濾單元為自動反沖洗過濾器，對海水實行全過濾。過濾時，直徑大于50 μm的浮游生物和固體顆粒會留在濾器中，過濾后海水透過濾網(wǎng)到達(dá)過濾器出口。

隨著濾芯里浮游生物及固體顆粒的增大，濾網(wǎng)內(nèi)、外壓差增大，導(dǎo)致出口壓載水流量減小，自清系統(tǒng)根據(jù)自動探測的壓差值開始啟動，自清系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)模式分為連續(xù)反沖洗和間歇反沖洗，在自清系統(tǒng)連續(xù)反沖洗的模式下，當(dāng)壓差ΔP﹤0.050 MPa時，正常反沖洗閥打開工作；當(dāng)壓差0.050 MPa≤ΔP﹤0.070 MPa時，高流量反沖洗閥打開，正常反沖洗閥關(guān)閉；當(dāng)壓差0.070 MPa≤ΔP﹤0.090 MPa時，2個反沖洗閥同時打開；當(dāng)壓差ΔP≥0.090 MPa，系統(tǒng)停機，并保持300 s。間歇反沖洗模式中，當(dāng)壓差ΔP﹤0.035 MPa，反沖洗系統(tǒng)不工作；當(dāng)壓差0.035 MPa≤ΔP﹤0.070 MPa時，高流量反沖洗閥工作；其他情況與連續(xù)反沖洗模式相同。

壓載水經(jīng)濾器過濾后，流經(jīng)流量計，同時，次氯酸鈉粉末經(jīng)消毒駁運單元注入至消毒溶解單元，與淡水結(jié)合成次氯酸鈉溶液，經(jīng)消毒泵(變頻泵)注入流量計出口的海水總管里。經(jīng)過混合板的湍流擾動，充分的混合，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。通過混合板后的余氯分析儀進行濃度檢測，反饋信號給消毒泵(變頻泵)，調(diào)節(jié)注入溶液流量，保持氯含量在2.5～3.5 mg/L，這時，次氯酸鈉溶液能夠有效殺滅經(jīng)過濾后壓載水中的殘余浮游生物、病原體及其幼蟲或孢子，達(dá)到規(guī)定的殺菌效果，最后與壓載水混合注入至壓載艙。

4.2.2 排壓載過程

處理后的壓載水經(jīng)過壓載泵的抽吸從壓載艙中排出，經(jīng)過余氯分析儀檢測壓載水中的余氯濃度，若余氯濃度小于等于0.1 mg/L時，直接排出舷外；若余氯濃度大于0.1 mg/L，中和單元啟動，向排出的壓載水中注入中和劑，至余氯濃度合格后排出舷外。中和反應(yīng)方程式如下：

Na2SO3+NaClO→Na2SO4+NaCl。

該壓載水處理裝置有3套余氯分析儀，1套檢測壓載時進入壓載艙和卸載時流出壓載艙的水，另外2套安裝在壓載水排海的舷外管處，檢測中和后的水。

4.2.3 施工過程

設(shè)計階段，對實船勘驗，用3D掃描儀對機艙進行掃描，根據(jù)模型進行生產(chǎn)設(shè)計，對壓載水設(shè)備、管路進行建模，確認(rèn)設(shè)備管子的排布空間，是否與原船結(jié)構(gòu)及管子干涉。

為了縮短船舶進廠后施工周期，船舶進廠前，船廠根據(jù)船東提供的詳細(xì)設(shè)計及生產(chǎn)設(shè)計圖紙，對管及管支架、平臺、設(shè)備底座、緊固件等進行統(tǒng)計，采購，提前預(yù)制。其中消毒管系及中和管系需要涂塑處理，其余壓載管鍍鋅處理，本船的壓載水處理裝置設(shè)備、閥件、電纜均由船東提供。

船舶進廠后，核實天窗及設(shè)備尺寸，確認(rèn)是否需要開工藝孔；根據(jù)圖紙確定新加壓載水系統(tǒng)與原船壓載水管系的接口位置；拆除舊管系；設(shè)備底座、平臺定位、安裝；設(shè)備進艙，安裝；新制作的壓載水管進艙，與設(shè)備及原船管系連接；電纜布置；系統(tǒng)密性試驗；系統(tǒng)調(diào)試。

4.2.4 設(shè)備及管路的安裝要點

1) 流量計共3只，其中壓載水流量計1只，化學(xué)藥劑流量計2只，安裝時，要確保其進口直管段長度為3倍管徑，出口直管段長度為2倍管徑。

2)取樣管的彎頭彎向迎著水流的方向，插入深度為1/2的管子直徑。

3)混合板為中間開2個扇形孔的薄圓板，安裝在濾器出口的壓載總管水平方向的管路上，且在藥劑噴射管之后，介質(zhì)通過產(chǎn)生湍流，使得壓載水與藥劑液體充分接觸，充分混合。

4)連接壓縮空氣管，控制空氣管接入消毒溶解單元；接入中和輸送噴射泵，為其提供動力空氣；接入余氯分析儀；接入氣動閥。

5)連接淡水管，淡水注入消毒及中和溶解柜與藥劑混合；淡水接入濾器，清洗濾器。

6)設(shè)備加裝集油盤，除消毒溶解單元和消毒泵，其他設(shè)備集油盤需要新加泄放管以便連入泄放系統(tǒng)。

7)設(shè)備基座反面補強。

5 結(jié)束語

本文分析和比較了各類壓載水處理方法，以“弗內(nèi)斯”船壓載水處理系統(tǒng)為模板，著重介紹投藥法處理壓載水的方式，并對施工過程及工程要點進行詳細(xì)論述。對于修船企業(yè)，可以提前策劃，提前組織生產(chǎn)，合理安排工程進度，提高工作效率，值得同行借鑒。