匡子揚(yáng) 馬鵬 匡承志

摘 要：本文綜合分析了常用的各種壓載水處理的機(jī)械、物理和化學(xué)等方法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展情況，盡管大多數(shù)船舶壓載方式不同，但仍可借鑒一些處理方法、設(shè)計(jì)理念，對(duì)遠(yuǎn)洋船舶在保護(hù)海洋環(huán)境、提高經(jīng)濟(jì)效益等方面，有著十分重大的意義。

關(guān)鍵詞：壓載水處理，船舶系統(tǒng)，技術(shù)應(yīng)用

1船舶壓載水作用及危害

遠(yuǎn)洋船舶的壓載水量一般占載重量的30%～60%，全球每年由船舶所攜帶的壓載水多達(dá)120億噸以上，其中水中含有的浮游動(dòng)植物、細(xì)菌等低等生物和一些魚類、貝類等會(huì)隨船舶的航行運(yùn)輸?shù)竭_(dá)新的海域。這些生物一旦進(jìn)人適宜生存的區(qū)域就會(huì)大量繁殖，對(duì)當(dāng)?shù)厣镂锓N及生態(tài)系統(tǒng)造成極大威脅，并導(dǎo)致海洋水域環(huán)境的污染;并且外來(lái)物種所攜帶的病原微生物可能會(huì)造成疾病流行，造成巨大的生態(tài)破壞和經(jīng)濟(jì)損失。

同時(shí)，遠(yuǎn)洋船舶在航行中，普遍使用壓載水來(lái)調(diào)整船舶的吃水和重心的平衡，以保證航行的安全。但船舶在加裝壓載水的同時(shí)，海水中的一些生物也隨之被加入到壓載艙中，直至航程結(jié)束才被排放到目的海域。壓載水跟隨船舶從一地到了另一地，引起了有害水生物和病原體的惡性傳播。壓載水的排放控制不當(dāng)可能會(huì)對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)、公眾健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重危害。全球環(huán)保基金組織已經(jīng)把壓載水引起的外來(lái)物種入侵問(wèn)題列為海洋四大危害之一。

2壓載水處理系統(tǒng)

截至2014年底共有51種船舶壓載水管理系統(tǒng)（BWMS）獲得型式認(rèn)可.50種獲得IMO的基本批準(zhǔn)，36種獲得IMO的最終批準(zhǔn)。中國(guó)有11種船舶壓載水管理系統(tǒng)獲得型式認(rèn)可或產(chǎn)品認(rèn)可。主要包括：美國(guó)NEI公司的“VenturiOxygenStripping～VOS”，瑞典AlfaLaval公司“PureBallastSystem”，德國(guó)HamannAG的“SEDNA@BallastWaterManagementSystem”、RWO海水處理技術(shù)公司的“CleanBallast”系統(tǒng)，韓國(guó)TechCmss的“Electro—CleenTMSystem”，日本的“ClearBallast”處理系統(tǒng)，芬蘭GreellShip公司的“Sedinox”系統(tǒng)，挪威OceanSaver公司的“0ceanSaver@BallastWaterManagementSystem”;國(guó)內(nèi)的青島雙瑞公司研發(fā)的BalcloimBWMS、青島海德威科技有限公司的“海洋衛(wèi)士”壓載水處理系統(tǒng)、威海中遠(yuǎn)造船科技有限公司的“海盾”BOS壓載水系統(tǒng)等。

廣大船東可根據(jù)不同船型尺寸、布置、種類及航線的需要，綜合考慮工作能效、裝船可行性、機(jī)械運(yùn)行成本、對(duì)船舶的總體影響等選擇合適的處理系統(tǒng)。

3船舶壓載水的處理技術(shù)及應(yīng)用

根據(jù)《國(guó)際船舶壓載水和沉積物管理與控制公約》的規(guī)定，所謂壓載水的處理是指為殺滅、清除壓載水和沉積物中的有害水生物和病原體，或使其失去繁衍能力而采取的機(jī)械的、物理的、化學(xué)的或生物的方法。目前世界上許多學(xué)者致力于船舶壓載水處理方法的研究，主要有機(jī)械法、物理法、化學(xué)法三大類超過(guò)20種方法，現(xiàn)介紹其中的幾種。

3.1機(jī)械法

1）過(guò)濾法。過(guò)濾法是對(duì)環(huán)境影響最小的壓載水處理方法。通過(guò)過(guò)濾裝置去除顆粒物雜質(zhì)，同時(shí)去除>50μm的水生生物和微生物。若要除去<10μm的病毒、細(xì)菌以及藻類，就要增加濾網(wǎng)網(wǎng)目、減小濾網(wǎng)孔徑并增大過(guò)濾的壓力。但是這種方法會(huì)使過(guò)濾裝置容易堵塞，需要及時(shí)反沖，否則過(guò)濾無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行。因此過(guò)濾法通常只作為船舶壓載水處理的預(yù)處理方法，被廣泛應(yīng)用于各類船舶。

2）旋流分離法。旋流分離法是利用壓載水以一定速度流入管路時(shí)的離心作用分離海水中比重不同的物質(zhì)。此方法可用于大體積海水分離且分離效果顯著，但對(duì)于與海水密度相近的物質(zhì)無(wú)法進(jìn)行分離。

3.2物理法

1）加熱法。將海水加熱到38～45℃，并保持一段時(shí)間，可殺滅大部分的水生物。利用船舶柴油機(jī)冷卻水的余熱加熱壓載水，達(dá)到殺滅有害水生物的目的，還可以合理利用能量，不會(huì)造成二次污染。不過(guò)該方法受到航線長(zhǎng)短、壓載水?dāng)?shù)量、環(huán)境溫度等的影響。并且當(dāng)海水溫度達(dá)到50～55℃時(shí)，會(huì)引起大量鹽分析出，形成積垢，腐蝕金屬艙壁。

2）紫外線照射法。用紫外線照射壓載水，可以殺滅水中細(xì)菌和其他微生物，處理過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生二次污染，裝置操作管理簡(jiǎn)便，運(yùn)行成本低。但是該方法不能殺死所有有害水生物，當(dāng)海水濁度較大或燈管表面被沉積物污染時(shí)，其有效性更是大受影響，該方法與過(guò)濾法聯(lián)合使用將會(huì)收到較好的效果。對(duì)僅攜帶少量壓載水或不需要快速排出的船舶如郵輪、軍艦、集裝箱船等，這種處理方式是比較可行的。

3）水力空化法。水力空化現(xiàn)象是發(fā)生在液體中的一種物理現(xiàn)象，當(dāng)壓載水流經(jīng)水力空化器，壓載水流速增加，壓力降低時(shí)，壓載水內(nèi)部或液固交界面上形成蒸汽或空化泡，隨著壓載水噴濺壓力升高，空化泡瞬間破裂，在局部形成高溫高壓并伴隨強(qiáng)烈的沖擊波和微射流，致使細(xì)胞分子振動(dòng)，當(dāng)分子振動(dòng)的能量超過(guò)細(xì)胞壁的強(qiáng)度時(shí)，能夠破壞細(xì)胞壁，從而起到殺菌滅活的作用。水力空化處理壓載水具有裝置簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單、能耗小、成本低、不會(huì)造成二次污染的優(yōu)點(diǎn)，但是在現(xiàn)階段水力空化的應(yīng)用僅限于實(shí)驗(yàn)室的小型設(shè)備研究操作，對(duì)于應(yīng)用于船舶壓載水處理系統(tǒng)的大型裝置的設(shè)計(jì)需要更進(jìn)一步的研究。

3.3化學(xué)法

1）臭氧法。臭氧O3，是一種強(qiáng)氧化劑。在環(huán)境中產(chǎn)生氧原子（O），能迅速殺死壓載水中的微生物和病原體，而且不存在二次污染問(wèn)題。臭氧處于一種高度不穩(wěn)定狀態(tài)，只能通過(guò)臭氧發(fā)生設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)制備，費(fèi)用較高，需簧較高的管理維護(hù)水平。不適臺(tái)用于船上壓載水的處理。

2）氯化法。該法是向壓載水中投加氯氣、二氧化氯、次氯酸等含氯藥品以滅殺壓載水中微生物。不同的生物對(duì)氯含量有不同的耐受程度，20 mg/L的氯濃度能夠滅殺幾乎所有細(xì)菌，對(duì)于耐受性強(qiáng)的浮游藻類，則需要較高的有效氯含量進(jìn)行處理才能殺滅，如40mg/1的氯濃度仍不能去除水中的所有扁藻。

3）強(qiáng)電離放電法。大連海事大學(xué)自希堯教授利用強(qiáng)電離放電法進(jìn)行壓載水的處理研究。其基本原理是：采用強(qiáng)電場(chǎng)電離氧、水分子，使H20、O：發(fā)生電離、分解電離和電荷交換反應(yīng).在分子層次上加工成羥基溶液，再把它加入壓載水主輸送管道內(nèi)，在較低的濃度下就能有效殺滅壓載水中的原生動(dòng)物、藻類、胞囊、細(xì)菌等微生物。剩余的羥基藥物和微生物尸體會(huì)分解為無(wú)害物質(zhì)水、二氧化碳、氧以及馓星無(wú)機(jī)鹽，大幅度地凈化了壓載永水質(zhì)，而且加工羥基藥劑設(shè)備小，操作方便，運(yùn)行成本低于航行更換壓載水的費(fèi)用。

4）磁化法。磁化法通過(guò)永磁設(shè)備或通電線圈產(chǎn)生特定通量的磁場(chǎng)，改變水的酸堿度、鹽度等特性，抑制水中有害的海藻、貝類、魚類等的生長(zhǎng);磁場(chǎng)還可改變生物自身組分，殺死有害生物，尤其對(duì)殺死如斑馬貝等鈣質(zhì)類無(wú)脊椎動(dòng)物比較有效。該方法運(yùn)行能耗小，費(fèi)用低，設(shè)備維修保養(yǎng)簡(jiǎn)單，是一種安全無(wú)害的處理方法。

4結(jié)語(yǔ)

隨著人們對(duì)于壓載水所帶來(lái)的外來(lái)物種入侵造成的生態(tài)問(wèn)題的關(guān)注不斷提升。船舶壓載水的處理技術(shù)也在不斷發(fā)展。目前國(guó)際上包括我國(guó)對(duì)于壓載水問(wèn)題的關(guān)注度都在持續(xù)發(fā)酵，對(duì)于壓載水管理技術(shù)的研究也不斷取得新的進(jìn)展。相信隨著《壓載水公約》的生效，船舶壓載水的處理真正有約可依、有法可治時(shí)，徹底解決船舶壓載水引起的環(huán)境、生態(tài)問(wèn)題的目標(biāo)將日漸實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李福海.船舶壓載水的處理與進(jìn)展[J].青島遠(yuǎn)洋船員學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，29（04）：36-38.

[2]欒法敏.船舶壓載水置換方法及工作要點(diǎn)[J].世界海運(yùn)，2008，31（1）：50-52.