船舶压载水处理技术及应用分析

2017-03-07尹海山刘则宏彭明星

环渤海经济瞭望 2017年9期

◆尹海山刘则宏彭明星

船舶压载水处理技术及应用分析

◆尹海山刘则宏彭明星

船舶在海上行驶要想保证良好的稳性与浮性就需要通过加载一定量的压载物来实现。而按照作业要求，压载水的压入和排出需要在港口水域或者近海水域进行。而浮游植物、浮游动物、细菌／病原体等低等生物和一些鱼类，以及生物碎片、颗粒状有机物、生物孢囊、不溶性硅酸盐等物质在压载水与沉积物中出现。当压载水排出后会对档期的海洋生态平衡带来破坏，因此需要对船舶压载水进行合理的处理。本文主要对船舶压载水处理技术进行了简要的分析。

船舶；压载水；处理

一、船舶压载水的主要处理方法

（一）置换法。目前，公海更换压载水被认为是减少有害生物入侵最有效、可行的措施。但是此方法存在一定的缺点，如需要时间较长受更换位置等自然因素影响。基于一些受限制因素，更换法只是暂时处理压载水的方法。从长远角度出发，在船上直接致死压载水中的海生物才是处理压载水最好的办法。

深海海水与沿海相比其生物物种较少，同时在其他方面也有着一定的差别，生物很难生存在沿岸地区。压载水置换法要求若是压载水不能在公海更换的话，也需要离岸200海里，海水置换体积要至少为3倍压载水。当前压载水在公海更换可以有效的避免生物入侵。但是也存在不足之处，例如更换位置等自然因素是制约其效果的重要因素。因此置换法不能完全使用。而在置换中将压载水中的海生物进行致死也是非常可行的。

（二）机械法。采用机械法主要是利用了海洋生物和压载水之间的物理差异，利用机械设备将两者分离，但是在病毒、微生物等处理方面却并没有十分显著的效果。当前旋流分离法和过滤法是机械方法中常用的方法。

（三）物理法。该方法主要是利用超声处理、紫外线光照等物理处理方法进行处理。通过燃烧燃油，气体发生器会产生氮氧化物和气态碳，这些气体和氧气会在通过Venturi脱氧系统时被消除，可以将压载舱的环境调整为低氧状态。压载水物理处理方法中第一步要进行过滤处理，从而避免杂质影响后期水处理系统的运行，同时要注意利用超声波加强清晰过滤器，避免发生堵塞问题。压载水经过过滤后还要利用紫外线杀菌来破坏微生物集体功能和紫外线灯管的污渍。此种方法可以有效地达到杀灭生物的目的。不过紫外线照射无法处理大尺寸的有害浮游植物，而浮游植物的修复能力极强，所以如果选择采用紫外线照射处理的办法，最好结合其他方法共同使用。

（四）化学法。化学法主要是利用化学试剂或者化学反应将压载水中的水生生物消灭，比如利用强氧化性物质、消毒剂、化学杀菌剂等。其中常用的是电解法和臭氧法。

电解法主要是利用海水分解次氯酸盐达到水处理的目的，该种方法具有良好的杀菌效果，是值得推广的一项技术。臭氧法主要利用臭氧的强氧化性，通过点解分解为氧气，在分解过程中的氧化能力能够有效消灭压载水中的有害生物。

电解法和臭氧法处理高效，但是这两种方法在应用中具有一定的致癌性，并且臭氧和二氧化氯有着较强的分解性，容易对船舱设备产生腐蚀，所以在压载水处理中应当研发新的技术和化学物质。

（五）生物法。生物法是一种十分环保的方法，通过引入新物种与原浮游生物产生竞争关系来消灭压载水中的有害物种，或者利用改变生物基因的方法避免外来生物的入侵。虽然生物法相对环保，但是当前仍然没有成熟的技术，也不可预测基因技术是否会带来严重的不良后果，为此生物法大多停留在理论研究上，还并没有切实落实。

（六）复合法。复合法是选择多种技术进行合理地搭配使用，充分发挥不同技术的优势，从而提高压载水处理的效果。复合法中最常用的是机械处理、过滤、水力旋流器组合的方式，通过这种方法能够有效地处理掉大颗粒杂物。紫外线、高温、脱氧组合处理办法能够有效去除压载水中的微生物，同时结合使用臭氧处理可以有效将紫外线杀菌的效果提升。采用过氧化氢、臭氧、二氧化氯等杀灭剂也可以有效地清除压载水中的不良物质，但是这些化学方法容易受到温度、PH值等多方面因素的影响，对设备要求也比较高。

总体来讲，虽然目前仍然没有找到一个完美的压载水处理办法，但是各个国家的相关工作人员都在开展压载水处理技术的研究，相信在诸多人员的努力下，一定会找到一种既高效安全又环保经济的压载水处理办法。

二、船舶压载水的电解处理技术

电解处理法是一种新的尝试，主要是通过电解法小妹压载水中的病原体和有害水生物，电解法处理压载水技术也是本文研究的重点。

国外关于电解法水处理技术有着较早的研究，早在1962年日本就开展了电解海水防污染方面的研究，其中比较典型的有1965年日本三菱重工研究的防污系统可以有效防止船壳海洋生物的附着，该系统在1971年已经在大量船舶、炼油厂、发电厂中应用并且发挥了良好的效果。

电解法的原料是海水，原材料丰富，并且电解海水不会产生氯气等有毒有害的气体，不会对船体、人体产生严重的伤害，所以在安全方面和经济上都有着较大的优势，为此，电解海水的方法在压载水处理中得到了较为广泛的应用。从应用效果上来看，电解海水防污技术不但可以杀灭病原体、有害水生物等物质，还能够降低对船舱的腐蚀。通过实验可知，电解海水防污技术能够发挥良好的效果，实验结果显示，有的海藻承受氯处理能力在5-10mg/L；原生动物难以承受氯化处理，通常在5mg/L时便会死亡；几乎所有藻类都无法在超过20mg/L有效氯处理的海水中生长。异样细菌和大肠菌群在有效氯为5mg/L处理海水中基本可以存活，但是在20mg/L处理海水中基本无细菌存活。可见，电解海水处理方法具有较灵活的操作方法，无需多次改造船舶，有着较强的经济适用性，所以是指的推广的一项技术。

三、电解法在船舶压载水处理中的应用

（一）设备概况。青岛双瑞自 2006 年起启动压载水管理系统的研发，迄今已投入研发经费近 7000 万元，成功研发了拥有完全自主知识产权的船舶关键配套设备——BalClor压载水管理系统。这套设备采用国际领先的“高效过滤+支路电解灭活+中和”主流技术，处理能力可达每小时 170-8500 立方，适用于全球海域所有新建及营运船舶。

（二）BalClor TM BWMS

1.过滤。压载时，利用自动反冲洗过滤器过滤掉尺寸大于50 μm的海生物及固体颗粒。

2.电解。电解海水产生次氯酸钠，该物质为有效灭活剂，能够杀死残余的；浮游生物、病原体及其幼虫或孢子等。

3.中和。排载时，注入中和剂，中和残余的TRO。

（三）压载水处理技术的优势

1.船舶适应性强。次氯酸钠溶液作为一种非常有效的杀菌剂可以在压载水中保持一定时间，并迅速有效的杀灭压载水中的浮游生物、孢子、幼虫及病原体。灭活过程只在压载状态时进行，排载时无需再次灭活，简单有效，节能环保。

2.安全性能优良。青岛双瑞 BalClor TM BWMS不会对海洋环境造成不利影响,对所有人员均无不利影响；IMO认证过程中，委托国际认证的权威检测机构对处理压载水进行全面腐蚀性研究，试验周期6个月；测试结果显示，BalClor BWMS 处理后的海水部具有附加的腐蚀性，不会增加压载水舱涂层的腐蚀；氢气安全措施是到位的；在电解设备周围、压载舱顶空部位均未检测到氢气存在；排气口的氢气浓度小于0.28%（v/v）。