论文部分内容阅读
摘 要：本文综合分析了常用的各种压载水处理的机械、物理和化学等方法的原理、优缺点及发展情况，尽管大多数船舶压载方式不同，但仍可借鉴一些处理方法、设计理念，对远洋船舶在保护海洋环境、提高经济效益等方面，有着十分重大的意义。
关键词：压载水处理，船舶系统，技术应用
1船舶压载水作用及危害
远洋船舶的压载水量一般占载重量的30%～60%，全球每年由船舶所携带的压载水多达120亿吨以上，其中水中含有的浮游动植物、细菌等低等生物和一些鱼类、贝类等会随船舶的航行运输到达新的海域。这些生物一旦進人适宜生存的区域就会大量繁殖，对当地生物物种及生态系统造成极大威胁，并导致海洋水域环境的污染;并且外来物种所携带的病原微生物可能会造成疾病流行，造成巨大的生态破坏和经济损失。
同时，远洋船舶在航行中，普遍使用压载水来调整船舶的吃水和重心的平衡，以保证航行的安全。但船舶在加装压载水的同时，海水中的一些生物也随之被加入到压载舱中，直至航程结束才被排放到目的海域。压载水跟随船舶从一地到了另一地，引起了有害水生物和病原体的恶性传播。压载水的排放控制不当可能会对海洋生态系统、公众健康和社会经济造成严重危害。全球环保基金组织已经把压载水引起的外来物种入侵问题列为海洋四大危害之一。
2压载水处理系统
截至2014年底共有51种船舶压载水管理系统（BWMS）获得型式认可.50种获得IMO的基本批准，36种获得IMO的最终批准。中国有11种船舶压载水管理系统获得型式认可或产品认可。主要包括：美国NEI公司的“VenturiOxygenStripping～VOS”，瑞典AlfaLaval公司“PureBallastSystem”，德国HamannAG的“SEDNA@BallastWaterManagementSystem”、RWO海水处理技术公司的“CleanBallast”系统，韩国TechCmss的“Electro—CleenTMSystem”，日本的“ClearBallast”处理系统，芬兰GreellShip公司的“Sedinox”系统，挪威OceanSaver公司的“0ceanSaver@BallastWaterManagementSystem”;国内的青岛双瑞公司研发的BalcloimBWMS、青岛海德威科技有限公司的“海洋卫士”压载水处理系统、威海中远造船科技有限公司的“海盾”BOS压载水系统等。
广大船东可根据不同船型尺寸、布置、种类及航线的需要，综合考虑工作能效、装船可行性、机械运行成本、对船舶的总体影响等选择合适的处理系统。
3船舶压载水的处理技术及应用
根据《国际船舶压载水和沉积物管理与控制公约》的规定，所谓压载水的处理是指为杀灭、清除压载水和沉积物中的有害水生物和病原体，或使其失去繁衍能力而采取的机械的、物理的、化学的或生物的方法。目前世界上许多学者致力于船舶压载水处理方法的研究，主要有机械法、物理法、化学法三大类超过20种方法，现介绍其中的几种。
3.1机械法
1）过滤法。过滤法是对环境影响最小的压载水处理方法。通过过滤装置去除颗粒物杂质，同时去除>50μm的水生生物和微生物。若要除去<10μm的病毒、细菌以及藻类，就要增加滤网网目、减小滤网孔径并增大过滤的压力。但是这种方法会使过滤装置容易堵塞，需要及时反冲，否则过滤无法继续进行。因此过滤法通常只作为船舶压载水处理的预处理方法，被广泛应用于各类船舶。
2）旋流分离法。旋流分离法是利用压载水以一定速度流入管路时的离心作用分离海水中比重不同的物质。此方法可用于大体积海水分离且分离效果显著，但对于与海水密度相近的物质无法进行分离。
3.2物理法
1）加热法。将海水加热到38～45℃，并保持一段时间，可杀灭大部分的水生物。利用船舶柴油机冷却水的余热加热压载水，达到杀灭有害水生物的目的，还可以合理利用能量，不会造成二次污染。不过该方法受到航线长短、压载水数量、环境温度等的影响。并且当海水温度达到50～55℃时，会引起大量盐分析出，形成积垢，腐蚀金属舱壁。
2）紫外线照射法。用紫外线照射压载水，可以杀灭水中细菌和其他微生物，处理过程不会产生二次污染，装置操作管理简便，运行成本低。但是该方法不能杀死所有有害水生物，当海水浊度较大或灯管表面被沉积物污染时，其有效性更是大受影响，该方法与过滤法联合使用将会收到较好的效果。对仅携带少量压载水或不需要快速排出的船舶如邮轮、军舰、集装箱船等，这种处理方式是比较可行的。
3）水力空化法。水力空化现象是发生在液体中的一种物理现象，当压载水流经水力空化器，压载水流速增加，压力降低时，压载水内部或液固交界面上形成蒸汽或空化泡，随着压载水喷溅压力升高，空化泡瞬间破裂，在局部形成高温高压并伴随强烈的冲击波和微射流，致使细胞分子振动，当分子振动的能量超过细胞壁的强度时，能够破坏细胞壁，从而起到杀菌灭活的作用。水力空化处理压载水具有装置简单、操作简单、能耗小、成本低、不会造成二次污染的优点，但是在现阶段水力空化的应用仅限于实验室的小型设备研究操作，对于应用于船舶压载水处理系统的大型装置的设计需要更进一步的研究。
3.3化学法
1）臭氧法。臭氧O3，是一种强氧化剂。在环境中产生氧原子（O），能迅速杀死压载水中的微生物和病原体，而且不存在二次污染问题。臭氧处于一种高度不稳定状态，只能通过臭氧发生设备现场制备，费用较高，需簧较高的管理维护水平。不适台用于船上压载水的处理。
2）氯化法。该法是向压载水中投加氯气、二氧化氯、次氯酸等含氯药品以灭杀压载水中微生物。不同的生物对氯含量有不同的耐受程度，20 mg/L的氯浓度能够灭杀几乎所有细菌，对于耐受性强的浮游藻类，则需要较高的有效氯含量进行处理才能杀灭，如40mg/1的氯浓度仍不能去除水中的所有扁藻。
3）强电离放电法。大连海事大学自希尧教授利用强电离放电法进行压载水的处理研究。其基本原理是：采用强电场电离氧、水分子，使H20、O：发生电离、分解电离和电荷交换反应.在分子层次上加工成羟基溶液，再把它加入压载水主输送管道内，在较低的浓度下就能有效杀灭压载水中的原生动物、藻类、胞囊、细菌等微生物。剩余的羟基药物和微生物尸体会分解为无害物质水、二氧化碳、氧以及馓星无机盐，大幅度地净化了压载永水质，而且加工羟基药剂设备小，操作方便，运行成本低于航行更换压载水的费用。
4）磁化法。磁化法通过永磁设备或通电线圈产生特定通量的磁场，改变水的酸碱度、盐度等特性，抑制水中有害的海藻、贝类、鱼类等的生长;磁场还可改变生物自身组分，杀死有害生物，尤其对杀死如斑马贝等钙质类无脊椎动物比较有效。该方法运行能耗小，费用低，设备维修保养简单，是一种安全无害的处理方法。
4结语
随着人们对于压载水所带来的外来物种入侵造成的生态问题的关注不断提升。船舶压载水的处理技术也在不断发展。目前国际上包括我国对于压载水问题的关注度都在持续发酵，对于压载水管理技术的研究也不断取得新的进展。相信随着《压载水公约》的生效，船舶压载水的处理真正有约可依、有法可治时，彻底解决船舶压载水引起的环境、生态问题的目标将日渐实现。
参考文献：
[1]李福海.船舶压载水的处理与进展[J].青岛远洋船员学院学报，2008，29（04）：36-38.
[2]栾法敏.船舶压载水置换方法及工作要点[J].世界海运，2008，31（1）：50-52.
关键词：压载水处理，船舶系统，技术应用
1船舶压载水作用及危害
远洋船舶的压载水量一般占载重量的30%～60%，全球每年由船舶所携带的压载水多达120亿吨以上，其中水中含有的浮游动植物、细菌等低等生物和一些鱼类、贝类等会随船舶的航行运输到达新的海域。这些生物一旦進人适宜生存的区域就会大量繁殖，对当地生物物种及生态系统造成极大威胁，并导致海洋水域环境的污染;并且外来物种所携带的病原微生物可能会造成疾病流行，造成巨大的生态破坏和经济损失。
同时，远洋船舶在航行中，普遍使用压载水来调整船舶的吃水和重心的平衡，以保证航行的安全。但船舶在加装压载水的同时，海水中的一些生物也随之被加入到压载舱中，直至航程结束才被排放到目的海域。压载水跟随船舶从一地到了另一地，引起了有害水生物和病原体的恶性传播。压载水的排放控制不当可能会对海洋生态系统、公众健康和社会经济造成严重危害。全球环保基金组织已经把压载水引起的外来物种入侵问题列为海洋四大危害之一。
2压载水处理系统
截至2014年底共有51种船舶压载水管理系统（BWMS）获得型式认可.50种获得IMO的基本批准，36种获得IMO的最终批准。中国有11种船舶压载水管理系统获得型式认可或产品认可。主要包括：美国NEI公司的“VenturiOxygenStripping～VOS”，瑞典AlfaLaval公司“PureBallastSystem”，德国HamannAG的“SEDNA@BallastWaterManagementSystem”、RWO海水处理技术公司的“CleanBallast”系统，韩国TechCmss的“Electro—CleenTMSystem”，日本的“ClearBallast”处理系统，芬兰GreellShip公司的“Sedinox”系统，挪威OceanSaver公司的“0ceanSaver@BallastWaterManagementSystem”;国内的青岛双瑞公司研发的BalcloimBWMS、青岛海德威科技有限公司的“海洋卫士”压载水处理系统、威海中远造船科技有限公司的“海盾”BOS压载水系统等。
广大船东可根据不同船型尺寸、布置、种类及航线的需要，综合考虑工作能效、装船可行性、机械运行成本、对船舶的总体影响等选择合适的处理系统。
3船舶压载水的处理技术及应用
根据《国际船舶压载水和沉积物管理与控制公约》的规定，所谓压载水的处理是指为杀灭、清除压载水和沉积物中的有害水生物和病原体，或使其失去繁衍能力而采取的机械的、物理的、化学的或生物的方法。目前世界上许多学者致力于船舶压载水处理方法的研究，主要有机械法、物理法、化学法三大类超过20种方法，现介绍其中的几种。
3.1机械法
1）过滤法。过滤法是对环境影响最小的压载水处理方法。通过过滤装置去除颗粒物杂质，同时去除>50μm的水生生物和微生物。若要除去<10μm的病毒、细菌以及藻类，就要增加滤网网目、减小滤网孔径并增大过滤的压力。但是这种方法会使过滤装置容易堵塞，需要及时反冲，否则过滤无法继续进行。因此过滤法通常只作为船舶压载水处理的预处理方法，被广泛应用于各类船舶。
2）旋流分离法。旋流分离法是利用压载水以一定速度流入管路时的离心作用分离海水中比重不同的物质。此方法可用于大体积海水分离且分离效果显著，但对于与海水密度相近的物质无法进行分离。
3.2物理法
1）加热法。将海水加热到38～45℃，并保持一段时间，可杀灭大部分的水生物。利用船舶柴油机冷却水的余热加热压载水，达到杀灭有害水生物的目的，还可以合理利用能量，不会造成二次污染。不过该方法受到航线长短、压载水数量、环境温度等的影响。并且当海水温度达到50～55℃时，会引起大量盐分析出，形成积垢，腐蚀金属舱壁。
2）紫外线照射法。用紫外线照射压载水，可以杀灭水中细菌和其他微生物，处理过程不会产生二次污染，装置操作管理简便，运行成本低。但是该方法不能杀死所有有害水生物，当海水浊度较大或灯管表面被沉积物污染时，其有效性更是大受影响，该方法与过滤法联合使用将会收到较好的效果。对仅携带少量压载水或不需要快速排出的船舶如邮轮、军舰、集装箱船等，这种处理方式是比较可行的。
3）水力空化法。水力空化现象是发生在液体中的一种物理现象，当压载水流经水力空化器，压载水流速增加，压力降低时，压载水内部或液固交界面上形成蒸汽或空化泡，随着压载水喷溅压力升高，空化泡瞬间破裂，在局部形成高温高压并伴随强烈的冲击波和微射流，致使细胞分子振动，当分子振动的能量超过细胞壁的强度时，能够破坏细胞壁，从而起到杀菌灭活的作用。水力空化处理压载水具有装置简单、操作简单、能耗小、成本低、不会造成二次污染的优点，但是在现阶段水力空化的应用仅限于实验室的小型设备研究操作，对于应用于船舶压载水处理系统的大型装置的设计需要更进一步的研究。
3.3化学法
1）臭氧法。臭氧O3，是一种强氧化剂。在环境中产生氧原子（O），能迅速杀死压载水中的微生物和病原体，而且不存在二次污染问题。臭氧处于一种高度不稳定状态，只能通过臭氧发生设备现场制备，费用较高，需簧较高的管理维护水平。不适台用于船上压载水的处理。
2）氯化法。该法是向压载水中投加氯气、二氧化氯、次氯酸等含氯药品以灭杀压载水中微生物。不同的生物对氯含量有不同的耐受程度，20 mg/L的氯浓度能够灭杀几乎所有细菌，对于耐受性强的浮游藻类，则需要较高的有效氯含量进行处理才能杀灭，如40mg/1的氯浓度仍不能去除水中的所有扁藻。
3）强电离放电法。大连海事大学自希尧教授利用强电离放电法进行压载水的处理研究。其基本原理是：采用强电场电离氧、水分子，使H20、O：发生电离、分解电离和电荷交换反应.在分子层次上加工成羟基溶液，再把它加入压载水主输送管道内，在较低的浓度下就能有效杀灭压载水中的原生动物、藻类、胞囊、细菌等微生物。剩余的羟基药物和微生物尸体会分解为无害物质水、二氧化碳、氧以及馓星无机盐，大幅度地净化了压载永水质，而且加工羟基药剂设备小，操作方便，运行成本低于航行更换压载水的费用。
4）磁化法。磁化法通过永磁设备或通电线圈产生特定通量的磁场，改变水的酸碱度、盐度等特性，抑制水中有害的海藻、贝类、鱼类等的生长;磁场还可改变生物自身组分，杀死有害生物，尤其对杀死如斑马贝等钙质类无脊椎动物比较有效。该方法运行能耗小，费用低，设备维修保养简单，是一种安全无害的处理方法。
4结语
随着人们对于压载水所带来的外来物种入侵造成的生态问题的关注不断提升。船舶压载水的处理技术也在不断发展。目前国际上包括我国对于压载水问题的关注度都在持续发酵，对于压载水管理技术的研究也不断取得新的进展。相信随着《压载水公约》的生效，船舶压载水的处理真正有约可依、有法可治时，彻底解决船舶压载水引起的环境、生态问题的目标将日渐实现。
参考文献：
[1]李福海.船舶压载水的处理与进展[J].青岛远洋船员学院学报，2008，29（04）：36-38.
[2]栾法敏.船舶压载水置换方法及工作要点[J].世界海运，2008，31（1）：50-52.