船舶压载水的处理现状及进展

王时悦

【摘 要】船舶压载水可保证空载船舶的稳定，对船舶安全航行起着至关重要的作用。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。本文就压载水的管理方法及处理系统情况进行研究，为船舶压载水问题的研究提供参考。

【关键词】压载水；管理方法；处理系统

Treatment Status and Development Of Ships' Ballast Water

WANG Shi-yue

（China Waterborne Transport Research Institute，Beijing，100088，China）

【Abstract】Ships Ballast Water can ensure the stability of the unloaded ship which is very useful for the safety navigation of ship. With the continuous increase of the ecological problem which is caused by the invasive alien species of Ballast Water， the technical measures of ballast water treatment is also developing all the time. This paper make a study of the management method of ballast water and its treatment system， to provide reference for the study of ships ballast water.

【Key words】Ballast water；Management measures；Treatment system

据统计，全球80%的货物是通过船舶运输的。船舶在航行、装卸、进出港、停泊等不同工况时会通过压入或排出压载水保持船舶的平衡与稳定，对船舶的安全航行起着重要作用。然而压载水中含有的鱼类、浮游生物、沉积物（含有生物碎片、颗粒状有机物、生物孢囊、不溶性硅酸盐等物质）及细菌/病原体等生物[1]，也随其排入新的生存海域，掠夺本地生物生存资源，破坏当地的海洋生态平衡，危害渔业资源，对公众健康安全造成不利影响。

全球每年约有200亿吨压载水排入近海或内陆湖泊河流，每天有7000多种生物随压载水传播[2]；全球环保基金组织（GEF）已将船舶压载水引起的外来物种入侵问题列为海洋的四大危害之一。在 20 世纪70 年代，国际组织已经注意到压载水对环境造成的不良影响，经过国际海事组织及各主要航运国的不断推动，船舶压载水的环境问题和可能引起的生态灾难逐步得到了国际社会的重视。

国际海事组织（IMO）于2004年2月通過了《国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约》，公约提出了压载水的管理与控制规定，并给出压载水更换标准即D1、压载水处理的生物与卫生标准即D2。今年9月8日，芬兰批准该公约，使得签约国达52个，商船总吨位达世界商船总吨位的35.14%，满足35%的公约最低生效条件。至此，压载水公约将于2017年9月8日正式生效。而今随着巴拿马成为第53个批准压载水管理公约的国家，批准国统计商船吨位已达到全球商船吨位的半数以上。一旦生效，要求2009年以后建造的船舶部分需达到D2标准，2016年以后建造的船舶全部需达到D2标准才能进入他国港口。因此世界各国近年来都在积极致力于压载水管理方法与处理技术的研究。

1 压载水管理方法

当前压载水的管理方法大致可分为：压载水船舶处理、压载水更换、压载水陆上接收。

1.1 压载水船舶处理

压载水处理是指在船舶装载压载水之后或排放压载水之前，利用机械、物理、化学或生物等方法处理压载水，使其达到公约要求的排放标准。由于单一的压载水处理技术一般难以满足要求，各国当前使用的压载水处理系统多包含以下两个处理过程：

1.1.1 预处理——分离水生生物、大尺寸微生物

主要是通过机械物理方法去除压载水中包含泥沙、块状垃圾、可见生物等较大颗粒物质。排放压载水时，对于50微米以上的生物多采用过滤、气旋等简单的固、液分离方式进行分离。其中过滤是利用固定式筛网或带有自动反冲洗功能的迭片过滤超过特征尺寸的固体物质，气旋分离是利用高速水流产生的离心力使悬浮液中的固体沉降分离的技术。

1.1.2 深度处理——灭活去除小尺寸微生物

主要使用物理或化学方法处理介于10～50微米之间的微生物。常见的物理方法有加热处理、巴氏、空化技术、紫外线、脱氧、超声波或絮凝；化学方法有臭氧、氯化、过氧化氢、电解氯化、二氧化氯、过氧乙酸、维生素K等。

以下详细介绍几种处理方法：

物理处理方法：

加热法需安装加热装置，通过将压载水加热的方法杀死水中生物，这种方法能杀死主要生物，但对处于休眠状态的孢子不能起到有效作用。随环境水温不同所需能源也不同，处理时间相对较长、能耗大，另外若压载水排放时标准水温控制不当，也可能对停泊海域生物造成损害。

巴氏杀菌法能有效杀死压载水中存活的微生物，但需改变船的控制系统，将使船舶产生热应力，影响船舶的航行安全。紫外线处理压载水法也可达到杀死微生物的效果，但其有效性受到水体混浊程度的影响，对于较混浊的压载水却无法达到预期结果。

空化技术的基本原理是船舶压载水通过孔板时受到阻碍，使得压力骤减，流速剧增，当压力降低到某一临界压强以下时，即空化初生压（一般为相应温度下的饱和蒸汽压）时会产生大量的空化泡。随后液体喷射扩张，压力值逐步恢复，空化泡在正压作用下瞬间溃灭，一般仅持续几微秒，从而在该点（即热点）产生瞬时高温高压，发生空化。通过空化技术，压载水内的有机物可直接热解或与水热解生成的羟基自由基反应。该项技术真正做到绿色无污染，且设备简单、能耗低；但其对管路腐蚀性较大。

化学处理方法：化学处理法的优点是机械结构简单易用、低能耗、低成本。

常用的化学处理方法多为通过化学注射泵直接输送到主压载水泵的方式向压载水中添加化学物质，以达到杀死微生物的效果；或通过改变压载水中部分物质的化学结构抑制压载水中微生物的生长，从而达到处理效果。化学试剂主要包括臭氧、氯或氯化物、过氧化氢、羟基自由基等，它们对压载水中微生物具有很强的杀伤作用。由于不同的海洋微生物需要不同的化学物质来处理，为达到理想的效果，常需要添加多种化学物质，这些化学物质在运输、存储的过程存在着一定的风险，在使用过程中也可能会对管路、船体等相关部件造成腐蚀影响船舶的性能或排放入海造成二次污染。随着新技术的应用，多数船舶采用电解氯化法处理压载水，其工作原理如下：在电解水的过程中通过电化学反应杀灭电解水中的海洋生物体，杀菌消毒由电势、次氯酸钠和氢氧基产生电化学氧化直接进行，它消毒杀菌效果好，使用方便，可以进行预过滤。此法，在常温常压下进行，占用船舶空间小，能够满足IMO规范D2生物性能标准要求。

1.2 压载水更换

压载水更换是指在船舶驶入目的港之前，在远离岸线的海域将压载水更换掉。此法是基于在远海生活的生物不能适应近海环境的前提下成立的，现有三种常用压载水更换法：排空法、顺序法和溢流法。

该方法被认为是减少压载水外来生物入侵最可行的方法之一，但是存在舱底沉积污泥难于处理，能量消耗高，操作时间过长，和存在安全隐患的问题。

公约中规定：船舶进行压载水更换位置应距岸线200海里以上，并且水深不低于200米的海域进行。按照公约规定应进行压载水更换，但船舶未实施时，其理由应详细记录在压载水记录簿中。

1.3 压载水陆上接收

壓载水排放至陆地上接收设施可以保证船舶运行的安全性及稳定性，且其处理量大；一旦港口压载水处理设施配备建成，对于广大船东来说更加方便、快捷，具有一定的吸引力。但是目前配有压载水接收设施的港口非常少，仅在包括美国在内的少数国家出现，未得到广泛应用[3]。相比船舶处理这种方法存在前期投入成本高、占地面积大、岸上设备运行及维护工作量大等问题。

除此之外，无压载水船舶的研制可以彻底解决船舶压载水造成的生态问题。目前人们较为熟知的无压载水船舶理念有三种，分别为美国密西根大学研发设计的贯通流系统船体（Through-Flow System Hull）、日本造船研究中心（SRC）提出的无压载水船舶（NOBS）理念、荷兰代尔夫特大学试造的单一结构船体（Monomaran）。其中，美国的贯通流系统设计为在舱内布设大型管道网络，航行过程中海水自船首向船尾流动，以形成稳定的流场，保持船舶平衡，以达到压载目的[4]。日本和荷兰的无压载水理念较相近，均通过重设船体结构以改变船体受浮力的特性，从而保证船舶空载或轻载时的稳定性，实现无压载水的目的。

总体来看，虽然目前无压载水船舶的研发已取得了一定的进展，但还不能完全控制无压载水船舶的倾斜运动，距离投入实际生产还存在一定的差距。

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“Venturi Oxygen Stripping--VOS”，瑞典Alfa Laval公司“Pure Ballast System”，德国Hamann AG的“SEDNA？誖Ballast Water Management System”、 RWO海水处理技术公司的“Clean Ballast”系统，韩国TechCross的“Electro-Cleen TM System”，日本的“Clear Ballast”处理系统，芬兰GreellShip公司的“Sedinox”系统，挪威Ocean Saver公司的“Ocean Saver？誖Ballast Water Management System”；国内的青岛双瑞公司研发的BalclorTMBWMS、青岛海德威科技有限公司的“海洋卫士？誖压载水处理系统”、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 小结

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]王文成，龚帆，郑羽，等.船舶压载水处理综述[J].上海船舶运输科学研究所学报，2013，36（4）：11-14.

[2]陈立侨，李云凯，侯俊利.船舶压载水导致的生物入侵及其防治对策[J].华东师范大学学报（自然科学版），2005（21）：34-36.

[3]张海亮，黄振旺.压载水岸上接收设备的可行性分析（英文）[J].大连海事大学学报，2010（S1）：222-224.

[4]俞士将.绿色船舶发展现状及方向分析[J].船舶，2010（04）：1-5.

[责任编辑：张涛]