船舶压载水处理技术研究【毕业论文】 15页

'本科毕业论文（20届）船舶压载水处理技术研究目录目录III摘要IV15 0引言41绪论11.1压载水任意排放导致外来生物入侵的危害11.2压载水的处理现状22.压载水处理的置换方法32.1置换法32.1.1排空法42.2.2溢流法52.2.3稀释法53压载水的处理技术83.1物理法83.1.1加热法83.1.2离心分离93.1.3紫外线辐射93.1.4超声波法93.1.5过滤法93.2化学法93.2.1臭氧法93.2.2氯化法103.2.3电解法103.3其他方法103.3.1生物法103.3.2防污镀层104总结11致谢12参考文献13附录................................................................................14摘要：压载水的的任意排放是外来生物入侵的主要途径，因此对压载水处理技术的要求就极为的严格。介绍了外来生物的特点，包括它的危害、控制压载水的有效途径及对它的管理现状。15 对现在的压载水处理技术进行分析，包括各种技术的基本原理、优缺点及运用场合，其中对置换法进行了重点分析，分析了它的排空法，溢流法，稀释法，置换法因具有能置换大量压载水的特点，而最具前景。关键词：压载水；外来生物；处理方法；加热法；置换法ABSTRACT：Arbitraryemissionsballastwateristhemainwayofalienbiologicalinvasion,sotheballastwaterprocessingtechnologyrequestisextremelystrict.Thecharacteristicsofalienbiologicalareintroduced，includingtheharmless,theeffectivewaytocontrolandmanagementstatusofballastwater;Thepresenttechnologiesofballastwatertreatmentwereanalyzedinthispaper,includingthebasicprinciplesofvarioustechniques,advantages,disadvantagesandapplicationofoccasions.Andthenafocusanalysisondisplacementmethod,whichincludestheemptyingmethod,theoverflowmethodandthedilutionmethod.Duetothecharacteristicsofthelargereplacementofballastwater,displacementmethodwasconsideredthemostpromising.KEYWORDS：Ballastwater;Alienbiological;Controltechnology;Heating;Substitution.150引言压载是指用以压重或平衡某一物体的任何物质，例如，常规的热气球上装载着沙袋，它们可被丢弃而减轻汽球的载荷使其升高[[1]高胜军.船舶压载水带来的生态环境问题[J].船海工程，2004，3：33-34.]。船舶使用像石头、沙子和金属这类固体压载物已经有数千年的历史了[[2]张荣忠.船舶压载水的管理[J].水运管理，2004，8（8）：36-37.[3]宋永欣，党坤，宋家慧，殷佩海.船舶压载水处理方法[J].世界海运，2002.4（2）：42-43.[4]李迪阳，姜氏倩，王俊英.船舶压载水中有害的管理与控制[J].海岸工程，2001,20（3）：47-53.[5]沈欣军，白希尧，汤红，王宁.船舶压载水携带外来物种及其对水域生态环境的影响[J].生态学杂志，2004，2（1）：125-128.[6]黄家亮，李品芳.船舶压载水对生态环境的影响与防污措施[J].集美航海学院学报，1998，10（2）：65-66.[7]胡国芳.船舶压载水对生态影响及处理技术[J].中国水运，2008，9（4）：48-49.[8]陈汝军，郭苹，梁超雄.海船压载水处理设备研发的重要性分析[J].船海工程，2007，1（3）：29-31.[9]危敬添.船舶压载水和沉积物控制和管理的有关规定和公约[J].世界海运，2007，8（4）：46-47.[10]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，2008，4（4）：36-38.[11]陈纪赛.船舶污水处理技术探讨[J].船海工程，2010，12（6）：78-85.[12]王琪，王国正，黄忠良.船舶压载水污染的控制和管理[J].船海工程，2005，5（5）：57-60.[13]高凯，杜嘉立.船舶使用排空法更换压载水的研究[J].世界海运，2003，8（4）：6-8.[14]依威威，白敏莳，杨波，董克斌.治理压载水外来生物入侵的方法[J].世界海运，2003，2（1）：42-44.[15]李春峰，施健，郑志敏.压载水管理系统的探讨[J].沪东中华技术情报，2010，（1）：20-22,15.[16]饶建荣.船舶压载水排放处理技术初探[J].广东造船，2008,10（4）：80-82.[17]谢承利，翁平，李小军，刘喜元.船舶压载水处理技术应用综述[J].航海工程，2010，12（6）：86-90,98.[18]杨波，白敏莳，宗旭，白希尧.压载水治理方法的研究进展[J].交通环保，2002，10（5）:4-7.[19]刘瑀，韩敏，宋成文，靳亚.远洋船舶压载水处理措施的研究进展[J].环境科学技术，2009,32（6）：139-143.[20]孙雪景，张硕慧.压载水处理技术[J].海事研究，2006,(10):56-58.[21]刘富斌.关于船舶压载水系统防污染的探讨[J].船舶，2006,8(4):20-23.[22]王震，张硕慧.船舶实施“排空法"海上更换压载水的安全性分析[J].交通环保，2000,2(5):13-17.[23]党坤，殷佩海，孙培廷.国内外船舶压载水处理技术现状[J].航海技术，2004,(2):64-66.[24]张硕慧.船舶在航更换压载水及其有效性的确认[J].交通环保，2000,12(6):20-22[25]周浩，张硕慧.船舶在航更换压载水方法浅析[J].交通环保，2001,2(1):22-23.[26]王建军.船舶在航期间压载水的处理[J].验船师，园地，2002.3(5):58-59,40.[27]余运茂，关先锋.船舶压载水处理的探讨[J].中国水运（理论版）.2006.3(6):45-48.[28]明天.基于模糊综合评判的船舶压载水处理方法选择[J].2010,(3):48-49.[29]李斌，孙培廷.柴油机余热加热压载水的可行性研究[J].大连海事大学学报，2001.5(2):50-53.[30]ZhijianTang,MichaelA.Butkus,YuefengF,Xie.Crumbrubberfiltration:Apotentialtechnologyforballastwatertreatment[J].MarineEnvironmentalResearch.2006,61:410-423[31]David M．Perkovic M. Ballast water vampling as a critical component of biological invasion risk management[J].Marine Pollution Bulletin．2004，49：3l3-318．]15 。在现代，船舶常使用水作为压载，这使船舶装上和卸下压载时容易了许多，而且比使用固体压载经济而效率又高。当船空载时，注入压载来保持其平衡、稳性和结构完整性。当船载货时，压载水又可以排掉。由此，当压载水含有海洋生物时，就出现了所关注的问题。现已被国际海事组织和国际环境监督部门列为全球海洋生态环境安全的四大危害之一[2-3]。在美国五大湖，“欧洲斑马贝”多态体已蔓延到40%以上的内陆水域，而自1989年以来用于此方面控制措施的费用估计超过1O亿美元[1-4]；在英国水域已有53种大型的外来生物，德国水域有100种外来生物，爱尔兰的科克港口也发现了24种外来生物，沿瑞典海岸线则发现近70余种外来生物[5]；在澳洲南部，一种北亚藻类“昆布羽状半裂体”正在迅速地侵入到新的区域，并取代当地海底群落[1-6]；在有些国家．一种来自其他区域的微生物“赤潮”藻(有毒腰鞭毛目)已经被一些水生贝壳类动物(如牡蛎)吸入体内，当人们食用这种受污染的贝类时，就可能造成麻痹甚至死亡[5]。国外海洋环境不容乐观，除上述事例之外，某些海域污染状况严重，如波罗的海、地中海、北海、亚速海等[7]。而我国近海的海水污染状况也比较严峻，港口附近由于生活污染情况相对严重，水质状况更加严重，见表1[8]表1全海域海水水质评价结果(2006年)单位：万平方公里　　　　海区严重污染中度污染轻度污染较清洁海域面积海域面积海域面积海域面积　　　　　南海0.1710.2470.9600.467渤海0.2770.1750.7370.819黄海0.9230.4841.2061.730东海1.4660.8382.3112.086全国2.8371.7445.2145.102　　　　　类似的事件还有很多，数以百计的对生态、经济和人类健康有重要影响的事例已遍及全球，这已是人类不能忽视的问题。1绪论1.1压载水任意排放导致外来生物入侵的危害自从19世纪8O年代以来，人们开始普遍使用水作为压载物质，由此避免了采用固体物压载时因装船而带来的时间消耗和在航行中由于固体压载物位移动而导致的丧失船舶稳性的潜在危险[12]。某些船舶需要相当多数量的压载水(主要是在空载航行时)，这类船舶包括：散装运输船、矿石运输船、油船、液化气船、油矿石两用运输船。据悉，每年全球船舶携带的压载水大约有100亿t，一艘载重1O万t货船携带的压载水量达到5～6万t，平均每立方米压载水有浮游动植物1.1亿个，舱底的沉积物中每立方厘米有2.25万个浮游植物孢子。每天全球在压载水中携带的生物就有3000—415 000种，到目前为止被确认约有500种生物物种是由船舶压载水传播入侵的[9-12]。外来生物入侵的途径多样，传播速度快，繁殖力强。其可能造成的危害主要有以下几方面：（1）与当地物种争夺食物及生存空间，影响当地物种的生存能力，有些甚至还会与亲缘接近的物种杂交，造成当地物种的遗传基因混杂。（2）入侵物种极易形成大面积的单优群落，从而降低生物多样性，使依赖于当地物种多样性生存的其他物种没有适宜的栖息环境，同时还破坏景观的自然性和完整性。（3）入侵物种可能会带来病原生物和寄生虫，给当地物种造成毁灭性打击，同时人如果食用了相关的生物，可能会影响到人类的健康。（4）入侵物种影响当地的物种结构和食物网结构，会造成生态系统的失衡。外来生物的危害在早期并不受到人们所重视，一直到20世纪70年代科学家们才真正开始研究这个问题并认识到在可能含有传染性病菌的水域加装的压载水排放后可能会使其他国家或地区受到病菌的危害。但当时各国政府的主要精神都集中在如何防止船舶造成的油污上，压载水尚未引起人们的关注。但是到了80年代，随着海运事业的迅速发展，随船舶压载水传播的水生物越来越多，更出现了美国、加拿大和澳大利亚成为面临外来有害生物入侵问题最严重的国家，这问题才越来越引起各国的注意[13]。其中最著名的事例北美五大湖区所受的斑马贝、圆虾虎鱼的危害，自80年代来，美国在防护这项措施中耗资超过10亿[1-4]；黑海的渔业由于美洲栉水母的惊人繁殖而彻底崩溃，改变了黑海的生态系统等[14]。这些都说明了外来生物进入适宜它几乎不受生长限制的生长环境中，可以带来人们不可预见的生态和经济影响。1.2压载水的处理现状随着海洋的开发和航运业的迅速发展，海洋环境的污染也日益严重。而IMO制定的防止船舶造成污染的公约也愈加严格。压载水造成的污染已经被IMO视为海洋污染的的四大危害之一。2004年2月召开的“船舶压载水管理会议”上已经接受《船舶压载水及沉积物控制和管理国际公约》(InternationalConventionfortheControlandManagementofShipsBallastWaterandSediments)，并计划2016年实施[9]，表2即为压载水管理公约的有效时间。可见，压载水处理课题不可避免摆在了眼前。IM0对压载水管理的要求有D一1和D一2两个标准：D一1一关于压载水置换：（1）至少在离岸200海里、200米深的海域进行压载水置换；（2）应用排空式更换法要求压载水的置换量至少在95%；（3）应用溢流法或稀释法更换法要求水泵注入与排出的海水量为压载舱舱容的3倍。D一2一关于压载水处理：（1）压载水中的生物体排放要求大于等于50μm的生物存活体，每立方米必须少于10个；小于50μm、大于等于lOμm的生物存活体，每毫升必须少于1O个。（2）压载水中的微生物体排放要求大肠杆菌必须小于250cfu/lOOml；肠道球菌素必须小于lOOcfu/lOOml；霍乱弧菌必须小于1cfu/lOOml(cfu为菌落组成单位)；如满足公约生效条件(占载重量35%的船舶和30个国家接受该公约后12个月)则公约生效时间见表2[15-16]15 表2压载水管理公约生效时间龙骨的铺设时间压载舱容量2009201020112012201320142015201620172018＜2009＜1500D-1/D-2D-2＜20091500-5000D-1/D-2D-2＜2009＞5000D-1/D-2D-2≥2009＜5000D-22009-2012≥5000D-1/D-2D-2＞2012D-2虽然压载水处理已经成为海洋环境的四大危害之一，我们也知道压载水处理技术的重要性和必需性，但是真正掌握压载水处理技术的国家并不多。IMO组织2004年于伦敦颁布了《国际船舶压载水及沉淀物控制和管理公约》，该公约要求部分新造船舶在2009年达到船上压载水处理的卫生和生物标准，并计划在2016年实施[10]。世界各国已采用和正在研究的压载水处理技术有许多种，主要有置换法、物理法、化学法及其他方法等。多数方法在理论上及试验室中是可行的，但因产品需要经过IMO规定的试验流程检测才能进行认证，所以研究压载水处理系统技术难度较大，研发人员及资金投入费用也比较高。其研发及认证费用高，同时研发及试验周期比较长。由于不同海域海水微生物的含量和种类差异很大，所以仅依靠单一的针对某海域的压载水处理技术显然不能适应船舶的流动性，也不能满足规范的要求。从目前公布的成果可知，全球只有美国、德国、日本、挪威等少数国家的少数企业真正掌握了压载水处理的技术，满足现有规范的要求[11]。相对于国外火热的开发与应用热潮，中国的压载水处理技术开发与应用起步都比较晚，是近几年才开始相关研究，已有一些技术开发取得进展，也有几项设备取得IMO与船级社的认可，而且也颁布了一些防止压载水中有害生物污染的统一规定或立法，总之，针对压载水的处理，不管是在技术还是法规上，我国都在循序的研发当中。外来生物的入侵给人类的健康的海洋环境的安全带来了重大的危害，各国政府都纷纷提出应对压载水处理的法规和技术；同时，在2004年颁布的公约中，也提出了压载水处理的两个标准；再者，通过对国内外压载水的处理现状的介绍，认识到在压载水处理问题正在受到各国的重视，压载水的处理技术也愈加成熟，但要使处理问题更加完美的得到解决，各国政府还需更大量的研发和实验。2.压载水处理的置换方法2.1置换法根据《国际船舶压载水和沉积物管理与控制公约》的规定，船舶进行压载水的更换，一般情况下均应在距最近陆地至少200海里、水深超过200米的水域进行[22]。船舶进行压载水置换应达到其所载压载水量的95%的置换量。对于通过注入法置换压载水的船舶，如能排出压载舱容积3倍的水量，应被视为满足所述的标准。如果能证明至少满足了95%的置换量，注入排出少于3倍压载舱容积的水量也可以被接受[23]15 。由于大洋海水与沿岸海水相比，无论是生物种类还是盐度、浊度等环境因子，都存在着一定的差别。即使其中的生物进入沿海国港口水域也很难存活。因此，采用更换船舶压载水的方法可以在一定程度上防止压载水中的外来水生物及病原件对海域的污染。下面看置换压载水的三种比较可用的三种方法：2.1.1排空法排空法又称“逐一更换法”，其原理很简单，就是把在港口、河口或近海水域中注入的压载水全部排出，直到把压载水排空为止。然后用深海海水重新加满。该方法有以下优点：①可以有效去除及压载舱内船舶构件表面的沉积物与淤泥中的水生生物与病原体。②所需水量少，更换时间短。③几乎去除所有的有害水生物。但是，由于目前一些营运的船舶压载管系设计建造不合理，只注重于管路的布置，压载泵大小的选择，而很少注意舱室的内部结构和排出口的位置等，不利于压载水的有效排放。故实用排空法也有自己的缺点：①在排放作业中，重量的增减，吃水变化，重心高度变化及自由液面影响的变化，导致初稳性高度降低，甚至失稳。②在恶劣环境中航行的船舶，使用排空法会使压载舱遭受冲击，使压载舱的局部强度受损。③压载水的排空、注入过程中，船舶重量的变化会引起吃水和吃水差的改变，而不适当的吃水差会对船舶的操纵性、快速性、适航性和抗风浪性形成不利影响。当然这些问题也不是不可克服的，相信通过适当的改进，排空法仍将是最有前途的。例如那文浓度更换法就是以排空法为基础给改进而来的，基本原理就是根据浓度情况，确定新的压载水注入的位置。如果海水浓度低于舱内原有的压载水浓度，海水从顶部加入；反之则从底部加入。它对排空法的上述不足进行大量的改善，其中对船体及管路也有了一定的改进，就是允许海水从压载舱的底部和顶部装入（图1[8]）。管路与压载舱原有的压载水泵相连，同时冷却水系统接入，可以提高系统效率。15 图1系统管路图这种方法在一定程度优化了船舶的设计，但是考虑到普通的压载舱存在理论上会造成紊流和混合发生的物理阻力，排空法还是有大量的空间进行改善的。2.2.2溢流法和排空法相似，溢流法也是为了提高船舶在海上的安全性而设计的。其原理是向已经满舱的压载舱继续注入海水，以海水的溢出而带走原来的压载水，所需的水量达3倍压载舱容[10]。此法不改变船舶的稳性强度和吃水差，因此可在相对较恶劣的天气条件下进行，而且，溢流法不能有效排出舱底及压载舱内船舶构件表面的沉积物及淤泥中的生物与病原体。船舱的构造使死角的更换率很低。但是在原理上看，溢流法只能杀死95%的有害水生物，而且和排空法相比，该法存在着更换水量大、有效性差的特点；并且因为要进行三次满舱换水，换水的时间较长，消耗的能源多[24]。同时压载舱可能承受较大的内部压力；此外，在更换压载水操作过程中，船上操作人员有可能与不洁压载水接触而对其安全和健康形成威胁。2.2.3稀释法稀释法也称“巴西稀释法”，其原理是从舱顶部注入清洁压载水，同时，以相同的流量将原舱中的压载水排出舷外（图2[25]），维持液位不变，也应泵入3倍舱容积的水量[26]。稀释法具有排空法和溢流法所不具有的一些优点，尤其是在安全性方面。因为以相同的速率打进和排出压载水，基本上保持了压载舱中液面高度不变。所以在整个压载水更换过程中，船舶整体的受力状况基本上保持不变，船舶不会丧失稳性；船体也不会遭受额外的剪切力矩和扭转力矩[27]15 。压载舱也不必承受采用溢流法时不可避免的内部压力（这一点对老旧船舶尤为重要）。同时，稀释法对于船员在安全性上相对于其他两种方法也是有很大优势的，其他辅助法也很是适合应用于稀释法。图2稀释法压在系统示意图虽然稀释法有上述优点，但和溢流法一样，无法做到想排空法那样全面，彻底的更换压载水。同样存在着不足[1]：①无法全面彻底的更换压载水，有效性较排空法差。②更换时间长，消耗能源较多，对管路、压载泵等设备有一定要求。①需要对船舶进行一定的改造，即在甲板上敷设专用的压载管系。每种方法各有优劣，对此对置换法的三种方法进行了比较（表3）。表3三种置换法的比较15 更换方法比较项排空法溢流法稀释法更换效果压载水几乎被完全有效地更换更换效果可达95%3倍舱容的水量可稀释置换达90%操作的难度需制定操作计划操作简单操作简单船舶的安全性排空和重新灌满压载舱会引起弯矩和剪力的变化，必须进行计算以保证弯矩和剪力在许用范围之内；部分装载的压载水舱和货舱会产生冲荡力。应注意避免压载舱的超压；船舶在海上的弯矩和剪力无大变化，不需要重新审核船舶强度和稳性；在压载舱中不会产生大的冲荡压力。因以相同速率泵入和排出压载水，舱中液位基本不变。船舶受力变化小，稳性影响小，不会引起舱内超压，安全性好。改造费用仅在平静海域进行交换对船体或系统都不需要改建。只需增加部分溢流管路甲板需专门压载管路气象条件限制如果没有进行激荡力的安全评估，只能在平静的海洋条件下进行压载水更换在零度以下可能结冰时，操作应十分小心。无严格要求。经济性压载泵的负荷低，更换时间短要求更换3倍水舱或货舱容积的水量。时间长，压载泵负荷高。要求更换3倍舱容的水量。时间长，泵负荷高对管路及泵吸能力有要求安全评估需要按A868(20)内容评估无无使用范围弯矩和剪力可能超出许用范围，还可能不满足冲荡载荷的规定。部分油船对于吃水和纵倾限制较多，在某些工况下不能采用。较好好压载水的置换技术在国际上都是得益广泛应用的，而且也各国组织也将此项技术演绎得愈加成熟。通过上述的分析得知，置换技术的三种方法各有利弊，这就要求我们根据各种方法的不足着手，通过愈加先进的科技手段和人类的求知欲，优化目前置换法技术上的缺点。但从长远角度看，在置换压载水的同时，将压在水中的大量水生物直接杀死是最好选择。15 3压载水的处理技术3.1物理法物理法是通过不同手段分离、排除或灭杀海水中的危害性生物与物质，主要的手段包括加热法、离心分离、紫外线辐射、超声波法、过滤法等。3.1.1加热法高温加热经常用于对水进行消毒。可利用船舶推进器和冷却系统产生的废热来对压载水进行加热处理[1]。即推进系统和船上设备产生的余热可用来提高水温，且不会产生化学副产品和残余物。这需要另外安装一些辅助管路以便使压载水能通过现有的热交换器。水温加热到38-50℃，持续2-4小时，可以杀死绝大部分生物[28]。但这个温度对休眠胞子形式存在的生物效果不好，杀灭这些休眠胞子可能需要更高的温度。这就要充分运用柴油机余热加热压载水所需的能量和改善压载水的制约因素。（1）使用船舶柴油机余热加热压载水的制约因素①航程时间。航线过短则不能把水加热到所需温度或不能保持所需时间。②处理压载水时所需的流量。余热热源所能提供的能量是有限的。这样，处理压载水时的流量就有所限制。③平均水温。如果在寒带或冬季水温较低时，加热处理所需热量输入就会增加。④考虑到高温压载水通过舱壁向外界的散热，因为这会消耗掉相当一部分热量。⑤对不同目标生物的不同处理。高级生物，比如鱼类，要比微生物更容易被高温杀死[1]。（2）用船舶柴油机余热加热压载水所需要的能量柴油机具有的余热主要包括废气中含有的热量．冷却水中含有的热量等．废气中的热量温度较高除驱动废气涡轮增压器外，还可以用来驱动动力涡轮和给废气锅炉提供热量产生蒸汽，也可以用于对压载水的加热，但要考虑温度低于露点温度时会造成水蒸气冷凝，引起硫酸腐蚀的问题[29]。冷却水中含有的热量主要包括：缸套冷却、滑油冷却和增压空气中间冷却三大部分。压载舱与外界环境的热交换可以包括以下几种形式：通过舱底和船外壁传给外界海水和空气；通过甲板传递给空气；通过船内壁与其它舱室进行热交换。压载水的温度可通过下列方法提高：①将压载水与机内循环冷却器相接；②将压载水通过循环管道穿过冷却系统；③另外产生热量加热。如1997年，在4226DWT的散货船“SandraMarie”号从西尼到赫尔本的航程中对一个加热系统做了成功的实验。该船的改装经Lloyd’s船级社和澳大利亚海事局认可。该加热系统在现在的缸套冷却水换热器上做了最小的管系改装[23]。通用海水冷却管路走旁通，取而代之的是从压载水中吸取海水，加热后返回压载舱。处理能力为500t／h的装置费用大约35万美元。加热法被IMO及各国政府组织及法规认可的方法，即使同样存在处理时间长、能耗过高、热应力影响船舶航行安全等难以解决的问题，它还是得到了各国政府的广泛应用。环境条件对压载舱的散热量和柴油机冷却水中的余热量的影响都很大15 对于在某一区域内航行的船舶，压载水的加热温度一定，当外界环境温度降低，压载舱的散热量则会相应增大．在主机一定的情况下，产生余热量的多少除与主机的运转工况有关外，另一个重要的影响因素也是环境条件它直接影响冷却水从增压空气中带走的热量．通过上述可知，在寒带水温和条件下．柴油机供给的冷却热量远大于单个压载舱通过舱底板及隔板向海水及舱内空气的散热量．通过逐舱加热的方法，完全可以将冷却水加热到预期的温度并维持一段时间以杀死其中的有害生物．当然，这需要对压载水管路和柴油机冷却系统进行一定的改进，满足对压载水进行加热的要求．3.1.2离心分离利用旋转部件对海水进行重力分离，除去比重与海水存在差异的微粒和生物体，以达到除去大多数细胞动物和植物、卵、幼虫、孢子（包括进入到淤泥中有害藻类的休眠期孢子)和有害的病原体细菌的目的[17]。这种方法的优点是操作简单，成本合理，但设备尺寸比较大，对安装空间要求就较高，在处理量较大的船上基本得不到发展与应用。3.1.3紫外线辐射通常先用150μm孔径的过滤装置过滤，然后再用420mW剂量的紫外线处理，使细菌失去活性[18]。这种方法的优点是处理过程不会产生二次污染，所以对管路、泵及舱壁涂层无不良影响，装置操作管理简便，运行成本低。但穿透性能较差，不能杀死所有的有害水生物，而且不排除在使用非致死剂量的紫外线照射时，致使低等级生物遗传新特性的产生或遗传物质的改变。值得注意的是，该方法在注入压载水时使用效果最好多用于如邮轮、军舰、集装箱船等，这种处理方式是比较可行的。3.1.4超声波法利用超声波在局部产生数百度的高温和高压，产生热量、压力波的偏向，形成半真空或半真空状态从而脱氧导致浮游生物的死亡[3]。超声波法没有运动件，管理、维修较为方便，功率消耗小。但此法的副作用是超声波伴随空泡，可能引起空泡腐蚀且伴有健康问题的存在，故并不大力置于这项研究。3.1.5过滤法通过过滤装置滤除海水中的一定体积微生物或其他污染物的处理方法，分清洁过滤、微过滤和粒子过滤3种[3]。压载水过滤从环境上讲比较合理，而且，滤除尺寸比过滤元件尺寸大的微粒的效率在95%～98%[18]。它的优点有三点：（1）增强二级处理(如紫外线照射、化学及加热)的效果；（2）是一种预防性处理，在压载水吸入时进行，自清洁滤器的残余废物可在船舶离开港口前排入吸入港；（3）比在海上更换压载水更注重安全，因为这种装置在港口而不在大浪中使用。虽然过滤法的危害很小，但是因为在近海注入的压载水中会含有大量的絮状物，容易阻塞滤网，需要经常对滤网进行反冲洗，既耗能又花费太多的时间。因此处理量较小，不适于大型船舶。3.2化学法3.2.1臭氧法臭氧是一种强氧化剂，在环境中产生氧原子O，可以迅速杀死船舶压载水中的微生物和病原体[19]。该方法的优点是不存在二次污染，但是运行15 费比较高，会加快压载舱的腐蚀，并且投加量不易调节，需要具有较高的技术水平进行管理和维护，不适应船舶的环境空间和技术力量。3.2.2氯化法利用漂白粉、氯气及其衍生物杀灭水中的微生物，在陆上得以广泛应用，但是实验发现，在处理船舶压载水以去除浮游植物和原生动物以及细菌也是可行的但对不同目标的生物所需的氯含量不同[3]。少量的氯含量对杀死压在水中的细菌有明显效果，但对于浮游藻类，因为耐受性强，需要较高的有效氯含量进行处理，如扁藻在有效氯含量高达40mg/L时，仍不能达到去除的目的[20]。此外，压载水中氯含量过高本身也会造成二次污染。3.2.3电解法电解法处理船舶压载水中的有害水生物和病原体是一种非常有前途的处理技术，研发获得了国际海事组织的资助，在一定的条件下能杀灭压载水中绝大多数的有害水生物和病原体[21]。其原理是，采用强电场电离氧、水分子，使H2O、02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，在较低浓度(0．6mg/1)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.但是压载水的电解处理技术会影响压载舱金属的腐蚀，而腐蚀速度随有效余氯浓度以及腐蚀时间等参数的变化而不同[10]。3.3其他方法3.3.1生物法采用生物法来控制外来生物入侵，它的基本原理是引入病原体、食肉动物和被控生物的竞争者或者通过现代生物技术的方法改变被控生物的基因来实现的。目前对使用基因工程和生物技术来去除或减少压在水沉积物中水生物研究已经处于开发和研究阶段，也未受到IMO及国际组织的认可，因此这些措施对压载水中微生物的影响还不清楚，而且不管是生物技术或是基因工程都存在新加入物种的转移和释放问题。3.3.2防污镀层防污镀层仅仅对压载舱表面和吸附物起作用，而目镀层寿命很短，同时它也可能是毒性很大的材料，或许还会向水中排出致命的化学物质，因此在压载水排放前还需进行处理。寻找一种高效，简便的压载水处理方法，消灭压载水带来有害生物的入侵，使航运业营运能够在一个良好的可持续发展的环境中，是十分重要的。上述几种方法，不管是物理法，化学法或是其他方法，都有自身的优点与适应的环境，但是已知外来的有害生物适应生存的能力更是惊人，因此各种法在不同的环境中还是存在各有的不足，我们只能运用其中比较好的或比较有前景的方法，但是由于目前还缺乏足够的科学研究来论证各种方法的有效性及给出结论到底哪一种方法是最好的。因此，现在各国政府也都致力于研究各种比较实用，可靠，经济，可行的，比较有应用前景的船舶压载水处理方法中。有必要说的是，对一种真正可靠，经济，可行的压载水处理方法，必须要同时满足安全实用，不破坏船舶现有压载舱的设备，对环境和人类的健康不会造成危害。设计出的设备及技术也必须符合IMO组织及各项压载水法规的认定。某些国家和相关国际组织希望IMO尽快通过一些公约，以减少一些国家的单边行为和其他国际组织的介入。公约的尽早实施需要简单有效使用的标准，在目前缺少足够的科学的精确的数据制定压载水标准的情况下，认识到完美的方案在目前并不是最好的选择，采用循序渐进的方法制定近期和长期的压载水战略也许是目前最好的方案。15 4总结本文对压载水的任意排放导致外来生物入侵危害的介绍，对压载水处理技术的现状，控制和管理、压载水处理方法进行了分析。随后对其中的事例、船舶压载水处理方法的技术原理、方法、优缺点进行分析比较，我们可以得出对船舶压载水处理以防止有害水生物入侵作出改善及优化：按照目前国内外的压载水处理现状来看，各种方法对有害生物进行扼杀和限制的效果并不是完美的，压载水处于船舶上，那应该从船上着手，如船舶不应在病菌和其他生物繁殖较多的浅水区、疫情发生区的水域向船舱内灌装压载水；经常清洗压载水舱；严禁在环境卫生敏感水域随意排放压载水；坚持在公海上交换压载水，用公海上的清洁海水替换舱内的旧压载水；坚决避免在港口及其附近海面排放船舶压载水等。在几种处理技术里，置换技术是比较可靠经济的方法，尤其是排空法，该方法不仅压在泵负荷较低，更换的时间也比较短，而且压载水几乎可完全置换。现在最主要的问题就是在注入和排空时会引起弯矩和剪力的变化，所以这就要求我们对设计压载水舱的要求就极为严格，比如说对压载水舱的形状改变为剪力和弯矩变化最小的流线型，或者是改变压载水舱的材料，用强度更强，刚度更高的，耐腐蚀的材料。当然，解决这些问题需要我们不断的计算和实验，以得出最合理的方案。通过对各种压载水处理技术的介绍和分析，知道在技术上他们各有利弊。即使到目前为止，也没有一种单一的方法可以禁止船舶压载水的在水中传播，所介绍的方法也没有一种是经济、安全而又可靠的。因此，两种或是两种技术以上的联合使用，能使有限数量的船只得以更好的抑制水生物的传播。由于当前的压载水处理问题的局限性，各种压载水方法还不太成熟，不过希望在各国组织不断对压载水的研究和探索下，能研发出更加合理、可靠而又经济的处理技术。15 参考文献15'