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'第1期（总第120期）船舶设计通讯NO．1（SerialNO．120）2009年6月JOURNALOFSHIPDESIGNJune2009"!!!!"!!"船舶轮机!!!!"压载水处理技术现状许寒冰马勇（上海船舶研究设计院，上海200032）［摘要］简要介绍了国际海事组织（IMO）颁布的《国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约》，以及目前主要的压载水处理技术，举例介绍了AlfaLaval的PureBallast系统的处理原理。介绍了当前的几十种商用系统（包括国际海事组织已认可和未认可），并汇总成表，方便读者了解当前压载水处理商用系统概况。此外，根据目前掌握到的数据，把包括各个商业系统的容量、设备安装面积和价格也做了汇总，方便读者对比这些商用压载水处理系统的优劣。［关键词］压载水处理；商用压载水处理系统；压载水公约［中图分类号］U698.7［文献标识码］A［文章编号］1001－4624（2009）01－0044－05IntroductionofCurrentStatusofBallastWaterTreatmentTechnologyXuHanbingMaYong（ShanghaiMerchantShipDesignandResearchInstitute，China，200032）Abstract:ThepaperIntroducedtheinternationallegislationdevelopedbytheInternationalMaritimeOrganization(IMO),theInternationalConventionfortheControlandManagementofShips’BallastWaterandSediments，andmainballastwatertreatmenttechnologysuchasPureBallastSystemdevelopedbyAlfaLaval.Atableofcommercialtechnologiesbygenericunitoperationtypeandanothertableofsystemkeydatasuchascapacity，footprintandcostsintroducecurrentstatusofcommercialsystemsandcontrastofthesesystems.Keywords:ballastwatertreatment；commercialballastwatertreatmentsystems；Conventionofballast0前言世纪初涌入西班牙的埃布罗河流域，造成航道严重船舶压载水中携带有大量的细菌、病毒及各种淤塞，爱尔兰、英国、芬兰、德国和意大利等多个欧洲海洋动植物。当船只航行时，它们就被从一个区域国家都不同程度地受到这种软体动物的危害。带至另一个区域。它们中的大多数无法在压载水排国际海事组织（IMO）对由船舶压载水引发的海出的海域存活，但有一些能够在新环境中存活并繁洋问题给予了高度重视，在2004年2月13日颁布衍。这些“非原住民”一旦扎根于此，很可能会对当的《国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约》（以地的生态环境造成严重的影响，进而影响到经济、公下简称“公约”）对船舶压载水的排放标准给予了明众健康等各个方面。例如，数年前，苏伊士运河的钵确的规定，以防止船舶压载水携带的有害水生物的水母通过船只压载水来到了地中海沿岸国家，结果扩散引起潜在的毁坏性影响。几乎使得整个地中海成了钵水母的世界，对很多海水浴场造成了严重影响，商家不得不采取各种措施1公约概述抵御钵水母以保证游客的安全。又如，原产自中亚1.1生效（公约第18条）里海地区的一种长约3cm的橙色斑纹贻贝，在21根据惯例规定，本公约应在其合计商船队不少［收稿日期］2009－03－31［作者简介］许寒冰（1981.10-），男，上海人，助理工程师，从事船舶轮机设计。马勇（1980.11-），男，山东济宁人，助理工程师，从事船舶轮机设计。44 许寒冰马勇：压载水处理技术现状于世界商船总吨位百分之三十五的至少三十个国家目前，在压载水处理技术上，主要分为两大类：签署了公约并对批准、接受或核准无保留或按第十固-液分离和消毒。七条（公约）交存了必要的批准、接受、核准或加入文固-液分离，就是通过沉淀（利用固体物质自身件之日起十二个月后生效。截至2009年5月，共有重力）或表面过滤（通过滤网去除），简单地将悬浮固18个国家（占15.36%总吨位）批准了该公约，未满体物质（包括大量的悬浮微生物）从压载水中分离出足达到30个国家这一生效条件，不过美国、英国、法去。国及澳大利亚等已开始采取促进公约实施的措施，消毒则是通过以下的方法去除微生物或者灭今后有可能迅速获得批准。活：1.2船舶压载水管理公约的生效日期（公约B-3）1）化学灭活。主要有电解法、臭氧法、氯化法、见表1。二氧化氯、过氧乙酸、过氧化氢、甲萘醌等。其中，氯表1化处理是相对使用成本较低的一种方法，但是它会压载水生效日期产生很多有害副产物。如何完全去除有害副产物，容量建造日期是所有化学灭活方法所要解决的问题。（m3）‘10‘11‘12‘13‘14‘15‘16‘17‘182）物理化学灭活，使用最多的方法是通过照射1500~2009年前D-1或D-2D-2紫外线破坏微生物的DNA。同样属于物理化学消毒5000≤1500方法的，还有超声波和空穴技术，但这两种技术目前或2009年前D-1或D-2D-2认知程度不如其它方法，而且使用这些技术的处理≥5000系统也会加入化学消毒剂提高处理效率。2009年≤5000或以后D-23）脱氧，通过注入惰性气体置换出氧气，或者通过抽真空除氧，使微生物窒息。2009年至≥5000D-1或D-2D-22012年前大多数商业系统包含了两阶段的处理过程，首2012年先是固-液分离，然后进行消毒。也有一些消毒技术≥5000D-2或以后是单独使用的。另外，有一种压载水处理技术在固-注：D-1———压载水置换标准；D-2———压载水性能标准液分离之前采用了化学手段（凝聚/絮凝）来强化分离。还有一种技术采用了二氧化钛TiO2来增强紫外1.3压载水性能标准（公约D-2）线消毒的效果。1.3.1公约规定：进行压载水管理的船舶的排放，应2.2AlfaLaval的压载水处理（PureBallast）系统研达到每立方米中最小尺寸大于或等于50微米的可发起步较早，且已通过了最终认可，在市场上使用相生存生物少于10个，每毫升中最小尺寸小于50微对较多。下面，就以它为例，详细介绍一下压载水的米但大于或等于10微米的可生存生物少于10个；处理过程。并且，指示微生物的排放不应超过b中所述的规定PureBallast系统采用了固-液分离及紫外线消浓度。毒两种技术，而不使用任何化学药剂。整个系统模1.3.2作为一种人体健康标准，指示微生物应包括：块中，有几个关键部件：1）有毒霍乱弧菌（O1和O139）：每100mL少1）滤器———在压载水注入过程中使用了一个于1个菌落形成单位（cfu）或每克（湿重）浮游动物50微米的滤器，不仅能够阻止较大生物的侵入，还样品小于1个cfu；能有效减少压载水系统中的沉淀物数量。在减压载的2）大肠杆菌：每100mL少于250个cfu；过程中，滤器将被隔离，以防止反冲洗水造成污染。3）肠道球菌：每100mL少于100个cfu。2）WalleniusAOT单元———根据压载水容量，一套PureBallast系统中可能包含一个或多2压载水处理过程介绍个WalleniusAOT单元（AOT，AdvancedOxidation2.1现有的压载水处理技术一般源自市政或工业Technology深度氧化技术）。它主要是利用紫外线和污水处理的技术。但是，其应用受到了诸多关键因二氧化钛催化剂的作用产生自由基，进而破坏生物素的制约，如场地、费用和处理效能(达到IMO压载的细胞膜，达到消毒的目的。同时，这些自由基的寿水排放标准)等。命只有几毫秒，不必担心产生任何化学污染。45 第1期（总第120期）船舶设计通讯NO．1（SerialNO．120）2009年6月JOURNALOFSHIPDESIGNJune20093）CIP单元———Cleaning-in-Place系统，主要采3）减压载过程（海水从压载水舱吸入，经过用了生物降解解决方案，定期清洗AOT单元，防止PureBallast模块，排舷外）海水浓缩结垢。———海水第二次流过AOT单元，再次进行灭活PureBallast系统的处理流程如图1所示。处理。而滤器则被旁通隔离，以防其产生或排出反1）软启动———启动AOT单元，同时，在启动阶冲洗污水。这也确保了在整个减压载过程中，不会段使用海水冷却系统对其进行冷却。对目的海域造成任何污染。2）压载过程（海水从海水箱吸入，经过Pure4）CIP———每进行一轮处理之后，CIP系统会自Ballast模块，进入压载水舱）动启动，对AOT单元进行清洗，防止海水浓缩结垢，———首先，海水流过50μm的滤器。滤器可去确保系统处于最佳工作状态。除海水中较大的杂质及生物，有效减少压载水舱沉在挪威船级社（DNV）的监督下，经过挪威水研积物的数量。然后，海水流过AOT单元，后者能有效究院（NIVA）的测试，实验数据表明PureBallast系灭杀那些未被滤器过滤的微生物。在压载过程中，统处理的压载水完全能够满足IMO的压载水排放反冲洗水直接排到海里。要求。1.软启动压载水出口3.减压载过程压载水出口AOTAOT冷却海水冷却海水压载水入口压载水入口滤器滤器CIPCIP排舷外排舷外滤器反冲洗水排污滤器反冲洗水排污2.压载过程压载水出口4.CIP（自动清洗AOT单元）压载水出口AOTAOT冷却海水冷却海水压载水入口压载水入口滤器滤器CIPCIP排舷外排舷外滤器反冲洗水排污滤器反冲洗水排污图1PureBallast系统的处理流程见表2。各个商用系统的主要区别在于选用了不同3商用压载水处理系统现状的消毒技术和系统总成（也就是在使用固-液分离目前，国际上有不少厂商投入了人力物力开发的环节，与消毒部分的连接方式有所区别），但都基压载水处理系统，并且有一些已经获得了IMO的最于市政或工业污水处理的陆基系统发展而来，因此终认可，例如AlfaLaval公司PureBallast系统，NEI可以认为它们也能有效地处理压载水，在空间和费公司的VOS系统(VenturiOxygenStripping文氏管用的限制下，要考虑如何有效精确地设计系统以满脱氧方式压载水处理系统)等等。足规定的参数要求。另外，还有几十个厂商正在进行压载水处理系表3是目前掌握到的数据，包括各个商业系统统的测试，有待IMO的认可。它们采用的处理过程的容量、设备安装面积和价格汇总。46 许寒冰马勇：压载水处理技术现状2+O·H·H6e2AiOTOOF表；酸S乙动U√√过：振AvA微aC√√√√；P氯ta加/e√√解H活电：C灭xo/Ee√√√LDE理；理物V处U√√√√√√√√氯加：lseCR√√；穴气：K√√vaSC；活氧A臭A√：P3灭O；学C用/EL√√√√√√√√作化E氧脱l)：xC√√√oeD；3射O√√√√照线外ga紫o√：CVU；e）离no√√√√√√√√√子化分N粒氧性化液-t磁强il：F√√√√√√√√√√√√√√√√√√带O固（A剂；波结C声H√√凝：超g：SgaoUcncinsC；IniaIndie；和srdaMTnopiluCygg网中ieguGnetiubLLloloo滤氯lotdeleraoroiphsonnh：t余商BonLdykarpGySmhcraceilF残AhctyeoCgH&teseToNTt；：s造abeTP-Hc-ScgloobcgnyStsen器eRmclenInInnrinhmInrietnSallDpue流nuTdncInrtanGriaeneneceGseeArSAaentnrotma旋e制lalaInloeAMririeinTVFmingtm3enBriresGrelekvilrhmniphnihaagoNtesnEa0varieaTssieTs力aeaLWlohictrossnnahcceMMnEcnleySireThcsnamiasrtercuMrnnerocsoterue液：SaGcocirvsuemaTededErehusIteaetianaosOevmhcgaarrcC：KlfTclenareaitiyyFaaHitEucpaweWeieeoeinHSAAEEEGGHHHHHJMMMMNNOOPQRRSSTTFS号12345678901a1b121314151617181910212223242526272829203编1147 第1期（总第120期）船舶设计通讯NO．1（SerialNO．120）2009年6月JOURNALOFSHIPDESIGNJune2009表3容量*估计资本支出估计使用设备安装面积（m3）制造商处理方案000’s$’000(安装费用)支出200m3/h2000m3/hm3/h200m3/h2000m3/h$/1000m3AlfaLavalTumbaABA+B+D5312———ATGWillandA+B+D>1025————EcochlorIncA0.25-106.89.550080080ElectrichlorIncA+B+D>103—35019EnvironmentalTechnologiesIncB>10—15—5005Gauss——————GreenshipA+B+D>101.6153002300—HamannAGA0.05-24.364**——200HitachiA>1020100—400—HiTechMarinePtyLtdA+C57.31457801600无***HydeMarineInc-HydeGuardianA+B+D>103.525——10HydeMarineInc-SeakleenTMA>100.251———JFEEngineeringCorporationA+B+D2.1—12——40MarencoTechnologyGroupIncB11.2—1451750.6-1.0MahleNFVGmbHA+B+D2.54————MHSystemsIncC>105965095060MitsuiEngineerg.&ShipbuildingA—15————NEITreatmentSystemsLLCA—36360690150Nutech03A>102240288150320OceansaverASA+B0.5-5———1600—OptimarinASA+B+D>100-30-114301800—PanasiaA+B+D41.8148———QwaterA+B+D—1530———ResourceBallasttechnologyA0.2-524200500—RWOMarineA+B+D>10320———SevernTrentDeNoraA+B+D>1081135050013SiemensA>103.34.140060020-30TechcrossA>10242975593ToagoseiA+B+D——————A：注水时处理B：排水时处理C：在航行期间处理D：能在需要调整压载水时旁通滤器排出*3目前能够提供的最大处理流量（>10m/h表示没有固定最大值）**包括管系***利用余热还尚未完全成熟，部分压载水处理及排放的标准也有待完善，但相信在不久的将来，随着船舶压载水4结语技术的发展，船舶压载水的排放会变的更加安全可随着地球环境的恶化，人类环境保护意识的增靠。强，以及IMO《国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约》的生效日期日益临近，船舶压载水处理会［参考文献］越来越受到重视，处理要求也会逐渐严格，压载水［1］LIyod’sRegister.BallastWaterTreatmentTechnology［M］.处理系统的装船也势在必行。虽然压载水处理技术2008.48'