随着海洋运输业的空前发展, 船舶总吨位不断增加, 80%以上的贸易是靠船舶运输。船舶压载水排放引起的有害水生物和病原体的传播, 不仅破坏当地水域的生态平衡, 危害渔业资源, 而且影响公众健康。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。
2004年2月, 在英国伦敦IMO总部召开的关于船舶压载水管理的外交大会上最终通过了《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》 (简称压载水公约) 。该公约生效的条件是, 合计占世界商船总吨位不少于35%的至少30个国家批准1年后生效。截至2011年4月, 共有28个国家 (占25.43%总吨位) 批准了该公约, 但仍未达到公约生效的要求。压载水处理系统的研发进程一直是制约公约生效的一个重要因素。
为了尽可能地降低压载水排放带来的危害, IMO组织把船舶压载水的排放标准分两步实施。D-1标准是利用加入深海的海水对压载水进行稀释处理, 但它不能完全消除压载水排放的各种危害, 是压载水处理技术发展过程中的一种过渡性的排放标准;D-2标准是船舶压载水排放控制的最终标准, 使压载水的排放安全、卫生、无公害。
按照压载水量的不同, 从2009年开始, 部分新船必须安装压载水处理系统, 并对现有船舶追溯实施, 到2016年所有远洋船舶必须安装压载水处理设备, 并且规定安装在船上的压载水处理系统必须获得国际海事组织的认可或相关主管机关的型式认可;2009年建造的部分新船应满足D-2标准的要求, 到2016年所有的船舶都应满足D-2标准的要求。
压载水处理系统按其是否使用或产生活性物质分为两类:一类是不使用或不产生活性物质的压载水处理系统, 由各成员国主管机关根据公约导则 (G8) 进行型式认可;另一类是使用或产生活性物质的压载水处理系统, 由于对环境存在潜在的有害影响, 该类系统在主管机关进行型式认可之前要获得IMO的最终批准。
目前, 国际上已有不少研发单位投入了大量的资源来研发压载水处理系统, 全球范围内已成功开发或正在研制的系统达六十多种。根据IMO资料, 截止2010年10月, 有27个压载水处理系统获得初步批准, 其中18个获得最终批准, 包括瑞典Alfa Laval公司的Pure Ballast系统, 韩国Techcross公司的E1ectro-Clean系统, 日本Hitachi公司的Clear Ballast系统等。
国内研发压载水处理系统起步相对较晚, 主要研发单位有青岛双瑞公司、中远集团与清华大学、大连海事大学和青岛海德威公司等, 其处理技术见表1。其中青岛双瑞公司研发的Balclor系统和中远与清华大学合作研发的压载水处理系统, 都已通过了IMO最终审批和我国主管机关的型式认可。此外, 我国还有几个厂家正在研发试验压载水处理系统, 在全球竞争中迈出了坚实的步伐 (如表1) 。
根据公约的要求, 船上安装的压载水处理系统必须得到船旗国主管机关签发的型式认可证书, 以确认其符合公约规则D-2排放标准。截止2011年6月, 至少有17个压载水处理系统获得相关主管机关的型式认可。以下介绍的是三个获得型式认可证书的压载水处理系统。
VOS (Venturi Oxygen Stripping, 文氏管脱氧) 压载水处理系统是由美国NEI公司研发, 2 0 0 7年10月该系统由美国船级社 (ABS) 的技术审查后, 获得了利比里亚船级社签发的型式认可证书, 是世界上第一个获得型式认可的船舶压载水处理系统。VOS压载水系统是通过破坏细胞壁以杀灭压载水中的生物和病原体。该系统分两级处理: (1) 物理处理, 在压载水入舱前使用物理处理法对水生物进行初步分离。 (2) 文氏管脱氧处理, 当吸入的压载水流经安装在压载管路上的文氏管喷射器时, 将会发生空化现象, 同时在其中喷入由制氮装置产生的氮气, 使压载舱空间形成低氧环境, 从而大大降低水生物的生存率。该项技术已在实船试验中得到证明, 完全符合IMO的压载水排放标准。
PureBallast压载水处理系统是由瑞典制造商Alfa Laval研制, 早在2007年就获得IMO的最终批准, 是第一个得到IMO最终批准的压载水处理系统。2008年6月, 挪威船级社 (DNV) 代表挪威主管机关签发了该系统的型式认可证书。PureBallast系统采用了固-液分离及紫外线灭活两种技术, 而不使用任何化学药剂。处理过程分为两个阶段: (1) 进舱处理, 在压载水加舱时先通过一个具有自动反冲洗功能的滤器, 滤除海水中较大生物体与沉积物, 然后进入AOT设备 (AOT, 高级氧化技术) , 该设备主要利用紫外线和光催化二氧化钛过程直接杀死水生物, 同时产生的自由基 (·OH) 也能杀灭微生物。 (2) 出舱处理, 压载水排放时再次通过AOT设备来杀灭航行期间船舱中生长的微生物。但此阶段不再流经过滤器, 以避免过滤器反冲造成二次污染。
Balclor压载水处理系统是由我国青岛双瑞公司研发, 2010年的9月在MEPC第61届大会上获得最终批准。这是我国在船舶压载水处理系统研发进程中的一个重要里程碑。2011年1月该系统获得中国船级社 (CCS) 的型式认可证书。该系统对压载水的处理过程分三步: (1) 入舱过滤, 利用过滤精度为50μm的自动反冲洗过滤器对压载水进行过滤, 滤除大部分海生物及固体颗粒。 (2) 电解海水产生次氯酸钠杀菌, 从压载水主管路引一支路海水进入电解装置, 电解产生高浓度的次氯酸钠溶液经除气后注回入压载水主管路, 与主管路压载水混合到一定浓度。该浓度的次氯酸钠能够有效杀灭过滤后残余的浮游生物、病原体和孢子等。 (3) 中和, 压载水排放时, 当其余氯浓度小于IMO规定值时就直接排放出舱外;当其余氯浓度大于IMO规定值时, 中和系统自动启动, 向排水管中注入中和药剂进行中和处理, 以符合排放标准。
随着压载水公约的全面实施, 船厂与船运公司不但要在新造船舶上增加压载水处理装置, 而在不久的将来大批的旧船也需加装压载水处理装置, 如何合理选择压载水处理系统是船舶修造厂、船运公司的重要课题, 以下分析了现有各压载水处理系统装船的特点。
该系统是通过惰性气体对压载水进行低氧环境处理, 但它需要一定的时间才能达到预期的效果, 而且要增加惰性气体至压载水舱的管路。其优点每套设备的处理能力达1000m3/h, 而且能使压载舱的腐蚀程度降低达90%。因此它适用于长航线的大中型新造船舶, 而不太适合一些短航线的船舶及旧船的改装。
该系统具有不使用化学药品、可自动处理、操作简单、内置自净系统、使用及维护费用低、适用范围广等特点, 处理能力为250m3/h~5000m3/h, 可根据需要通过增加AOT单元来增大其处理能力。该系统适用于大中型船舶的新造船舶及旧船的改装。
该系该采用电解制氯灭活技术, 操作简单, 节能环保, 不受水质限制, 可以处理浑浊海水, 采用模块化设计, 方便新船设计和旧船改造, 适用于各种航线, 运行成本低。
三种压载水处理系统的实用性及优缺点见表2。
通过对以上三种压载水系统的综合分析, 船厂和船运公司可以根据自身的要求和结合各种压载水处理系统的特点, 选用符合公约要求的最佳压载水处理系统。
压载水处理技术与设备在国际相关环保公约逐步实施的大背景下取得了快速的发展, 各种原理、功能与型式的处理系统不断推向市场。这些处理设备各具特点和技术优势, 也适用于不同的应用环境。虽然压载水处理技术还没有完全成熟, 处理及排放的部分标准也有待进一步完善, 相信在不久的将来, 随着科技的进步船舶压载水的排放会变的更加安全可靠。
摘要：根据2004年国际海事组织制定的压载水公约, 本文综述了国内外船舶压载水处理系统的研究现状, 通过分析三种符合国际海事组织压载水排放标准的压载水处理系统的各自特点, 找出适合船厂及船运公司在近期及远期满足压载水公约的最佳应对系统。
关键词：国际海事组织,压载水公约,排放标准,处理系统
[1] 胡海峰.船舶压载水管理[J].中国水运2009 (2) .
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