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浅谈船舶压载水处理系统

[日期:2011-09-14] 来源:  作者: [字体: ]

2004年,国际海事组织(IMO)通过了《船舶压载水和沉积物控制和管理国际公约》,旨在达成国际上的一致,“通过控制和管理船舶压载水和沉积物来防止、减少和最终消除有害水生物和病原体的传播”。压载水排放可能扰乱生态平衡,为了应对由此造成的对全球环境的威胁,需要配置得到IMO认可的处理系统。按照公约的要求,如果在2009年1月1日以后建成的新船,必须安装专门的处理设备;从2012年起所有的新船均应装设压载水处理系统,而全部现有船舶则应在2016年底之前配备此项技术装置。

随着2009年的临近,距离公约正式生效的日子已经不远,目前有多少压载水处理系统已经研制成功并得到IMO批准呢?

1国外主要的压载水处理系统介绍

1.1NEI公司的文氏管脱氧方式压载水处理系统(Venturi Oxygen Stripping——VOS)

NEI公司从2002年开始致力于研制VOS系统来解决水栖有害生物问题,同时保护压载舱不被腐蚀。该系统使用氮气在船舶压载舱内制造一个低氧的环境,该环境限制了含氧量,避免了氧化铁或锈的形成;同时,该低氧环境极大降低了随压载水带来的水栖生物的生存率。该项技术已在船舶实验中得到证明,完全符合IMO的压载水排放标准。图1为VOS系统流程图。




VOS系统与船舶现有的压载系统相结合,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,使其达到过饱和。经过这一过程,压载水中的含氧量将在l0s内减少95%。当压载水排出压载舱时,VOS系统将通过甲板管路向空舱中注入氮气,以使压载舱中保持低氧的环境。

此脱氧过程可参见图2。




该系统通过了美国船级社的技术审查,获得了利比里亚船级社的形式认可,具备装船条件。

1.2OceanSaver公司的OceanSaver系统

OceanSaver的工作原理,是分两个阶段使压载水中氮气过饱和。

压载水经由船舶的海水吸人箱抽吸到船上,先经过滤清、再进入C3-T空化室,承受极高压力脉冲的作用;紧接着空化作用之后,在船上利用膜板型氮气发生器生产的氮,在一个两级处理过程中喷入水流。有一部分水从主水流中分出,利用混合装置与氮气混合或实现过饱和。然后这部分水流立刻被重新喷射到主水流中,在此与来自C2-E系统的活化水合流。

一小部分压载水(小于规定的系统流量的0.5%)在过滤以后被送入C2-E系统,在此受到电渗析处理,然后与氮气一同被重新喷射入水流中,对压载水进行消毒。C2-E系统的组成包括给水和喷射管路、恒定电流电源装置及电渗析单元组件。


水过滤之后,经过空化和过饱和的处理后,成含氧量低的水,此时即进入压载舱。水舱配备有压力/真空控制系统,用以防止氮气从水舱内泄漏出来,并防止水舱受空气污染,这样便抑制了水生物再生的可能性,水舱壁表面的氧化(由此引起的腐蚀和涂层的老化)也明显减少。

水在排放时,借助空气充入过程来恢复水中的气体平衡,这样便可避免排出缺氧的水。

与常规的空化装置不同,该系统的效率被认为较高,可创造出高达l000bar(1×108Pa)的内向*****压力,内爆频率在100kHz以上。C3-T装置的概念可确保系统各个表面、颗粒物和有机物与内爆气泡的能量区之间充分接近。这代表着一个重要优点,即释放的能量可能向其特定目标,用于摧毁有机物。图4为C3-T处理装置及其内部的鱼雷形导罩。






1.3 Alfa Laval公司Pureballast系统

Alfa Laval公司着重强调其Pureballast系统可提供不使用化学制剂的压载水处理方式,其设计也是模块式的,这样便能安装在机舱周围现有的管路之间。Pureballast系统通过了50mm以上的有机物试样9种,10mm~50mm之间的有机物试样9种,以及21种不同的细菌闪试。实验表明Pureballast系统能够满足IMO的排放标准要求。

图5为Pureballast系统流程图。




除了过滤作用外,Pureballast系统还采用了一种Alfa Laval与Wallenius Water公司合作开发的先进的氧化技术(AOT),见图6。此项技术利用光源和催化剂两者的作用创造出自由基,以摧毁压载水中有机物的细胞膜。当光线照射到装置的催化剂表面时,便产生出自由基。紫外线可杀死有机物,而该系统则利用另一种波长束杀死其DNA。换句话说,Pureballast装置含有钛的二氧化物催化剂,它受到光照射时便产生出自由基。这些自由基的寿命仅有若干毫秒,他们可以破坏微生物的细胞膜,而不必使用化学制剂或生成有害的残留物。




压载水在进入或排除压载舱的过程中都要进行处理,以便对付水舱内停留和重新生长的有机物。

迄今为止,Pureballast系统经历过3次迭代,并于2003年在Wallenius公司的汽车运输船“DonQuijote”号上安装了一台样机。

以上3种船舶压载水处理系统均无需化学添加剂,而前两种系统中经处理后的压载水为低含氧量的压载水,不仅满足IMO对压载水排放的要求,还可以极大的降低压载舱的腐蚀。其中,尤以NEI公司的VOS系统结构最简单,下面就以VOS系统为例,介绍其在压载水微生物处理、压载舱腐蚀控制及降低船舶生命周期成本方面的优势。

2采用VOS系统防止水生物入侵、船舶腐蚀的评估及船舶生命周期成本

2.1生物处理

当压载舱充满脱氧水的时候,生物处理马上就开始了。

通过生物测试试验证明,经过VOS系统处理后的压载水在4天后,其中的浮游动物、浮游植物和细菌的数量均达到IMO标准的要求,参见图7。




2.2腐蚀保护

VOS系统的压载舱脱氧系统的设计使压载舱壁始终处于惰性气体的保护之中,其腐蚀程度降低达90%,可以使船舶压载舱在整个生命周期中都保持“良好”评级而不需要涂层修复或者钢材翻新。参见图8、图9。



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