【轮机工程论文：船舶压载水排放控制技术探析11000字（论文）】

[2]但设备规模较大，部分大型船舶的操作流程基本上未能完全开发和投入使用。加热法：通过海水加热的方式，将海水温度提高到42摄氏度左右，并将温度恒定加热一会，对水中大部分微生物都具有致死性。利用冷却循环水中的温度加热压载水，不仅能够简单处理有害的微生物，而且还可以使残余热能量得到利用同时不产生其他污染。然而，这种方法任有多个影响因素：环境温度、压载水水量、冷却水水温、航行时间等。当海水温度超过50摄氏度时，会引起负面影响，其中海水中的盐大量析出易造成舱体腐蚀，导致舱体表面受损老化。紫外线杀灭法：该方法使用紫外线杀菌的原理是利用紫外线的辐射作用。利用灯管的紫外线直接照射到待处理水中，使水中微生物发生光化学反应，从而改变DNA的序列而发生变质、致死，以达到处理目的。紫外线处理装置在杀灭海洋病菌和水生物方面的效果十分显著，且在处理过程中不会出现二次污染的情况，设备操作和管理简单，运行成本低。然而，水的浊度对紫外线影响很大。为了减少影响，通常在装置的前面进行过滤处理，然后再进行紫外线灭活处理，提高效率。列举灯管电压法，其杀菌效果与紫外线辐照强度成正比，辐射强度直接受灯管工作电压的影响，如表3.3中比较了紫外灯管在辐射强度和辐射范围在不同电压改变下的紫外线辐照强度的差异。灯管电压/V辐照强度范围/(μW/cm)平均辐照强度/(μW/cm2)230165~220202220160~210185210135~180165200110~117142表3.3灯管电压与辐照强度的对比电解法：采用电解海水产生NaClO-方法，同时利用于界定值浓的度NaClO-具有杀灭细菌的效果来达到处理目的。从压载水管道获得少量海水流经电解机构，电解过的海水产生NaClO-溶液，浓度过高，杀菌效果不明显，需要与待处理的管路中的压载水混合，稀释至指定的浓度，才能得到最佳杀菌效果。连接直流电压，无需消耗过多化学剂，操作简单方便，杀灭效果十分显著。臭氧氧化法：利用臭氧具有强氧化性的功能，将其作为氧化剂。灭杀机理是作用于微生物的细胞结构上，造成结构损害，导致其新陈代谢的功能受到损伤，直到细胞死亡分解；主要是通过直接破坏其核糖核酸或脱氧核糖核酸来完成。由于臭氧本身具有极大的抗氧化性,因而在环保、石油天然气、煤炭、石油等领域中得到了广泛的应用。臭氧是一种处理范围广，杀菌效果强，相对氯具有更明显的灭杀优势。压载水进行臭氧消毒之后,水的混杂量、颜色等物理和化学特性得到了明显的改善。臭氧氧化法的优势有反应快,流程不复杂,而且没有造成其他污染的现象存在。但目前所生产的臭氧成本仍然相对较高，消耗的电量大，目前来说提高臭氧的利用率是解决办法之一，所以要继续优化生产，降低能耗。强电离放电法：由大连海事大学环境研究和开发的，为能够有效阻止含有有害微生物的压载水传播的可能性大大提高。其中，羟基具有强氧化性质，具有极强的杀菌能力和消灭微生物的特性。羟基会致使微生物活性氧化能力降低，蛋白质会受到化学损害和侵入性导致生物体的死亡。在压载水吸排管道中可直接作用并灭除微生物，具有作用效果强，处理面广等优势。但现在，该方法任处于研发的初期阶段，一旦得到IMO的认可，这种方法将成为压载水装置污染的有效方法之一。3.4国内相关压载水设备说明作为世界上最多船舶数量和最大运力的强国，中国在压载水技术处理领域也获得了许多新的进展和不错的成绩。“目前，已有11家压载水技术处理公司通过船级社认证，其中3家已获得海事组织的最终批准”。REF_Ref9567\r\h[1]以下有3个由中国公司开发压载水处理设备的介绍：（1）青岛双瑞BalClor处理系统整体分为三个步骤：

第一步是“过滤”，加水时，所有准备加装的压载水都通过一个过滤精度为50微米的自动反洗过滤器过滤，可以滤掉大多数尺寸大于50微米的固体颗粒或海洋生物。第二步是“根据水电解的原理”。电解时，利用海水产生的NaClO-来杀灭海水中的细菌——在制取高浓度的NaClO-溶液时，只需从海水主吸入的管道中引出适当的水量经电解器脱气即可生成所需要的溶液,脱气后,回流入原先被海水吸入的管道,再与海水主吸入的管道中压载水进行混合稀释至达到指定的浓度。达到指定浓度的NaClO-溶液对于过滤后残留的微生物、幼虫等进行杀灭效果十分明显,并且符合了压载水量控制D-2以及其他标准。对于压载式用水管道中，TRO分析计算机和控制器系统可以自动控制活性物质浓度。第三步是中和程序,压载水在海洋中排放时,当指示器中压载水中剩余氯气的浓度低IMO规定的设定值时,中和系统就会无法正常运行,压载水直接被指示器排放至所指定的区域或海洋。所以当余氯的浓度超过设定值时,中和系统就会自动运行,向排水管中添加中和溶液,中和残余氧化剂,中和液体在空气中的流量是通过一个控制系统按TRO检测器所反馈出来的浓度计算数据进行计算。该系统采用支线式电解质、不改变主干道、使用时间不限于水质、可以处理浑浊的海水、经过热处理后残留的氯也可以被去除、该系统基本零配件使用寿命长、不必要求频繁的更换、维护费用低、能耗和运行成本低、易于设计。但是,压载水的电解作用与处理、活性物质的生成H2、Cl2和其他残氯化物的生成、对身体和船舶造成损害比例较大。不仅，“中和”操作增加了设备的尺寸，安装空间变大，而且系统启动需要一段时间才能达到效果，不适用短距离航程内的船舶使用。其工作原理如图3.1所示：图3.1青岛双瑞BalClor工作流程图（2）青岛OceanGuard压载水处理系统大体由过滤器、控制装置和电催化装置三部分组成。电催化是由超声和催化两个单元组成核心单元。超声波技术可以通过产生即时高压粉碎藻类的生物细胞,获得防治藻类灭菌的良好效果；大量具有强氧化性质的(OH-)是由催化单元生产,该系统属于"预处理和后处理"。在压载下的水处理系统中、过滤器、催化剂和超声波。处理流程几乎相同，先经过粗过滤，接下来就是电催化处理，其中的中和单元是可选项，在排放压载水时可能用到。因为压在舱内经过处理的压载水都会出现一部分没有降解完全的混合，一般来说这些混合物一天之内就能够降解，实际降解质量与时间和水质等多个因素有关。该水处理系统主要采用先进的电催化氧化技术,并且使用了具有极强活性氧化的羟基自由基(OH-)大分子生物、有机物和其他无机物之间的链式氧化反应,杀死水中的有害微生物,从而更好地达到了压载水处理的目标。该系统最终产品为二氧化碳,水和盐,可以实现零污染的排放。整个工作过程只需要对船舶进行一次水处理,不用对压载水向外排放作处理,所以对于大多数船舶的压载水排水装置都有极强的适应性。该设备具备的优势有：①电催化氧化技术，广谱性杀菌，多于多种类细菌病毒的都有极强灭除效果。②更短存放时间③对船舶壳体腐蚀伤害极小，海洋卫士处理系统的可靠性在长期地使用中得到证实，处理的水对船体没有可见腐蚀。④占用空间小、可靠配件、易安装、维护方便，对各种大小船舶安装的适应性极强，各部位均采用的材料耐用，使用寿命长。⑤经济性强，海洋卫士系统运行性价比高，处理量大耗能小。无锡蓝天BSKYTMBWMS该污水处理系统在污水处理的方式上主要是采用物理、机械、化学相结合的污水处理方法,首先利用水力旋流器进行最开始的粗过滤,然后进行超声波第二次过滤,最后一步就是紫外线灭活,其污水处理过程不需要投入任何活性分子。这种被称为三合一增强型物理杀毒处理方式,下面简称为（EPT），不仅满足杀毒要求而且耗能低。这个系统最有特点就是水力旋流器，带有一定压力的压载水从入口朝着切线进去后做外部回转，利用了废弃物中的垃圾和在液体表面重量轻的微生物之间比重差的因素，在离心力的作用下,两者被压载后的水甩向了侧壁,压载后的废气也按照了螺旋线的方向向下部靠近,对越到螺旋线中心的距离越近压力值就越低,逐渐达到了真空效果,旋液分离器底部的废气排出嘴很小,液体不能迅速从底部的回风口中顺利进入。排出,而且转盘的回复式旋顶部因为处于较少的低压区域,所以这种过程会导致部分的液体沿进气泵的轴线方向移动而往上迁移,最后,在位于进气泵的轴线方向上方形成了一个回复式的高速旋转运动,粗过滤后的大量压载水从进气泵的输入口被排除,大量有颗粒性的物质从进气泵的轴线方向沉底被排除至下部,由排渣泵的排除。在高压载荷时的机械前端做处理,,大量颗粒性的物质从进气泵的中心沉底排除至下部,由排渣泵排除。在进行压载水吸入过程中，需要对压载水进行预处理及初步物理过滤，将水中大颗粒过滤掉并使杂质返回海中，此时压载水才允许被吸入舱内。由于压载船在长期的航行期中,这些压载船舱内又可能会重新产生一种来自新的各类病毒、细菌以及其他微生物,为了提高处理效果，可再次使用EPT处理，确保在港口检察官上船检查达到符合压载水排放规定。此系统的装置功能分布图如图3.2所示：图3.2无锡蓝天BSKYTMBWMS装置功能分布图此系统的特点是旋流器结构简单，安装简单，易于清理沉淀物，能耗损失小,维修保养方便。在压载水处理过程中不产生副产物，和采用活性物质的压载水管理系统相比具有无其他污染物，不需要其他化学添加剂，对接触到的环境以及设备没有不良影响，同时蓝天BSKYTMBWMS对船舶适应性强，可根据船型大小进行单独定制。其缺点就是旋流器容易受到损坏，紫外线消毒效果，容易受海水清洁度的影响。3.5压载水设备存在的问题以及改进方向3.5.1存在的问题问题一，以现有的压载水处理设备结构作为依据对其进行使用分析，对于辅助环保设备来说，其总投资巨大，设备的运行和维护较为复杂。问题二，虽然目前各种压载式水处理装置在其功能和参数上都有统一的标准和规格,但压载水处理设备厂家众多，品牌冗杂，装载元素形式不同和条件的局限性,在国际通用标准上所缺乏的规范性,给各种压载式水处理装置的尺寸和结构都带来了一定的困难。3.5.2改进方向方向一，为了保证设备的工作能力为前提条件，应尽可能优化设备结构，提高设备自动化水平，尽可能减少故障率以及相关设备维护需求，以提高压载水处理技术的能力和设备运行维护的经济性。方向二，对于设备的零配件和元器件的标准化也必将成为压载水处理装置将来的发展趋势和走向。针对全球各国以及知名度较高的制造商在压载水处理装置领域的分析，对压载水处理技术和设备的未来走向来看，现阶段日本，韩国，美国以及作为造船大国向造船强国的中国成为全球压载水处理装置领域的主力军，以亚洲，欧美划分区域，确立统一标准。3.6压载水处理技术未来的发展趋势经过长期使用的经验以及对先进压载水系统的分析，目前，压载水处理技术主要由两大技术组成：主要通过"过滤和紫外线灭杀技术"的二种处理技术和"物理灭杀过滤分离和氯的强氧化性"的二种处理技术。第一组处理技术采取不确定杀灭剂法，利用化学反应效果使水中的微生物灭活，该处理装置逐渐演变成小型式和集中式，日常维护方便操作简单，但对于紫外线杀菌能力的耐久性需要引起重视。第二组处理技术直接通过投加消毒剂使水中的微生物致死，消毒剂的装置所占体积较大，在使用过程中常常需要更换药剂，后期的维护管理比较繁琐，存在一定的安全威胁，同时消毒剂还会加速船舶舱体的腐蚀老化。这两种组合式加工技术有各自的优势，不同类型的船舶需要根据实际情况选择合适的处理技术。压载水处理技术由早期稚嫩不成熟的技术衍生到如今，装置不仅更先进而且技术更加成熟稳定，各设备同时可以符合IMO和D-2标准的要求，生产设备的产业链更发达，满足各种新造船舶船的安装或老式船舶的改装需求。压载水处理装置经过长期的研究和创造，逐渐形成多种类型的处理技术成果。3.7本章小结压载式水处理并非一个简单问题,它的基本要求包括了安全、可靠、经济。在深海中采取进行船舶压载水置换技术,这种方式是目前世界上最具经济效益,最具实用性,防止船舶压载水环境污染的技术手段；但它们对于船只的运动仍然有着一定的安全隐患。本章所需要讨论和介绍的其他解决方法虽然在技术和理论上的应用可行性很高,但在其中所实施的过程中还是会发现有一些缺点和不足之处；比如,实用性较低,成本费用较高等。所以对于研制一种更加实用、也就是更加经济的预防压载地下水污染的综合治理方案势头一定要继续抓下来。从法津和监督工作程序的角度上,确保所有船舶在进行压载水处理时均能有效地使用且同时确保压载水处理系统正常运行,有效地消毒和去除压舱水中的各种细菌,病原体，藻类等微生物,以达到压载水排放地有效控制以及最终符合排放要求的目的。压载水的处理其中包括压载水置换，处理等二种主要的方法，分别执行两套标准。对IMO《压载水公约》来说，压载水置换仅仅属于过程性处理办法，但是压载水处理的终极目标是为了达到D-2标准，使船上装载的压载水符合标准，这样才可以被排入海中。本章主要分析以及叙述了几种常用的方法，以及现阶段先进的压载水处理设备的优缺点。在新标准的执行下，各种压载水处理系统更趋于科学化，效率化，精细化。

总结随着全球贸易经济一体化，全球贸易骤然增加，海上运输作为主要承载体，致使全球船舶来往数量日益增加，随之导致的是海洋区域的污染问题加重，微生物全球性传播也是一大危害之一，船舶压载水排放对海洋环境的影响也受到相关海洋环境部门的重视。为了缓解海洋污染问题，提高海洋绿色可持续性发展的经济战略，国际组织以及相关部门都制定了一些的标准，强制措施。同时相对应的各种压载水处理装置，防污染措施也逐步研发并投入使用的行列之中。本文主要对压载水排放及处理方式展开讨论，罗列各种处理方式，包括置换，物理和化学方法等。在当前的形势之下，对海洋环境起到保护的环保设备受到人们的关注度越来越高，重视程度也越来越高，这是海洋生态环境恢复的前提条件之一。当然，在国际组织和各个国家的积极配合之下，我们有理由相信海洋环境会逐渐走向生态化。

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