壓載水處理技術(shù)課件

第六章船舶壓載水處理技術(shù)第一節(jié)國(guó)際船舶壓載水和沉積物管理與控制公約經(jīng)過(guò)14年的討論和準(zhǔn)備，于2004年2月13日在倫敦通過(guò)了《國(guó)際船舶壓載水和沉積物管理與控制公約》。共有22個(gè)條款和一個(gè)規(guī)則附則，附則包括了相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求。公約的主要點(diǎn)如下：1、生效條件：不少于世界商船總噸35%的至少30個(gè)國(guó)家批準(zhǔn)之后12個(gè)月后生效。截止2007年7月底，只有10個(gè)國(guó)家（占3.42%）批準(zhǔn)。2、目的：通過(guò)控制和管理船舶壓載水和沉積物來(lái)防止、減少和最終消除有海水生物和病原體的傳播。第六章船舶壓載水處理技術(shù)13、船舶的管理和控制要求：1）船舶應(yīng)配備壓載水管理計(jì)劃。2）船舶應(yīng)配備壓載水記錄薄記錄：加裝時(shí)間、處理、排放等情況。4、壓載水更換的規(guī)定：1）在距離最近陸地至少200海里和水深至少200米以上的地點(diǎn)進(jìn)行壓載水更換。2）特殊情況下，應(yīng)距離最近陸地至少50海里并且水深至少200米。5、壓載水更換標(biāo)準(zhǔn)1）進(jìn)行的壓載水更換的船舶應(yīng)達(dá)到其所載壓載水量的95%的更換量。對(duì)于使用注入排出法進(jìn)行壓載水更換的船舶，注入排出壓載艙三倍容積的水量，應(yīng)被視為滿足上述標(biāo)準(zhǔn)。2）如果船舶能夠證明滿足了至少95%的更換量，注入排出少于3倍水量也可以被接受。3、船舶的管理和控制要求：26、壓載水性能標(biāo)準(zhǔn)：1、活的海生物：（1）10個(gè)/m3（生物最小尺寸50um）（2）10個(gè)/ml（10um生物最小尺寸<50um）2、微生物的排放指標(biāo)（cfu---菌群?jiǎn)挝唬?）有毒霍亂弧菌<1cfu/100ml；

（2）浮游動(dòng)物樣品<1cfu/g（濕重）；（3）大腸桿菌<250cfu/100ml；腸道球菌<100cfu/100ml。履約狀況：8個(gè)國(guó)家已簽署壓載水管理公約：阿根廷、澳大利亞、巴西、芬蘭、馬爾代夫、荷蘭、西班牙和敘利亞。自2005年6月22日遞交其批準(zhǔn)書后，馬爾代夫成為首個(gè)締約國(guó)。6、壓載水性能標(biāo)準(zhǔn)：3第二節(jié)壓載水管理方法

一、溢流法從壓載艙底部泵入海水，使海水充滿壓載艙并且經(jīng)空氣管溢出，以海水的溢出來(lái)帶走原來(lái)的壓載水。是為了提高船舶在海上的安全性而設(shè)計(jì)的。雖然在實(shí)施這種方法時(shí)不易產(chǎn)生超壓或負(fù)壓破壞壓載水管路、泵以及壓載水艙室，更換效率不高，無(wú)需考慮穩(wěn)性和強(qiáng)度的問題，但卻有其他的缺點(diǎn)：管系設(shè)計(jì)復(fù)雜，操作時(shí)間長(zhǎng)，Rigby&Hallegraeff1994年的實(shí)驗(yàn)表明3倍艙容持續(xù)沖洗只能達(dá)到95.0%的置換率。存在死角，不能有效地排出艙底及壓載艙內(nèi)船舶構(gòu)件表面的沉積物及淤泥中的生物和病原體。同時(shí)經(jīng)濟(jì)性差，更換一次的費(fèi)用大概是排空法的5-8倍。第二節(jié)壓載水管理方法4二、巴西稀釋法：從壓載艙頂部泵入壓載水，同時(shí)與相同的速率將底部壓載水泵出?？梢钥醋鍪歉倪M(jìn)的溢流法,置換率有所提高,但是從設(shè)計(jì)到操作都更復(fù)雜,時(shí)間和經(jīng)濟(jì)的成本也更高.（3）排空法就是直接將壓載水排空再注滿.由于它操作簡(jiǎn)單,快捷有效,限制條件少,而且成本低,所以這是目前應(yīng)用最廣泛的壓載水更換方法.IMO的數(shù)據(jù)表明,目前90%以上的壓載水都是通過(guò)排空法進(jìn)行更換的,同時(shí)由于它能耗最少,相應(yīng)排放的氮、硫化物也少，它也是最環(huán)保的方法。同時(shí)，船舶在更換壓載水過(guò)程中應(yīng)注意：更換壓載水一般要求在距離海岸200nmile以上的深海寬闊水域進(jìn)行，為保證船舶在更換壓載水過(guò)程中的安全，應(yīng)根據(jù)氣象預(yù)報(bào)選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)行，如海面平靜、風(fēng)力不大時(shí)。

二、巴西稀釋法：從壓載艙頂部泵入壓載水，同時(shí)與相同的速率將底5在更換壓載水以前應(yīng)對(duì)船舶的穩(wěn)性、船舶的總縱強(qiáng)度、船舶的吃水等進(jìn)行計(jì)算，確定各壓載水艙更換壓載水的順序和計(jì)劃。在計(jì)算穩(wěn)性時(shí)應(yīng)考充分慮各壓載水艙自由液面的影響。在考慮總縱強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)特別注意船中附近的彎矩和駕駛臺(tái)下方船體處剪力的大小，上述兩處往往分別是船舶所受彎矩和剪力最大的地方。還應(yīng)考慮船舶吃水和吃水差的變化。如首吃水過(guò)小，容易使船舶產(chǎn)生拍底現(xiàn)象；如尾吃水過(guò)小，容易使螺旋槳打空車和產(chǎn)生劇烈的船體振動(dòng)。另外，船舶進(jìn)行壓載水更換時(shí)，應(yīng)將開始/結(jié)束更換壓載水的時(shí)間、船位記入航海日志或?qū)ｉT的壓載水管理記錄中，以備港口當(dāng)局的檢查；輪機(jī)日志中也應(yīng)有相應(yīng)的記錄，澳大利亞港口的檢查官員要求查看輪機(jī)日志中更換壓載水時(shí)的輔機(jī)運(yùn)行記錄的情況。

在更換壓載水以前應(yīng)對(duì)船舶的穩(wěn)性、船舶的總縱強(qiáng)度、船舶的吃水等6第三節(jié)壓載水的處理壓載水的處理方法可分為；物理處理法；化學(xué)處理方法；其他一些處理方法或措施等。一、物理處理法1、加熱處理可采用蒸氣通入壓載水、船舶發(fā)動(dòng)機(jī)余熱加熱或微波加熱壓載水3種途徑，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，存在處理時(shí)間長(zhǎng)、能耗過(guò)高、形成熱壓力等影響船舶的航行安全等難以解決的問題。2、過(guò)濾法通常作為化學(xué)氧化或紫外線殺滅方法的預(yù)處理措施，一般采用過(guò)濾濾徑為50—150微米的契形過(guò)濾器過(guò)濾生物或雜質(zhì)。過(guò)濾法處理壓載水被認(rèn)為是對(duì)環(huán)境最無(wú)害的方法，但處理量較低。

第三節(jié)壓載水的處理73、

沉降和浮選。沉降是利用重力的作用，使用或不使用化學(xué)絮凝劑來(lái)使水中的微生物或塵粒沉淀。浮選使用絮凝劑和注入微小的氣泡到壓載艙中，氣泡粘貼上凝結(jié)的生物體或顆粒后，漂浮到水的表面。該種方法不適用于船上壓載水的處理，僅能作為岸上壓載水處理系統(tǒng)的組成部分。4、氣旋分離。氣旋分離是去除壓載水中水生物和顆粒的相對(duì)比較簡(jiǎn)單的方法。不僅可以破壞大部分的多細(xì)胞動(dòng)植物的幼蟲和殺死壓載水中大部分的有害微生物，而且還可以去除壓載水艙底的大部分淤泥。但是，微生物（如水母jellyfish,毛顎類動(dòng)物chaetognaths）的比重和海水相當(dāng)，是氣旋分離方法受到限制。5、紫外線照射法。紫外光可有效殺滅多種微生物，通常用150微米孔徑的過(guò)濾裝置處理后再用420MW劑量的紫外線處理。由于存在穿透力較弱的問題，僅能處理較薄的水層，而且受壓載水的色度、濁度、有機(jī)物和鹽類等參數(shù)的限制。3、沉降和浮選。86、稀釋法該種方法需要安裝兩套的動(dòng)力系統(tǒng)，一套連續(xù)裝載壓載水的同時(shí)，另一套排放壓載水。但稀釋海水用量很大，至少要更換3倍于壓載艙體積的海水才能達(dá)到預(yù)期的效果。7、快速壓力變化通過(guò)快速壓力的變化（可由用于進(jìn)行地震波勘測(cè)的氣槍產(chǎn)生）也可達(dá)到與超聲波相媲美的效果，但這兩種方法都可能摧毀很多生物。轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的噪音還會(huì)影響船員的健康并且回?fù)p壞水艙的表面和結(jié)構(gòu)。二、化學(xué)處理法1、脫氧處理封閉壓載水艙后再加入亞硫酸鈉、二氧化硫、偏亞硫酸鈉等耗氧物質(zhì)，造成缺氧環(huán)境，可殺滅魚類、無(wú)脊椎動(dòng)物幼蟲、耗氧菌等，但對(duì)厭氧菌、孢子等則無(wú)能為力。

6、稀釋法92、過(guò)氧化氫。過(guò)氧化氫即雙氧水是一種很強(qiáng)的氧化劑，可以有效的殺滅浮游植物的胞囊。與其他化學(xué)品相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是：殘余物很容易分解為水與氧，因此從環(huán)境上講比較合理。其主要缺點(diǎn)是當(dāng)壓載水中有機(jī)物質(zhì)過(guò)多時(shí)，將會(huì)因有機(jī)物質(zhì)的氧化而效果降低。雙氧水和其他方式（如紫外線照射）合用，即使?jié)舛忍鸵部赡苡行А?、

氯化處理。用氯和次氯酸鈉可殺死壓載水中的入侵微生物，氯的濃度為2.5ppm時(shí)可殺死浮游生物、藻類；濃度為100ppm時(shí)可致死胞囊，但能產(chǎn)生三鹵代甲烷（THMO）等致癌有機(jī)化合物，造成二次污染。把氯投入壓載水中，主要發(fā)生的是氯與水的反應(yīng)即發(fā)生水解反應(yīng)，方程式如下：Cl2+H2O→HOCl+H++Cl-這個(gè)反應(yīng)基本上在幾分鐘內(nèi)完成。次氯酸HOCl是一種弱酸2、過(guò)氧化氫。過(guò)氧化氫即雙氧水是一種很強(qiáng)的氧化劑，可以有效的10

HOCl→H++OCl-研究表明：當(dāng)PH>4時(shí)，溶于水中的氯氣幾乎都變成了H+和OCl–，極少以氯氣形式存在。當(dāng)pH值等于7時(shí)，HOCl約占80℅，OCl–占20℅左右。一般認(rèn)為：OCl–，HOCl和Cl2均具有氧化殺菌能力，但起主要作用的是HOCl。不少研究者指出：HOCl殺菌能力比OCl–強(qiáng)得多，大約要高出70-80倍以上。這是因?yàn)镠OCl是中性分子，可以擴(kuò)散到帶負(fù)電的細(xì)菌表面，并穿過(guò)細(xì)胞膜滲入細(xì)菌體內(nèi)，由于氯原子的氧化作用破壞了細(xì)菌體內(nèi)的酶而使細(xì)菌死亡。HOCl→H++OCl-114、金屬離子法。電解產(chǎn)生銅銀離子曾成功用于處理淡水，特別是飲用水和游泳池中水。銅銀離子的消毒能力取決于所處理的生物種類，所處環(huán)境條件也可能扮演極其重要的角色，特別是pH值及病毒對(duì)金屬離子的耐受性。與傳統(tǒng)的化學(xué)消毒劑相比，電解產(chǎn)生的銅銀離子，更不易產(chǎn)生健康與安全方面的問題。因?yàn)?，這將直接避免在船上攜帶和處理化學(xué)制劑，但仍應(yīng)強(qiáng)調(diào)環(huán)境水中銅銀離子的增加以及在壓載艙中的擴(kuò)散對(duì)環(huán)境造成的影響。這在很大程度上取決于殺滅微生物所需的銅銀離子的濃度，及在排放壓載水時(shí)金屬離子的消散特性。5、周圍環(huán)境處理法。壓載艙的防污涂層有助于減少污垢。在水運(yùn)動(dòng)時(shí)，防污染涂層顯示出最好的處理效果，特別是壓載艙不滿時(shí)，船舶航行中較大風(fēng)力可使壓載艙中的水移動(dòng)，平靜的海面及完全充滿的壓載艙將阻止壓載艙中水的流動(dòng)，因此將降低防污涂層的處理效果。

4、金屬離子法。電解產(chǎn)生銅銀離子曾成功用于處理淡水，特別是飲12三、其他一些處理方法或措施1、基因工程和生物技術(shù)目前對(duì)使用基因工程和生物技術(shù)來(lái)去除或減少壓載水和沉積物中水生物的研究還只能停留在理論上，對(duì)壓載水中微生物

的影響還不清楚，而且還存在新加入物種的轉(zhuǎn)移和釋放問題。2、

岸上處理。把壓載水排放到岸上的污水處理廠進(jìn)行處理，由于存在處理量大、時(shí)間長(zhǎng)、占地面積大、設(shè)備利用低等問題，導(dǎo)致運(yùn)行成本大幅度提高。3、壓載水不排放。壓載水不排放就不會(huì)造成污染，但由于減少了船舶的貨物載運(yùn)量，而使噸位運(yùn)輸成本增加了20%以上。4、證明壓載水無(wú)害。在排放港口取壓載水水樣送交當(dāng)?shù)貦z驗(yàn)部門，驗(yàn)證壓載水不含有入侵生物；或在港口提供外國(guó)政府的檢疫監(jiān)督部門有關(guān)壓載水不含有入侵生物的證明后方可準(zhǔn)許排放。

三、其他一些處理方法或措施135、改造船舶結(jié)構(gòu)。在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不設(shè)計(jì)壓載水艙，從而也就沒有了壓載水的排放問題，但同時(shí)也存在減少了貨物運(yùn)載量，增加了運(yùn)輸成本問題。幾十年來(lái)，各國(guó)研究人員做了大量理論和試驗(yàn)性研究工作，嘗試了許多方法，但在安全性、實(shí)用性、環(huán)保性、技術(shù)可行性和投資運(yùn)行費(fèi)用等方面均有其局限性。MEPC以及全球壓載水管理小組（GlobBallast）認(rèn)為當(dāng)前還沒有一種有效治理壓載水的方法，不過(guò)，幾種方法共同使用會(huì)取得比較好的處理效果。四、各類壓載水處理方法的比較對(duì)于上述的一些壓載水處理的方法，他們各有優(yōu)缺點(diǎn)。正如上面提到的那樣，沒有一種方法是完美的。但是，海上更換壓載水是被IMO認(rèn)可的一種壓載水處理辦法，也是當(dāng)前使用比較多的方法之一。另外，過(guò)濾、化學(xué)處理和熱處理被認(rèn)為是很有應(yīng)用前景的方法。臭氧處理、電脈沖和等離子脈沖技術(shù)是比較有應(yīng)用前景的方法，而其他方法就有待進(jìn)一步研究和發(fā)展。5、改造船舶結(jié)構(gòu)。在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不設(shè)計(jì)壓載水艙，從而也就沒141）在深海(水深2000米以上)更換壓載水該方法被認(rèn)為是目前防止有害物種遷移的最有效方法。深海海域的水生物少，而且這些生物不可能在大陸架水域或淡水中生存，但該操作可能不利于船舶的安全，特別是在惡劣的天氣和海況下。如果認(rèn)為采用排空后再注滿壓載水的方法不利于船舶的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)性，可以采用徑流(Flow-through)更換法。

2）清潔壓載水

該方法是指在壓載時(shí)采用一些預(yù)防性措施如：避免在淺水處取水和在取水是攪動(dòng)底泥，以及避免在疾病流行和水藻爆發(fā)的地區(qū)取水。但可供取水的地方可能不會(huì)太多。

1）在深海(水深2000米以上)更換壓載水153）證明壓載水清潔無(wú)害

船舶可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的分析化驗(yàn)來(lái)證明其壓載水未含有對(duì)接收地有害的水生物和病原體。該方法并不被認(rèn)為是解決問題的有效方法。

4）將壓載水留在船上

這一措施不能適用于所有類型的船，如散貨船、和油船。5）重力分離

該方法需較長(zhǎng)時(shí)間將顆粒沉降，須有陸地處理設(shè)備，使用受限。若用壓載艙做重力分離設(shè)備，則船上需安裝新的機(jī)械裝置。

6）離心分離

比重力分離更有效，但須有機(jī)械設(shè)備，而且不能分離與海水比重相同或差別甚微的物質(zhì)。

3）證明壓載水清潔無(wú)害167）將壓載水長(zhǎng)期留在船上

由于絕大多數(shù)的生物不能適應(yīng)壓載水中黑暗、鐵含量高的環(huán)境，因此如將壓載水保存在船上超過(guò)100天，將最大限度地殺死水中生物，但油輪和散貨船可能將不得不將壓載水在3個(gè)月之內(nèi)排放掉。

8）對(duì)沉積物進(jìn)行處理

很多水生物都在壓載水的沉積物中，因此應(yīng)對(duì)壓載水中沉淀下來(lái)的沉積物定期的進(jìn)行處理。應(yīng)對(duì)船舶設(shè)計(jì)做適當(dāng)修改，以最大限度減少壓載水中的沉積物。

9）用接收裝置接收

將壓載水排入接收裝置中是對(duì)壓載水進(jìn)行有效控制的一種方法，但該方法的實(shí)施取決于港口提供接收裝置。

7）將壓載水長(zhǎng)期留在船上1710）過(guò)濾

在船舶裝載壓載水時(shí)采用過(guò)濾裝置可以濾掉那些較大的生物如小型海藻等，但體形微小的生物卻不能被濾掉，這些微生物將會(huì)被排放到壓載水的接收地區(qū)。若使用凝結(jié)劑，將十分有效，但須恢復(fù)壓載水的PH值后排放到港口，且需時(shí)間較長(zhǎng)，不適宜船上使用。

11）紫外線照射

紫外線照射對(duì)不同生物有不同的效果，有些生物對(duì)紫外線有很強(qiáng)的抵抗性，處理效果還取決于壓載水的透明度，但如果該方法與過(guò)濾法共用將取得良好的效果。該方法無(wú)毒副作用，并對(duì)船舶管路、泵體和船艙涂層無(wú)不利影響。

10）過(guò)濾1812）對(duì)壓載水進(jìn)行加熱

此法是一種具有潛在吸引力的解決方案，把壓載水加熱至36℃∽38℃，并保持2∽6小時(shí)，就可以殺死斑馬貝；把壓載水加熱至80℃以上約8分鐘，就能殺死所有生物。巴斯德殺菌法的目標(biāo)溫度60℃，殺死壓載水中微生物所需能量可高達(dá)90MW,而船舶只有20MW剩熱能。在航行途中采用該方法處理壓載水取決于加熱的有效性，同時(shí)還必須考慮熱應(yīng)力的問題。

13）臭氧處理

能有效殺滅微生物，但有很強(qiáng)的腐蝕性。

14）用氯進(jìn)行消毒

其效果取決于溫度、消毒時(shí)間和水的值。但用氯消毒過(guò)的壓載水排放后可能對(duì)排放地環(huán)境帶來(lái)不利的影響，氯與某些有機(jī)化合物反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生致癌物質(zhì)。另有腐蝕性。

12）對(duì)壓載水進(jìn)行加熱1915）用柴油機(jī)廢氣

柴油機(jī)廢氣幾乎能殺滅壓載艙中所有微生物，但壓載水同時(shí)也被污染，與受污染壓載水接觸的其他微生物同樣能被殺死。

16）生物處理

在壓載水中加入肉食性或寄生性生物以消滅壓載水中生物，該方法尚需進(jìn)一步研究。

17）用電解法生成銅離子和銀離子進(jìn)行處理

該方法比加氯消毒法更為有效，但某些生物能提高對(duì)高濃度銀離子和銅離子的耐受能力，高濃度的銀離子和銅離子水對(duì)環(huán)境的影響也需要做進(jìn)一步研究。

15）用柴油機(jī)廢氣20五、壓載水不同處理方法的經(jīng)濟(jì)性分析1）過(guò)濾過(guò)濾元件體積小，易于操作，不需很大的安裝空間。如果處理裝置可裝在尺寸較小的裝置（如集裝箱大?。﹥?nèi)，那么裝于船上是可能的。估計(jì)安裝壓載水過(guò)濾處理裝置的初投資為2.9百萬(wàn)美元，運(yùn)行費(fèi)用每1000立方米壓載水為117.6美元，總費(fèi)用合計(jì)為每1000立方米壓載水需1000美元。50微米和500微米的粗過(guò)濾裝置的費(fèi)用高達(dá)2.4百萬(wàn)美元和1.6百萬(wàn)美元。2000微米的大尺寸過(guò)濾裝置估計(jì)費(fèi)用為0.9百萬(wàn)美元，能每小時(shí)處理4000立方米壓載水。2）加熱處理為了改善熱交換器對(duì)柴油機(jī)冷卻水的廢熱利用，每艘船需9400美元管路的改裝費(fèi)，對(duì)一艘147000噸的散貨船而言需50000美元。裝置的運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)來(lái)說(shuō)比較便宜，它取決于全部的相關(guān)參數(shù)（比如，所要求的溫度、需處理的壓載水量、壓載艙的位置和船舶的航行路線等）

五、壓載水不同處理方法的經(jīng)濟(jì)性分析213）紫外線照射：處理量總計(jì)為1000立方米每小時(shí)的3至4套紫外線滅菌裝置的初投資費(fèi)用大約在98000到134400美元。為了處理抗紫外線的蘭綠藻，費(fèi)用需增加10倍，電力消耗為10到20瓦每立方米。有關(guān)文獻(xiàn)指出，一天處理3000立方米的地表水的大型裝置耗電10至16瓦每立方米。除電力消耗外，其他費(fèi)用還應(yīng)包括每4000小時(shí)需更換的紫外線燈泡及大約2年需更換的石英套。這兩項(xiàng)的每項(xiàng)費(fèi)用大概是500美元。4）氯化處理：用5mg/L氯的低濃度處理水時(shí)的報(bào)價(jià)大約為1000噸4.9美元，當(dāng)用高濃度的氯消毒處理大量壓載水時(shí)，費(fèi)用也相應(yīng)提高，約為上述價(jià)格的20到100倍。處理40000噸壓載水需4到20噸氯。經(jīng)細(xì)過(guò)濾后再處理等量的壓載水僅需200kg氯，如使用這種劑量處理壓載水，那么氯化是一種相對(duì)便宜的方法。根據(jù)有關(guān)估算，以2mg/L有效氯的濃度處理能力為4000立方米每小時(shí)的裝置費(fèi)用約為376500美元。3）紫外線照射：處理量總計(jì)為1000立方米每小時(shí)的3至4套紫22

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）金屬離子用電解的方法產(chǎn)生銅、銀離子處理壓載水，若處理量為20000噸的裝置所需空間為3m＊2m＊2m,初投資費(fèi)用約為100000美元。運(yùn)行費(fèi)用很大程度上取決于電力消耗和電極定期更換。6）臭氧處理臭氧是一種高度水物質(zhì)，且嗅覺閥值約為0.01ppm,使用時(shí)必然采取高度安全措施。與制氯裝置相比，臭氧產(chǎn)生裝置的初投資總費(fèi)用相對(duì)較高。處理量為4000立方米每小時(shí)的臭氧產(chǎn)生設(shè)備的費(fèi)用可超過(guò)2.9百萬(wàn)美元，而同樣處理量的投氯裝置費(fèi)用低于376500美元。其運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氯化處理，這種處理除了費(fèi)用很高外，臭氧對(duì)壓載水系統(tǒng)而言可能是一種潛在的腐蝕劑。

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）金屬離子237）陸上處理裝置：以每年岸上處理11.5百萬(wàn)立方米的壓載水為基準(zhǔn)計(jì)算。對(duì)一個(gè)處理量為52000立方米的處理裝置，其設(shè)備費(fèi)用（包括艙柜、過(guò)濾裝置、紫外線照射系統(tǒng)、化學(xué)處理裝置、剩余物處理和殘余物處理等）估計(jì)為13.2到27.9百萬(wàn)美元，運(yùn)行費(fèi)用為1000立方米壓載水132美元（包括化學(xué)品、電力、維護(hù)保養(yǎng)、人力、檢測(cè)和殘余物處理等），總計(jì)費(fèi)用估計(jì)為1000立方米壓載水500到900美元。8）船上處理：以船上需每年處理0.5百萬(wàn)立方米壓載水作計(jì)算（以每艘船每月計(jì)算）。（1）商船。估計(jì)安裝過(guò)濾裝置處理壓載水，初投資費(fèi)用非常高，因此這種方法不適宜。（2）專用處理船。若處理量在4000立方米每小時(shí)的船舶，處理設(shè)備的費(fèi)用約為30.9百萬(wàn)美元。這些費(fèi)用包括購(gòu)買二手船，船舶改進(jìn)及安裝（幾套）處理裝置以及附加的管路及電力供應(yīng)。船上處理裝置的費(fèi)用估計(jì)在每100立方米

400美元，總費(fèi)用為處理1000立方米壓載水790美元。7）陸上處理裝置：以每年岸上處理11.5百萬(wàn)立方米的壓載水為24第六章船舶壓載水處理技術(shù)第一節(jié)國(guó)際船舶壓載水和沉積物管理與控制公約經(jīng)過(guò)14年的討論和準(zhǔn)備，于2004年2月13日在倫敦通過(guò)了《國(guó)際船舶壓載水和沉積物管理與控制公約》。共有22個(gè)條款和一個(gè)規(guī)則附則，附則包括了相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求。公約的主要點(diǎn)如下：1、生效條件：不少于世界商船總噸35%的至少30個(gè)國(guó)家批準(zhǔn)之后12個(gè)月后生效。截止2007年7月底，只有10個(gè)國(guó)家（占3.42%）批準(zhǔn)。2、目的：通過(guò)控制和管理船舶壓載水和沉積物來(lái)防止、減少和最終消除有海水生物和病原體的傳播。第六章船舶壓載水處理技術(shù)253、船舶的管理和控制要求：1）船舶應(yīng)配備壓載水管理計(jì)劃。2）船舶應(yīng)配備壓載水記錄薄記錄：加裝時(shí)間、處理、排放等情況。4、壓載水更換的規(guī)定：1）在距離最近陸地至少200海里和水深至少200米以上的地點(diǎn)進(jìn)行壓載水更換。2）特殊情況下，應(yīng)距離最近陸地至少50海里并且水深至少200米。5、壓載水更換標(biāo)準(zhǔn)1）進(jìn)行的壓載水更換的船舶應(yīng)達(dá)到其所載壓載水量的95%的更換量。對(duì)于使用注入排出法進(jìn)行壓載水更換的船舶，注入排出壓載艙三倍容積的水量，應(yīng)被視為滿足上述標(biāo)準(zhǔn)。2）如果船舶能夠證明滿足了至少95%的更換量，注入排出少于3倍水量也可以被接受。3、船舶的管理和控制要求：266、壓載水性能標(biāo)準(zhǔn)：1、活的海生物：（1）10個(gè)/m3（生物最小尺寸50um）（2）10個(gè)/ml（10um生物最小尺寸<50um）2、微生物的排放指標(biāo)（cfu---菌群?jiǎn)挝唬?）有毒霍亂弧菌<1cfu/100ml；

（2）浮游動(dòng)物樣品<1cfu/g（濕重）；（3）大腸桿菌<250cfu/100ml；腸道球菌<100cfu/100ml。履約狀況：8個(gè)國(guó)家已簽署壓載水管理公約：阿根廷、澳大利亞、巴西、芬蘭、馬爾代夫、荷蘭、西班牙和敘利亞。自2005年6月22日遞交其批準(zhǔn)書后，馬爾代夫成為首個(gè)締約國(guó)。6、壓載水性能標(biāo)準(zhǔn)：27第二節(jié)壓載水管理方法

一、溢流法從壓載艙底部泵入海水，使海水充滿壓載艙并且經(jīng)空氣管溢出，以海水的溢出來(lái)帶走原來(lái)的壓載水。是為了提高船舶在海上的安全性而設(shè)計(jì)的。雖然在實(shí)施這種方法時(shí)不易產(chǎn)生超壓或負(fù)壓破壞壓載水管路、泵以及壓載水艙室，更換效率不高，無(wú)需考慮穩(wěn)性和強(qiáng)度的問題，但卻有其他的缺點(diǎn)：管系設(shè)計(jì)復(fù)雜，操作時(shí)間長(zhǎng)，Rigby&Hallegraeff1994年的實(shí)驗(yàn)表明3倍艙容持續(xù)沖洗只能達(dá)到95.0%的置換率。存在死角，不能有效地排出艙底及壓載艙內(nèi)船舶構(gòu)件表面的沉積物及淤泥中的生物和病原體。同時(shí)經(jīng)濟(jì)性差，更換一次的費(fèi)用大概是排空法的5-8倍。第二節(jié)壓載水管理方法28二、巴西稀釋法：從壓載艙頂部泵入壓載水，同時(shí)與相同的速率將底部壓載水泵出?？梢钥醋鍪歉倪M(jìn)的溢流法,置換率有所提高,但是從設(shè)計(jì)到操作都更復(fù)雜,時(shí)間和經(jīng)濟(jì)的成本也更高.（3）排空法就是直接將壓載水排空再注滿.由于它操作簡(jiǎn)單,快捷有效,限制條件少,而且成本低,所以這是目前應(yīng)用最廣泛的壓載水更換方法.IMO的數(shù)據(jù)表明,目前90%以上的壓載水都是通過(guò)排空法進(jìn)行更換的,同時(shí)由于它能耗最少,相應(yīng)排放的氮、硫化物也少，它也是最環(huán)保的方法。同時(shí)，船舶在更換壓載水過(guò)程中應(yīng)注意：更換壓載水一般要求在距離海岸200nmile以上的深海寬闊水域進(jìn)行，為保證船舶在更換壓載水過(guò)程中的安全，應(yīng)根據(jù)氣象預(yù)報(bào)選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)行，如海面平靜、風(fēng)力不大時(shí)。

二、巴西稀釋法：從壓載艙頂部泵入壓載水，同時(shí)與相同的速率將底29在更換壓載水以前應(yīng)對(duì)船舶的穩(wěn)性、船舶的總縱強(qiáng)度、船舶的吃水等進(jìn)行計(jì)算，確定各壓載水艙更換壓載水的順序和計(jì)劃。在計(jì)算穩(wěn)性時(shí)應(yīng)考充分慮各壓載水艙自由液面的影響。在考慮總縱強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)特別注意船中附近的彎矩和駕駛臺(tái)下方船體處剪力的大小，上述兩處往往分別是船舶所受彎矩和剪力最大的地方。還應(yīng)考慮船舶吃水和吃水差的變化。如首吃水過(guò)小，容易使船舶產(chǎn)生拍底現(xiàn)象；如尾吃水過(guò)小，容易使螺旋槳打空車和產(chǎn)生劇烈的船體振動(dòng)。另外，船舶進(jìn)行壓載水更換時(shí)，應(yīng)將開始/結(jié)束更換壓載水的時(shí)間、船位記入航海日志或?qū)ｉT的壓載水管理記錄中，以備港口當(dāng)局的檢查；輪機(jī)日志中也應(yīng)有相應(yīng)的記錄，澳大利亞港口的檢查官員要求查看輪機(jī)日志中更換壓載水時(shí)的輔機(jī)運(yùn)行記錄的情況。

在更換壓載水以前應(yīng)對(duì)船舶的穩(wěn)性、船舶的總縱強(qiáng)度、船舶的吃水等30第三節(jié)壓載水的處理壓載水的處理方法可分為；物理處理法；化學(xué)處理方法；其他一些處理方法或措施等。一、物理處理法1、加熱處理可采用蒸氣通入壓載水、船舶發(fā)動(dòng)機(jī)余熱加熱或微波加熱壓載水3種途徑，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，存在處理時(shí)間長(zhǎng)、能耗過(guò)高、形成熱壓力等影響船舶的航行安全等難以解決的問題。2、過(guò)濾法通常作為化學(xué)氧化或紫外線殺滅方法的預(yù)處理措施，一般采用過(guò)濾濾徑為50—150微米的契形過(guò)濾器過(guò)濾生物或雜質(zhì)。過(guò)濾法處理壓載水被認(rèn)為是對(duì)環(huán)境最無(wú)害的方法，但處理量較低。

第三節(jié)壓載水的處理313、

沉降和浮選。沉降是利用重力的作用，使用或不使用化學(xué)絮凝劑來(lái)使水中的微生物或塵粒沉淀。浮選使用絮凝劑和注入微小的氣泡到壓載艙中，氣泡粘貼上凝結(jié)的生物體或顆粒后，漂浮到水的表面。該種方法不適用于船上壓載水的處理，僅能作為岸上壓載水處理系統(tǒng)的組成部分。4、氣旋分離。氣旋分離是去除壓載水中水生物和顆粒的相對(duì)比較簡(jiǎn)單的方法。不僅可以破壞大部分的多細(xì)胞動(dòng)植物的幼蟲和殺死壓載水中大部分的有害微生物，而且還可以去除壓載水艙底的大部分淤泥。但是，微生物（如水母jellyfish,毛顎類動(dòng)物chaetognaths）的比重和海水相當(dāng)，是氣旋分離方法受到限制。5、紫外線照射法。紫外光可有效殺滅多種微生物，通常用150微米孔徑的過(guò)濾裝置處理后再用420MW劑量的紫外線處理。由于存在穿透力較弱的問題，僅能處理較薄的水層，而且受壓載水的色度、濁度、有機(jī)物和鹽類等參數(shù)的限制。3、沉降和浮選。326、稀釋法該種方法需要安裝兩套的動(dòng)力系統(tǒng)，一套連續(xù)裝載壓載水的同時(shí)，另一套排放壓載水。但稀釋海水用量很大，至少要更換3倍于壓載艙體積的海水才能達(dá)到預(yù)期的效果。7、快速壓力變化通過(guò)快速壓力的變化（可由用于進(jìn)行地震波勘測(cè)的氣槍產(chǎn)生）也可達(dá)到與超聲波相媲美的效果，但這兩種方法都可能摧毀很多生物。轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的噪音還會(huì)影響船員的健康并且回?fù)p壞水艙的表面和結(jié)構(gòu)。二、化學(xué)處理法1、脫氧處理封閉壓載水艙后再加入亞硫酸鈉、二氧化硫、偏亞硫酸鈉等耗氧物質(zhì)，造成缺氧環(huán)境，可殺滅魚類、無(wú)脊椎動(dòng)物幼蟲、耗氧菌等，但對(duì)厭氧菌、孢子等則無(wú)能為力。

6、稀釋法332、過(guò)氧化氫。過(guò)氧化氫即雙氧水是一種很強(qiáng)的氧化劑，可以有效的殺滅浮游植物的胞囊。與其他化學(xué)品相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是：殘余物很容易分解為水與氧，因此從環(huán)境上講比較合理。其主要缺點(diǎn)是當(dāng)壓載水中有機(jī)物質(zhì)過(guò)多時(shí)，將會(huì)因有機(jī)物質(zhì)的氧化而效果降低。雙氧水和其他方式（如紫外線照射）合用，即使?jié)舛忍鸵部赡苡行А?、

氯化處理。用氯和次氯酸鈉可殺死壓載水中的入侵微生物，氯的濃度為2.5ppm時(shí)可殺死浮游生物、藻類；濃度為100ppm時(shí)可致死胞囊，但能產(chǎn)生三鹵代甲烷（THMO）等致癌有機(jī)化合物，造成二次污染。把氯投入壓載水中，主要發(fā)生的是氯與水的反應(yīng)即發(fā)生水解反應(yīng)，方程式如下：Cl2+H2O→HOCl+H++Cl-這個(gè)反應(yīng)基本上在幾分鐘內(nèi)完成。次氯酸HOCl是一種弱酸2、過(guò)氧化氫。過(guò)氧化氫即雙氧水是一種很強(qiáng)的氧化劑，可以有效的34

HOCl→H++OCl-研究表明：當(dāng)PH>4時(shí)，溶于水中的氯氣幾乎都變成了H+和OCl–，極少以氯氣形式存在。當(dāng)pH值等于7時(shí)，HOCl約占80℅，OCl–占20℅左右。一般認(rèn)為：OCl–，HOCl和Cl2均具有氧化殺菌能力，但起主要作用的是HOCl。不少研究者指出：HOCl殺菌能力比OCl–強(qiáng)得多，大約要高出70-80倍以上。這是因?yàn)镠OCl是中性分子，可以擴(kuò)散到帶負(fù)電的細(xì)菌表面，并穿過(guò)細(xì)胞膜滲入細(xì)菌體內(nèi)，由于氯原子的氧化作用破壞了細(xì)菌體內(nèi)的酶而使細(xì)菌死亡。HOCl→H++OCl-354、金屬離子法。電解產(chǎn)生銅銀離子曾成功用于處理淡水，特別是飲用水和游泳池中水。銅銀離子的消毒能力取決于所處理的生物種類，所處環(huán)境條件也可能扮演極其重要的角色，特別是pH值及病毒對(duì)金屬離子的耐受性。與傳統(tǒng)的化學(xué)消毒劑相比，電解產(chǎn)生的銅銀離子，更不易產(chǎn)生健康與安全方面的問題。因?yàn)?，這將直接避免在船上攜帶和處理化學(xué)制劑，但仍應(yīng)強(qiáng)調(diào)環(huán)境水中銅銀離子的增加以及在壓載艙中的擴(kuò)散對(duì)環(huán)境造成的影響。這在很大程度上取決于殺滅微生物所需的銅銀離子的濃度，及在排放壓載水時(shí)金屬離子的消散特性。5、周圍環(huán)境處理法。壓載艙的防污涂層有助于減少污垢。在水運(yùn)動(dòng)時(shí)，防污染涂層顯示出最好的處理效果，特別是壓載艙不滿時(shí)，船舶航行中較大風(fēng)力可使壓載艙中的水移動(dòng)，平靜的海面及完全充滿的壓載艙將阻止壓載艙中水的流動(dòng)，因此將降低防污涂層的處理效果。

4、金屬離子法。電解產(chǎn)生銅銀離子曾成功用于處理淡水，特別是飲36三、其他一些處理方法或措施1、基因工程和生物技術(shù)目前對(duì)使用基因工程和生物技術(shù)來(lái)去除或減少壓載水和沉積物中水生物的研究還只能停留在理論上，對(duì)壓載水中微生物

的影響還不清楚，而且還存在新加入物種的轉(zhuǎn)移和釋放問題。2、

岸上處理。把壓載水排放到岸上的污水處理廠進(jìn)行處理，由于存在處理量大、時(shí)間長(zhǎng)、占地面積大、設(shè)備利用低等問題，導(dǎo)致運(yùn)行成本大幅度提高。3、壓載水不排放。壓載水不排放就不會(huì)造成污染，但由于減少了船舶的貨物載運(yùn)量，而使噸位運(yùn)輸成本增加了20%以上。4、證明壓載水無(wú)害。在排放港口取壓載水水樣送交當(dāng)?shù)貦z驗(yàn)部門，驗(yàn)證壓載水不含有入侵生物；或在港口提供外國(guó)政府的檢疫監(jiān)督部門有關(guān)壓載水不含有入侵生物的證明后方可準(zhǔn)許排放。

三、其他一些處理方法或措施375、改造船舶結(jié)構(gòu)。在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不設(shè)計(jì)壓載水艙，從而也就沒有了壓載水的排放問題，但同時(shí)也存在減少了貨物運(yùn)載量，增加了運(yùn)輸成本問題。幾十年來(lái)，各國(guó)研究人員做了大量理論和試驗(yàn)性研究工作，嘗試了許多方法，但在安全性、實(shí)用性、環(huán)保性、技術(shù)可行性和投資運(yùn)行費(fèi)用等方面均有其局限性。MEPC以及全球壓載水管理小組（GlobBallast）認(rèn)為當(dāng)前還沒有一種有效治理壓載水的方法，不過(guò)，幾種方法共同使用會(huì)取得比較好的處理效果。四、各類壓載水處理方法的比較對(duì)于上述的一些壓載水處理的方法，他們各有優(yōu)缺點(diǎn)。正如上面提到的那樣，沒有一種方法是完美的。但是，海上更換壓載水是被IMO認(rèn)可的一種壓載水處理辦法，也是當(dāng)前使用比較多的方法之一。另外，過(guò)濾、化學(xué)處理和熱處理被認(rèn)為是很有應(yīng)用前景的方法。臭氧處理、電脈沖和等離子脈沖技術(shù)是比較有應(yīng)用前景的方法，而其他方法就有待進(jìn)一步研究和發(fā)展。5、改造船舶結(jié)構(gòu)。在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不設(shè)計(jì)壓載水艙，從而也就沒381）在深海(水深2000米以上)更換壓載水該方法被認(rèn)為是目前防止有害物種遷移的最有效方法。深海海域的水生物少，而且這些生物不可能在大陸架水域或淡水中生存，但該操作可能不利于船舶的安全，特別是在惡劣的天氣和海況下。如果認(rèn)為采用排空后再注滿壓載水的方法不利于船舶的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)性，可以采用徑流(Flow-through)更換法。

2）清潔壓載水

該方法是指在壓載時(shí)采用一些預(yù)防性措施如：避免在淺水處取水和在取水是攪動(dòng)底泥，以及避免在疾病流行和水藻爆發(fā)的地區(qū)取水。但可供取水的地方可能不會(huì)太多。

1）在深海(水深2000米以上)更換壓載水393）證明壓載水清潔無(wú)害

船舶可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的分析化驗(yàn)來(lái)證明其壓載水未含有對(duì)接收地有害的水生物和病原體。該方法并不被認(rèn)為是解決問題的有效方法。

4）將壓載水留在船上

這一措施不能適用于所有類型的船，如散貨船、和油船。5）重力分離

該方法需較長(zhǎng)時(shí)間將顆粒沉降，須有陸地處理設(shè)備，使用受限。若用壓載艙做重力分離設(shè)備，則船上需安裝新的機(jī)械裝置。

6）離心分離

比重力分離更有效，但須有機(jī)械設(shè)備，而且不能分離與海水比重相同或差別甚微的物質(zhì)。

3）證明壓載水清潔無(wú)害407）將壓載水長(zhǎng)期留在船上

由于絕大多數(shù)的生物不能適應(yīng)壓載水中黑暗、鐵含量高的環(huán)境，因此如將壓載水保存在船上超過(guò)100天，將最大限度地殺死水中生物，但油輪和散貨船可能將不得不將壓載水在3個(gè)月之內(nèi)排放掉。

8）對(duì)沉積物進(jìn)行處理

很多水生物都在壓載水的沉積物中，因此應(yīng)對(duì)壓載水中沉淀下來(lái)的沉積物定期的進(jìn)行處理。應(yīng)對(duì)船舶設(shè)計(jì)做適當(dāng)修改，以最大限度減少壓載水中的沉積物。

9）用接收裝置接收

將壓載水排入接收裝置中是對(duì)壓載水進(jìn)行有效控制的一種方法，但該方法的實(shí)施取決于港口提供接收裝置。

7）將壓載水長(zhǎng)期留在船上4110）過(guò)濾

在船舶裝載壓載水時(shí)采用過(guò)濾裝置可以濾掉那些較大的生物如小型海藻等，但體形微小的生物卻不能被濾掉，這些微生物將會(huì)被排放到壓載水的接收地區(qū)。若使用凝結(jié)劑，將十分有效，但須恢復(fù)壓載水的PH值后排放到港口，且需時(shí)間較長(zhǎng)，不適宜船上使用。

11）紫外線照射

紫外線照射對(duì)不同生物有不同的效果，有些生物對(duì)紫外線有很強(qiáng)的抵抗性，處理效果還取決于壓載水的透明度，但如果該方法與過(guò)濾法共用將取得良好的效果。該方法無(wú)毒副作用，并對(duì)船舶管路、泵體和船艙涂層無(wú)不利影響。

10）過(guò)濾4212）對(duì)壓載水進(jìn)行加熱

此法是一種具有潛在吸引力的解決方案，把壓載水加熱至36℃∽38℃，并保持2∽6小時(shí)，就可以殺死斑馬貝；把壓載水加熱至80℃以上約8分鐘，就能殺死所有生物。巴斯德殺菌法的目標(biāo)溫度60℃，殺死壓載水中微生物所需能量可高達(dá)90MW,而船舶只有20MW剩熱能。在航行途中采用該方法處理壓載水取決于加熱的有效性，同時(shí)還必須考慮熱應(yīng)力的問題。

13）臭氧處理

能有效殺滅微生物，但有很強(qiáng)的腐蝕性。

14）用氯進(jìn)行消毒

其效果取決于溫度、消毒時(shí)間和水的值。但用氯消毒過(guò)的壓載水排放后可能對(duì)排放地環(huán)境帶來(lái)不利的影響，氯與某些有機(jī)化合物反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生致癌物質(zhì)。另有腐蝕性。

12）對(duì)壓載水進(jìn)行加熱4315）用柴油機(jī)廢氣

柴油機(jī)廢氣幾乎能殺滅壓載艙中所有微生物，但壓載水同時(shí)也被污染，與受污染壓載水接觸的其他微生物同樣能被殺死。

16）生物處理

在壓載水中加入肉食性或寄生性生物以消滅壓載水中生物，該方法尚需進(jìn)一步研究。

17）用電解法生成銅離子和銀離子進(jìn)行處理

該方法比加氯消毒法更為有效，但某些生物能提高對(duì)高濃度銀離子和銅離子的耐受能力，高濃度的銀離子和銅離子水對(duì)環(huán)境的影響也需要做進(jìn)一步研究。

15）用柴油機(jī)廢氣44五、壓載水不同處理方法的經(jīng)濟(jì)