船舶壓載水排放處理技術(shù)研究

船舶壓載水排放處理技術(shù)研究摘要本文通過分析現(xiàn)階段在建船舶壓載水處理的常用方法，對(duì)照IMO組織的《國(guó)際船舶壓載水和沉淀物控制與管理公約》對(duì)船舶壓載水管理的規(guī)定，結(jié)合當(dāng)前船舶壓載水處理技術(shù)的最新研究成果，通過對(duì)部分已獲IMO組織認(rèn)可的壓載水處理設(shè)備分析對(duì)比，找出適合船廠及船公司在近期及遠(yuǎn)期滿足壓載水管理公約的最佳應(yīng)對(duì)方案，結(jié)合本公司實(shí)際選擇1700集裝箱船的壓載水技術(shù)方案。本論文主要工作和成果：1、對(duì)照IMO組織的《國(guó)際船舶壓載水和沉淀物控制與管理公約》分析現(xiàn)階段船舶壓載水處理技術(shù)上采用的一些常用方法，跟蹤船舶壓載水處理技術(shù)的最新研究成果；對(duì)部分已通過IMO組織認(rèn)可的壓載水處理設(shè)備的進(jìn)行分析對(duì)比；2、通過綜合分析比較找出船廠及船公司在近期及遠(yuǎn)期滿足壓載水管理公約的最佳應(yīng)對(duì)方案。3、結(jié)合本公司成熟船型1700集裝箱船的實(shí)際情況,使公司以最低成本選擇壓載水處理技術(shù)方案。關(guān)鍵詞：船舶壓載水排放國(guó)際公約環(huán)境保護(hù)IMO組織TheStudyofTechnologyfordischargeofshipballastwaterABSTRACTThisarticleaimstofindoutthereasonabletechnologyfordischargeofshipballastwaterthroughwhichshipyardandship’sownercanmeettherequirementsofInternationalconventionforthecontrolandmanagementofships'ballastwaterandsediments,andchooseballastwatertechnicssuitforourcompany.AccordingtocollectingandanalyzingnormalTechnologyfordischargeofshipballastwaterduringshipbuildingandinaccordancewithrulesofInternationalconventionforthecontrolandmanagementofships'ballastwaterandsedimentsissuedbyIMO.cashing.andfollowupthenewtechnologyfordischargeofshipballastwater;andanalysetheequipmentsforballastwaterapprovedbyIMO.Thepapermakestheconclusion:1.ToanalysesomenormalmethodoftechnologyfordischargeofshipballastwaterduringshipbuildinginaccordancewithrulesofInternationalconventionforthecontrolandmanagementofships'ballastwaterandsediments,issuedbyIMO,andfollowupthenewtechnicfortechnologyfordischargeofshipballastwater;andanalysetheequipmentsforballastwaterapprovedbyIMO.2.TofindthereasonabletechnologythroughwhichourcompanycanmeettherequirementsofInternationalconventionforthecontrolandmanagementofships'ballastwaterandsedimentsandowner,andchooseballastwatertechnicssuitforourcompany.3.Tochoosetechnologyfordischargeofshipballastwaterof1700TEUwhichiseconomyforourcompany.Keywords:dischargeofshipballastwater;Internationalconvention;environmentprotection;InternationalMaritimeOrganization目錄第一章概述………………………11-1本文研究的背景和意義…………………11-2本文的主要研究?jī)?nèi)容…………………2第二章IMO組織對(duì)壓載水管理的國(guó)際公約…………………32-1《船舶壓載水管理國(guó)際公約》制定的目的…………32-2《船舶壓載水管理國(guó)際公約》的適用范圍……………32-3《船舶壓載水管理國(guó)際公約》的時(shí)效性………………42-4壓載水管理國(guó)際公約中船期國(guó)的管理…………………62-5壓載水管理國(guó)際公約下港口國(guó)的管理………………82-6壓載水國(guó)際公約下船公司的規(guī)范管理………………10第三章現(xiàn)階段壓載水處理的常用方法及研究成果…………133-1船舶壓載水更換的三個(gè)階段…………133-2現(xiàn)階段船舶壓載水處理的常用方法……133-3現(xiàn)階段壓載水處理技術(shù)研究成果……20第四章已通過IMO最終認(rèn)可的一些壓載水處理設(shè)備……244-1Cleanballast系統(tǒng)……………………244-2PurBHeallast系統(tǒng)…………………264-3Venturioxygenstrippingtmballast系統(tǒng)…………30第五章船廠及船東對(duì)壓載水處理設(shè)備的選擇……………345-1各壓載水處理設(shè)備的特點(diǎn)分析………345-2船廠和船公司對(duì)壓載水處理技術(shù)的要求……………355-3新造1700TEU集裝箱壓載水處理技術(shù)方案………36第六章總結(jié)與技術(shù)展望…………416-1論文主要工作…………416-2壓載水排放處理技術(shù)展望………………41參考文獻(xiàn)…………42致謝………………44已發(fā)表論文………………………45上海交通大學(xué)工程碩士論文船舶壓載水排放處理技術(shù)研究PAGE45 -- 概述 水面航行的船舶，船體露出水面的面積很大，容易受到風(fēng)浪的襲擊，如果重心過高，船舶不但搖晃厲害，嚴(yán)重的甚至可能顛覆。為保持其行使平穩(wěn)，必須增加船舶吃水，降低重心，使船舶處于適航狀態(tài)。在古代船舶常用石頭、砂子或者重金屬如鉛塊、鐵塊等來壓艙。到20世紀(jì)初隨著水泵的出現(xiàn)，水的攝取及排放變的非常方便、快捷，水就取代了固體壓艙物成為船舶壓載的主要載體。由于船舶在運(yùn)輸過程中裝載的貨物重量發(fā)生變化，壓載水量需要根據(jù)不同的裝載重量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，這樣就給本地帶來了其它水域的水，從而導(dǎo)致本地水資源的污染。1-1本文研究的背景和意義近年來隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和世界經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的蓬勃發(fā)展，每年新增船舶數(shù)量及裝載量的進(jìn)一步飆升。全球80%的貨物由船舶轉(zhuǎn)運(yùn)，全球每年運(yùn)轉(zhuǎn)的壓載水大約有100億噸左右。每天有3000~4000種生物物種隨船舶壓載水在全球范圍內(nèi)傳播。壓載水排放不僅攜帶引起人類身體健康的有害細(xì)菌，如：霍亂菌、大腸桿菌、腸球菌等；部分生物種類甚至?xí)甬?dāng)?shù)厣鷳B(tài)帶嚴(yán)重危害甚至引發(fā)當(dāng)?shù)匚锓N滅絕。80年代，中國(guó)的蛤侵入了加州的舊金山灣，不久就布滿了這個(gè)巨大河口的底層，并攝取了水中絕大部分的浮游植物，而后者正是水體食物鏈的基礎(chǔ)；在同一時(shí)期，歐亞斑馬貝也侵入了北美洲，成為了美國(guó)和加拿大最主要的淡水附著生物，導(dǎo)致了數(shù)億美元的損失，并引起了深刻的生態(tài)學(xué)變化；與此同時(shí)，一種美國(guó)梳水母也在黑海和亞速海定居下來，極大地改變了生態(tài)系統(tǒng)，消耗了大量浮游生物，引起漁業(yè)的崩潰；同是在80年代，一類能引起赤潮的日本甲藻在南澳大利亞出現(xiàn)，對(duì)當(dāng)?shù)厣虡I(yè)水母的收獲產(chǎn)生極大影響。因此船舶壓載水的排放被全球環(huán)境基金組織確認(rèn)為危害海洋的四大威脅之一。近幾十年來，各港口國(guó)對(duì)海洋環(huán)境越來越重視，紛紛加強(qiáng)了對(duì)船舶壓載水的監(jiān)控。國(guó)際海事組織(IMO)對(duì)由船舶壓載水引發(fā)的海洋環(huán)境問題也給予了高度重視，自二十世紀(jì)八十年代初就將解決船舶壓載水問題納入其海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)的議程，進(jìn)行全面的研究?！?982年聯(lián)合國(guó)海洋法公約》（UNCLOS）第196（1）條：“各國(guó)應(yīng)采取一切必要措施以防止、減少和控制由于在其管轄或控制下使用技術(shù)而造成的海洋環(huán)境污染，或由于故意或偶然在海洋環(huán)境某一特定部分引進(jìn)外來的或新的物種致使海洋環(huán)境可能發(fā)生重大和有害的變化?！笔嗄陙恚琁MO組織相繼通過了多個(gè)指導(dǎo)性文件或大會(huì)決議案，以指導(dǎo)船舶壓載水的控制和管理：1991年《關(guān)于防止船舶壓載水引進(jìn)有害水生物和病原體的指南》；1992年《生物多樣性公約》；1997年《關(guān)于控制和管理船舶壓載水，減少有害水生物和病原體傳播的指南》；1998年《關(guān)于外來物種對(duì)生態(tài)系統(tǒng)、棲息地和物種的威脅》[1]。至2004年2月14日IMO組織通過了《船舶壓載水和沉淀物控制與管理國(guó)際公約》，該公約對(duì)船舶壓載水的排放技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有了明確的規(guī)定。公約共分為5個(gè)部分[14]:A部分為一般規(guī)定,包括定義、適用性、例外和免除的具體規(guī)定;B部分為對(duì)船舶的管理和控制要求,包括壓載水管理計(jì)劃、壓載水記錄簿、船舶壓載水管理、壓載水更換、沉積物管理、高級(jí)船員和普通船員的職責(zé);C部分為對(duì)若干區(qū)域的特殊要求,包括附加措施、加裝壓載水的警告和有關(guān)的船旗國(guó)措施以及信息通報(bào);D部分為壓載水更換標(biāo)準(zhǔn)、壓載水性能標(biāo)準(zhǔn)、壓載水管理系統(tǒng)的認(rèn)可要求、原型壓載水處理技術(shù)及IMO對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的審議;E部分為檢查、證書頒發(fā)或簽注、證書的格式和期限等方面的具體規(guī)定。我國(guó)最早就被IMO組織與UNDP（聯(lián)合國(guó)發(fā)展計(jì)劃署）、GEF（全球環(huán)?；穑┻x擇為全球壓載水項(xiàng)目管理的六個(gè)實(shí)施國(guó)之一。CCS船級(jí)社在2006年也出臺(tái)了《船舶壓載水管理計(jì)劃編制指南》。遠(yuǎn)洋船舶壓載水的物理凈化處理技術(shù)已作為“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目[11]。目前船舶壓載水處理技術(shù)的研發(fā)已取得突破，一些壓載水處理設(shè)備已得到IMO組織的最終認(rèn)可?！洞皦狠d水和沉淀物控制與管理國(guó)際公約》將全面進(jìn)入實(shí)施階段，因此對(duì)壓載水處理技術(shù)的進(jìn)一步了解和研究，將是船舶設(shè)計(jì)研究院、造船及修船廠、船級(jí)社、船舶配套廠商、船舶營(yíng)運(yùn)公司等船舶相關(guān)行業(yè)的重要課題。1-2本文的主要研究?jī)?nèi)容解析IMO組織的2004年《船舶壓載水和沉淀物控制與管理國(guó)際公約》對(duì)船舶壓載水管理的規(guī)定；分析現(xiàn)階段船舶壓載水處理技術(shù)上采用的一些常用方法跟蹤船舶壓載水處理技術(shù)的最新研究成果；對(duì)部分已通過IMO組織認(rèn)可的壓載水處理設(shè)備的進(jìn)行分析對(duì)比；通過綜合分析比較，找出船廠及船公司在近期及遠(yuǎn)期滿足壓載水管理公約的最佳應(yīng)對(duì)方案。結(jié)合本公司的成熟船型1700集裝箱船，在船廠最低的生產(chǎn)設(shè)計(jì)成本下，選擇適當(dāng)?shù)膲狠d水處理技術(shù)方案。第二章IMO組織對(duì)壓載水管理的國(guó)際公約2－1《船舶壓載水管理國(guó)際公約》制定的目的由于國(guó)際船舶運(yùn)輸?shù)娜蛐院秃Ｋ牧鲃?dòng)性，船舶壓載水的排放并不是某個(gè)或幾個(gè)船舶當(dāng)事國(guó)能控制的。它必須對(duì)所有在國(guó)際航線上的船舶進(jìn)行有效約束才能達(dá)到預(yù)期效果。IMO組織經(jīng)過多年醞釀和各當(dāng)事國(guó)充分的討論，在2004年2月14日通過了《船舶壓載水和沉淀物控制與管理國(guó)際公約》。它對(duì)于船舶壓載水排放的控制具有深遠(yuǎn)的意義，它翻開了船舶壓載水處理的新篇章。在公約中明確說明了制定該公約的目的：在進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到一些國(guó)家已采取單邊行動(dòng)以防止、減少和最終消除通過進(jìn)入其港口船舶而引入有害水生物和病原體的風(fēng)險(xiǎn)，在此廣為關(guān)注的問題上，需要采取行動(dòng)制訂在全球范圍適用的規(guī)則及使其有效實(shí)施和統(tǒng)一解釋的導(dǎo)則，希望繼續(xù)發(fā)展更安全和有效的壓載水管理方法以不斷地防止、減少并最終消除有害水生物和病原體的傳播，決心通過控制和管理船舶壓載水和沉積物以防止、減少和最終消除因有害水生物和病原體的傳播而致的環(huán)境、人類健康、財(cái)產(chǎn)及資源方面的風(fēng)險(xiǎn)，并避免此種控制的有害副作用和鼓勵(lì)相關(guān)知識(shí)和技術(shù)的發(fā)展，認(rèn)為締結(jié)《控制和管理船舶壓載水和沉積物國(guó)際公約》可以最好地實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)[1]。公約的最終目的是為了消除船舶壓載水中的有害水生物和病原體的傳播。2－2《船舶壓載水管理國(guó)際公約》的適用范圍《船舶壓載水和沉淀物控制與管理國(guó)際公約》第三條規(guī)定了公約的適用范圍[1]：1、除本公約另有明確規(guī)定，本公約適用于：(1)有權(quán)懸掛當(dāng)事國(guó)船旗的船舶；(2)無權(quán)懸掛當(dāng)事國(guó)船旗，但在該當(dāng)事國(guó)的管轄下運(yùn)營(yíng)的船舶。2、本公約不適用于：(1)非設(shè)計(jì)和建造攜帶壓載水的船舶；(2)專門運(yùn)營(yíng)于一當(dāng)事國(guó)管轄水域內(nèi)的該當(dāng)事國(guó)的船舶，除非當(dāng)事國(guó)認(rèn)為該船的壓載水排放將損害或破壞毗鄰或其他國(guó)家的環(huán)境、公民健康、財(cái)產(chǎn)或資源；(3)根據(jù)一當(dāng)事國(guó)的免除授權(quán)專門運(yùn)營(yíng)于其管轄的水域內(nèi)的另一當(dāng)事國(guó)船舶。如果此種做法將損害或破壞毗鄰或其他國(guó)家的環(huán)境、公民健康、財(cái)產(chǎn)或資源，當(dāng)事國(guó)不應(yīng)予以授權(quán)。任何未同意此種授權(quán)的當(dāng)事國(guó)應(yīng)通知有關(guān)船舶的主管機(jī)關(guān)本公約適用于此類船舶；(4)除根據(jù)（3）未被授權(quán)的船舶外，專門運(yùn)營(yíng)于一當(dāng)事國(guó)管轄的水域內(nèi)或公海上的船舶，除非當(dāng)事國(guó)認(rèn)為該船的壓載水排放將損害或破壞毗鄰或其他國(guó)家的環(huán)境、公民健康、財(cái)產(chǎn)或資源；(5)本公約不適用于任何軍艦、軍用輔助船舶或當(dāng)事國(guó)所擁有和營(yíng)運(yùn)的到目前為止只用于政府非商業(yè)服務(wù)目的的其它船舶。但是，各當(dāng)事國(guó)須通過采取不妨礙其所擁有和營(yíng)運(yùn)此類船舶的操作性能的適當(dāng)措施，保證此類船舶在合理和可行時(shí)符合本公約。3、對(duì)于本公約非當(dāng)事國(guó)的船舶，各當(dāng)事國(guó)須在必要時(shí)適用本公約的要求，以保證不給予此類船舶更優(yōu)惠的待遇。從以上條款中可以了解到除非得到另一當(dāng)事國(guó)的授權(quán)在且同一海域航行的船舶，所有國(guó)際航線上的民用運(yùn)輸船舶都適用于該公約。2－3《船舶壓載水管理國(guó)際公約》的時(shí)效性由于船舶壓載水處理技術(shù)在2004年還不能完全滿足《國(guó)際船舶壓載水和沉淀物控制與管理公約》，因此公約第18條中規(guī)定[1]：本公約應(yīng)在其合計(jì)商船隊(duì)不少于世界商船總噸位百分之三十五的至少三十個(gè)國(guó)家簽署了公約并對(duì)批準(zhǔn)、接受或核準(zhǔn)無保留或按第十七條交存了必要的批準(zhǔn)、接受、核準(zhǔn)或加入文件之日起十二個(gè)月后生效。雖然船舶壓載水處理技術(shù)在當(dāng)時(shí)仍不成熟，但由于世界貿(mào)易的蓬勃發(fā)展，船舶壓載水的排放已對(duì)海洋環(huán)境造成了嚴(yán)重危害，為了盡可能地降低船舶壓載水排放帶來的危害，IMO組織采取分步控制的方法,在附則《控制和管理船舶壓載水和沉積物以防止、減少和消除有害水生物和病原體轉(zhuǎn)移規(guī)則》中把船舶壓載水的排放控制標(biāo)準(zhǔn)分兩步實(shí)施，即D-1標(biāo)準(zhǔn)、D-2標(biāo)準(zhǔn)：●D-1壓載水更換標(biāo)準(zhǔn)[1]：（1）船舶按本條進(jìn)行壓載水更換，其壓載水容積更換率應(yīng)至少為百分之九十五。（2）對(duì)于使用泵入-排出方法交換壓載水的船舶，泵入-排出三倍于每一壓載水艙容積應(yīng)視為達(dá)到第1款所述標(biāo)準(zhǔn)。泵入-排出少于壓載艙容積三倍，如船舶能證明達(dá)到了至少百分之九十五容積的更換，則也可被接受?！馜-2壓載水性能標(biāo)準(zhǔn)[1]：（1）按本條進(jìn)行壓載水管理的船舶的排放，應(yīng)達(dá)到每立方米中最小尺寸大于或等于50微米的可生存生物少于10個(gè)，每毫升中最小尺寸小于50微米但大于或等于10微米的可生存生物少于10個(gè)；并且，指示微生物的排放不應(yīng)超過第2款中所述的規(guī)定濃度。（2）作為一種人體健康標(biāo)準(zhǔn)，指示微生物應(yīng)包括：a)有毒霍亂弧菌（O1和O139）：少于每100毫升1個(gè)菌落形成單位（cfu）或小于每一克（濕重）浮游動(dòng)物樣品1個(gè)cfu；b)大腸桿菌：少于每100毫升250個(gè)cfu。從附則條款中看出D-1標(biāo)準(zhǔn)船舶壓載水排放標(biāo)準(zhǔn)是通過加入深海海水對(duì)船舶壓載水進(jìn)行稀釋處理的方法，它只是將因船舶壓載水排放帶來的危害降低到一定程度，還不能完全消除船舶壓載水排放的種種危害，是船舶壓載水處理技術(shù)發(fā)展過程中的一種過渡性的壓載水排放標(biāo)準(zhǔn)；D-2標(biāo)準(zhǔn)則是船舶壓載水排放控制的最終標(biāo)準(zhǔn)，它完全可以消除因船舶壓載水排放帶來的危害消除，使船舶壓載水的排放安全、衛(wèi)生。鑒于當(dāng)時(shí)公約通過時(shí)船舶壓載水處理技術(shù)的滯后性，IMO組織對(duì)于這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的具體實(shí)施日期在附則B-3進(jìn)行了明確規(guī)定[1]：1、2009年前建造的船舶：（1）壓載水容量為1,500至5,000立方米（包括1,500和5,000立方米）時(shí)，2014年以前應(yīng)進(jìn)行至少符合D-1標(biāo)準(zhǔn)或D-2標(biāo)準(zhǔn)所述的壓載水管理標(biāo)準(zhǔn)，此后應(yīng)至少符合D-2標(biāo)準(zhǔn)所述；（2）壓載水容量小于1,500立方米或大于5,000立方米時(shí)，2016年以前應(yīng)進(jìn)行至少符合D-1標(biāo)準(zhǔn)或D-2標(biāo)準(zhǔn)所述的壓載水管理標(biāo)準(zhǔn)，此后應(yīng)至少符合D-2標(biāo)準(zhǔn)所述。2、第1款適用的船舶，應(yīng)在不遲于該船應(yīng)符合其適用標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)年的該船交付周年日后的第一個(gè)中間或換證檢驗(yàn)時(shí)符合第1款，以早者為準(zhǔn)。3、在2009年或以后建造的、壓載水容量小于5,000立方米的船舶，應(yīng)進(jìn)行至少符合D-2標(biāo)準(zhǔn)所述的壓載水管理。4、在2009年或以后但在2012年以前建造的、壓載水容量等于或大于5,000立方米的船舶，應(yīng)按第1.2款進(jìn)行壓載水管理。5、在2012年或以后建造的、壓載水容量等于或大于5,000立方米的船舶，應(yīng)進(jìn)行至少符合D-2標(biāo)準(zhǔn)所述的壓載水管理。從B-3附則中知道2009年前建造的船舶只需滿足壓載水排放D-1標(biāo)準(zhǔn)，其后根據(jù)船舶的大小，要分別在2014年或2016年后完成滿足壓載水排放D-2標(biāo)準(zhǔn)的改裝；對(duì)2009年后建造的壓載水容量小于5,000立方米的船舶，要滿足壓載水排放D-2標(biāo)準(zhǔn)，壓載水容量等于或大于5,000立方米的新造船舶，要在2012年滿足壓載水排放D-2標(biāo)準(zhǔn)。2－4壓載水管理國(guó)際公約中船期國(guó)的管理[8]根據(jù)壓載水公約的規(guī)定,除了基本義務(wù)之外,船旗國(guó)管理的具體職責(zé)主要體現(xiàn)在四個(gè)方面:壓載水管理系統(tǒng)的型式認(rèn)可；原型壓載水處理技術(shù)項(xiàng)目的審批；船舶壓載水管理計(jì)劃的審批；對(duì)船舶的檢驗(yàn)和發(fā)證。1、壓載水管理系統(tǒng)的型式認(rèn)可（1）一般壓載水管理系統(tǒng)的型式認(rèn)可?！秹狠d水管理系統(tǒng)認(rèn)可導(dǎo)則》(G8)[1]為壓載水管理系統(tǒng)的性能評(píng)估建立了一個(gè)整體的框架,旨在為主管機(jī)關(guān)和生產(chǎn)商提供用于評(píng)估壓載水管理系統(tǒng)是否滿足壓載水公約的壓載水性能標(biāo)準(zhǔn)(D-2標(biāo)準(zhǔn))的方法,包括壓載水管理系統(tǒng)、處理設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備的技術(shù)規(guī)定,對(duì)認(rèn)可程序需要提交的文件的一般要求,認(rèn)可和發(fā)證程序,安裝要求以及安裝檢驗(yàn)和委托程序等；并且在附則部分列出了壓載水管理系統(tǒng)測(cè)試和性能的具體規(guī)定。主要從操作的安全性、有效性以及維護(hù)和檢修的便捷性等方面作出了規(guī)定,包括對(duì)危險(xiǎn)性物質(zhì)的使用限制、監(jiān)視壓載水管理系統(tǒng)是否正常工作的報(bào)警裝置的安裝、易磨損部件的位置和維護(hù)、對(duì)系統(tǒng)工作性能的校驗(yàn)等。壓載水處理設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備是壓載水管理系統(tǒng)重要的組成部分。G8要求壓載水處理設(shè)備應(yīng)當(dāng)堅(jiān)固耐用并適應(yīng)船上工作環(huán)境,其操作和控制應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單有效,符合安全規(guī)定。對(duì)監(jiān)控設(shè)備的要求則主要體現(xiàn)在其對(duì)壓載水處理量或處理強(qiáng)度的監(jiān)視和調(diào)整等方面,還包括對(duì)壓載水記錄簿中所要求的關(guān)于壓載水管理系統(tǒng)運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)的記錄、存儲(chǔ)和讀取功能。（2）型式認(rèn)可和發(fā)證程序?yàn)榱说玫叫褪秸J(rèn)可,申請(qǐng)者必須向主管機(jī)關(guān)提交充分的文件,以證明其申請(qǐng)認(rèn)可的壓載水管理系統(tǒng)已經(jīng)準(zhǔn)備就緒,并提出了合理、可行的測(cè)試要求和程序。要求提交的文件主要包括壓載水管理系統(tǒng)技術(shù)手冊(cè)、壓載水管理系統(tǒng)圖紙、與壓載水管理計(jì)劃相關(guān)的信息以及對(duì)環(huán)境和人體健康的影響等。經(jīng)過文件評(píng)估后,壓載水管理系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)G8附錄第二部分《壓載水管理系統(tǒng)認(rèn)可的測(cè)試和性能規(guī)定》進(jìn)行船上和岸基測(cè)試,這兩者的先后順序由主管機(jī)關(guān)決定。此外,壓載水管理系統(tǒng)的電子電路部分還應(yīng)當(dāng)根據(jù)G8附錄第三部分《壓載水管理系統(tǒng)認(rèn)可的環(huán)境測(cè)試規(guī)定》進(jìn)行工作環(huán)境測(cè)試,以確保電子和電氣設(shè)備的可靠性。對(duì)于一個(gè)在各方面都滿足導(dǎo)則要求的壓載水管理系統(tǒng),主管機(jī)關(guān)可以對(duì)其簽發(fā)型式認(rèn)可證書。型式認(rèn)可證書應(yīng)當(dāng)按照特定的格式簽發(fā),注明壓載水管理系統(tǒng)的主要特征和限制條件,并且包括全面的性能測(cè)試備忘錄和原始測(cè)試結(jié)果備份文件。主管機(jī)關(guān)也可以依據(jù)其他主管機(jī)關(guān)已經(jīng)作出的型式認(rèn)可簽發(fā)型式認(rèn)可證書。對(duì)于這種證書,應(yīng)當(dāng)注明實(shí)際實(shí)施型式認(rèn)可測(cè)試的主管機(jī)關(guān),并將原始測(cè)試測(cè)試結(jié)果的備份文件附后。涉及活性物質(zhì)的壓載水管理系統(tǒng)型式認(rèn)可程序。有些壓載水管理系統(tǒng)涉及活性物質(zhì)或者含有一種或者多種活性物質(zhì)的制劑,這類系統(tǒng)的型式認(rèn)可程序與上述一般認(rèn)可程序有所不同,還需要由IMO對(duì)其使用的活性物質(zhì)或制劑的可接受性及其在壓載水管理系統(tǒng)中的應(yīng)用作出批準(zhǔn)?！妒褂没钚晕镔|(zhì)的壓載水管理系統(tǒng)的批準(zhǔn)程序?qū)t》(G9)[1]規(guī)定了此類系統(tǒng)的批準(zhǔn)程序。2、對(duì)原型壓載水處理技術(shù)項(xiàng)目的審批根據(jù)《原型壓載水處理技術(shù)項(xiàng)目批準(zhǔn)和監(jiān)督導(dǎo)則》(G10)[1]2.1條,“原型壓載水處理技術(shù)”指依據(jù)壓載水管理公約D-4條參與測(cè)試和評(píng)估,可能達(dá)到或者超過D-2壓載水性能標(biāo)準(zhǔn)的綜合系統(tǒng)。實(shí)際上,原型壓載水處理技術(shù)是完整的壓載水管理系統(tǒng)的雛形或樣本,在壓載水管理系統(tǒng)得到型式認(rèn)可之前,生產(chǎn)商一般都需要對(duì)這種原型技術(shù)進(jìn)行船上測(cè)試。為了給這種具有前景的原型壓載水處理技術(shù)的研發(fā)和船上測(cè)試提供機(jī)會(huì),附則D-4[1]允許參與此類項(xiàng)目的公約適用船舶延緩或暫停對(duì)D-2標(biāo)準(zhǔn)的適用。G10為主管機(jī)關(guān)提供了批準(zhǔn)或者拒絕此類項(xiàng)目的指導(dǎo)以及在監(jiān)督項(xiàng)目執(zhí)行方面的職責(zé)。原型壓載水處理技術(shù)項(xiàng)目的申請(qǐng)人應(yīng)當(dāng)向主管機(jī)關(guān)提交一份原型技術(shù)描述和項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃。此外,還應(yīng)提交原型技術(shù)可能達(dá)到或者超過公約D-2標(biāo)準(zhǔn)的證據(jù)。如果原型技術(shù)涉及活性物質(zhì)或者含有一種或多種活性物質(zhì)的制劑,則該活性物質(zhì)或制劑應(yīng)當(dāng)按照G9規(guī)定的程序得到初步批準(zhǔn)。主管機(jī)關(guān)對(duì)申請(qǐng)者提交的文件進(jìn)行評(píng)估,并對(duì)符合導(dǎo)則要求的技術(shù)項(xiàng)目予以批準(zhǔn)。得到批準(zhǔn)的原型技術(shù)安裝到船上后還應(yīng)當(dāng)經(jīng)過安裝檢驗(yàn)。對(duì)于經(jīng)檢驗(yàn)符合批準(zhǔn)要求的項(xiàng)目,主管機(jī)關(guān)依據(jù)壓載水管理公約D-4簽發(fā)《原型壓載水處理技術(shù)符合聲明》。3、《壓載水管理計(jì)劃》的審批《壓載水管理計(jì)劃》(以下簡(jiǎn)稱《計(jì)劃》)是指針對(duì)特定船舶編制的經(jīng)過主管機(jī)關(guān)批準(zhǔn)后存放于船上并能夠?yàn)榇先藛T安全操作壓載水管理系統(tǒng)提供指導(dǎo)的文書。制定《計(jì)劃》的目的在于指導(dǎo)船上人員安全、合理地進(jìn)行壓載水管理和操作,確保船舶的壓載水管理符合公約規(guī)定的管理標(biāo)準(zhǔn)。為了達(dá)到預(yù)期目的,所制定的《計(jì)劃》必須實(shí)際、可行并易于操作;能夠使船舶管理人員(包括船上和岸基人員)易于理解,并予以定期評(píng)審和更新;與船舶營(yíng)運(yùn)壓載要求相一致。壓載水管理計(jì)劃的批準(zhǔn)為了幫助各國(guó)政府、相關(guān)主管機(jī)關(guān)、船舶經(jīng)營(yíng)人、船東等在保證船舶安全的同時(shí)實(shí)施壓載水公約,防止、減小并從根本上消除船舶壓載水和沉積物引入有害水生生物和病原體的風(fēng)險(xiǎn)。4、對(duì)船舶的檢驗(yàn)和發(fā)證根據(jù)附則E-1[1],壓載水公約規(guī)定的船舶檢驗(yàn)應(yīng)由主管機(jī)關(guān)的官員進(jìn)行。主管機(jī)關(guān)可以將該檢驗(yàn)委托給指定的驗(yàn)船師或經(jīng)認(rèn)可的組織,并將被委托方的具體職責(zé)和授權(quán)條件通知IMO,以便IMO將該信息分發(fā)給其他當(dāng)事國(guó)。船舶檢驗(yàn)包括初次檢驗(yàn)、換證檢驗(yàn)、中間檢驗(yàn)、年度檢驗(yàn)以及附加檢驗(yàn)。其中,中間檢驗(yàn)、年度檢驗(yàn)和附加檢驗(yàn)都需要在證書上簽注。主管機(jī)關(guān)在對(duì)船舶成功完成E-1條規(guī)定的檢驗(yàn)之后應(yīng)向其頒發(fā)《國(guó)際壓載水管理證書》。應(yīng)主管機(jī)關(guān)的請(qǐng)求,另一當(dāng)事國(guó)也可以對(duì)船舶進(jìn)行檢驗(yàn)并對(duì)符合公約要求的船舶頒發(fā)(或授權(quán)頒發(fā))證書并在適當(dāng)時(shí)按公約要求對(duì)證書作出(或授權(quán)作出)簽注。不能向有權(quán)懸掛非當(dāng)事國(guó)國(guó)旗的船舶頒發(fā)該證書。證書的有效期一般不超過五年,但在以下兩者情況下可以對(duì)證書進(jìn)行展期:如果證書失效時(shí)船舶不在應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)的港口,為了使船舶完成駛往其檢驗(yàn)港的航行,主管機(jī)關(guān)可以延展證書的有效期。任何證書的展期不得超過三個(gè)月,短途航行船舶的證書展期不得超過一個(gè)月;如果換證檢驗(yàn)已經(jīng)完成,但卻無法在現(xiàn)有證書失效期前送到船上,則主管機(jī)關(guān)應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)有證書上簽注。此種證書從其失效日算起不超過五個(gè)月的新期限內(nèi)被視為有效。對(duì)于換證檢驗(yàn),根據(jù)檢驗(yàn)完成日期的不同新證書的有效期也有所不同。此外,即使證書還在有效期內(nèi),如果出現(xiàn)以下任何一種情況,證書也視為失效:對(duì)符合公約所必須的結(jié)構(gòu)、設(shè)備、系統(tǒng)、配件、裝置和材料作出改變、更換或者重大修理但未按附則對(duì)證書作出簽注;船旗變更;未在E-1.1規(guī)定的期限內(nèi)完成相關(guān)檢驗(yàn);未按E-1.1對(duì)證書作出簽注。2－5壓載水管理國(guó)際公約下港口國(guó)的管理[9]根據(jù)壓載水管理公約港口國(guó)有權(quán)進(jìn)行以下內(nèi)容的管理：1、檢查船舶證書和文件按壓載水管理公約9.1規(guī)定,公約適用的船舶在另一當(dāng)事國(guó)的港口或裝卸站時(shí),該港口國(guó)正式授權(quán)的官員有權(quán)檢查船舶的證書和壓載水記錄簿;按公約B-1[1],每艘船舶都應(yīng)備有經(jīng)主管機(jī)關(guān)批準(zhǔn)的壓載水管理計(jì)劃。2、壓載水取樣和檢測(cè)分析按壓載水管理公約9.1規(guī)定,港口國(guó)正式授權(quán)的官員有權(quán)根據(jù)相關(guān)導(dǎo)則對(duì)船舶壓載水采樣,同時(shí)也規(guī)定對(duì)樣品分析需要的時(shí)間不能對(duì)船舶造成不當(dāng)?shù)难诱`。為了實(shí)施公約的這一規(guī)定,IMO正在制定壓載水取樣導(dǎo)則(G2)。該導(dǎo)則是針對(duì)壓載水取樣和分析為港口國(guó)監(jiān)督提供的指導(dǎo)性文件。3、違章的調(diào)查和處理按壓載水管理公約9.2規(guī)定,如果船舶未持有有效的證書或有確鑿的證據(jù)表明船舶的實(shí)際情況或設(shè)備不符合證書內(nèi)容,或船上人員不熟悉船上壓載水管理的基本程序、或未實(shí)施該程序,則可以進(jìn)行具體檢查。如果船舶被查出違反本公約,港口國(guó)有權(quán)予以禁止,并采取警告、滯留或驅(qū)逐等措施。同時(shí)應(yīng)將違章證據(jù)和采取的行動(dòng)向船旗國(guó)提交報(bào)告。但在不對(duì)環(huán)境、人類健康、財(cái)產(chǎn)及資源構(gòu)成有害影響情況下,港口國(guó)應(yīng)允許船舶離開港口和裝卸站實(shí)施壓載水更換或駛往就近的修船廠或可用的接收設(shè)施。4、指定壓載水更換區(qū)域按壓載水管理公約B-4.2的規(guī)定,當(dāng)船舶經(jīng)過的水域不能滿足更換壓載水海域條件時(shí),通過與相鄰的或其他當(dāng)事國(guó)協(xié)商,港口國(guó)應(yīng)根據(jù)指定壓載水更換區(qū)域?qū)t(G14)的要求,指定船舶進(jìn)行壓載水置換的適當(dāng)區(qū)域。擬指定壓載水更換區(qū)域的港口國(guó)須根據(jù)國(guó)際法規(guī)定的權(quán)利和義務(wù)來指定壓載水更換區(qū)域,在指定壓載水更換區(qū)域時(shí),當(dāng)事國(guó)應(yīng)盡量考慮和避免對(duì)國(guó)內(nèi)或國(guó)際法律保護(hù)的水域,以及其他重要水資源包括具有經(jīng)濟(jì)和生態(tài)重要性的資源的潛在不利影響;還要考慮避免對(duì)船舶航行帶來不利的影響。5、免除目的的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估按壓載水管理公約A-4條規(guī)定,港口國(guó)可以在管轄水域給予該公約規(guī)定外的壓載水管理(B3)或附加措施(C1)的免除,但應(yīng)由船方申請(qǐng)并滿足以下條件:●船舶航行在特定港口之間單個(gè)或多個(gè)航程;●有效期不超過5年、且應(yīng)在該期間內(nèi)審議;●船上沒有混合其他來源地的壓載水;●根據(jù)壓載水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估導(dǎo)則進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。港口國(guó)針對(duì)船舶的這種免除應(yīng)不影響或損害毗鄰的國(guó)家或其他國(guó)家,而且應(yīng)在壓載水記錄簿上予以記載。6、包括緊急情況下的附加措施的提出按壓載水管理公約C1規(guī)定,如果一個(gè)當(dāng)事國(guó)單獨(dú)或與其他當(dāng)事國(guó)聯(lián)合,認(rèn)為有必要采取B部分以外的附加措施,來防止、減少或消除船舶壓載水和沉積物傳播有害生物和病原體,則該港口國(guó)可以根據(jù)國(guó)際法原則,對(duì)船舶提出附加措施的要求。緊急情況下采取附加措施的導(dǎo)則(G13)[1]為港口國(guó)提供了在采取附加措施時(shí)應(yīng)遵循的原則。附加措施分為兩種:在符合國(guó)際法原則下只要通知IMO;如果不符合國(guó)際法原則,應(yīng)報(bào)IMO批準(zhǔn)。7、要求壓載艙清洗和維修港提供沉積物處理設(shè)施按壓載水管理公約的規(guī)定,當(dāng)事國(guó)承諾保證,根據(jù)IMO制定的導(dǎo)則,在壓載艙清洗和維修的港口和碼頭,提供船舶沉積物接收設(shè)施。這種接收設(shè)施的操作不應(yīng)造成船舶的不當(dāng)延誤,并對(duì)沉積物實(shí)施安全的處理,保證不影響或損害環(huán)境、人類健康、財(cái)產(chǎn)和資源。該條款還要求當(dāng)事國(guó)應(yīng)將設(shè)備不足的情況通知IMO,并由IMO轉(zhuǎn)告有關(guān)的當(dāng)事國(guó)。為使有一個(gè)全球一致的沉積物接收設(shè)施建造標(biāo)準(zhǔn)和與船舶的接口,IMO制定了沉積物接收設(shè)施導(dǎo)則(G1)[1]。按壓載水管理公約B-5的規(guī)定,要求船舶根據(jù)壓載水管理計(jì)劃對(duì)壓載艙內(nèi)的沉積物進(jìn)行清除和處理。8、操作性要求按壓載水管理公約B-6的規(guī)定,高級(jí)船員和船員應(yīng)熟悉壓載水管理計(jì)劃和在船上實(shí)施壓載水管理中的職責(zé)。9、對(duì)于非當(dāng)事國(guó)的船舶按壓載水管理公約3.3條的規(guī)定,港口國(guó)應(yīng)保證不給予有權(quán)懸掛非締約國(guó)國(guó)旗的船舶比有權(quán)懸掛締約國(guó)國(guó)旗的船舶更為優(yōu)惠的待遇。10、例外和其他與環(huán)境保護(hù)有關(guān)的公約一樣,壓載水管理公約也規(guī)定了相應(yīng)的免除條款。按壓載水管理公約A-3條規(guī)定,在緊急情況下出于船舶安全和人命救助的目的,為避免或減少船舶和設(shè)備損壞以及船舶污染事故發(fā)生,對(duì)船舶免除壓載水管理公約2.3條和C部分壓載水管理的要求。2－6壓載水管理國(guó)際公約下船公司的規(guī)范管理《船舶壓載水和沉淀物控制與管理國(guó)際公約》通過后，中國(guó)CCS船級(jí)社在2006年出版了《船舶壓載水管理計(jì)劃編制指南》用于指導(dǎo)船公司船舶加強(qiáng)壓載水管理計(jì)劃的實(shí)施?！洞皦狠d水管理計(jì)劃編制指南》是根據(jù)《國(guó)際船舶壓載水和沉淀物控制與管理公約》制定的詳細(xì)的、可進(jìn)行實(shí)際操作的船舶壓載水管理計(jì)劃指引，它從船舶需配備的資料、船員的職責(zé)及培訓(xùn)、實(shí)施壓載水管理的具體操作步驟及注意事項(xiàng)、安全評(píng)估、壓載水管理報(bào)告的格及記錄保存要求等全方位進(jìn)行規(guī)范要求。該指南把船舶壓載水管理作為一個(gè)單獨(dú)的項(xiàng)目來進(jìn)行控制和管理。使船舶壓載水管理計(jì)劃編制標(biāo)準(zhǔn)化，制定了統(tǒng)一的船舶壓載水管理計(jì)劃格式。使得船舶壓載水管理既能很好地滿足國(guó)際公約，又能方便各港口國(guó)的檢查機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查、驗(yàn)證。船公司方面在壓載水管理中的具體規(guī)范要求如下[2]：1、船舶主要參數(shù)至少應(yīng)收入以下詳情：船名；船旗；船籍港；總噸位；IMO編號(hào)；船長(zhǎng)（BP）；船寬；國(guó)際呼號(hào)；最深壓載吃水（正常和惡劣天氣）；船舶總壓載容量（以立方米和船舶適用的其他單位計(jì)）；船上所用主要壓載水管理方法簡(jiǎn)述；所任命負(fù)責(zé)壓載水管理的高級(jí)船員身份（職級(jí)）。2、目錄應(yīng)有各節(jié)的目錄以供查找該計(jì)劃的相應(yīng)內(nèi)容。3、目的該部分應(yīng)向船員就壓載水管理目的和意義作一簡(jiǎn)介，說明需要進(jìn)行壓載水管理和需要保持記錄的重要性。4、壓載水系統(tǒng)圖應(yīng)附上壓載水系統(tǒng)圖。5、壓載系統(tǒng)描述對(duì)本船的壓載系統(tǒng)作一描述。6、壓載水取樣點(diǎn)指示管路和壓載水艙取樣點(diǎn)及出入點(diǎn)的清單和/或圖表。注明壓載水取樣主要是授權(quán)機(jī)關(guān)的事情，除授權(quán)檢查官明確要求并在其監(jiān)督下外，不大可能需要船員取樣。7、壓載水管理系統(tǒng)的操作詳細(xì)說明船上所用（各）壓載水管理系統(tǒng)的操作?？梢卯a(chǎn)品使用計(jì)劃。一般壓載水管理預(yù)防方式資料。8、船舶和船員安全程序所用壓載水管理系統(tǒng)的具體安全問題細(xì)節(jié)。9、操作或安全限制具體操作或安全限制細(xì)節(jié)，包括與管理系統(tǒng)有關(guān)且影響到船舶和/或船員的限制，并有壓載水艙安全進(jìn)入程序索引。11、船上所用壓載水管理和沉積物控制方法說明船上所用壓載水管理和沉積物控制方法細(xì)節(jié)及操作步驟。12、沉積物處置程序在海上和向岸上處置掉沉積物的程序。13、溝通方法在沿海國(guó)水域排放壓載水的協(xié)調(diào)程序細(xì)節(jié)。14、負(fù)責(zé)壓載水管理的高級(jí)船員職責(zé)指定高級(jí)船員的職責(zé)概述。15、記錄要求每艘船舶均應(yīng)備有壓載水記錄簿,并詳細(xì)記錄壓載水?dāng)z入、排放和交換的時(shí)間、地點(diǎn)和數(shù)量。該記錄簿所記錄的事項(xiàng)應(yīng)在船上保存至少2年,并在此后移交船公司控制至少3年。它可以用一種電子方式,也可以納入其他的記錄簿或系統(tǒng)中。在按規(guī)定排放或發(fā)生意外排放或異常排放時(shí),應(yīng)將排放的情況和理由記錄在案。壓載水記錄簿應(yīng)在所有合理時(shí)間隨時(shí)可供檢查;對(duì)于被拖帶的無人船舶,可放在拖船上保存。每一壓載水作業(yè)均應(yīng)及時(shí)在壓載水記錄簿中作出充分記錄。每一記錄均應(yīng)由負(fù)責(zé)有關(guān)作業(yè)的高級(jí)船員簽字,船長(zhǎng)應(yīng)在填好的每一頁(yè)上簽字。記錄簿中所記載的事項(xiàng)應(yīng)用船舶的工作語(yǔ)文寫成,如果使用的語(yǔ)文不是英文、法文或西班牙文,則應(yīng)包括其中之一種文字的譯本。如使用船旗國(guó)的官方語(yǔ)文填寫記錄,在發(fā)生爭(zhēng)議或有不一致時(shí),則應(yīng)以該記錄事項(xiàng)為準(zhǔn)。當(dāng)船舶在締約國(guó)港口或離開碼頭時(shí),經(jīng)締約國(guó)正式授權(quán)的官員,可在船上檢查壓載水記錄簿,并可將經(jīng)船長(zhǎng)證實(shí)的副本留作訴訟時(shí)的證據(jù)。這種檢查和取證應(yīng)在不對(duì)船舶造成不適當(dāng)延誤的情況下從速進(jìn)行。16、船員培訓(xùn)和所應(yīng)熟知事項(xiàng)關(guān)于船員培訓(xùn)和所應(yīng)熟知事項(xiàng)規(guī)定的資料。17、免除船舶按壓載水管理A-4條獲準(zhǔn)的任何免除的細(xì)節(jié)。18、批準(zhǔn)機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的情況和印章。第三章現(xiàn)階段壓載水處理的常用方法3-1船舶壓載水更換的三個(gè)階段[10]壓載水的處理可在壓載操作的三個(gè)階段進(jìn)行:1、離港前注入壓載水時(shí)；2、到港后排出壓載水時(shí)；3、在航行途中。不同階段壓載水處理方式不同。在第1、2階段,大量壓載水需在短時(shí)間內(nèi)處理,因此流量相當(dāng)大。在第3階段，壓載水儲(chǔ)存在壓載艙中,處理時(shí)間較充裕，處理系統(tǒng)的壓載水流量可以低一些。1、離港前如果在港口內(nèi)離開碼頭前進(jìn)行壓載水操作時(shí)處理壓載水,必須考慮以下幾點(diǎn):(1)船舶操作時(shí)的安全性；(2)壓載操作的時(shí)間和地點(diǎn)；(3)所涉及到的其它一些實(shí)際問題。如果在某些情況下不裝、卸壓載水也能保證船舶安全、高效地操作,那么就盡可能可以不裝、卸壓載水。2、到港后船舶到港后有時(shí)需要排放壓載水,裝、卸貨時(shí)的壓載操作則對(duì)壓載水處理提出了嚴(yán)格的限制條件。串聯(lián)處理設(shè)備既要滿足流量要求，又要滿足對(duì)它的空間和動(dòng)力要求。除了要適應(yīng)高速和大流量外,壓載水處理系統(tǒng)還必須隨時(shí)保持備用狀態(tài)。因?yàn)樵诟蹆?nèi)壓載操作過程中,系統(tǒng)有時(shí)需要周期性的啟動(dòng)和停止,以使壓載操作和卸貨過程保持協(xié)調(diào)。3、航行途中根據(jù)船舶航線、下一航次港口及裝卸貨情況、船舶安全等各方面情況，在航行的途中進(jìn)行壓載水的調(diào)整來滿足船舶的適航要求。這個(gè)階段處理時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，但是要結(jié)合海況和天氣情況來實(shí)施船舶壓載水的調(diào)整。3-2現(xiàn)階段船舶壓載水處理的常用方法現(xiàn)階段建造的船舶，壓載水排放大部分采用的是壓載水置換法，即在船舶到達(dá)特定區(qū)域或深海后對(duì)船舶的壓載水進(jìn)行置換，它的原理是：生活在淡水、河口的絕大多數(shù)的淺海生物是不可能在深海的環(huán)境下生存的，反之亦然；其次被排入到深海中存活的生物被其它船舶再吸入的可能性也很小。壓載水置換法常用的方法有：順序法、溢流法、稀釋法。1、采用壓載水更換法進(jìn)行壓載水處理時(shí)應(yīng)盡量減少壓載水造成的污染，在進(jìn)行作業(yè)時(shí)應(yīng)考慮：（1）在深海更換壓載水,它是目前最可行和有效的方法。（2）盡量壓入清潔的壓載水,避免在淺水區(qū)域、夜間水底浮游生物往往向上游升壓入壓載水。（3）避免非必要的加載壓載水和非必要的壓載水排放。（4）要對(duì)壓載水進(jìn)行過濾,過濾掉體積較大的水生物。（5）對(duì)壓載水中沉積物進(jìn)行處理,延長(zhǎng)沉積物懸浮時(shí)間,便于更換過程中排出,經(jīng)常清洗壓載艙底沉積物。（6）對(duì)壓載水進(jìn)行各種消毒處理。（7）將壓載水保留在船上或接人岸上專用接收設(shè)備。（8）船長(zhǎng)應(yīng)向當(dāng)?shù)馗劭诘拇按砘蛳嚓P(guān)部門了解該港口有害水生物和病原體蔓延區(qū)域、流行浮游生物開花的區(qū)域、附近的污水排放口、附近的疏浚作業(yè)、潮汐流變渾濁的時(shí)間、潮汐涌人較差的區(qū)域。2、順序法（empty/re-fillmethod）又稱排空法或逐一更換法[4]，是指先將用于裝載壓載水的壓載艙抽空，然后用替換的壓載水重新注滿的過程，以達(dá)到置換率至少為壓載水體積的95%。圖3-1順序法置換壓載水示意圖（Figure3-1diagramofempty/re-fillmethod）（1）采用該方法進(jìn)行壓載水更換操作時(shí)，要注意以下事項(xiàng)：a)采用順序法的壓載水交換過程要求在船舶動(dòng)態(tài)狀況下排出并注入大量的壓載水。該壓載水交換程序，因在海上附加載荷，取決于海況，可能同時(shí)影響船舶結(jié)構(gòu)。b）壓載水交換順序應(yīng)至少證實(shí)取自于批準(zhǔn)的穩(wěn)性手冊(cè)的載荷的下列典型工況：●正常壓載工況和重壓載工況；●包括船上最大壓載水容量的裝載工況；●具有良好安全極限的典型壓載裝載工況；●具有臨界穩(wěn)性、進(jìn)水位置和/或強(qiáng)度的船上壓載裝載工況。C)壓載水交換順序應(yīng)為每個(gè)步驟概述每一步驟開始和結(jié)束的下列信息：●每個(gè)壓載艙的壓載水容量；●涉及的泵；●估計(jì)的時(shí)間范圍●在可允許值范圍內(nèi)的強(qiáng)度值；●考慮注入或排出過程中自由液面影響的穩(wěn)性資料；●船首和船尾的吃水值；●其他資料。d)建議在每進(jìn)行對(duì)應(yīng)的交換步驟后，恢復(fù)原狀態(tài)。通過考慮船舶位置、氣象預(yù)報(bào)、機(jī)器性能和船員疲勞程度后，決定是否進(jìn)行下一個(gè)步驟。如果認(rèn)為任何一個(gè)因數(shù)存在不利影響，壓載水交換過程應(yīng)予以中止或暫停。e)由于不對(duì)稱的排空或注入，應(yīng)考慮橫傾影響，以使所有步驟能使船舶處于正浮狀態(tài)。實(shí)際操作必須予以控制，以使在抽吸過程中不發(fā)展傾側(cè)。f)步驟必須符合縱傾和吃水的要求，以避免在壓載水交換過程中出現(xiàn)砰擊和螺旋槳出水現(xiàn)象，并保持駕駛臺(tái)可視距離在允許的極限范圍內(nèi)。g)如同注入時(shí)應(yīng)避免超壓狀態(tài)一樣，由于排空，應(yīng)避免壓載艙內(nèi)過度的真空狀態(tài)。h)每一步驟應(yīng)核查船舶強(qiáng)度和最小穩(wěn)性要求的符合性。(2)在進(jìn)行順序法更換船舶壓載水時(shí)要遵循以下程序：a)制定嚴(yán)格的置換計(jì)劃首先根據(jù)壓載水管理的要求,依據(jù)裝載儀和穩(wěn)性手冊(cè)預(yù)先制定出更換壓載水的計(jì)劃。該計(jì)劃要分步驟進(jìn)行,在每一步的置換過程中要嚴(yán)格滿足船舶的穩(wěn)性并注意自由液面對(duì)穩(wěn)性的影響。每一步置換計(jì)劃所產(chǎn)生的彎矩、剪力值不能太大,最大不超過80%。對(duì)于老舊船,更應(yīng)該將彎矩、剪力值控制在較小的范圍內(nèi)。b)控制船舶吃水差在壓載水置換過程中,要注意控制船舶保持適度的吃水差,讓螺旋槳完全浸沒在水中,防止發(fā)生飛車現(xiàn)象,使得壓載水的置換不影響船舶的航行。同時(shí)也要使得駕駛臺(tái)盲區(qū)符合要求。螺旋槳的沉深率和駕駛臺(tái)盲區(qū)是一對(duì)矛盾的因素:要想有較好的沉深,則駕駛臺(tái)盲區(qū)就可能超出范圍;如果要使駕駛臺(tái)盲區(qū)較小,則螺旋槳就有可能露出水面。故兩者應(yīng)協(xié)調(diào)考慮,保持適當(dāng)?shù)某运?使兩者適中。c)宜采用對(duì)稱更換對(duì)于各個(gè)壓載艙的置換,配載軟件計(jì)算的總縱強(qiáng)度是船舶靜止?fàn)顟B(tài)下水平和垂直的剪力、彎矩值,所以換水時(shí)應(yīng)該對(duì)稱更換,即將某一艙壓載水左右一起排空或注入。而不能為了滿足所謂的船舶強(qiáng)度,而采取諸如排1艙左和5艙右,這時(shí)看起來彎矩、剪力滿足要求,但對(duì)船體產(chǎn)生的扭矩會(huì)損傷船舶,而又無數(shù)據(jù)顯示其大小,故不能采取。另外,不能同時(shí)操作太多的艙室,也不能對(duì)不同的艙室采用排出和注入同時(shí)進(jìn)行的方法。d)禁止在大風(fēng)浪中置換壓載水在壓載水置換過程中,應(yīng)注意天氣的影響,禁止在大風(fēng)浪中更換壓載水,風(fēng)暴艙壓載水的更換更應(yīng)在風(fēng)浪小時(shí)進(jìn)行。大風(fēng)浪產(chǎn)生較大的波峰和波谷,使得船舶在海水中的受力點(diǎn)變得不確定,容易造成船舶較大的中拱和中垂現(xiàn)象。如果在這個(gè)時(shí)候置換壓載水,容易使中拱和中垂現(xiàn)象加劇,對(duì)船舶的損傷是非常嚴(yán)重的。e)謹(jǐn)慎操作風(fēng)暴艙壓載水的置換一般裝載手冊(cè)中都有對(duì)風(fēng)暴艙進(jìn)行壓載的簡(jiǎn)要說明,大部分船舶的風(fēng)暴艙禁止壓載20%～90%,最好壓滿。所以在壓載水置換過程中,應(yīng)先將風(fēng)暴艙壓載水排至20%以下,再將其相對(duì)應(yīng)的原空著的上下邊柜壓滿(因?yàn)楫?dāng)風(fēng)暴艙壓滿水時(shí),其對(duì)應(yīng)的上下邊柜一般是空的,如果不空,則船舶的總縱強(qiáng)度可能超出范圍),之后再將風(fēng)暴艙徹底排凈,更換干凈的壓載水。壓水過程與排水過程相反,即先將風(fēng)暴艙壓至20%以下,再將其相對(duì)應(yīng)的上下邊柜排空,之后再將風(fēng)暴艙徹底壓滿。這樣操作一般不會(huì)使彎矩、剪力值太大,且滿足要求。而如果將風(fēng)暴艙一次性排空,大多數(shù)船舶的彎矩、剪力值都會(huì)超出范圍。(3)順序法的特點(diǎn)：由于排放壓載水能夠改變船舶的吃水差以及船舶的穩(wěn)性，同時(shí)對(duì)船舶的固有剪力和彎矩也會(huì)產(chǎn)生影響，因此它的每個(gè)壓載水艙艙容不能太大，這勢(shì)必要增加壓載水艙的數(shù)量；它還需要仔細(xì)計(jì)劃和監(jiān)控，做好精確的計(jì)算，確保每一步都能夠保證船舶整體和局部強(qiáng)度，穩(wěn)性和吃水差維持在允許的范圍內(nèi)；并且需要考慮動(dòng)態(tài)負(fù)荷影響，要考慮吃水差的變化是否會(huì)造成船上貨物移位。a)優(yōu)點(diǎn)：能夠比較徹底地對(duì)壓載水進(jìn)行有效置換，在三種置換方法中該方法是更換最徹底的一種，完成的壓載水置換的時(shí)間較短。b)缺點(diǎn)：由于受自由液面的影響和排空過程船體重心的變化,均會(huì)導(dǎo)致船體穩(wěn)性減少,同時(shí)還會(huì)引起吃水差的變化。不利的吃水和吃水差對(duì)船舶的操縱性、抗風(fēng)浪性等均會(huì)造成不利影響。另外,在船舶壓載艙的泵人和排空過程中,由于船體載荷的變化而導(dǎo)致船體受力變化,船體總縱彎矩和剪切力有可能超過船體強(qiáng)度的允許值或產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力矩,使船體產(chǎn)生剪切與彎曲、扭曲變形。還有,當(dāng)海況惡劣,船體縱橫搖劇烈時(shí),這些泵人或排出的不滿艙壓載水,對(duì)壓載艙內(nèi)部構(gòu)件產(chǎn)生很大的沖擊,使壓載艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形,甚至損壞。特別對(duì)老齡船和船體結(jié)構(gòu)差的船舶來說,在惡劣天氣使用此種方法的危險(xiǎn)性是相當(dāng)大的。2、溢流法（flow-throughmethod）又稱注入頂出法，是將替換的壓載水泵入用于裝載壓載水的壓載艙，而允許水從溢流口或其他裝置流出的過程。采用該方法時(shí)，在深海由泵向已注滿的壓載水艙注水，讓水溢流，至少應(yīng)以3倍該艙容積的水量流經(jīng)該艙。圖3-2溢流法置換壓載水流程示意圖（Figure3-2diagramofflow-throughmethod）(1)采用該方法進(jìn)行壓載水更換操作時(shí)應(yīng)遵循以下原則[5]：a）最大泵速/流速限制，以確保壓載艙承受的壓力不超過設(shè)計(jì)值；b）各艙同時(shí)更換可減小溢流阻力，避免壓載艙內(nèi)壓力過高，但需保證各壓載艙均能達(dá)到3倍的、交換體積；c）壓載管路和溢流管口的布置須考慮壓載水更換的效率；d）允許的天氣條件；e）每個(gè)艙完成壓載水置換的時(shí)間或置換的適當(dāng)順序；f）應(yīng)當(dāng)連續(xù)監(jiān)測(cè)壓載水操作，包括泵、艙內(nèi)水位、管路和泵的壓力等；g）壓載水置換期間可能要打開的水密門和風(fēng)雨密門（例如人孔），應(yīng)當(dāng)重新密封；h）壓載水置換引起的船體振動(dòng)；i）人員安全，包括晚上、惡劣天氣下、壓載水溢流到甲板上和結(jié)冰條件下需要人員在甲板上作業(yè)時(shí)，可能需要的防范。(2)采用溢流法進(jìn)行壓載水更換的船舶在設(shè)計(jì)需考慮以下方面的改進(jìn)：a）壓載水舷旁排出口和壓載水吸入口應(yīng)遠(yuǎn)離，防止對(duì)吸入的壓載水造成污染。b）壓載水艙內(nèi)部布置，包括壓載水進(jìn)口及排出口布置，應(yīng)能使壓載水被徹底交換，并有利于沉積c）壓載艙空氣管面積應(yīng)不小于壓載水注入管面積的1.25倍。當(dāng)在空氣管內(nèi)設(shè)置壓載水取樣管時(shí)，應(yīng)將取樣管的面積扣除。d）壓載水溢流管面積通常應(yīng)不小于上述要求的空氣管的面積。e）在壓載水停滯現(xiàn)象比較嚴(yán)重的雙層底壓載水艙和首尾尖艙，必要時(shí)應(yīng)鋪設(shè)額外的管路，以提高壓載水的交換效率。f）除非經(jīng)過特別批準(zhǔn)，帶有自動(dòng)關(guān)閉裝置的空氣管頭不適合作為壓載水溢流使用。應(yīng)避免壓載水溢流到甲板上。g）由于溢流法還可能造成壓載艙出現(xiàn)溢流阻力，因此還必需進(jìn)行溢流阻力計(jì)算。(3)進(jìn)行溢流法更換壓載水時(shí)要注意以下事項(xiàng)：a)檢查溢流孔是否開啟目前船上壓載水更換大多采用通過甲板人孔或小艙蓋溢流,且其溢流阻力小。在進(jìn)行該方法操作時(shí),要仔細(xì)檢查一遍這些溢流孔是否打開,否則會(huì)帶來嚴(yán)重的后果。b)滿足泵入3倍艙容的水量應(yīng)根據(jù)泵的工作量,計(jì)算出壓載水泵需要工作多長(zhǎng)時(shí)間才能夠滿足泵入3倍艙容的水量,這3倍的水量需要從艙底部注入,而從艙頂部流出。c)注意減小對(duì)壓載艙壁產(chǎn)生的壓力在壓載水置換過程中,應(yīng)注意泵入的海水對(duì)于壓載艙壁產(chǎn)生的壓力影響。為盡量減小壓力影響,在無確切數(shù)據(jù)可供參考時(shí),盡量用1臺(tái)壓載泵,并將相應(yīng)壓載艙的人孔全部打開,以減小對(duì)艙壁的壓力。d)注意及時(shí)關(guān)閉溢流孔在壓載水更換完畢后,盡快將開啟的人孔和小艙蓋重新緊閉,防止船員失足跌下去,也防止外界因素污染壓載水。e)避免在大風(fēng)浪或冰凍天氣條件下置換盡量避免在大風(fēng)浪或冰凍條件下進(jìn)行置換,因?yàn)榇暗念嶔?huì)對(duì)泵系造成很大的負(fù)荷。冰凍天氣甲板上容易結(jié)冰,帶來操作上的難度和危險(xiǎn)。(4)溢流法的特點(diǎn)：a))優(yōu)點(diǎn)：由于不改變船舶的吃水差和穩(wěn)性，對(duì)船舶的局部強(qiáng)度和總縱強(qiáng)度影響不大，同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生貨物移位等不良后果；在使用該方法進(jìn)行壓載水置換時(shí)，不用進(jìn)行周密的計(jì)算，也便于船員的操作；同時(shí)該方法在惡劣天氣下也可進(jìn)行操作；并且船舶的壓載水管系也不用作大的修改。b)缺點(diǎn)：在使用溢流法置換時(shí)泵和管系的壓力較大，很容易造成對(duì)管系的破壞；置換過程中壓載艙壓力增大同樣也存在著危險(xiǎn)，采用這種方法的船舶頂部要設(shè)計(jì)溢流的端口?；谝缌鞣ǖ姆N種優(yōu)點(diǎn)，該壓載水置換方法是目前船舶應(yīng)用最普及的一種壓載水置換方法。3、稀釋法（dilutionmethod）是指替換的壓載水從用于裝載壓載水的壓載水艙頂部注入并同時(shí)以相同流速?gòu)牡撞颗懦龅倪^程，艙內(nèi)水位在壓載水更換作業(yè)全過程中保持不變的方法。(1)在進(jìn)行稀釋法更換壓載水時(shí)要遵循以下規(guī)則：a）保證泵入泵出速率一致，避免壓載水置換中的壓載艙產(chǎn)生壓力；b）各艙同時(shí)更換時(shí)，需保證各壓載艙均能達(dá)到3倍的交換體積；c）壓載管路和溢流管口的布置須考慮壓載水更換的效率；d）每個(gè)艙完成壓載水置換的時(shí)間或置換的適當(dāng)順序；e）應(yīng)當(dāng)連續(xù)監(jiān)測(cè)壓載水操作，包括泵、艙內(nèi)水位、管路和泵的壓力等；f）壓載水置換引起的船體振動(dòng)。圖3-3稀釋法置換壓載水管路系統(tǒng)示意圖（Figure3-3pipsystemdiagramofdilutionmethod）(2)對(duì)于用稀釋法更換壓載水的船舶在設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下事項(xiàng)：a）對(duì)于需要改造的系統(tǒng)，須在安全評(píng)估中給出改造方案和圖紙供批準(zhǔn)。b）應(yīng)確保泵入和泵出壓載水的速率一致，為此應(yīng)設(shè)有液位測(cè)量、監(jiān)控和液位高低報(bào)警裝置。c）壓載水舷旁排出口和壓載水吸入口應(yīng)遠(yuǎn)離，防止對(duì)吸入的壓載水造成污染。d）壓載水艙內(nèi)部布置，包括壓載水進(jìn)口及排出口布置，應(yīng)能使壓載水被徹底交換，并有利于沉積物清除。e)壓載艙空氣管面積應(yīng)不小于壓載水注入管面積的1.25倍。當(dāng)在空氣管內(nèi)設(shè)置壓載水取樣管時(shí)，應(yīng)將該面積扣除。f）在壓載水停滯現(xiàn)象比較嚴(yán)重的雙層底壓載水艙和首尾尖艙，必要時(shí)應(yīng)該鋪設(shè)額外的管路，以提高壓載水的交換效率。g）多艙同時(shí)交換時(shí)，需單獨(dú)計(jì)算出每個(gè)艙的流量和時(shí)間。(3)稀釋法特點(diǎn)：該方法和溢流法比較,它的壓載水的注入和排出都是主動(dòng)進(jìn)行的,置換壓載水更有效,但是它的管路系統(tǒng)更復(fù)雜。稀釋法因涉及船舶設(shè)備、管路的改進(jìn)或添置，故僅在新船上設(shè)置使用。3-3現(xiàn)階段壓載水處理技術(shù)研究成果由于壓載水置換法不能滿足D-2標(biāo)準(zhǔn)，為此國(guó)內(nèi)外的科研人員采用機(jī)械、物理、化學(xué)等多種途徑進(jìn)行壓載水處理技術(shù)研究1、機(jī)械處理（1）過濾過濾是一種物理處理方法。過濾法可直接濾去外來生物，通過選擇合適的網(wǎng)目，可以有效的去除不同的生物種群。但是該法也存在缺點(diǎn)。主要是因?yàn)閴狠d水，尤其是沿岸打入的壓載水中，含有大量的絮狀物，容易阻塞濾網(wǎng)，需要經(jīng)常對(duì)濾網(wǎng)進(jìn)行反沖洗，既耗能又花費(fèi)太多的時(shí)間。此外，這種方法在有重力過濾系統(tǒng)使用時(shí)不宜使用。過濾法被認(rèn)為是一種對(duì)環(huán)境危害最小的壓載水處理法，但很難用于處理大量的壓載水。（2）旋流分離旋流分離是利用水流在管路中高速流動(dòng)產(chǎn)生的分離作用，將液體的水和固體的生物和病原體分離開來的一種除去大的微粒和生物體的方法。這種方法可以除去大多數(shù)多細(xì)胞動(dòng)物和植物、卵、幼蟲、胞子(包括進(jìn)入到淤泥中的有害藻類的休眠期胞子)和有害的病原體細(xì)菌。據(jù)相關(guān)資料顯示，一個(gè)重3000kg的分離器就可以處理2900m3/h流量的壓載水。這種方法具有操作簡(jiǎn)單、成本合理等優(yōu)點(diǎn)，但是在處理與海水比重相近的生物(水母jellyfish,毛顎類動(dòng)物chaetognaths)2、物理處理[3]（1）加熱處理從目前所進(jìn)行的研究來看，溫度在38～50OC，加熱持續(xù)2～4h，可殺滅大部分生物，但如果生物以休眠孢子形式存在的話，可能忍受這樣的處理，并在合適的條件下萌發(fā)生長(zhǎng)，這樣就需要更高的溫度才能殺滅。加熱壓載水有3種途徑：將水蒸氣通入壓載水、用船引擎余熱或采用微波法。張碩慧等進(jìn)行了加熱處理壓載水的研究，得出了以下結(jié)論：壓載水中的新月菱形藻，在水溫38OC時(shí)，2h后致死；中肋骨藻在水溫45OC時(shí)，4h后致死；原生動(dòng)物在水溫50OC時(shí)，2h后才致死。說明不同的生物對(duì)溫度的反應(yīng)不同。此法雖然被認(rèn)為是一種具有潛在吸引力的方法，但存在處理時(shí)間長(zhǎng)、能耗過高、熱應(yīng)力影響船舶航行安全等難以解決的問題。（2）紫外線照射研究表明，紫外線處理裝置對(duì)殺滅海洋細(xì)菌、微生物非常有效；但對(duì)殺滅外來有害水生物效果不一定很好。因此，在使用紫外線處理裝置的同時(shí)，還應(yīng)考慮如何殺滅外來有害水生物。此外處理運(yùn)行費(fèi)用也較高。例如處理量總計(jì)為1000m3/h的3～4套紫外線滅菌裝置的初投資費(fèi)用大約在98000～134400（3）超聲波法它可以產(chǎn)生熱量、壓力波的偏向，形成半真空或半真空狀態(tài)從而脫氧導(dǎo)致浮游生物的死亡。但可能有一些目前未知的健康方面的問題。氣蝕過程還會(huì)造成水艙表面或結(jié)構(gòu)的破壞。3、化學(xué)處理（1）氯化法氯化法處理船舶壓載水以去除浮游植物和原生動(dòng)物以及細(xì)菌是可行的，但對(duì)不同的目標(biāo)生物所需的氯含量不同。一般的少量氯對(duì)殺死壓載水中的細(xì)菌有明顯效果；而對(duì)于浮游藻類，因?yàn)槟褪苄詮?qiáng)，需要較高的有效氯含量進(jìn)行處理，如對(duì)于扁藻在氯化處理中有效氯含量高達(dá)40mg/L，仍不能達(dá)到去除的目的。（2）電解法電解法處理船舶壓載水中的有害水生物和病原體是一種非常有前途的處理技術(shù)，并獲得了國(guó)際海事組織的資助，在一定的條件下能殺滅壓載水中絕大多數(shù)的有害水生物和病原體。但是，介質(zhì)中的ClO-及HClO必然會(huì)與金屬試樣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而造成試樣的腐蝕。壓載水的電解處理技術(shù)會(huì)影響壓載艙金屬的腐蝕，而腐蝕速度隨有效余氯濃度以及腐蝕時(shí)間等參數(shù)的變化而不同。（3）臭氧(O3)處理臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，氧化還原電位高達(dá)2.07V，足以致死壓載水中的入侵微生物，而且不存在二次污染問題。文獻(xiàn)中報(bào)道，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4×10-6的臭氧能致死單細(xì)胞生物和一些抵抗力強(qiáng)的無脊椎動(dòng)物；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10×10-6的臭氧可以滅活胞囊。但臭氧會(huì)加快壓載艙的腐蝕，而且難于保持一定的殘留殺菌濃度。并且投加量不易調(diào)節(jié)，需要具有較高的技術(shù)水平進(jìn)行管理和維護(hù)，不適應(yīng)船舶的環(huán)境空間和技術(shù)力量。因此臭氧法并不適于船上壓載水處理。（4）過氧化氫(H2O2)與其他化學(xué)品相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是：殘余物很容易分解成水及氧，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)過多時(shí)，將會(huì)因有機(jī)物質(zhì)的氧化而效果降低。但雙氧水與其他方式（如紫外線照射）合用，即使?jié)舛忍鸵部赡苡行?。但壓載水中有機(jī)物含量增高時(shí)，處理效果還會(huì)下降。（5）羥基自由法羥基具有極強(qiáng)的氧化能力，與氟的氧化能力相當(dāng)，參與反應(yīng)屬于游離基反應(yīng)，反應(yīng)速度快，能很容易地氧化分解各種有機(jī)物和無機(jī)物，最終生成物是CO2和H2O，無剩余污染。羥基自由基(OH)是最活潑的一種活性分子，也是進(jìn)攻性最強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)之一，它幾乎能和所有的生物大分子、有機(jī)物或無機(jī)物發(fā)生各種不同類型的化學(xué)反應(yīng)，并有非常高的反應(yīng)速率常數(shù)和負(fù)電荷的親電性。白希堯等利用高氣壓強(qiáng)電離氣體放電方法制取高比值濃度羥基溶液，進(jìn)行了處理壓載水的研究，并取得了顯著成果。4、排岸處理[12]是指利用岸基壓載水處理裝置來接受船舶壓載水。相對(duì)來說岸基設(shè)備的開發(fā)限制少，比較容易達(dá)到公約規(guī)定的D-2標(biāo)準(zhǔn)。但它增加了港口方面的負(fù)擔(dān)，由于其在船舶裝卸貨物時(shí)進(jìn)行壓載水的排放，對(duì)于一些要求裝卸速度快的船舶，可能會(huì)影響其船期。5、生物清除處理生物清除，目前對(duì)使用生物技術(shù)來去除或減少壓載水和沉積物中水生物的研究還只是停留在理論上。加入新的物種對(duì)壓載水中可能存在的多種多樣的微生物和植物也許不會(huì)有太大效果。而且新加入物種的轉(zhuǎn)移和釋放也是一個(gè)問題?；蚬こ桃餐瑯尤绱恕５谒恼乱淹ㄟ^IMO最終認(rèn)可的一些壓載水處理設(shè)備從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看D-1標(biāo)準(zhǔn)只是一個(gè)過渡性的標(biāo)準(zhǔn)，最終所有船舶壓載水的排放都必須達(dá)到D-2標(biāo)準(zhǔn)。近幾年對(duì)于壓載水處理技術(shù)的研究取得了巨大進(jìn)展，一些壓載水處理的技術(shù)設(shè)備已取得了IMO組織的最終批準(zhǔn)，具有實(shí)船應(yīng)用價(jià)值。4-1Cleanballast系統(tǒng)該壓載水處理系統(tǒng)是由德國(guó)RWO公司研制。是最早取得得了IMO組織壓載水處理技術(shù)基本認(rèn)可的四家公司之一,該系統(tǒng)在2007年底獲得了IMO組織的最終認(rèn)可。該系統(tǒng)采用分步處理對(duì)壓載水進(jìn)行處理：首先通過帶自動(dòng)反清潔功能的圓盤式過濾裝置把固體顆粒、沉積物及大的水生生物過濾除掉；然后通過電解消毒裝置把微小的水生物殺滅；最后在壓載水處理后的出口安裝有監(jiān)視檢測(cè)裝置，保證排出的壓載水符合IMO組織要求的D-2排放標(biāo)準(zhǔn)。由于在船舶航行期間壓載水艙內(nèi)的水生物仍可繁殖，為此在下一次排放壓載水時(shí)仍需要再進(jìn)行電解消毒以便殺滅繁殖的水生物。該系統(tǒng)的圓盤式過濾裝置是一種高流速、低流量的過濾裝置。它能很好地把大于50μm的固體顆粒及水生物清除；它的濾芯是采用高分子材料通過壓縮空氣壓縮而成，清洗時(shí)卸壓后高分子材料膨脹，使得沖洗簡(jiǎn)單有效，并且在進(jìn)行自清潔的過程中不需要停止該系統(tǒng)的正常運(yùn)行。電解消毒裝置是安裝在壓載水管系上的并且和壓載水管系的通徑相同的在線消毒殺滅微生物的裝置，它利用電解水制造出多種不同功用殺滅水中微生物的殺菌劑，比單一的化學(xué)劑效果更好。它進(jìn)行在線殺菌時(shí)不需要停頓，并且不會(huì)產(chǎn)生有害的化學(xué)物質(zhì)。監(jiān)視檢測(cè)裝置是專利產(chǎn)品，它能連續(xù)實(shí)時(shí)從壓載水管路中檢測(cè)出需排放的壓載水是否滿足IMO組織要求的D-2標(biāo)準(zhǔn)。電解消毒裝置自清圓盤式過濾裝置電解消毒裝置自清圓盤式過濾裝置圖4-1Cleanballast示意圖（Figure4-1DiagramOfCleanballast）1、系統(tǒng)圓盤式過濾裝置主要參數(shù)如下：每套設(shè)備額定處理流量：350m3/h每套設(shè)備分離筒數(shù)量：4個(gè)可過濾物質(zhì)的大小：50μm工作壓力：1.5bar最大操作壓力：6.0bar工作溫度：max.55°C每套濾器反沖需要時(shí)間：約10秒控制空氣壓力：min.6bar系統(tǒng)壓力損失：0．8bar海水系統(tǒng)管徑：DN250mm到DIN2673mm（法蘭直徑）每套過濾裝置外形尺寸：5200mm（長(zhǎng)）╳2000mm（寬）╳每套過濾裝置重量：12002、沖洗泵的主要參數(shù)：反沖流量：300m3功率：110kW重量：1,230kg直徑：約550mm高度：約2,000mm3、控制箱參數(shù)：絕緣等級(jí)：IP55控制箱外形尺寸：1000mm（長(zhǎng)）╳2000mm（寬）╳控制箱重量：7004、電解消毒裝置主要參數(shù)：最大流量：350m3消耗功率：20-40kW最大工作壓力：6bar電解消毒裝置外形尺寸：1000mm（直徑）╳1000電解消毒裝置重量：480整套裝置都是使用三相440V電源最大使用功率為：130-150kW.該系統(tǒng)使用PLC控制，操作維護(hù)簡(jiǎn)便，所有參數(shù)記錄保留24個(gè)月，還可以把報(bào)警及參數(shù)接入到集控室的監(jiān)視報(bào)警系統(tǒng)中，方便船員監(jiān)控。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見下圖示：DiskFiltrationDiskFiltrationDisinfectionEctoSys?BallastTanksDischargeoverboardBallastWaterPumpSludgeLineFlushingpumpDe-BallastLineSeaChestAlgaeMonitorEmergencyBypassBypassAirVentDrainBallasttanks圖4-2CleanBallast系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（Figure4-2BlockDiagramCleanBallastSystem）（Figure4-2BlockDiagramCleanBallastSystem）PureBallast系統(tǒng)PureBallast是由AlfaLaval公司與WalleniusWaterAB公司聯(lián)合研制并于2006年12月正式推出的壓載水處理系統(tǒng)。2007年7月，該系統(tǒng)獲得IMO組織活性物質(zhì)最終審核。該系統(tǒng)具有不使用化學(xué)藥品、對(duì)環(huán)境影響小、可自動(dòng)處理、操作簡(jiǎn)單、內(nèi)置自凈系統(tǒng)、使用及維護(hù)費(fèi)用低、適用范圍廣（設(shè)計(jì)處理能力為250-5000m3/h1、工作原理關(guān)PureBallast壓載水處理過程可分為兩個(gè)階段：預(yù)處理和最終處理。關(guān)泵泵關(guān)開開開開關(guān)AOT單元濾器海水箱海水箱圖4-3PureBallast壓載狀態(tài)管路系統(tǒng)圖（Figure4-3DiagramOfPureBallastballasting）如圖4-3所示。壓載水泵通過海底門吸入壓載水，首先讓壓載水通過孔徑50μm的過濾器以除去大于50μm的生物，然后送入BenradAOTPuerifer。小于50μm的生物在壓艙水通過光觸媒裝置時(shí)被殺死。在光觸媒裝置中，用紫外線照射二氧化鈦（TiO2）產(chǎn)生羥基（-OH），利用該基團(tuán)奪取微生物等細(xì)胞膜內(nèi)的氫元素（H），從而殺死微生物。經(jīng)過AOT處理過的壓載水，通過管路送入各壓載艙。其中，過濾器還可以消除壓載艙中積聚的沉淀物，每次裝壓載水結(jié)束，過濾器要用海水反沖清洗，所有清洗過濾器的反沖水都在壓載水裝載地點(diǎn)直接返回海洋，所以過濾器中的沉積物不會(huì)隨船到達(dá)下一個(gè)港口而造成有害污染。泵泵關(guān)關(guān)開開開AOT單元濾器關(guān)關(guān)海水箱海水箱圖4-4PureBallast排放狀態(tài)管路系統(tǒng)圖（Figure4-4DiagramOfPureBallastdeballasting）在最終處理階段，即排出壓載水時(shí)，壓載水再次通過光觸媒單元，消滅航行期間在船艙中滋生的微生物。為了避免過濾器反沖造成二次污染，壓載水排出時(shí)不再通過過濾器。整個(gè)過程無需任何準(zhǔn)備工作或化學(xué)劑投放，完全自動(dòng)化。操作員可以監(jiān)控報(bào)警并可執(zhí)行本地或遙控操作，一個(gè)按鈕即可控制系統(tǒng)的啟動(dòng)或停止。2、系統(tǒng)分析[7]AOT單元CIP單元控制箱濾器流量計(jì)AOT單元CIP單元控制箱濾器流量計(jì)圖4-5PureBallast系統(tǒng)圖（Figure4-5DiagramOfPureBallastSystem）如圖4-5所示，PureBallast壓載水處理系統(tǒng)主要由多組光觸媒WalleniusAOT單元（根據(jù)處理壓載水的多少，增減WalleniusAOT單元組數(shù)）、CIP單元、過濾器和流量計(jì)等組成。（1）光觸媒WalleniusAOT單元在光觸媒WalleniusAOT單元中，二氧化鈦（TiO2）作為催化劑，在紫外線的照射下，產(chǎn)生羥基(-OH)。系統(tǒng)產(chǎn)生的羥自由基(-OH)具有極強(qiáng)的氧化性，其氧化能力是H2O2、O3的106～109倍。在羥自由基(-OH)的作用下，幾乎所有的有機(jī)污染物都會(huì)經(jīng)過一系列過氧自由基鏈反應(yīng)被氧化降解為CO2和H2O。這種在溫和反應(yīng)條件下進(jìn)行的羥自由基(-OH)強(qiáng)氧化過程被稱為高級(jí)氧化過程。光觸媒二氧化硅TiO2在紫外線的照射下產(chǎn)生自由羥基場(chǎng)，當(dāng)有機(jī)微生物在水流的帶動(dòng)下通過羥基場(chǎng)時(shí)，生命周期僅為幾毫秒的自由羥基奪取微生物等的細(xì)胞膜內(nèi)的氫元素（H），分解微生物的細(xì)胞薄膜，從而殺死微生物，而不同于超聲波是破壞細(xì)胞DNA。在實(shí)際應(yīng)用中，光催化效率是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。影響TiO2光催化效率的因素很多，不僅與TiO2自身的晶體結(jié)構(gòu)、表面缺陷等有關(guān)，而且一些外界因素如光強(qiáng)、溫度、溶液和pH值、溶液中的雜質(zhì)以及氧含量等，都會(huì)影響其光催化率。（2）CIP單元CIP單元是一種防護(hù)設(shè)施。含義為對(duì)密閉的、固定不動(dòng)的容器一類的物體，依靠熱能、物理能、化學(xué)能，依靠一定的作用時(shí)間，來完成清洗、殺菌的工作。它具有以下的特點(diǎn)：a)不需拆卸設(shè)備和管道，即可對(duì)其清洗；b)清洗程序可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；c)可以最少的勞動(dòng)量、時(shí)間、清洗量來獲取最佳效果和最大利潤(rùn)。PureBallast壓載水處理系統(tǒng)中的CIP單元，就是根據(jù)裝置使用需要，為防止海水在光觸媒WalleniusAOT單元積結(jié)水垢而設(shè)置的自動(dòng)清洗設(shè)施。作為光觸媒裝置的洗滌劑使用了從水果中提取的一種酸，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生破壞作用。影響CIP清洗效果的因素主要有：清洗液的溫度、清洗劑的濃度、清洗液體的壓力和清洗時(shí)間。CIP系統(tǒng)控制是由設(shè)計(jì)人員按要求來設(shè)置能夠調(diào)節(jié)的流量、溫度、濃度、壓力、時(shí)間等參數(shù)儀器和儀表對(duì)CIP系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，并且按設(shè)定的清洗工藝，以最少的時(shí)間、工作量、耗能完成清洗的目的。（3）過濾器在壓載操作期間，使用一個(gè)精度為50μm過濾器，不僅可以阻止較大的有機(jī)物伴隨壓載水進(jìn)入壓載艙，而且可以大大減少壓載艙內(nèi)的沉積物。壓載水排出操作時(shí)，過濾器通過旁通閥旁通，以防過濾器自動(dòng)反沖清洗時(shí)，其中可能的殘存污染物污染壓載水排放場(chǎng)所。過濾器每年檢查一次。（4）流量計(jì)流量計(jì)指示PureBallast壓載水處理系統(tǒng)中的流量在額定范圍之內(nèi)，以確保壓載水的處理質(zhì)量。同時(shí)流量計(jì)向裝置主控系統(tǒng)提供已經(jīng)吸入或排出載水多時(shí)的有用數(shù)據(jù)。3、PureBallast壓載水處理系統(tǒng)操作(1)軟起動(dòng)（Softstart）所謂的軟起動(dòng)是指將機(jī)艙的海水冷卻系統(tǒng)中的海水，在排出船舷外之前，引入PureBallast壓載水處理系統(tǒng)中的光觸媒WalleniusAOT單元。目的有兩個(gè)，其一是防止在裝置起動(dòng)期間海水壓力峰值可能對(duì)紫外線燈泡或者其他元部件的損傷，其二是在裝置起動(dòng)期間允許對(duì)燈泡冷卻。壓載（Ballasting）壓載期間，壓載水通過一個(gè)50μm的過濾器，去除所有較大的微?；蛴袡C(jī)生物。這樣有助于減少壓載艙中沉積垃圾。通過過濾器的有機(jī)微生物，經(jīng)過光觸媒WalleniusAOT單元時(shí)被其產(chǎn)生的自由羥基殺死。排出壓載水（Deballasting）排出壓載水期間，壓載水第二次通過WalleniusAOT單元，再次被處理。過濾器被旁通，不會(huì)產(chǎn)生或不需要任何反沖洗水清洗，減少了存在污染的危險(xiǎn)。(4)自動(dòng)清洗Cleaning-in-Place(CIP)每次操作之后，就要進(jìn)行一次自動(dòng)清洗循環(huán)。在清洗循環(huán)期間，CIP裝置循環(huán)一種果酸溶液，通過WalleniusAOT單元，清除海水結(jié)垢，以保證系統(tǒng)的最高性能。這個(gè)清洗過程需要每個(gè)WalleniusAOT單元15分鐘。4-3Venturioxygenstrippingtmballast系統(tǒng)該系統(tǒng)是采用物理方法處理壓載水，該系統(tǒng)的原理是使用惰性氣體在船舶壓載水艙中制造了一個(gè)低氧（含氧量低的）的環(huán)境，該環(huán)境限制了含氧量，該低氧環(huán)境極大降低了隨壓載水帶來的水棲生物的生存率。壓載水通過文氏管脫氧tm系統(tǒng)會(huì)發(fā)生三個(gè)變化：1、混合的空化現(xiàn)象；2、溶解在水中的氧減少95%；3、PH值降低至6.0。避免了氧化鐵或銹的形成。同時(shí)，低氧環(huán)境極大降低了隨壓載水帶來的水生生物的生存率。下圖示為通過文氏管脫氧tm技術(shù)處理的壓載水艙生物生存率變化情況：圖4-6文氏管脫氧tm技術(shù)處理的壓載水艙生物生存率變化圖（Figure4-6DiagramOfbiologysurviveratebyuseVenturioxygenstrippingtm）該系統(tǒng)處理壓載水分兩步進(jìn)行：1、在海水通過壓載水管系進(jìn)入壓載艙前對(duì)壓載水進(jìn)行處理，壓載水通過文氏管脫氧tm時(shí)會(huì)在一側(cè)產(chǎn)生真空，使惰性氣體混入壓載水