【正文】 MO最終認(rèn)可的一些壓載水處理設(shè)備從長遠(yuǎn)來看D1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D2標(biāo)準(zhǔn)。近幾年對于壓載水處理技術(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。41 Cleanballast系統(tǒng)該壓載水處理系統(tǒng)是由德國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)采用分步處理對壓載水進(jìn)行處理：首先通過帶自動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)視檢測裝置，保證排出的壓載水符合IMO組織要求的D2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，并且不會產(chǎn)生有害的化學(xué)物質(zhì)。監(jiān)視檢測裝置是專利產(chǎn)品，它能連續(xù)實(shí)時(shí)從壓載水管路中檢測出需排放的壓載水是否滿足IMO組織要求的D2標(biāo)準(zhǔn)。電解消毒裝置自清圓盤式過濾裝置圖41 Cleanballast 示意圖（Figure 41 Diagram Of Cleanballast）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：350 m179。/h 每套設(shè)備分離筒數(shù)量：4 個(gè)可過濾物質(zhì)的大小：50 181。m工作壓力： bar最大操作壓力： bar 工作溫度：max. 55176。C每套濾器反沖需要時(shí)間：約10 秒控制空氣壓力：min. 6 bar 系統(tǒng)壓力損失：0．8 bar海水系統(tǒng)管徑：DN 250 mm 到 DIN 2673 mm（法蘭直徑）每套過濾裝置外形尺寸：5200 mm （長）╳2000mm（寬）╳1700mm（高）每套過濾裝置重量： 1200 kg沖洗泵的主要參數(shù)：反沖流量：300m179。/h 功率：110 kW重量：1,230 kg 直徑：約 550 mm高度：約2,000 mm控制箱參數(shù)：絕緣等級：IP55控制箱外形尺寸：1000 mm （長）╳2000mm（寬）╳500mm（高）控制箱重量：700 kg電解消毒裝置主要參數(shù)：最大流量：350 m179。/h消耗功率：20 40 kW最大工作壓力：6 bar電解消毒裝置外形尺寸：1000mm（直徑）╳1000mm（高）電解消毒裝置重量：480 kg整套裝置都是使用三相440V電源最大使用功率為： 130 150 kW.該系統(tǒng)使用PLC控制，操作維護(hù)簡便，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)簡圖見下圖示：Disk FiltrationDisinfectionEctoSys174。BallastTanksDischarge overboardBallast Water PumpSludge LineFlushing pumpDe Ballast LineSea ChestAlgaeMonitorEmergency BypassBypassAir VentDrain Ballast tanks圖42 CleanBallast系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖（Figure 42 Block Diagram CleanBallast System）42 PureBallast系統(tǒng)PureBallast 是由AlfaLaval 公司與Wallenius Water AB 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、對環(huán)境影響小、可自動處理、操作簡單、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2505000m3/h）等特點(diǎn)。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。泵關(guān) 開開開開關(guān)AOT單元濾器海水箱圖43 PureBallast壓載狀態(tài)管路系統(tǒng)圖（Figure 43 Diagram Of PureBallast ballasting）如圖43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Benrad AOT Puerifer。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隨船到達(dá)下一個(gè)港口而造成有害污染。泵關(guān) 關(guān)開開開AOT單元濾器關(guān) 關(guān) 海水箱 圖44 PureBallast排放狀態(tài)管路系統(tǒng)圖（Figure 44 Diagram Of PureBallast deballasting）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)的啟動或停止。系統(tǒng)分析[7]AOT單元CIP單元控制箱濾器流量計(jì)圖45 PureBallast系統(tǒng)圖（Figure 45 Diagram Of PureBallast System）如圖45 所示，PureBallast 壓載水處理系統(tǒng)主要由多組光觸媒Wallenius AOT 單元（根據(jù)處理壓載水的多少，增減Wallenius AOT 單元組數(shù)）、CIP 單元、過濾器和流量計(jì)等組成。（1）光觸媒Wallenius AOT 單元在光觸媒Wallenius AOT 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，當(dāng)有機(jī)微生物在水流的帶動下通過羥基場時(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。含義為對密閉的、固定不動的容器一類的物體，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，即可對其清洗；b) 清洗程序可實(shí)現(xiàn)自動化；c) 可以最少的勞動量、時(shí)間、清洗量來獲取最佳效果和最大利潤。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Wallenius AOT 單元積結(jié)水垢而設(shè)置的自動清洗設(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，不會對環(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CIP 系統(tǒng)進(jìn)行自動控制，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50181。m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，以防過濾器自動反沖清洗時(shí)，其中可能的殘存污染物污染壓載水排放場所。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)。PureBallast 壓載水處理系統(tǒng)操作(1) 軟起動（Soft start）所謂的軟起動是指將機(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Wallenius AOT 單元。目的有兩個(gè)，其一是防止在裝置起動期間海水壓力峰值可能對紫外線燈泡或者其他元部件的損傷，其二是在裝置起動期間允許對燈泡冷卻。(2) 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。(3) 排出壓載水（Deballasting）排出壓載水期間，壓載水第二次通過Wallenius AOT單元，再次被處理。過濾器被旁通，不會產(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)自動清洗CleaninginPlace (CIP)每次操作之后，就要進(jìn)行一次自動清洗循環(huán)。在清洗循環(huán)期間， CIP 裝置循環(huán)一種果酸溶液， 通過Wallenius AOT 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)Wallenius AOT 單元15 分鐘。43 Venturi oxygen strippingtm ballast 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)會發(fā)生三個(gè)變化：混合的空化現(xiàn)象；溶解在水中的氧減少95%；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46 文氏管脫氧tm技術(shù)處理的壓載水艙生物生存率變化圖 （Figure 46 Diagram Of biology survive rate by use Venturi oxygen strippingtm ）該系統(tǒng)處理壓載水分兩步進(jìn)行：在海水通過壓載水管系進(jìn)入壓載艙前對壓載水進(jìn)行處理，壓載水通過文氏管脫氧tm 時(shí)會在一側(cè)產(chǎn)生真空，使惰性氣體混入壓載水中，脫出壓載水中的氧氣；壓載水艙內(nèi)的海水在航行時(shí)直到排出期間的處理，在壓載水艙的透氣管上安裝有文氏管脫氧裝置使艙內(nèi)保持惰性氣體，直到壓載水排出。這兩個(gè)階段都能殺滅壓載水中的生物，惰性氣體是通過氣體發(fā)生器燃燒燃油產(chǎn)生的氮和碳的氧化物，類似汽車的尾氣。該系統(tǒng)的主要由惰性氣體發(fā)生器、文氏管脫氧tm裝置總成、控制系統(tǒng)、便攜式檢測裝置等組成。主要技術(shù)參數(shù)：壓載水處理能力：1000 m3/h壓載水中殘留的氧： mg/l燃油消耗：125 l/h惰性氣體發(fā)生器外形尺寸：3300 mmx 1250mm x 2150mm系統(tǒng)的主要部件如下圖所示1氣體出口2水進(jìn)口3水出口4風(fēng)機(jī)5燃油管6燃燒器指示7輔燃燒器8主燃燒器9燃燒室10冷卻單元11控制電箱12馬達(dá)啟動箱 圖47 惰性氣體發(fā)生器布置圖 （Figure 47 Diagram Of stripping gas generator）圖48 文氏管脫氧tm噴射裝置圖（ Figure 48 Diagram Of Venturi oxygen strippingtm injector） 圖49 透氣管磁性檢測閥（Figure 49 Magnetic vent check valve）使用該系統(tǒng)時(shí)，由于壓載水艙內(nèi)充滿惰性氣體，不但能殺滅水生物，而且能使壓載艙的腐蝕程度降低達(dá)90%。 圖410 受保護(hù)的壓載艙圖 411 未受保護(hù)的壓載艙 （Figure 410 ballast tank protect by lowoxygen gas ）（Figure 411 ballast tank not protect by lowoxygen gas ） 第五章 船廠及船東對壓載水處理設(shè)備