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压载水处理设备 可代加工 中压UV杀菌

更新时间:2020-09-03  访问统计:77

压载水处理系统型式分类

      根据系统在压载水加装、储存和排放过程中工作时段的不同,可将压载水处理系统分为前处理式(压载水加装时处理)、中间处理式(压载舱中处理)、后处理式(排放时处理)以及这几种处理方式的组合。几乎所有处理系统都对压载水首先采用了过滤措施,但通过过滤一般只能去除大的有机体和杂质,并不能杀灭水生物,因此过滤只能是压载水处理系统普遍采取的辅助手段,上述系统分类没有考虑过滤环节。
      迄今为止,已通过IMO和/或主管机关认可且已实际应用的压载水处理系统,主要为“前处理式”或者“前处理+后处理式”两种型式。其他型式的压载水处理系统,如“中间处理式”或者“后处理式”等,目前世界上有几家正在开发,但目前尚未通过主管机关和/或IMO的认可或者尚未能商业化生产。
UV系统
      工作原理
      50%的市场占有率代表着UV系统是当下最热门的选择。该系统采用两步式的处理方案,通过过滤和紫外线(UV)照射来杀灭有机物,阻止它们繁殖。
      适用范围
      理论上UV系统适用于任何船只,但是主要用于那些不需要太多压载水以及压载水流量小于1000m3/小时的船只。
      优势挑战
      UV系统易于安装和改装,并且从船级社的角度而言也很少有安全隐患。它能在不同盐度和温度下运作,不过其工作效果依赖于水的透射比(UV-T),在较为混浊的水中,系统的效果就没有那么好。美国海岸警卫队提到,所有从船上排放进入美国海域的有机物都必须处于死亡状态,而不仅仅是处于不再能繁殖的状态。这就意味着一个经过型式认可的过滤+UV系统对于水的浑浊度有了更高的敏感度,它会需要更多的照射时间来保证有机物的死亡率。
电解系统
      工作原理
      电解处理系统拥有约35%的市场占有率,这使它成为排名了第二的处理系统。很多这类的系统都会使用过滤来进行预处理。通过给海水的一支流通电,该系统让盐与水分子发生化学反应生成消毒剂——次氯酸盐,然后再将次氯酸盐重新注入压载水以杀死有机物。
      适用范围
      电解系统更适用于拥有较大压载水容量的大型船只,它能承受最高8000m3每小时的流量。
      优势挑战 
      除了能适应较大的压载水容量外,以电解为基础的处理系统也非常有效。它对于水的处理,只需要在打压载时进行(在排压载时可能需要进行适当中和)。这就意味着该系统能在船上也进行杀菌处理,甚至在一些无法进行压载水处理的港口,有些电解系统还能在航行途中提供舱内循环处理。不过这个系统也有一些缺点,其中之一就是电解反应时会产生少量氢气,这一因素需要被纳入安全考虑范围内。除此之外,电解系统对低盐低温的环境也非常敏感,因而在需要的时候我们应适当加入一些盐或者加装一套加温系统。最后,电解系统相较于UV系统较难安装、控制和维护。
化学注入系统
      工作原理
      这套系统经常与过滤装置一同使用,我们将一些化学溶质加入到压载水中来达到杀菌消毒的目的。消毒剂可以是液态的或是颗粒状的,并且通常需要在将压载水排出船外时进行中和。一些常见的有效物质包括次氯酸钠、过氧乙酸和二氧化氯。
      适用范围
      化学注入系统适用于绝大多数压载水流量低于16000m3每小时的船只并且通常用于拥有压载水容量大、流量大的船只上。这个技术本身也使其适用于那些不经常被使用的压载舱,并且也成为一些在本土航行,不需要处理压载水的船只的好选择。
      优势挑战
      通常来说,化学注入系统对于能量的需求较低,因为它对于能量的唯一需求就是要把化学制品注入压载水。由于只需要一个计量泵作为系统的主要元件,因而该套系统不会占据过多船上的空间。这使得它们相较于其他系统更便于安装。但是,系统所使用的化学制品,诸如Peraclean和Purate,都是注册商标产品且只会在特定的港口进行提供。不仅如此,化学制品还需要被保存在船上封闭的容器中,这可能会带来安全隐患。化学品的使用需要实施较为严格的安全条例和船员培训。必要的定期化学品存储,相较于主要消耗电力的UV系统和电解系统而言,也会产生附加的操作成本。
 

压载水处理系统选用要求

 
      压载水处理系统的选用涉及面广泛。一方面就具体船舶而言,其与船舶的营运特点、压载水的处理要求、可布置处理设备舱室的空间、压载舱的总容量、压载泵的排量、动力供给、与船舶其他系统的协调和操作要求等等,均直接或间接相关。另一方面,就压载水处理系统而言,作为一种新产品,压载水处理技术正处于发展中,尽管已有部分压载水处理系统投入使用,但迄今获得经验还很有限,每一种处理系统均有其特点,如使用电解海水法的处理装置对淡水压载水没有处理能力、使用紫外线法的装置对浊度大的压载水处理能力有限、某些处理系统的体积过于庞大以及某些处理系统的功率消耗太大,而过滤法、分离法和紫外线法在装载和卸载时进行,并在尺度上选择压载系统中最大的流率;相反地,化学杀灭剂和脱氧法通常应用于在压载水舱中达到一定的浓度,这些系统,泵流率的影响并不太大,而主要是允许压载水在舱中保存时间以达到预计的杀灭率,此法对短航程船舶可能并不适用。
      基于上述各种原因,目前,几乎没有一个处理系统能对所有船舶都适用。为了更好地发挥各类压载水处理技术的优点,避免缺点,很多处理系统是基于二种或更多技术的组合。实际上,压载水处理系统的选用是各种因素综合评估的结果。
综合考虑因素
      在选择压载水处理系统时一般应综合考虑如下几方面的因素:
       (1) 船舶特点;
       (2) 处理系统特点;
       (3) 布置和维护;
       (4) 其他。
船舶特点
      1、船型及其压载需求
      (1) 在大多数情况下,船舶类型将成为选择合适的处理系统的决定因素。不同类型船舶的压载能力和压载泵流量差别很大,而船舶总压载能力、在任一港口所要求的压载水排放量和装载量亦大不相同;有的船型对压载水的依赖性高,如油轮和散货船;有的船舶对压载水依赖性低,如集装箱船。压载依赖性高的船舶,通常在空载时(没有货物)要求全压载航行,其压载泵的设计通常要求在一定的时间内打进或排出全部压载水,以适应快速的港口周转时间。压载依赖性低的船舶,通常具有相对小的压载能力且几乎不进行完全压载航行(没有货物情况下),其压载水操作很有限,往往是调驳,如,从一舱到另一舱,调节纵倾和横倾,而不必在一定的时间内打进或排出全部压载水。
      (2) 有的船舶可能包括2个或多个压载系统,如,某些油船常有两套压载系统,一套在货物区域(危险区域),一套在机舱区域(安全区域);有的船舶还利用喷射器(eductors)排放残余压载水。用于危险区域的压载水处理系统选择用时应考虑其所在处所的危险级别,通常要求考虑防火防爆;而对于设有使用喷射器排放残余压载水的船舶,要求后处理的压载水处理系统对其可能并不适用。
      2、船舶航线
      (1) 船舶的贸易航线也是选择处理装置的因素之一。目前,部分国家或地区对压载水管理采取了高于IMO标准的单边行动,对可能靠泊有单边排放要求的港口的船舶,应考虑符合其相关要求;对于不靠泊那些国家或地区的船舶,就不必选用更高处理能力的压载水处理系统;而对于很少至有特殊排放要求区域的船舶,从经济性角度考虑,则可考虑通过压载水管理手段避免排放或者利用岸上设施。
      (2) 水的浊度、盐度和泥沙含量对一些处理技术的功效或者维护的影响。如果经常靠泊港口的水中泥沙含量高,选择处理装置时,应考虑浊度和泥沙对处理系统的影响。如果经常靠泊内河港口或者盐度低的港口,选择处理装置时,则应考虑盐度对处理系统的影响。
      (3) 压载舱内沉积物(淤泥)的影响也需要考虑。由于淤泥本身含有入侵物种,会污染打进的压载水,这可能导致在压载水打进或排放时都要对压载水进行处理。要求后处理的压载水处理系统,通常不适用于利用重力排放压载水的船舶。
处理系统特点
        1、证书要求压载水处理系统应持有必要的证书。
       根据公约规则第D-3条规定,为符合本公约而使用的所有压载水处理系统必须由主管机关认可,使用活性物质的压载水处理系统还应由国际海事组织(IMO)根据其制定的程序认可。如,对于采用机械法和/或物理方法的系统(没有使用活性物质),应持有经主管机关签发的型式认可证书;对于使用活性物质技术(化学处理法)的压载水处理系统,除需持有主管机关签发的型式认可证书外,还应通过IMO的基本认可和最终认可。
        2、处理技术
       各个压载水处理系统都有其基本特性,这些特性可能会对特定类型、航线或压载水流量的船舶有一定影响,也即对处理系统的适用性有一定影响。基本处理方法和技术可分为:
       • 机械法 (过滤或分离)
       • 物理消毒法 (紫外线照射、气穴现象、脱氧等)
       • 化学处理法(抗微生物剂和药剂)
       每种技术都有其自身特点,从而会影响对某条特定船舶适用性。大多数处理系统都是采取上述的技术的组合,以克服某一技术的缺点。
       (1) 机械法
       该系统要求将全部压载水流经滤器、旋分器或者其他分离器。对于大流量压载水的情况,设备的尺寸可能会带来问题。如果设备是在压载水排放时使用,大量滤出物必须保留在船,会增加储存负担。
       (2) 物理消毒法
       紫外线处理通常是在压载水打进和排放时进行,其有效性受到水的浊度的影响,水的浊度会影响光线的穿透能力。脱氧处理可能需要几天的时间才能保证对水生物的杀伤率,另外,压载舱一定要有密闭的通风系统且应被完全惰化。
       (3) 化学处理
       加药量应该合适,通常能在几个小时内达到对水中生物的杀灭率,但压载水排放时可能还残留过量的药物,因此通常需要对水中药物进行中和处理,以确保对排放环境无害。另外如果压载舱中药物浓度过高,还有可能腐蚀压载舱壁。
       3、处理系统尺寸
       通常,处理系统的处理能力应等于或略大于压载泵最大流量,而处理系统的处理能力直接决定了处理系统的尺寸大小。不同处理系统的形状和尺寸差别很大,某些处理系统需要从船舶压载管路安装支线管路,这种管路的安装影响甚至会超过处理系统本身的安装。对于新造船,可在设计阶段综合考虑处理系统的布置空间,对于现有船,由于空间有限,系统的安装将是一个挑战。本文附录1中给出了不同处理系统的空间尺寸,可供参考。此外,还应考虑给安装的处理系统留有合适的维护通道,包括梯子、平台、照明、吊车轨道、吊眼以及清洁内部部件及储存和处置消耗品的处所,处所(该处所也可以在机舱外)需要的消防系统和通风系统等。
       4、处理系统能力
       通常选用压载水处理系统时,要保证能处理最大压载水流量的情况,但从减少压载水处理系统购买、操作和维护成本的角度出发,对于某些压载依赖度不高的船舶,可相对选用较小处理能力的系统。
       5、处理系统压降
       安装某些压载水处理系统,会导致压载水流量和压力下降。如某些自动冲洗滤器或旋分器,在去除滤出物时可能会损失10%左右的压头;使用紫外线杀菌技术的处理系统,压载水流将全部通过处理系统,背压会增加,从而影响到泵的流量,因此,会导致压载操作时间延长,同时消耗掉更多功率。因此在选用处理系统时,应对系统使用时可能产生的压降进行必要的考虑。
       6、处理系统功率
       选用压载水处理系统时,应考虑系统的功率消耗,特别是对现有船,额外功率要求是系统选用的一大制约因素。某些处理系统功率很大,如紫外线系统。某些现有船将不能承受过大的额外功率消耗,大功率设备也会增加不少操作花费。因此,选用系统时,应预先对船舶电站功率余量进行估算,确认现有发电设备能满足附加的功率要求。
       7、防护等级及防爆
       处理装置及其所用材料的防护等级(IP等级)以及防火等级应满足船级社对其安装在船位置的要求。应特别关注,处理系统安装在危险处所时对设备的防爆要求,如,安装在货泵间的设备必须是合格防爆电气设备,但对于安装在机舱的设备,没有防爆等级要求。根据中国船级社(CCS)《钢质海船入级规范》第4篇第1章第1.3.2.2的要求,压载水处理系统配套的电气设备应具有适当的外壳防护型式,应与安装的场所相适应。对于油船、液货船和其他载运危险品的船舶,安装压载水处理装置时,应注意相关防爆要求。若安装在危险区域,系统内电气设备应采用合适的防爆类型。
布置和维护
       在综合上述船舶和处理系统的相关因素基础上,处理系统在实船上的布置及后续维护要求亦是我们选用压载水处理系统必须考虑的重要因素。特别是对现有船来说,处理系统的布置空间可能是一个很大的挑战。因此在选用压载水处理系统时,应保证将来能顺利地在船舶上安装,同时亦应考虑其后续的维护保养。就处理系统的布置和维护而言,一般应考虑如下因素:
        1、船舶信息
       为评估处理装置在船舶上的安装位置,特别是现有船,应了解船舶上可安装设备及系统的空间位置(如机舱布置图、泵舱布置图、全船布置图等)以及船舶压载水系统配置情况(如压载水管系图);上述图纸中显示的相关信息可能直接影响到设备的安装位置以及系统的配置要求,有利于处理系统的顺利安装。
       2、与现有压载系统共用
       在对现有船的系统选用和布置中,还应考虑压载水处理系统能尽最大可能共用船上现有压载系统,使系统能与现有压载水系统很好地组合工作,以简化系统的改装并方便后续维护保养。
       3、取样
       系统布置中应预先考虑安装取样装置,以用于港口国或主管机关授权管理人员检查等目的,确认符合压载水公约D2排放标准。取样位置和取样装置的布置应符合IMO压载水取样导则(G2)的相关要求。
       4、控制和监测
       所有处理系统一般应在压载系统控制板附近设置一个遥控操作板,也可将此控制板组合在压载系统控制板内。遥控操作板通常包括处理系统的开/关控制、阀和系统操作状况指示灯。大多数处理系统都在设备附近提供了主控制板,以便于机旁操作和监测系统工作状况。船东可要求将控制系统、警报系统以及监测系统组合在一起以方便管理。
       5、维护保养
        选用压载水处理系统时,应考虑到后续维护要求。压载水处量系统作为新开发的技术,由于缺少使用经验,其可靠性通常通过系统的复杂性来指示,如,滤器、紫外线灯区域、化学品投放系统、船员对处理系统的常规维护以及氯及其他化学品的生成系统等。通常组成复杂的处理系统,其可靠性相对会受到影响。可靠性好和维护要求低的系统,既可减轻船员维护的负担,也可减少系统维护成本。
其他
       1、对压载舱及管系的腐蚀
       对于某些压载水处理技术可能会改变压载水中化学成分或者压载舱中大气成分,如果设计和操作不当,会破坏压载舱涂层,加速压载舱和管系的腐蚀。因此在选用处理系统时应对此进行考虑。
       2、危险化学品的储存
       压载水处理系统使用的活性物质包括臭氧、过氧化氢、二氧化氯和过氧乙酸等化学品,这些化学抗生物剂和活性物质的使用提高了对船上操作人员健康和安全的风险,包括对环境的风险。各港口当局可能对压载水中活性物质的排放浓度要求不一样,经常航行在敏感区域的船舶在选择处理系统时,更应关注到这一点。制造商应书面确认经处理的压载水符合船舶所到操作区域的有关规定。由于给船员增加了有害物质管理负担,选择处理系统时,还应考虑船员的技能和培训以及他们处理安全风险的能力。
       3、系统购置和维护成本
       除考虑购置成本外,还应考虑操作成本。操作成本包括,能量消耗、储存的化学品(活性物质)消耗、备件消耗以及培训成本等。
主要压载水处理系统对不同类型船舶的适用性
部分压载水处理系统对不同类型船舶一般适用情况部分压载水处理系统对不同类型船舶一般适用情况
      1、压载水处理系统的选用和安装是一项综合性的工程,将会受到船舶特点、处理技术、系统处理能力等诸多因素的限制。因此相关各方应结合各种因素进行综合考虑。
       2、经过船舶配套产品产业界多年的研发,压载水处理技术正日趋成熟。到目前为止,至少已有17种压载水处理系统通过各国主管机关和/或国际海事组织(IMO)的认可,并且已经商业化生产,这意味着这17种压载水处理系统的环境可接受性以及处理有效性已经全面得到了国际社会的承认,并且能向市场提供。
       3、左附录是已能供实际使用的部分压载水处理系统对不同类型船舶一般适用情况列表举例。
 

压载水管理系统认可和批准要求

图1:使用活性物质的压载水管理系统认可/批准流程图1:使用活性物质的压载水管理系统认可/批准流程
      压载水管理系统认可和批准流程
      公约D-3条规定,压载水处理系统须由主管机关根据IMO压载水管理系统导则(G8)进行型式认可,使用活性物质或含有一种或多种活性物质的制剂的压载水管理系统,还须由IMO根据该组织制定的使用活性物质的压载水管理系统认可程序(G9)进行认可。压载水管理系统型式认可分为“岸基试验” 和“船上试验”两个阶段。IMO认可包括基本认可和最终认可两个阶段。
图2 不使用活性物质的压载水管理系统认可/批准流程图2 不使用活性物质的压载水管理系统认可/批准流程
      按照中国船级社《船舶压载水管理系统型式认可指南》要求:
      1、图1、图2 分别为使用活性物质和不使用活性物质的船舶压载水管理系统认可和批准流程示意图,包括型式认可和向IMO 或主管机关申请获取批准两部分。提交IMO 批准需经过基本批准和最终批准,有关具体的申请和批准程序应按IMO使用活性物质的压载水管理系统批准程序”(G9)以及有关主管机关的规定执行。
      对于经评估确认不使用和/或不产生活性物质,且通过主管机关或其授权机构组织的环境可接受性评估的压载水管理系统,可不提交IMO 批准。
      2、制造商应充分理解拟申请型式认可的船舶压载水管理系统是否属于使用和/或产生1.5(1)定义的活性物质的系统。如不能确定时,应在申请型式认可前向有关主管机关或本社进行咨询,以便合理安排各种试验和测试,及合理安排进行型式认可和向IMO 提交批准(基本批准和最终批准)的先后顺序和时间表。
      3、制造商可根据准备情况决定申请型式认可和向IMO 提交基本批准/最终批准的时间顺序,但需注意IMO 关于“压载水管理系统认可导则”(G8)和“使用活性物质的压载水管理系统批准程序”(G9)的相互关系和关联,特别应注意:
      (1)一般情况下,型式认可的船上试验部分应在获得IMO 基本批准后进行。
        如在IMO 授予基本批准之前申请型式认可,一旦提交的压载水管理系统不能通过IMO 的基本批准,所进行的陆基试验结果将无效。制造商应清楚在获取IMO 基本批准前开始型式认可可能存在的风险,并承担可能由此而产生的后果;
      (2)申请IMO 最终批准时,需提交型式认可中经过陆基试验装置处理后的排放水的毒性试验数据。
      4、对于不使用活性物质或制剂的压载水管理系统,如果有可能导致经处理水的化学成分的改变从而其排放可能会对受纳水体造成不良影响,那么还应当根据本指南5.5.3 的要求提交关于经处理水的毒性试验结果的文件。

 

End

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