压载水处理系统
【定义：
1、船舶压载水处理系统就是对船舶排放海里的压载水进行处理的装置。也称船舶压载水管理系统。英文简称BWMS 。
2、系指对压载水进行处理使其达到或高于《国际船舶压载水及其沉积物管理和控制公约》第D-2条规定的压载水性能标准的任何系统。压载水管理系统包括压载水处理设备、所有相关控制设备、监测设备以及取样设施。
【背景：
船舶航行中，压载是一种必然状态。船舶在加装压载水的同时，海水中的生物也随之被加装入到压载舱中，直至航程结束后排放到目的地海域。压载水跟随船舶从一地到它地，从而引起了有害水生物和病原体的传播。压载水的无控制排放可能会对海洋生态系统、社会经济和公众健康造成危害。全球环保基金组织（GEF ）已经把船舶压载水引起的外来物种入侵问题列为海洋四大危害之一。
为了更有效的控制船舶压载水传播有害水生物和病原体，国际海事组织（IMO ）于2004年通过了《国际船舶压载水和沉积物控制和管理公约》。“公约”自2009年开始，规定所有新建船舶必须安装压载水处理装置，并对现有船舶追溯实施。“公约”对压载水的处理标准，即处理水中可存活生物的种类及数量作了明确规定（D-2标准）。
【D2标准生效日的不确定性：
《压载水公约》中对船舶的要求是排放经处理的压载水必须满足D2标准，而D2标准的生效并不取决于该公约的生效。这是因为虽然该公约生效日期不确定，但公约中D2标准的生效日对各类型船舶很明确，而该条款又是追溯性的，这就意味着无论公约是否生效，无论是否缔约国，对船舶安装满足D2标准压载水管理系统的要求都是强制性的，所以船舶尤其是新造船舶一定要在船舶设计时考虑这一要求。目前的问题是没有满足所有船舶需要的、足够数量的压载水管理系统，所以D2标准第1个生效日的推迟在所难免。2007年召开的IMO 第25次大会A ．1005(25)决议解决了2009年建造的船舶问题，将D2标准的适用日推迟到2011年12月31日，但2010年及之后建造的船舶和现有船舶的适用时间是否推迟要由2009年召开的MEPC(59)会议决定。
【压载水处理D-2标准
【前景
因为船舶压载水的无控制排放对海洋生态、公众健康造成严重危害，2004年，国际海事组织(IMO)通过了《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》，旨在防止船舶压载水排放引起的外来物种入侵，病原体传播导致的环境、人类健康、财产及资源方面损害。“公约”规定，从2009年起新造船舶必须安装压载水处理设备，并对现有船舶实施追溯，到2017年所有远洋船舶均须安装压载水处理设备。否则，公约生效后就不能驶入IMO 成员国港口，违反公约将面临制裁和处罚。随着“压载水公约”生效日期的临近，世界各国都在加紧研发船舶压载水处理技术。截至目前，国外研发机构共30余家，已有13家研发机构获得IMO 初步批准，其中瑞典、德国、韩国及挪威已获最终批准。
我国现拥有占世界总吨位3.4%的庞大船队，我国又是造修船大国，拥有一个巨大的船舶关键设备市场，同时，国际市场也蕴含巨大潜力。
压载水处理技术的产业化不仅是保护海洋生态环境的迫切需要，而且对提高国产船舶关键设备装船率、提高航运业和造修船业核心竞争力具有重要意义。同时，对海军自主装备建设意义也十分重大。
【现有船舶安装压载水管理系统：
由于受船舶空间、管路布置等因素制约，现有船舶在安装压载水管理系统选择压载水处理技术和管理系统时受到限制。根据在不同时间应满足D2标准船舶数量的统计结果，在不同的时间段内均有一定数量的船舶需要安装压载水处理系统，尤其是在2012—2016年现有船舶需要满足D2标准的时间段内，安装压载水处理系统的船舶将迅猛增长。根据目前压载水处理技术的发展和获得批准处理系统的现状，世界范围内的生产能力无法满足日益增长的需求，而且将压载水处理系统安装在船舶上需要在大型船厂由大量专业技术人员完成，届时会出现人力和物力资源不足的情况。
【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。
【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
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。