【輪機工程論文：船舶壓載水排放控制技術(shù)探析11000字（論文）】

[2]但設(shè)備規(guī)模較大，部分大型船舶的操作流程基本上未能完全開發(fā)和投入使用。加熱法：通過海水加熱的方式，將海水溫度提高到42攝氏度左右，并將溫度恒定加熱一會，對水中大部分微生物都具有致死性。利用冷卻循環(huán)水中的溫度加熱壓載水，不僅能夠簡單處理有害的微生物，而且還可以使殘余熱能量得到利用同時不產(chǎn)生其他污染。然而，這種方法任有多個影響因素：環(huán)境溫度、壓載水水量、冷卻水水溫、航行時間等。當海水溫度超過50攝氏度時，會引起負面影響，其中海水中的鹽大量析出易造成艙體腐蝕，導(dǎo)致艙體表面受損老化。紫外線殺滅法：該方法使用紫外線殺菌的原理是利用紫外線的輻射作用。利用燈管的紫外線直接照射到待處理水中，使水中微生物發(fā)生光化學反應(yīng)，從而改變DNA的序列而發(fā)生變質(zhì)、致死，以達到處理目的。紫外線處理裝置在殺滅海洋病菌和水生物方面的效果十分顯著，且在處理過程中不會出現(xiàn)二次污染的情況，設(shè)備操作和管理簡單，運行成本低。然而，水的濁度對紫外線影響很大。為了減少影響，通常在裝置的前面進行過濾處理，然后再進行紫外線滅活處理，提高效率。列舉燈管電壓法，其殺菌效果與紫外線輻照強度成正比，輻射強度直接受燈管工作電壓的影響，如表3.3中比較了紫外燈管在輻射強度和輻射范圍在不同電壓改變下的紫外線輻照強度的差異。燈管電壓/V輻照強度范圍/(μW/cm)平均輻照強度/(μW/cm2)230165~220202220160~210185210135~180165200110~117142表3.3燈管電壓與輻照強度的對比電解法：采用電解海水產(chǎn)生NaClO-方法，同時利用于界定值濃的度NaClO-具有殺滅細菌的效果來達到處理目的。從壓載水管道獲得少量海水流經(jīng)電解機構(gòu)，電解過的海水產(chǎn)生NaClO-溶液，濃度過高，殺菌效果不明顯，需要與待處理的管路中的壓載水混合，稀釋至指定的濃度，才能得到最佳殺菌效果。連接直流電壓，無需消耗過多化學劑，操作簡單方便，殺滅效果十分顯著。臭氧氧化法：利用臭氧具有強氧化性的功能，將其作為氧化劑。滅殺機理是作用于微生物的細胞結(jié)構(gòu)上，造成結(jié)構(gòu)損害，導(dǎo)致其新陳代謝的功能受到損傷，直到細胞死亡分解；主要是通過直接破壞其核糖核酸或脫氧核糖核酸來完成。由于臭氧本身具有極大的抗氧化性,因而在環(huán)保、石油天然氣、煤炭、石油等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。臭氧是一種處理范圍廣，殺菌效果強，相對氯具有更明顯的滅殺優(yōu)勢。壓載水進行臭氧消毒之后,水的混雜量、顏色等物理和化學特性得到了明顯的改善。臭氧氧化法的優(yōu)勢有反應(yīng)快,流程不復(fù)雜,而且沒有造成其他污染的現(xiàn)象存在。但目前所生產(chǎn)的臭氧成本仍然相對較高，消耗的電量大，目前來說提高臭氧的利用率是解決辦法之一，所以要繼續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)，降低能耗。強電離放電法：由大連海事大學環(huán)境研究和開發(fā)的，為能夠有效阻止含有有害微生物的壓載水傳播的可能性大大提高。其中，羥基具有強氧化性質(zhì)，具有極強的殺菌能力和消滅微生物的特性。羥基會致使微生物活性氧化能力降低，蛋白質(zhì)會受到化學損害和侵入性導(dǎo)致生物體的死亡。在壓載水吸排管道中可直接作用并滅除微生物，具有作用效果強，處理面廣等優(yōu)勢。但現(xiàn)在，該方法任處于研發(fā)的初期階段，一旦得到IMO的認可，這種方法將成為壓載水裝置污染的有效方法之一。3.4國內(nèi)相關(guān)壓載水設(shè)備說明作為世界上最多船舶數(shù)量和最大運力的強國，中國在壓載水技術(shù)處理領(lǐng)域也獲得了許多新的進展和不錯的成績?！澳壳埃延?1家壓載水技術(shù)處理公司通過船級社認證，其中3家已獲得海事組織的最終批準”。REF_Ref9567\r\h[1]以下有3個由中國公司開發(fā)壓載水處理設(shè)備的介紹：（1）青島雙瑞B(yǎng)alClor處理系統(tǒng)整體分為三個步驟：

第一步是“過濾”，加水時，所有準備加裝的壓載水都通過一個過濾精度為50微米的自動反洗過濾器過濾，可以濾掉大多數(shù)尺寸大于50微米的固體顆粒或海洋生物。第二步是“根據(jù)水電解的原理”。電解時，利用海水產(chǎn)生的NaClO-來殺滅海水中的細菌——在制取高濃度的NaClO-溶液時，只需從海水主吸入的管道中引出適當?shù)乃拷?jīng)電解器脫氣即可生成所需要的溶液,脫氣后,回流入原先被海水吸入的管道,再與海水主吸入的管道中壓載水進行混合稀釋至達到指定的濃度。達到指定濃度的NaClO-溶液對于過濾后殘留的微生物、幼蟲等進行殺滅效果十分明顯,并且符合了壓載水量控制D-2以及其他標準。對于壓載式用水管道中，TRO分析計算機和控制器系統(tǒng)可以自動控制活性物質(zhì)濃度。第三步是中和程序,壓載水在海洋中排放時,當指示器中壓載水中剩余氯氣的濃度低IMO規(guī)定的設(shè)定值時,中和系統(tǒng)就會無法正常運行,壓載水直接被指示器排放至所指定的區(qū)域或海洋。所以當余氯的濃度超過設(shè)定值時,中和系統(tǒng)就會自動運行,向排水管中添加中和溶液,中和殘余氧化劑,中和液體在空氣中的流量是通過一個控制系統(tǒng)按TRO檢測器所反饋出來的濃度計算數(shù)據(jù)進行計算。該系統(tǒng)采用支線式電解質(zhì)、不改變主干道、使用時間不限于水質(zhì)、可以處理渾濁的海水、經(jīng)過熱處理后殘留的氯也可以被去除、該系統(tǒng)基本零配件使用壽命長、不必要求頻繁的更換、維護費用低、能耗和運行成本低、易于設(shè)計。但是,壓載水的電解作用與處理、活性物質(zhì)的生成H2、Cl2和其他殘氯化物的生成、對身體和船舶造成損害比例較大。不僅，“中和”操作增加了設(shè)備的尺寸，安裝空間變大，而且系統(tǒng)啟動需要一段時間才能達到效果，不適用短距離航程內(nèi)的船舶使用。其工作原理如圖3.1所示：圖3.1青島雙瑞B(yǎng)alClor工作流程圖（2）青島OceanGuard壓載水處理系統(tǒng)大體由過濾器、控制裝置和電催化裝置三部分組成。電催化是由超聲和催化兩個單元組成核心單元。超聲波技術(shù)可以通過產(chǎn)生即時高壓粉碎藻類的生物細胞,獲得防治藻類滅菌的良好效果；大量具有強氧化性質(zhì)的(OH-)是由催化單元生產(chǎn),該系統(tǒng)屬于"預(yù)處理和后處理"。在壓載下的水處理系統(tǒng)中、過濾器、催化劑和超聲波。處理流程幾乎相同，先經(jīng)過粗過濾，接下來就是電催化處理，其中的中和單元是可選項，在排放壓載水時可能用到。因為壓在艙內(nèi)經(jīng)過處理的壓載水都會出現(xiàn)一部分沒有降解完全的混合，一般來說這些混合物一天之內(nèi)就能夠降解，實際降解質(zhì)量與時間和水質(zhì)等多個因素有關(guān)。該水處理系統(tǒng)主要采用先進的電催化氧化技術(shù),并且使用了具有極強活性氧化的羥基自由基(OH-)大分子生物、有機物和其他無機物之間的鏈式氧化反應(yīng),殺死水中的有害微生物,從而更好地達到了壓載水處理的目標。該系統(tǒng)最終產(chǎn)品為二氧化碳,水和鹽,可以實現(xiàn)零污染的排放。整個工作過程只需要對船舶進行一次水處理,不用對壓載水向外排放作處理,所以對于大多數(shù)船舶的壓載水排水裝置都有極強的適應(yīng)性。該設(shè)備具備的優(yōu)勢有：①電催化氧化技術(shù)，廣譜性殺菌，多于多種類細菌病毒的都有極強滅除效果。②更短存放時間③對船舶殼體腐蝕傷害極小，海洋衛(wèi)士處理系統(tǒng)的可靠性在長期地使用中得到證實，處理的水對船體沒有可見腐蝕。④占用空間小、可靠配件、易安裝、維護方便，對各種大小船舶安裝的適應(yīng)性極強，各部位均采用的材料耐用，使用壽命長。⑤經(jīng)濟性強，海洋衛(wèi)士系統(tǒng)運行性價比高，處理量大耗能小。無錫藍天BSKYTMBWMS該污水處理系統(tǒng)在污水處理的方式上主要是采用物理、機械、化學相結(jié)合的污水處理方法,首先利用水力旋流器進行最開始的粗過濾,然后進行超聲波第二次過濾,最后一步就是紫外線滅活,其污水處理過程不需要投入任何活性分子。這種被稱為三合一增強型物理殺毒處理方式,下面簡稱為（EPT），不僅滿足殺毒要求而且耗能低。這個系統(tǒng)最有特點就是水力旋流器，帶有一定壓力的壓載水從入口朝著切線進去后做外部回轉(zhuǎn)，利用了廢棄物中的垃圾和在液體表面重量輕的微生物之間比重差的因素，在離心力的作用下,兩者被壓載后的水甩向了側(cè)壁,壓載后的廢氣也按照了螺旋線的方向向下部靠近,對越到螺旋線中心的距離越近壓力值就越低,逐漸達到了真空效果,旋液分離器底部的廢氣排出嘴很小,液體不能迅速從底部的回風口中順利進入。排出,而且轉(zhuǎn)盤的回復(fù)式旋頂部因為處于較少的低壓區(qū)域,所以這種過程會導(dǎo)致部分的液體沿進氣泵的軸線方向移動而往上遷移,最后,在位于進氣泵的軸線方向上方形成了一個回復(fù)式的高速旋轉(zhuǎn)運動,粗過濾后的大量壓載水從進氣泵的輸入口被排除,大量有顆粒性的物質(zhì)從進氣泵的軸線方向沉底被排除至下部,由排渣泵的排除。在高壓載荷時的機械前端做處理,,大量顆粒性的物質(zhì)從進氣泵的中心沉底排除至下部,由排渣泵排除。在進行壓載水吸入過程中，需要對壓載水進行預(yù)處理及初步物理過濾，將水中大顆粒過濾掉并使雜質(zhì)返回海中，此時壓載水才允許被吸入艙內(nèi)。由于壓載船在長期的航行期中,這些壓載船艙內(nèi)又可能會重新產(chǎn)生一種來自新的各類病毒、細菌以及其他微生物,為了提高處理效果，可再次使用EPT處理，確保在港口檢察官上船檢查達到符合壓載水排放規(guī)定。此系統(tǒng)的裝置功能分布圖如圖3.2所示：圖3.2無錫藍天BSKYTMBWMS裝置功能分布圖此系統(tǒng)的特點是旋流器結(jié)構(gòu)簡單，安裝簡單，易于清理沉淀物，能耗損失小,維修保養(yǎng)方便。在壓載水處理過程中不產(chǎn)生副產(chǎn)物，和采用活性物質(zhì)的壓載水管理系統(tǒng)相比具有無其他污染物，不需要其他化學添加劑，對接觸到的環(huán)境以及設(shè)備沒有不良影響，同時藍天BSKYTMBWMS對船舶適應(yīng)性強，可根據(jù)船型大小進行單獨定制。其缺點就是旋流器容易受到損壞，紫外線消毒效果，容易受海水清潔度的影響。3.5壓載水設(shè)備存在的問題以及改進方向3.5.1存在的問題問題一，以現(xiàn)有的壓載水處理設(shè)備結(jié)構(gòu)作為依據(jù)對其進行使用分析，對于輔助環(huán)保設(shè)備來說，其總投資巨大，設(shè)備的運行和維護較為復(fù)雜。問題二，雖然目前各種壓載式水處理裝置在其功能和參數(shù)上都有統(tǒng)一的標準和規(guī)格,但壓載水處理設(shè)備廠家眾多，品牌冗雜，裝載元素形式不同和條件的局限性,在國際通用標準上所缺乏的規(guī)范性,給各種壓載式水處理裝置的尺寸和結(jié)構(gòu)都帶來了一定的困難。3.5.2改進方向方向一，為了保證設(shè)備的工作能力為前提條件，應(yīng)盡可能優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，提高設(shè)備自動化水平，盡可能減少故障率以及相關(guān)設(shè)備維護需求，以提高壓載水處理技術(shù)的能力和設(shè)備運行維護的經(jīng)濟性。方向二，對于設(shè)備的零配件和元器件的標準化也必將成為壓載水處理裝置將來的發(fā)展趨勢和走向。針對全球各國以及知名度較高的制造商在壓載水處理裝置領(lǐng)域的分析，對壓載水處理技術(shù)和設(shè)備的未來走向來看，現(xiàn)階段日本，韓國，美國以及作為造船大國向造船強國的中國成為全球壓載水處理裝置領(lǐng)域的主力軍，以亞洲，歐美劃分區(qū)域，確立統(tǒng)一標準。3.6壓載水處理技術(shù)未來的發(fā)展趨勢經(jīng)過長期使用的經(jīng)驗以及對先進壓載水系統(tǒng)的分析，目前，壓載水處理技術(shù)主要由兩大技術(shù)組成：主要通過"過濾和紫外線滅殺技術(shù)"的二種處理技術(shù)和"物理滅殺過濾分離和氯的強氧化性"的二種處理技術(shù)。第一組處理技術(shù)采取不確定殺滅劑法，利用化學反應(yīng)效果使水中的微生物滅活，該處理裝置逐漸演變成小型式和集中式，日常維護方便操作簡單，但對于紫外線殺菌能力的耐久性需要引起重視。第二組處理技術(shù)直接通過投加消毒劑使水中的微生物致死，消毒劑的裝置所占體積較大，在使用過程中常常需要更換藥劑，后期的維護管理比較繁瑣，存在一定的安全威脅，同時消毒劑還會加速船舶艙體的腐蝕老化。這兩種組合式加工技術(shù)有各自的優(yōu)勢，不同類型的船舶需要根據(jù)實際情況選擇合適的處理技術(shù)。壓載水處理技術(shù)由早期稚嫩不成熟的技術(shù)衍生到如今，裝置不僅更先進而且技術(shù)更加成熟穩(wěn)定，各設(shè)備同時可以符合IMO和D-2標準的要求，生產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)業(yè)鏈更發(fā)達，滿足各種新造船舶船的安裝或老式船舶的改裝需求。壓載水處理裝置經(jīng)過長期的研究和創(chuàng)造，逐漸形成多種類型的處理技術(shù)成果。3.7本章小結(jié)壓載式水處理并非一個簡單問題,它的基本要求包括了安全、可靠、經(jīng)濟。在深海中采取進行船舶壓載水置換技術(shù),這種方式是目前世界上最具經(jīng)濟效益,最具實用性,防止船舶壓載水環(huán)境污染的技術(shù)手段；但它們對于船只的運動仍然有著一定的安全隱患。本章所需要討論和介紹的其他解決方法雖然在技術(shù)和理論上的應(yīng)用可行性很高,但在其中所實施的過程中還是會發(fā)現(xiàn)有一些缺點和不足之處；比如,實用性較低,成本費用較高等。所以對于研制一種更加實用、也就是更加經(jīng)濟的預(yù)防壓載地下水污染的綜合治理方案勢頭一定要繼續(xù)抓下來。從法津和監(jiān)督工作程序的角度上,確保所有船舶在進行壓載水處理時均能有效地使用且同時確保壓載水處理系統(tǒng)正常運行,有效地消毒和去除壓艙水中的各種細菌,病原體，藻類等微生物,以達到壓載水排放地有效控制以及最終符合排放要求的目的。壓載水的處理其中包括壓載水置換，處理等二種主要的方法，分別執(zhí)行兩套標準。對IMO《壓載水公約》來說，壓載水置換僅僅屬于過程性處理辦法，但是壓載水處理的終極目標是為了達到D-2標準，使船上裝載的壓載水符合標準，這樣才可以被排入海中。本章主要分析以及敘述了幾種常用的方法，以及現(xiàn)階段先進的壓載水處理設(shè)備的優(yōu)缺點。在新標準的執(zhí)行下，各種壓載水處理系統(tǒng)更趨于科學化，效率化，精細化。

總結(jié)隨著全球貿(mào)易經(jīng)濟一體化，全球貿(mào)易驟然增加，海上運輸作為主要承載體，致使全球船舶來往數(shù)量日益增加，隨之導(dǎo)致的是海洋區(qū)域的污染問題加重，微生物全球性傳播也是一大危害之一，船舶壓載水排放對海洋環(huán)境的影響也受到相關(guān)海洋環(huán)境部門的重視。為了緩解海洋污染問題，提高海洋綠色可持續(xù)性發(fā)展的經(jīng)濟戰(zhàn)略，國際組織以及相關(guān)部門都制定了一些的標準，強制措施。同時相對應(yīng)的各種壓載水處理裝置，防污染措施也逐步研發(fā)并投入使用的行列之中。本文主要對壓載水排放及處理方式展開討論，羅列各種處理方式，包括置換，物理和化學方法等。在當前的形勢之下，對海洋環(huán)境起到保護的環(huán)保設(shè)備受到人們的關(guān)注度越來越高，重視程度也越來越高，這是海洋生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的前提條件之一。當然，在國際組織和各個國家的積極配合之下，我們有理由相信海洋環(huán)境會逐漸走向生態(tài)化。

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