压载水处理技术课件

第六章船舶压载水处理技术第一节第一节 国际船舶压载水和沉积物管理与控制公约国际船舶压载水和沉积物管理与控制公约经过14年的讨论和准备，于2004年2月13日在伦敦通过了国际船舶压载水和沉积物管理与控制公约。共有22个条款和一个规则附则，附则包括了相关技术标准和要求。公约的主要点如下：1、生效条件：不少于世界商船总吨35%的至少30个国家批准之后12个月后生效。截止2007年7月底，只有10个国家（占3.42%）批准。2、目的：通过控制和管理船舶压载水和沉积物来防止、减少和最终消除有海水生物和病原体的传播。第六章船舶压载水处理技术13、船舶的管理和控制要求：1）船舶应配备压载水管理计划。2）船舶应配备压载水记录薄记录：加装时间、处理、排放等情况。4、压载水更换的规定：1）在距离最近陆地至少200海里和水深至少200米以上的地点进行压载水更换。2）特殊情况下，应距离最近陆地至少50海里并且水深至少200米。5、压载水更换标准1）进行的压载水更换的船舶应达到其所载压载水量的95%的更换量。对于使用注入排出法进行压载水更换的船舶，注入排出压载舱三倍容积的水量，应被视为满足上述标准。2）如果船舶能够证明满足了至少95%的更换量，注入排出少于3倍水量也可以被接受。3、船舶的管理和控制要求：26、压载水性能标准：1、活的海生物：（1）10个/m（生物最小尺寸50um）（2）10个/ml（10um生物最小尺寸50um）2、微生物的排放指标（cfu-菌群单位）（1）有毒霍乱弧菌1cfu/100ml；（2）浮游动物样品1cfu/g（湿重）；（3）大肠杆菌250cfu/100ml；肠道球菌4时，溶于水中的氯气几乎都变成了H+和OCl ，极少以氯气形式存在。当pH值等于7时，HOCl约占80，OCl 占20左右。一般认为：OCl ，HOCl和Cl2 均具有氧化杀菌能力，但起主要作用的是HOCl。不少研究者指出：HOCl杀菌能力比OCl 强得多，大约要高出70-80倍以上。这是因为HOCl是中性分子，可以扩散到带负电的细菌表面，并穿过细胞膜渗入细菌体内，由于氯原子的氧化作用破坏了细菌体内的酶而使细菌死亡。HOClH+OCl-114、金属离子法。电解产生铜银离子曾成功用于处理淡水，特别是饮用水和游泳池中水。铜银离子的消毒能力取决于所处理的生物种类，所处环境条件也可能扮演极其重要的角色，特别是pH 值及病毒对金属离子的耐受性。与传统的化学消毒剂相比，电解产生的铜银离子，更不易产生健康与安全方面的问题。因为，这将直接避免在船上携带和处理化学制剂，但仍应强调环境水中铜银离子的增加以及在压载舱中的扩散对环境造成的影响。这在很大程度上取决于杀灭微生物所需的铜银离子的浓度，及在排放压载水时金属离子的消散特性。5、周围环境处理法。压载舱的防污涂层有助于减少污垢。在水运动时，防污染涂层显示出最好的处理效果，特别是压载舱不满时，船舶航行中较大风力可使压载舱中的水移动，平静的海面及完全充满的压载舱将阻止压载舱中水的流动，因此将降低防污涂层的处理效果。4、金属离子法。电解产生铜银离子曾成功用于处理淡水，特别是饮12三、其他一些处理方法或措施1、基因工程和生物技术目前对使用基因工程和生物技术来去除或减少压载水和沉积物中水生物的研究还只能停留在理论上，对压载水中微生物的影响还不清楚，而且还存在新加入物种的转移和释放问题。2、岸上处理。把压载水排放到岸上的污水处理厂进行处理，由于存在处理量大、时间长、占地面积大、设备利用低等问题，导致运行成本大幅度提高。3、压载水不排放。压载水不排放就不会造成污染，但由于减少了船舶的货物载运量，而使吨位运输成本增加了20%以上。4、证明压载水无害。在排放港口取压载水水样送交当地检验部门，验证压载水不含有入侵生物；或在港口提供外国政府的检疫监督部门有关压载水不含有入侵生物的证明后方可准许排放。三、其他一些处理方法或措施135、改造船舶结构。在船体结构设计时不设计压载水舱，从而也就没有了压载水的排放问题，但同时也存在减少了货物运载量，增加了运输成本问题。几十年来，各国研究人员做了大量理论和试验性研究工作，尝试了许多方法，但在安全性、实用性、环保性、技术可行性和投资运行费用等方面均有其局限性。MEPC以及全球压载水管理小组（Glob Ballast）认为当前还没有一种有效治理压载水的方法，不过，几种方法共同使用会取得比较好的处理效果。四、四、各类压载水处理方法的比较各类压载水处理方法的比较对于上述的一些压载水处理的方法，他们各有优缺点。正如上面提到的那样，没有一种方法是完美的。但是，海上更换压载水是被IMO认可的一种压载水处理办法，也是当前使用比较多的方法之一。另外，过滤、化学处理和热处理被认为是很有应用前景的方法。臭氧处理、电脉冲和等离子脉冲技术是比较有应用前景的方法，而其他方法就有待进一步研究和发展。5、改造船舶结构。在船体结构设计时不设计压载水舱，从而也就没141）在深海(水深2000米以上)更换压载水该方法被认为是目前防止有害物种迁移的最有效方法。深海海域的水生物少，而且这些生物不可能在大陆架水域或淡水中生存，但该操作可能不利于船舶的安全，特别是在恶劣的天气和海况下。如果认为采用排空后再注满压载水的方法不利于船舶的结构和稳性，可以采用径流(Flow-through)更换法。2）清洁压载水 该方法是指在压载时采用一些预防性措施如：避免在浅水处取水和在取水是搅动底泥，以及避免在疾病流行和水藻爆发的地区取水。但可供取水的地方可能不会太多。1）在深海(水深2000米以上)更换压载水153）证明压载水清洁无害船舶可以通过实验室的分析化验来证明其压载水未含有对接收地有害的水生物和病原体。该方法并不被认为是解决问题的有效方法。4）将压载水留在船上这一措施不能适用于所有类型的船，如散货船、和油船。5）重力分离 该方法需较长时间将颗粒沉降，须有陆地处理设备，使用受限。若用压载舱做重力分离设备，则船上需安装新的机械装置。6）离心分离 比重力分离更有效，但须有机械设备，而且不能分离与海水比重相同或差别甚微的物质。3）证明压载水清洁无害167）将压载水长期留在船上由于绝大多数的生物不能适应压载水中黑暗、铁含量高的环境，因此如将压载水保存在船上超过100天，将最大限度地杀死水中生物，但油轮和散货船可能将不得不将压载水在3个月之内排放掉。8）对沉积物进行处理很多水生物都在压载水的沉积物中，因此应对压载水中沉淀下来的沉积物定期的进行处理。应对船舶设计做适当修改，以最大限度减少压载水中的沉积物。9）用接收装置接收将压载水排入接收装置中是对压载水进行有效控制的一种方法，但该方法的实施取决于港口提供接收装置。7）将压载水长期留在船上1710）过滤在船舶装载压载水时采用过滤装置可以滤掉那些较大的生物如小型海藻等，但体形微小的生物却不能被滤掉，这些微生物将会被排放到压载水的接收地区。若使用凝结剂，将十分有效，但须恢复压载水的PH值后排放到港口，且需时间较长，不适宜船上使用。11）紫外线照射紫外线照射对不同生物有不同的效果，有些生物对紫外线有很强的抵抗性，处理效果还取决于压载水的透明度，但如果该方法与过滤法共用将取得良好的效果。该方法无毒副作用，并对船舶管路、泵体和船舱涂层无不利影响。10）过滤1812）对压载水进行加热此法是一种具有潜在吸引力的解决方案，把压载水加热至3638，并保持26小时，就可以杀死斑马贝；把压载水加热至80以上约8分钟，就能杀死所有生物。巴斯德杀菌法的目标温度60，杀死压载水中微生物所需能量可高达90MW,而船舶只有20MW剩热能。在航行途中采用该方法处理压载水取决于加热的有效性，同时还必须考虑热应力的问题。13）臭氧处理 能有效杀灭微生物，但有很强的腐蚀性。14）用氯进行消毒其效果取决于温度、消毒时间和水的值。但用氯消毒过的压载水排放后可能对排放地环境带来不利的影响，氯与某些有机化合物反应会产生致癌物质。另有腐蚀性。12）对压载水进行加热1915）用柴油机废气柴油机废气几乎能杀灭压载舱中所有微生物，但压载水同时也被污染，与受污染压载水接触的其他微生物同样能被杀死。16）生物处理在压载水中加入肉食性或寄生性生物以消灭压载水中生物，该方法尚需进一步研究。17）用电解法生成铜离子和银离子进行处理该方法比加氯消毒法更为有效，但某些生物能提高对高浓度银离子和铜离子的耐受能力，高浓度的银离子和铜离子水对环境的影响也需要做进一步研究。15）用柴油机废气20五、压载水不同处理方法的经济性分析五、压载水不同处理方法的经济性分析1）过滤过滤元件体积小，易于操作，不需很大的安装空间。如果处理装置可装在尺寸较小的装置（如集装箱大小）内，那么装于船上是可能的。估计安装压载水过滤处理装置的初投资为2.9百万美元，运行费用每1000立方米压载水为117.6美元，总费用合计为每1000立方米压载水需1000美元。50微米和500微米的粗过滤装置的费用高达2.4百万美元和1.6百万美元。2000微米的大尺寸过滤装置估计费用为0.9百万美元，能每小时处理4000立方米压载水。2）加热处理为了改善热交换器对柴油机冷却水的废热利用，每艘船需9400美元管路的改装费，对一艘147000吨的散货船而言需50000美元。装置的运行费用相对来说比较便宜，它取决于全部的相关参数（比如，所要求的温度、需处理的压载水量、压载舱的位置和船舶的航行路线等）五、压载水不同处理方法的经济性分析213）紫外线照射：处理量总计为1000立方米每小时的3至4套紫外线灭菌装置的初投资费用大约在98000到134400美元。为了处理抗紫外线的兰绿藻，费用需增加10倍，电力消耗为10到20 瓦每立方米。有关文献指出，一天处理3000立方米的地表水的大型装置耗电10至16瓦每立方米。除电力消耗外，其他费用还应包括每4000小时需更换的紫外线灯泡及大约2年需更换的石英套。这两项的每项费用大概是500美元。4）氯化处理：用5 mg/L氯的低浓度处理水时的报价大约为1000吨4.9美元，当用高浓度的氯消毒处理大量压载水时，费用也相应提高，约为上述价格的20到100倍。处理40000吨压载水需4到20吨氯。经细过滤后再处理等量的压载水仅需200kg氯，如使用这种剂量处理压载水，那么氯化是一种相对便宜的方法。根据有关估算，以2mg/L有效氯的浓度处理能力为4000立方米每小时的装置费用约为376500美元。3）紫外线照射：处理量总计为1000立方米每小时的3至4套紫22 5）金属离子用电解的方法产生铜、银离子处理压载水，若处理量为20000吨的装置所需空间为3m2m2m,初投资费用约为100000美元。运行费用很大程度上取决于电力消耗和电极定期更换。6）臭氧处理臭氧是一种高度水物质，且嗅觉阀值约为0.01ppm,使用时必然采取高度安全措施。与制氯装置相比，臭氧产生装置的初投资总费用相对较高。处理量为4000立方米每小时的臭氧产生设备的费用可超过2.9百万美元，而同样处理量的投氯装置费用低于376500美元。其运行和维护费用远远高于氯化处理，这种处理除了费用很高外，臭氧对压载水系统而言可能是一种潜在的腐蚀剂。5）金属离子237）陆上处理装置：以每年岸上处理11.5百万立方米的压载水为基准计算。对一个处理量为52000立方米的处理装置，其设备费用（包括舱柜、过滤装置、紫外线照射系统、化学处理装置、剩余物处理和残余物处理等）估计为13.2到27.9百万美元，运行费用为1000立方米压载水132美元（包括化学品、电力、维护保养、人力、检测和残余物处理等），总计费用估计为1000立方米压载水500到900美元。8）船上处理：以船上需每年处理0.5百万立方米压载水作计算（以每艘船每月计算）。（1）商船。估计安装过滤装置处理压载水，初投资费用非常高，因此这种方法不适宜。（2）专用处理船。若处理量在4000立方米每小时的船舶，处理设备的费用约为30.9百万美元。这些费用包括购买二手船，船舶改进及安装（几套）处理装置以及附加的管路及电力供应。船上处理装置的费用估计在每100立方米400美元，总费用为处理1000立方米压载水790美元。7）陆上处理装置：以每年岸上处理11.5百万立方米的压载水为24