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1、船舶压载水处理装置及其产业发展分析白韬光1,高绪成2,王新奇3,李烁朋I（1.中国船舶重工集团公司第704研究所，上海200031：2.中船重工船舶设计研究中心有限公司，北京IOoo81；3.中国船舶重工集团公司，北京100O97）摘要：船舶压载水及沉积物控制和管理公约于2004年2月通过后，将于近期满足生效条件。文章对近年来国际上出现的船舶压载水处理技术以及各国生产商的产品现状进行了介绍和分析，对船舶压载水处理装置市场竞争、产业发展趋势进行了论述和探讨，并对我国企业如何应对未来竞争提出了应对措施。关键词：船舶压载水；处理技术：船舶压载水处理装置；产业发展中图分类号：U664.9+2文献标志码
2、：ADOIAnalysisonShipBallastWaterTreatmentEquipmentandItsIndustrialDevelopmentBAITao-guang,GAOXu-cheng2,WANGXin-qi3,LIShuo-pengl（1.ShanghaiMarineEquipmentResearchInstitute,Shanghai200031.China;2.ChinaShipDesignandResetirchCenterCo.,Ltd.,Beijing100081,China;3.ChinaShipbuildingIndustryCorporation,Beijin
3、g100（）97,China）Abstract:,IniemationalConventionfortheControlandManagementofShipsBallastWaterandSedimentswasadoptedinFebruary2004,willsatisfytheconditionsinthenearfiture.Inthispaper,weintroduceandanalyzetheshipballastwatertreatmenttechnologyandtheproductofmanufacturerspresentsituationinrecentyears,di
4、scussthecompetitioninthemarketforshipballastwatertreatmentdeviceandindustrydevelopmenttrends,andputforwardtheCountenneasureshowtodealwiththefiturecompetitiontoourcountryenterprise.Keywords:shipsballastwater;technologies;ballastwatertreatmentequipment;industrydevelopment0引言国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约于2004年2月通
5、过，要求从事国际航线且需要排放压载水的民用船舶，其设计建造及营运需要满足该公约要求。公约生效条件是在满足超过占世界商用船舶总吨位的35%,至少30个国家批准的基础上，一年后公约生效川。根据IMo资料，截至2015年5月15日，共有44个国家加入了公约，占总吨位的32.86%叫预计2016年可能普遍实施。美国海岸警卫队（USCG）也于2012年3月23日发布了不受IMO相关公约生效限制的压载水管理规则，并已于2012年6月21日生效，其适用范围为航行在美国海域的所有商用船舶。USCG通过了排放到美国水域的压载水中生物标准，该标准与压载水公约的D-2标准相同。美国政府同时规定压载水的排放受美国清洁
6、法案的约束，USCG规则的要求比IMO公约更为严格。据IMO资料统计，目前已有57个压载水系统获得型式认可；有17家申请USCG认可，尚无一家获得批准,但有部分企业获得了USCG完整的型式认证批准之前起到重要过渡作用的压载水替代管理系统（AMS）认证。本文对压载水处理技术进行了阐述，对世界各国生产商压载水处理装置产品技术原理进行了介绍，对目前压载水处理产业市场竞争及发展趋势进行了分析，并提出了应对措施。1船帕压载水艇技术现状目前，压载水处理技术发展迅猛，全球各国用于压载水处理的技术多达十几种，根据理化特性的不同，主要分为三大类，即机械法、物理法和化学法也机械法主要采用过滤或离心分离等技术，将有
7、害水生物及颗粒杂质滤除；物理法主要采用紫外、脱氧、空化、超声波等技术对微生物进行处理；化学法主要采用各种化学试剂、氯化、电解氯化、臭氧、二氧化氯、过氧乙酸、过氧化氢等对水生物进行消灭。几种压载水处理工艺对比分析见表U表1几种压:防水处理工艺对比分析序号名称技术原理优点缺点1紫外工艺紫外线照射后，微生物细胞内的DNA或RNA中的碱基对产生光化学反应，形成化学二聚，在细胞分裂中阻止DNA或RNA链的复制,从而可以起到灭活的效果。1、在减灭活少微生物的同时不会产生二次污染；2、无需添加任何化学性生物剂：3、对船舱、管路等无腐蚀性：4、设备布置方便、运行操作筒单、维护费用低：5、技术成熟、广泛应用。耗
8、电量比较高，需考虑船体动力分配。2电解工艺利用电解海水产生的次氯酸、次氯酸钠等将微生物体内的生物酶氧化分解,或者使得微生物的细胞壁破坏而使得微生物灭亡。1、适用大流量压载；2、耗电量比紫外工艺略低；3、应用较多，船员比较了解。1、淡水中使用受限，需要添加盐；2、余氯会腐蚀船上金属、造成二次污染；3、需增加一道工序，中和后才能排放；4、会产生氢气，氢气的监视与排放问题比较复杂。3电催化氧化工艺利用具有催化性能的金属氧化物电极，产生具有强氧化能力的羟基、自由基或基团，对微生物进行杀灭。1、催化氧化产生的羟基、过氧化氢有很高的氧化电位，效果较好；2、羟基、过氧化氢反应后产物为水，没有二次污染：3、耗
9、电量低。1、催化电极表面涂层比较薄，使用寿命比较低：2、电极的表面结垢后清洗比较困难；3、理论上催化物（剂）衰减和受损对性能影响非常明显。4臭氧工艺臭氧具有强氧化性,可以破坏分解微生物的细胞壁，氧化分解细胞内的酶、DNA或RNA等,从而破坏微生物的代谢和繁殖过程。1、快速灭活海洋微藻、病毒和细菌，灭活效果较好：2、处理后，无有害物质残留。1、臭氧是一种腐蚀剂，使船舶涂层和船舱易受腐蚀;2、臭氧具有毒性，需配备相关的安全装置；3、设备运行、管理和维护较为更杂，对人员的要求较高。5化学药剂工艺通过化学注射泵直接输送与压载水混合添加化学药剂（如：二氧化氯，过氧乙酸等）破坏微生物细胞膜和遗传物质，影响
10、生物体的生理和代谢过程而发挥作用。1、装置结构简单：2、耗电量低。1、具有局限性，不同的药剂处理海洋微生物的有效性不同：2、与海水中的一些物质发生反应，产生有毒的副产物；3、会对结构部件造成腐蚀；4、化学药剂的运输、存储、操作等环节存在安全风险。6脱氧工艺在船舶压载舱内充入氮气制造一个低氧的环境,致使乐我水中好氧生物缺氧失活。1、腐蚀作用很小：2、脱氧处理技术的成本相对较低。1、具有局限性，对厌氧菌、泡子等杀灭效果无效：2、惰性气体中作业存在安全问题。7空化工艺水力空化是由流动的液体经水力空化器（如孔板）而产生的。在液体中，当压强降低到临界压强以下时,就会产生空化泡，这些空化泡在正压作用下溃灭
11、，其溃灭过程极短，从而在该点产生瞬间高温高压，有机物直接热解。1、处理装置简单：2、操作简单，维护费用低。1，空泡易造成管路腐蚀；2、压降损失比较大；3、效果受液体的物理化学性质影响较大。8加热工艺将海水加热到38C5OC,并保持3h4h,可杀灭大部分的水生物。可利用船舶柴油机冷却水的余热加热压载水，合理利用能量，不会造成二次污染。1、处理时间长、能耗过大；2、海水温度升高时，会引起大量盐分析出，形成积垢腐蚀船舱。2各国船舶压载水处理装置现状各国主要压载水处理装置技术工艺对比见表2。表2各国主要压载水处理装置技术工艺对比序号装置名称厂家国家技术工艺1PureballastSystemAlfaL
12、aval瑞典首先通过可反洗过滤，再利用紫外光源和Tio2两者作用产生羟基自由基杀灭微生物和细菌。2EctoSysTMZCIeanBaIlastPermascandAB瑞典首先通过圆盘式可自清洗过滤装置，再采用用电极产生高电位的羟基原子团和电解产生氯离子杀菌相结合技术。3SENDASystemHamannAG德国物理处理采用水利旋流和过渡器，核心技术采用德国DegussaGmbH生产的PERACLEANoCean制剂进行杀菌消毒。4CleanBallastRWO德国首先通过过滤置，再采用羟基杀菌技术。5UVSystem海诺威英制首先经过一个自动逆流过滤器，再通过一个含有高强度中压紫外线的消毒单元
13、杀灭微生物和细菌。6OceanSaverSystemOceansaverASE威首先通过可反洗过滤，再分两个阶段经过空化、氮气过饱和和电解处理杀灭微生物和细菌。7Greenship,sBWMSGreenshipLtd荷兰首先经过水利旋流进行物理分离，再利用电解产生氯进行生物杀菌。8AQUARIUSEC瓦锡兰芬兰首先通过反冲洗过滤器，然后注入电解装置中生成的消毒剂进行生物杀菌。8VOSNEI美国该系统使用氮气在船舶压载舱内制造-个低氧的环境，限制含氧量，极大降低了随压载水带来的水栖生物的生存率。10HydeGuardianHyde工国首先通过自清洗过滤，再利用紫外处理杀灭微生物和细菌。IIEle
14、ctro-CleanSystemTechcrossLtd韩国利用电解模块的电位差直接杀菌和电化学反应产生氯离子杀菌相结合技术。12GloEnPatrolTMPANASIACo.Ltd韩国首先通过过滤，在利用中压紫外杀灭微生物和细菌13NK-O3BlueBallastNK韩国利用臭氧技术直接杀菌。14EcoBallast现代重工韩国首先通过过滤，再利用紫外处理杀灭微生物和细菌。15HiBallast现代重工韩国采用电解海水技术。16HybridBallastWaterSystemMisubishiHeavyLtd日本首先通过物理过滤，再采用电解工艺产生氯进行生物杀菌。17ClearBallast
15、日立日本采用了凝结和磁分离技术，使得净化效果达到最佳状态。18TGBalIastcleanerJFE日本首先通过过滤，然后投药(TGBaIlaStCleaner)进行处理。19unitorWilhelmsen集团南非采用臭氧+电解+气穴+过滤”技术进行处理。20BLUEOCEANSHIELD中远/清华中国首先通过过滤，再利用紫外处理杀灭微生物和细菌。21BaIClorBWMS青岛双瑞中国首先通过过滤，再采用电解海水产生次氯酸钠技术。22OceanGuard青岛海德威ll,l,1首先通过可反洗过滤器，再利用超声强化电子协同产生高级氧化物质杀灭微生物和细菌。23BSKY无锡蓝天电子中国首先通过旋分
16、分离器，再利用超声波和紫外技术杀灭微生物和细菌。24ShanghaiHYBWTS上海亨远船舶设备中国首先通过过滤，再利用紫外处理杀灭微生物和细菌。25OceanDoctor九江精密设备中国首先通过过滤，再利用紫外光催化作用杀灭微生物和细菌。26Niballast江苏南极中国首先通过过滤，再利用脱氧技术降低压载水生物的生存率。27CyeBWTS上海船研环保中国首先通过过滤.再利用紫外处理杀灭微生物和细菌。28Seascape南通海景船舶中国首先通过过滤曙，再利用超声波和紫外技术杀灭微生物和细菌。29BALWAT704所中国首先通过过滤，再利用紫外处理杀灭微生物和细菌。30TMP宜兴帕克德环保中国
17、首先通过过滤，再利用紫外处理杀灭微生物和细菌。31YP-BWMS浙江鹰鹏船舶设备中国首先通过过滤，再利用紫外处理杀灭微生物和细菌。大部分压载水处理装置有两个过程：1）液相-固相分离去除压载水中较大生物颗粒；2）对压载水中的生物和微生物消毒灭活。第1过程以过滤技术为主，而第2过程以紫外和电解工艺为主，各国供应商产品技术市场分布见图1。表2中采用电解工艺的青岛双瑞压载水处理装置介绍如下：青岛双瑞BalClorBWMS采用过游+电解工艺。海水经过滤后进入电解单元，电解海水时从主管道上引一路海水进入电解装置产生次氯酸，经过除气后进入主管道，对微生物进行灭活。气体去除装置内装有风机，风机旁有气压传感器C
18、该系统简单有效，设备核心部件为电解槽，采用旁路电解技术，安装方便：系统包含中和技术，可以除去压载水中可能存在的余氯，处理量为100m-7000m3h,规格型号覆盖全部三大主力船型。表2中采用紫外工艺的704所自主研发的压载水处理装置介绍如下：704所BALWAT压载水处理装置（图2）采用过滤+紫外工艺。过漉单元位于紫外线系统之前，其作用是去除较大颗粒物等杂质，同时去除50m以上的浮游生物，过滤单元运行和反冲洗不影响紫外的处理过程，反冲洗液排放到原海域中。紫外单元产生适合剂量的紫外线，有效灭活被处理水体中的藻类和细菌等微生物，紫外线具有高效的广谱杀菌性，几乎所有的细菌、病菌都能被高效率杀灭。70
19、4所BALWAT不加入任何化学药剂，因此不会对水体和周围环境产生二次污染，并且运行安全可靠、维护简单、费用低，占地小，无噪音，可连续大水量消毒，可满足集装箱船、散货船和大型油轮等各类远洋船舶的需求。704所BALWAT历时3年，经研发设计、部件试验、不同比例样机制作、微生物性能测试、环境试验、岸基试验、装船试验、评审等环节的工作，获得国家专利多项，具有自主知识产权，获得了中国船级社的型式认可证书，在科考船、工程船上大量应用。图2704所BALWAT压载水处理装置3船舶压载水也装置市场竞争目前从全球市场来看，压载水处理装置获得较多订单的供应商主要有：瑞典阿法拉伐（AIfaLaVa1）、美国Hyd
20、e、韩国PanaSia,而我国青岛双瑞和海德威也有一定的表现。可以看出，目前压我水市场并非是少数供应商垄断，由于获得IMo最终认可和各国主管机关型式认可的压载水处理装置数量较多，且各发展较好企业的技术实力相差并不大，市场处于相对充分竞争的局面。世界上出现的压载水处理系统品种繁多，价格差距也较大，安装和运行成本也有很大的差距。从压载水处理装置公司的订单情况和市场占有率来看，现在的竞争格局比较混乱，欧美、韩国、Fl本以及中国的公司展开激烈的竞争。瑞典的AlfaLaVal公司是世界上最先研制出压载水处理装置并且率先获得一系列认证的公司，处于领先地位。截至2015年8月，阿法拉伐PureBallast
21、已经在全球范围内安装了近IOoO套，其中包括在中国安装的近150套，取得了不俗的成绩。美国HydeGOldBWTs因为它的紧凑尺寸是改装船的理想选择，深受众多船东和运营商的欢迎，截止2014年底已获得突破400套订单。韩国的PANASlA起步较早，而且占地小价位低，产品具有一定优势，公司与韩国造船企业紧密相连，积极向船东推广，具有很好的业绩。瓦锡兰也积极进军压载水处理市场，2015年8月将为BemhardSchulteGmbH&CoKG公司提供Aquarius压载水管理系统，目前该公司有38艘船计划将在未来5年改装该系统。瓦锡兰系统的交付将在今年开始，至2017年完成。青岛双瑞压载水装置以其安
22、装体积小、功耗低、布置灵活、安全性高的特点在市场竞争中表现出色。2015年7月，青岛双瑞再次获得中海集团4艘VLCC（超大型油船）压载水管理系统订单。该公司BalQOr产品已在包括VLeC和LNG船在内的国内外各类船舶上安装了400多台套。海德威也积极开拓市场。2015年6月，继包揽欧洲汽车运输船巨头意大利GrimaIdi集团12艘汽车运输船压载水设备订单后，又与泰国最大船东珍宝航运（PreCiOUSShiPPing）签订战略协议，成为其改装压载水设备唯一供应商，该协议签订使得海德威在东南亚拥有的订单将超过100条船。4船舶压载水处理产业发展趋势及应对措施众所周知，压载水管理公约生效已日益临近
23、。作为一种海洋环境保护技术装备，压载水处理技术与装置在国际相关环保公约逐步实施的大背景下取得了快速的发展。据专家预测，未来5年，每年将有1万余艘船需要加装压载水处理装置：在2020年之前，约68（XX）艘船舶需要安装压载水装置。英国GlobalWaterIntelligence（GWI）在最新报告中表示，未来5年内，有关压载水管理装置投资支出将达到约456亿美元。据GWl估计，到2019年，压载水装置支出规模或达到顶峰，其中，船舶改装支出占绝大部分，在所有船舶中，散货船、油船、集装箱船等三大主流船型的压载水装置需求可能最多，压载水处理装置更新改装将成为全球修船企业发展新引擎。船舶压载水处理市场
24、具有十分广阔的发展前景。面对巨大商机，市场的争夺也进入白热化阶段。由于目前各国产品价格差异较大，市场还没有明确衡量其价值的标准，各生产商运行成本和维护费用也不尽相同。随着更多的产品获得批准，国内企业的产品很可能还会面临国外企业的价格战。为应对压载水产业的发展趋势，建议我国企业做好以下几方面工作：D要加大市场开拓力度。我国承接的订单主要局限在国内船东和小型船舶上，市场局限性较大，要加大市场开拓力度，大力举办产品推介会，积极走访国内、外船东，提升影响力和知名度。国外供应商的产品已在上千艘船舶上进行了应用，而我国虽然有少数几家厂商也进行了一定市场开拓，但在全球压载水领域如何快速产业化，仍有较大提升空
25、间。2）积极开展研发，不断改进设计。目前一些国家（如美国、澳大利亚）已通过立法，提高了各类船舶在其水域排放压载水的标准。虽然我国现有通过的几套压载水处理装置都满足压载水管理公约标准要求，但上述国家对压载水排放的要求比压载水管理公约更严格，我所企业还需不断加强研发和改进设计，逐步形成高度集成化、模块化和标准化的通用性装备，以满足更高的标准要求。3）提供针对性解决方案。要从船东、船厂角度来看，如何从经济性、可靠性、安全性、船体破坏性、二次危害性、空间安装、操作方便、维修维护、主发电设备的容量能否满足SoLAS公约等方面进行综合分析，为特定船舶选择最适合的压载水处理系统解决方案。4）做好产品的成本控
26、制工作。目前国内产品价格竞争力仍具有一定的优势，但随着市场高峰的到来和更多产品的进入，我们要做好国外产品降价的准备，要全面提高国产装备性价比和核心竞争力，确保在未来市场竞争中赢得先机。5）建立全球服务网络。建议全球完善的服务网络，将针对性解决方案和服务相结合，帮助客户建立完整的维保和服务体系，解决客户的后顾之忧。5结束语在公约即将到达生效条件的背景下，世界各国将不同原理功能与型式的压载水处理装置不断推向市场，并取得了较快的发展。我国研发厂家从无到有，对压载水处理技术掌握日渐成熟。本文介绍了我国青岛双瑞、海德威、704所等产品已取得一定产业化发展，但对于我国某些海域泥沙较多的海洋环境并没有过多的
27、研究和重视。从实际应用来看，大多数产品在前处理阶段多采用自动过滤方式，若海水泥沙较多，可能导致过滤器频繁反冲清洗或过滤堵塞，对装置的正常运行产生影响。笔者建议各产品研发商对适合我国海域泥沙较大的海洋环境还需进一步研究，增强产品处理大颗粒泥沙的技术手段，不断完善产品性能，力争船舶压载水的处理运行更加可靠、适用、安全。|12004年国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约S.国际海事组织(IMO),2004.2IMO.海上环境保护委员会第第68届会议(MEPC68)S.中国船级社,2015.邱力强，张晓荣.船舶压载水处理设备及应用技术研究进展J.青岛远洋船员职业学院学报,2012,33(4):2%31.14彭雪竹.压载水处理系统市场现状及趋势J.船舶物资与市场,2012,6:29-36.5CCS通函TM18:关于实施IMO2004年国际船脑压载水及沉积物控制和管理公约的信息通告RJ.中国船级社,2010.作者简介：白韬光(1976-),男，硕士,高级工程师。主要从事船舶设备技术研究、科技产业化工作。
