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摘 要：结合我司120000DWT散货船的电解式压载水处理系统技术订货情况，对电解式压载水处理系统的工作原理和特点进行了分析对比，整理出不同厂家的技术方案特点及订货注意事项，为今后的电解式压载水处理系统的技术订货提供借鉴。
关键词：压载处理系统;电解式;技术;订货;分析
中图分类号：U664.82 文献标识码：A
Technical Ordering of Electrolytic Ballast Water Treatment System
CHEN Tingting， HUANG Qiuyun， WANG Yao， SHEN Jian
（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.， Ltd.， Guangzhou 510715 ）
Abstract： Combined with the technical order of electrolytic ballast water treatment system （BWTS） for the 120000t bulk carrier， this paper analyzes and compares the working principle and characteristics of electrolytic BWTS， sorting out the relevant technical solution characteristics of different BWTS manufacturers and related ordering notice.
Key words： Ballast water treatment system （BWTS）; Electrolytic type; Technology; Ordering; Analysis
1 前言
为了解决船舶压载水排放作业导致海洋生物入侵的问题，压载水公约（2017-9-8）应运而生。此公约要求船舶压载水排放作业时，需要做一定的處理。压载水公约主要包含D-1标准和D-2标准，其中压载水置换可满足前者要求，而配备压载水处理系统则可满足后者要求，具体要求见表1所列。
压载水处理装置包括：电解式;UV消毒式;膜分离+充氮驱氧式等。无论采用何种处理方式，都是船舶设计的一个重要考虑因素。鉴于电解式压载水处理系统在我司应用较少，本文主要分析该类型压载水处理系统的设计方案和特点，以及在技术协议签订过程中应注意的事项。
2 电解式压载水处理系统
电解式压载水系统，主要由过滤器单元、电解单元、中和药剂单元、检测控制阀门及仪表等组成，其处理流程包括以下三个步骤：
（1）过滤—-除去压载水中大于50 um的微生物;
（2）灭活—-当压载水通过过滤器后进入电解槽时，电解槽电解产生氯离子，以灭活压载水中的微生物;
（3）中和---当压载水需要排出舷外时，中和单元检测水中的氯含量，如电解残留物质量超过排放要求，则中和单元加注中和药剂到压载水中，使排出口压载水中的TRO浓度在0.1 mg/L以下。
现以120 000 DWT散货船压载水处理系统为例。该压载水处理装置处理量为1 600 m?/h，共2套：
（1）在船舶压载过程中，压载水系统接收到流量计的信号而启动：舷侧的压载水经过主过滤器（滤网精度为50μm，以有效滤除直径大于50μm的海生物），接着进入电解槽（有两种型式：部分流量式;全流量式），最后到达相应的压载舱内;
（2）在船舶排载过程中，TRO单元检测排出的压载水的TRO浓度，此时中和单元自动计算并判断是否需要加注中和药剂以减少氧化剂浓度，满足要求的压载水即可排出舷侧。
该压载水系统包括：流量计、过滤单元（具备自动反冲洗和排污功能，含控制柜）、升压泵、蒸汽式换热器、电解单元（含机械排风设备、氢气探测仪、防火帽）、加药单元、TRO取样单元（含余氯分析仪）、TRO泄放单元、中和单元、系统控制柜、电动机控制柜、遥控面板等。
2.1 过滤单元
如表2所示，不同的压载水处理装置厂家设计的过滤单元，其基本原理都是能够去除大于50 μm的微生物，且具备自动反冲洗和排污功能，唯独厂家四的产品是不需要自动反冲洗和排污功能。因此在实际订货过程中，要结合压载水泵的技术参数注意过滤器的进口允许压力、压损等是否能够满足要求;如规格书无额外要求，一般来说自动反冲洗、排污以及材料特性等可根据设备厂家标配;需注意是否带有控制箱并根据布置情况要求厂家散供还是机带。
2.2 电解单元
电解式压载水系统的核心部件是电解单元。不同厂家其设计的电解单元不一样，主要分为电解式和电催化式，而电解式又分为部分流量式和全流量式。
（1）电解式压载水处理装置，在电解过程中会产生氢气。一般来说，全流量式产生的氢气很少，直接排放到压载舱内不会对压载舱及相关透气等产生影响，但在签订技术协议时最好也要求设备厂家提供相关的试验报告及保证书;部分流量式是从海水总管/压载总管上抽约1%的海水来进行电解，在电解单元前会配备增压泵和热交换器，以使进入电解单元的海水保持一定压力和温度，使电解效果更为理想。 鉴于该1%的电解海水会产生高浓度的次氯酸钠溶液，故输送次氯酸钠溶液到压载主管/混合管路上的管路需要碳钢特涂或者选用不锈钢/玻璃钢等耐腐蚀材质的管材。
此外，电解出高浓度次氯酸钠溶液的同时，也会产生大量的副产物——氢气，该氢气需要通过风机排放至露天区域，出口处需加装防火帽。在签订技术协议时，可要求设备厂家散供防火帽，以避免后期订货漏订。此外，该透气管一般需要加装氢气探测仪，有些厂家会要求在电解单元出口处也加装氢气探测仪，这需要落实到供货清单。
（2）电催化式压载水处理装置，并不是靠电解海水制氯来产生氧化物的，严格来说其仅属于广义上的电解处理方法。由于其电解单元催化出来的主要氧化剂是羟基自由基，该氧化剂的特点是攻击能力强，能有效灭杀微生物且不产生氢气，因此不需要配备氢气探测仪、机械排风以及防火帽等设备，比电解式压载水处理系统简单，相对容易布置，而且整个系统功率消耗低于电解式压载水处理系统，对全船电力负荷影响相对较小。
针对于表2设备厂家二研发的电解单元，除了具备电催化技术，还包含了超声技术。超声部分主要是对催化单元进行清洗，相当于免维护功能，与需要清洗维护电解单元的电解式压载水处理系统相比，可节约一套清洗单元。
（3）无论采用上述哪种处理方式，都要求进入电解单元的海水具有一定盐度值。在技术订货阶段，需要确认该船是否会航行在淡水区域，以及有无对海水区域的盐度要求。
不同的压载水处理装置系统，要求的EDU盐度条件不尽一致，如规格书无额外要求，则以设备厂家的标配为准。
2.3 TRO取样单元和TRO泄放单元
TRO取样单元和TRO泄放单元为监测单元，包括：盐度表和TRO监测仪。用于检测压载水的盐度和TRO，使压载水管理系统在最佳的状态中运行。
不同厂家的压载水处理系统，其提供/要求取样/泄放口的数量/位置并不一致，一般在订货时按厂家要求执行即可（需注意取样/泄放口的布置、安装等要求）。但是，当设备厂家的PID图中指出扫舱排舷外的管路上需要加装取样口并单独排出舷外时，需根据扫舱泵参数、压载总管参数、扫舱工况（需核查规格书/船东有无单独扫舱功能要求）等实际情况，考虑是否可以把扫舱泵出口后的管路合并到排载管路上，以减少相应的管路/取样中和口/阀门。
2.4 中和单元
系统运行期间当TRO 达到设定值，能够完全杀灭水中的藻类、细菌和其他微生物。进入压载舱的压载水中含有不完全降解氧化剂，通常2～3天内降解到 0 mg/L，降解情况与水质和压载水进舱时间有关。
IMO 要求卸载压载水过程中压载水的氧化剂含量少于0.1 mg/L，满足要求则可以直接排放至任何海域。反之，若大于0.1 mg/L，则中和系统会自动启动，采用中和计量泵把中和剂（一般采用硫代硫酸钠）添加到系统管道中，如表3所列。
3 结束语
随着压载水公约的正式生效，越来越多的船舶安装/加装压载水处理系统。如何选择合适的压载水处理系统，将是船舶设计的重要部分。本文阐述了电解式压载水处理系统的工作原理和特点，以及订货注意事项，可为日后的电解式压载水处理系统的技术订货提供借鉴。
参考文献
[1]各种压载水处理装置原理一览.船海讲坛， 2016.
[2] 設备厂家一协议资料， 2018.
[3]吴陈森.压载水排放标准对船舶设计的影响分析[J].基层建设，2016.
[4]党坤.船舶压载水管理公约现状及履约建议[J].中国远洋航务， 2015
（2）： 62-63.
[5]吴芳，周鲁兵.船舶压载水管理及在设计过程中应考虑的问题[J].江
苏船舶， 2010（6）：23-27.
[6]刘昭青.海环会批准关于新船舶设计满足压载水管理要求的通函[J].
交通环保， 2002， 23（3）：45-45.
[7]张楷.压载水处理系统研究进展[J].环境科学导刊，2012.
[8]沈苏雯.压载水处理技术最新发展[J].中国船检，2012.
关键词：压载处理系统;电解式;技术;订货;分析
中图分类号：U664.82 文献标识码：A
Technical Ordering of Electrolytic Ballast Water Treatment System
CHEN Tingting， HUANG Qiuyun， WANG Yao， SHEN Jian
（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.， Ltd.， Guangzhou 510715 ）
Abstract： Combined with the technical order of electrolytic ballast water treatment system （BWTS） for the 120000t bulk carrier， this paper analyzes and compares the working principle and characteristics of electrolytic BWTS， sorting out the relevant technical solution characteristics of different BWTS manufacturers and related ordering notice.
Key words： Ballast water treatment system （BWTS）; Electrolytic type; Technology; Ordering; Analysis
1 前言
为了解决船舶压载水排放作业导致海洋生物入侵的问题，压载水公约（2017-9-8）应运而生。此公约要求船舶压载水排放作业时，需要做一定的處理。压载水公约主要包含D-1标准和D-2标准，其中压载水置换可满足前者要求，而配备压载水处理系统则可满足后者要求，具体要求见表1所列。
压载水处理装置包括：电解式;UV消毒式;膜分离+充氮驱氧式等。无论采用何种处理方式，都是船舶设计的一个重要考虑因素。鉴于电解式压载水处理系统在我司应用较少，本文主要分析该类型压载水处理系统的设计方案和特点，以及在技术协议签订过程中应注意的事项。
2 电解式压载水处理系统
电解式压载水系统，主要由过滤器单元、电解单元、中和药剂单元、检测控制阀门及仪表等组成，其处理流程包括以下三个步骤：
（1）过滤—-除去压载水中大于50 um的微生物;
（2）灭活—-当压载水通过过滤器后进入电解槽时，电解槽电解产生氯离子，以灭活压载水中的微生物;
（3）中和---当压载水需要排出舷外时，中和单元检测水中的氯含量，如电解残留物质量超过排放要求，则中和单元加注中和药剂到压载水中，使排出口压载水中的TRO浓度在0.1 mg/L以下。
现以120 000 DWT散货船压载水处理系统为例。该压载水处理装置处理量为1 600 m?/h，共2套：
（1）在船舶压载过程中，压载水系统接收到流量计的信号而启动：舷侧的压载水经过主过滤器（滤网精度为50μm，以有效滤除直径大于50μm的海生物），接着进入电解槽（有两种型式：部分流量式;全流量式），最后到达相应的压载舱内;
（2）在船舶排载过程中，TRO单元检测排出的压载水的TRO浓度，此时中和单元自动计算并判断是否需要加注中和药剂以减少氧化剂浓度，满足要求的压载水即可排出舷侧。
该压载水系统包括：流量计、过滤单元（具备自动反冲洗和排污功能，含控制柜）、升压泵、蒸汽式换热器、电解单元（含机械排风设备、氢气探测仪、防火帽）、加药单元、TRO取样单元（含余氯分析仪）、TRO泄放单元、中和单元、系统控制柜、电动机控制柜、遥控面板等。
2.1 过滤单元
如表2所示，不同的压载水处理装置厂家设计的过滤单元，其基本原理都是能够去除大于50 μm的微生物，且具备自动反冲洗和排污功能，唯独厂家四的产品是不需要自动反冲洗和排污功能。因此在实际订货过程中，要结合压载水泵的技术参数注意过滤器的进口允许压力、压损等是否能够满足要求;如规格书无额外要求，一般来说自动反冲洗、排污以及材料特性等可根据设备厂家标配;需注意是否带有控制箱并根据布置情况要求厂家散供还是机带。
2.2 电解单元
电解式压载水系统的核心部件是电解单元。不同厂家其设计的电解单元不一样，主要分为电解式和电催化式，而电解式又分为部分流量式和全流量式。
（1）电解式压载水处理装置，在电解过程中会产生氢气。一般来说，全流量式产生的氢气很少，直接排放到压载舱内不会对压载舱及相关透气等产生影响，但在签订技术协议时最好也要求设备厂家提供相关的试验报告及保证书;部分流量式是从海水总管/压载总管上抽约1%的海水来进行电解，在电解单元前会配备增压泵和热交换器，以使进入电解单元的海水保持一定压力和温度，使电解效果更为理想。 鉴于该1%的电解海水会产生高浓度的次氯酸钠溶液，故输送次氯酸钠溶液到压载主管/混合管路上的管路需要碳钢特涂或者选用不锈钢/玻璃钢等耐腐蚀材质的管材。
此外，电解出高浓度次氯酸钠溶液的同时，也会产生大量的副产物——氢气，该氢气需要通过风机排放至露天区域，出口处需加装防火帽。在签订技术协议时，可要求设备厂家散供防火帽，以避免后期订货漏订。此外，该透气管一般需要加装氢气探测仪，有些厂家会要求在电解单元出口处也加装氢气探测仪，这需要落实到供货清单。
（2）电催化式压载水处理装置，并不是靠电解海水制氯来产生氧化物的，严格来说其仅属于广义上的电解处理方法。由于其电解单元催化出来的主要氧化剂是羟基自由基，该氧化剂的特点是攻击能力强，能有效灭杀微生物且不产生氢气，因此不需要配备氢气探测仪、机械排风以及防火帽等设备，比电解式压载水处理系统简单，相对容易布置，而且整个系统功率消耗低于电解式压载水处理系统，对全船电力负荷影响相对较小。
针对于表2设备厂家二研发的电解单元，除了具备电催化技术，还包含了超声技术。超声部分主要是对催化单元进行清洗，相当于免维护功能，与需要清洗维护电解单元的电解式压载水处理系统相比，可节约一套清洗单元。
（3）无论采用上述哪种处理方式，都要求进入电解单元的海水具有一定盐度值。在技术订货阶段，需要确认该船是否会航行在淡水区域，以及有无对海水区域的盐度要求。
不同的压载水处理装置系统，要求的EDU盐度条件不尽一致，如规格书无额外要求，则以设备厂家的标配为准。
2.3 TRO取样单元和TRO泄放单元
TRO取样单元和TRO泄放单元为监测单元，包括：盐度表和TRO监测仪。用于检测压载水的盐度和TRO，使压载水管理系统在最佳的状态中运行。
不同厂家的压载水处理系统，其提供/要求取样/泄放口的数量/位置并不一致，一般在订货时按厂家要求执行即可（需注意取样/泄放口的布置、安装等要求）。但是，当设备厂家的PID图中指出扫舱排舷外的管路上需要加装取样口并单独排出舷外时，需根据扫舱泵参数、压载总管参数、扫舱工况（需核查规格书/船东有无单独扫舱功能要求）等实际情况，考虑是否可以把扫舱泵出口后的管路合并到排载管路上，以减少相应的管路/取样中和口/阀门。
2.4 中和单元
系统运行期间当TRO 达到设定值，能够完全杀灭水中的藻类、细菌和其他微生物。进入压载舱的压载水中含有不完全降解氧化剂，通常2～3天内降解到 0 mg/L，降解情况与水质和压载水进舱时间有关。
IMO 要求卸载压载水过程中压载水的氧化剂含量少于0.1 mg/L，满足要求则可以直接排放至任何海域。反之，若大于0.1 mg/L，则中和系统会自动启动，采用中和计量泵把中和剂（一般采用硫代硫酸钠）添加到系统管道中，如表3所列。
3 结束语
随着压载水公约的正式生效，越来越多的船舶安装/加装压载水处理系统。如何选择合适的压载水处理系统，将是船舶设计的重要部分。本文阐述了电解式压载水处理系统的工作原理和特点，以及订货注意事项，可为日后的电解式压载水处理系统的技术订货提供借鉴。
参考文献
[1]各种压载水处理装置原理一览.船海讲坛， 2016.
[2] 設备厂家一协议资料， 2018.
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苏船舶， 2010（6）：23-27.
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[7]张楷.压载水处理系统研究进展[J].环境科学导刊，2012.
[8]沈苏雯.压载水处理技术最新发展[J].中国船检，2012.