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摘要：船舶壓載水（也叫船舶壓艙水）對(duì)保證船舶穩(wěn)定性和航行安全起著至關(guān)重要的作用。然而船舶壓載水中帶有的病原體和有害生物也隨壓載水在范圍內(nèi)一起轉(zhuǎn)移,污染海洋、危害人類(lèi)。本文著重從實(shí)用性角度對(duì)處理船舶壓載水過(guò)濾-紫外線消毒器的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行分析。過(guò)濾作為*級(jí)預(yù)處理，去除海水里較大的固體懸浮物和微生物。船舶壓載水紫外線消毒器作為二級(jí)處理，處理海水中殘存較小的的微生物和細(xì)菌。此組合處理方法平均滅活率達(dá)到98%以上,且組合設(shè)備簡(jiǎn)單易于維護(hù)保養(yǎng),投資維護(hù)費(fèi)用低,處理成本約是傳統(tǒng)方法的1/5，經(jīng)分析，處理船舶壓載水過(guò)濾-紫外線消毒器的應(yīng)用技術(shù)是可行的。
關(guān)鍵詞：船舶壓艙水，船舶壓載水,過(guò)濾,紫外線,船舶壓載水紫外線消毒器，微生物
　　概述
　　當(dāng)今，超過(guò)90%的貨物是通過(guò)船舶運(yùn)輸來(lái)完成的。壓載水對(duì)保持船舶的平衡穩(wěn)定和船舶的安全有效操作起著至關(guān)重要的作用,船舶壓載操作是船舶安全航行的*條件。由于船舶的大小和用途不同,每條船可攜帶的壓載水量也不相同,少的幾百公斤,大的則超過(guò)10萬(wàn)噸。每年估計(jì)有100億噸的壓載水在轉(zhuǎn)移。海事組織壓載水工作小組研究發(fā)現(xiàn)，每天至少有7000個(gè)有機(jī)體等隨船舶壓載水遠(yuǎn)航至他鄉(xiāng)。物種互相入侵，加劇了海洋生態(tài)鏈和環(huán)境的惡化。然而在壓載水的眾多處理方法中，我們無(wú)法使用單一的方法處理壓載水使得其滿足海事組織的要求。基于過(guò)濾和紫外線技術(shù)對(duì)于壓載水處理的有效性，我們?cè)诒疚姆治隽诉^(guò)濾-紫外線消毒器聯(lián)用處理壓載水的應(yīng)用是實(shí)用性。
　　2、過(guò)濾-紫外線技術(shù)處理船舶壓載水的研究現(xiàn)狀
　　在研究利用紫外線對(duì)壓載水的處理過(guò)程中發(fā)現(xiàn):海水的濁度大小會(huì)影響紫外線的穿透能力,從而會(huì)降低紫外線殺滅細(xì)菌、微生物的效果。美國(guó)Maryland大學(xué)研究了過(guò)濾和紫外線聯(lián)用的壓載水處理技術(shù)，研究結(jié)果表明：在5次實(shí)驗(yàn)中，顆粒尺寸為50um以上的固體懸浮物可以過(guò)濾掉，對(duì)于50um以上的微生物平均滅活率是80%，50um以下的微生物平均滅活率是95%。根據(jù)IMO處理要求，將過(guò)濾器過(guò)濾精度設(shè)計(jì)為50um，小于此精度的顆粒由紫外線裝置負(fù)責(zé)處理。
　　3、過(guò)濾-船舶壓載水紫外線消毒器處理方法優(yōu)勢(shì)介紹
　　(1)結(jié)構(gòu)緊湊，體積??；
　　(2)質(zhì)量輕、易于設(shè)計(jì)、安裝；
　　(3)系統(tǒng)部件比較少，易于維護(hù)、調(diào)節(jié)和控制；
　　(4)過(guò)濾-紫外線處理方法屬機(jī)械和物理方法相結(jié)合,處理過(guò)程中不添加任何化學(xué)藥劑,不會(huì)造成二次污染。
　　此外采用船舶壓載水紫外線消毒器處理壓艙水還具有以下明顯的優(yōu)勢(shì)：
　　(1)率：有數(shù)據(jù)表明,在流量為200Lh,400Lh,800Lh時(shí),紫外線殺菌率分別在83%~,84%~,98%~之間,對(duì)有些微生物和病毒,滅活率總在99%以上,且殺滅時(shí)間幾乎是瞬間,節(jié)約大量時(shí)間。
　　(2)廣譜性：紫外線幾乎對(duì)各種細(xì)菌、病毒、藻類(lèi)都能殺滅。
　　(3)無(wú)生物免疫力：紫外線處理只改變了壓載水中生物的DNA結(jié)構(gòu),而傳統(tǒng)方法,在一段時(shí)間內(nèi)可有效果,但時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)產(chǎn)生生物免疫力,影響處理效果。
　　4、過(guò)濾-紫外線技術(shù)處理壓載水原理
　　過(guò)濾可以去除水中懸浮物以及微生物是毫無(wú)疑問(wèn)的，然而海水中的微生物zui小的直徑也就幾微米。如果將濾網(wǎng)的過(guò)濾精度設(shè)計(jì)很高雖然過(guò)濾效果好，但是需要的壓力過(guò)大，并且很快需要反沖洗，否則過(guò)程將難以進(jìn)行下去。因此設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)倪^(guò)濾精度（50um），這樣的話壓載水中殘存的較微小的微生物將交由紫外線處理。
　　紫外線(UV)是波長(zhǎng)介于可見(jiàn)光(400nm)與X射線(100nm)之間的電磁波，紫外光可劃分為三個(gè)波段：UV-A（長(zhǎng)波段320-400nm）；UV-B（中波段280－320nm）；UV-C（短波段100－280nm），強(qiáng)大的殺菌作用由短波段UV-C中波長(zhǎng)為253.7nm的紫外光所提供。由于UV－C具有較高的光子能量，當(dāng)它照射微生物時(shí)，就能穿透微生物的細(xì)胞膜和細(xì)胞核，破壞其DNA的分子鍵，使其失去復(fù)制能力或失去活性，不久便會(huì)死亡，從而達(dá)到我們處理壓載水的目的。
　　5、過(guò)濾-船舶壓艙水紫外線消毒器處理裝置
　　5.1過(guò)濾處理裝置
　　選擇50x250目(50um)的金屬絲網(wǎng)作為過(guò)濾材質(zhì)?？紤]到低碳鋼不耐腐蝕，容易生銹，因此不管是編制濾網(wǎng)還是打孔濾網(wǎng)的船用過(guò)濾器現(xiàn)多以不銹鋼為濾芯，不銹鋼絲網(wǎng)過(guò)濾器耐腐蝕、抗震性能好、成本低、效率較高，是比較理想的過(guò)濾材料?；谝陨系目紤]，采用不銹鋼纖維為濾材較為合適。
　　5.2船舶壓艙水紫外線消毒器裝置
　　紫外線消毒器按設(shè)計(jì)方式分為明渠型紫外線消毒器或封閉性紫外線消毒器。明渠型紫外線消毒器為在溝槽中放置由石英管罩住、加以保護(hù)的紫外線消毒燈而使污水從中流出的裝置；封閉式紫外線消毒器則為將石英管罩住的，加以保護(hù)的紫外線消毒燈裝入圓筒形密封的反應(yīng)器中，反應(yīng)器再與污水管連接的裝置，紫外線燈套在石英管中，與水流平行或垂直。相對(duì)而言，封閉型的不如明渠型的易于監(jiān)測(cè)和維護(hù)。然而封閉型的比明渠型的處理水量大，針對(duì)壓載水需要量大的特點(diǎn)，我們選用封閉型紫外線處理裝置。
　　為了能夠抵制海水的侵蝕和紫外光線的輻射老化的影響,筒體可由經(jīng)灌注鈦的無(wú)毒聚氯乙烯制成,這樣比用不銹鋼制成的設(shè)備來(lái)得輕便、耐用、成本低；紫外燈管應(yīng)采用低壓汞燈；石英套管采用氣煉高強(qiáng)度石英管,要求透紫率不小于80%,工作壓力0.45Mpa。石英套管可隔絕水同紫外光燈接觸,并可維持燈在40C的zuijia溫度下工作,因?yàn)樽贤饩€出力與燈管表面溫度有關(guān),當(dāng)溫度40C時(shí),紫外線出力zui大,套管可用浸酒精的紗布半年清洗一次,也可用拋磨粉進(jìn)行擦洗。擴(kuò)散板裝置,可避免進(jìn)水的平緩流動(dòng),以保證海洋細(xì)菌、微生物zui大限度地接觸紫外光線照射。整套處理裝置配以紫外光強(qiáng)度監(jiān)測(cè)、并連接有聽(tīng)覺(jué)或視覺(jué)報(bào)警器以及自動(dòng)關(guān)閉裝置[7]。 

5.3過(guò)濾-船舶壓載水紫外線消毒器處理流程圖
　　6、過(guò)濾-船舶壓艙水紫外線消毒器處理壓載水的可行性分析
　　6.1時(shí)間可行性分析
　　假設(shè)船舶載重量為50000噸，船舶zui大載水量為13000噸，船舶壓載水泵額定流量為200噸/小時(shí)。
　　由上述假設(shè)的數(shù)據(jù)可以得到該船對(duì)壓載水的平均處理時(shí)間
　　T=13000/200/24=2.7d
　　這是按照zui大量計(jì)算,實(shí)際上還與船舶的載重量相關(guān),壓載水的調(diào)駁量肯定小于zui大壓載量,因此,可以根據(jù)停港時(shí)間、航線長(zhǎng)短、裝卸貨情況,合理使用該方法。
　　6.2過(guò)濾-船舶壓艙水紫外線消毒器處理經(jīng)濟(jì)可行性分析
　　紫外線處理裝置本身的運(yùn)作成本很低,處理每噸海水僅需0.005~0.01元,國(guó)外紫外線燈管的有效使用時(shí)間在12000h以上，可達(dá)200t/h以上。
　　研究表明紫外線對(duì)殺滅海洋細(xì)菌和微生物是的,但在應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有少數(shù)微生物對(duì)紫外線有很強(qiáng)的抵御能力。如何殺滅這些微生物在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須予以解決。出于節(jié)能的考慮,可以用船舶柴油機(jī)的余熱把壓載水加熱到35℃~45℃左右,并保持一段時(shí)間,這樣可更有效的殺滅微生物和細(xì)菌,國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)始展開(kāi)有關(guān)的研究。
　　7、結(jié)論
　　綜上所述，可得出如下結(jié)論：
　　(1)用過(guò)濾-船舶壓載水紫外線消毒器處理船舶壓載水,可有效地殺滅壓載水中的細(xì)菌、微生物,此方案是可行的；
　　(2)如何提高過(guò)濾-船舶壓艙水紫外線消毒器裝置的有效性、經(jīng)濟(jì)性、系統(tǒng)優(yōu)化等方面有待進(jìn)一步研究和實(shí)踐。