陳挺 錢仕杰 張樂 藺揚洋 陳建武

隨著《國際船舶壓載水和沉積物控制與管理公約》（以下簡稱《國際船舶壓載水公約》）的生效實施，航運業(yè)對船舶壓載水處理技術(shù)和處理設(shè)備的研發(fā)不斷深入。作為世界級集裝箱港區(qū)，上海港洋山深水港區(qū)（以下簡稱“洋山港區(qū)”）的船舶壓載水排放量巨大。本文結(jié)合《國際船舶壓載水公約》和我國對船舶壓載水應(yīng)急處理的相關(guān)規(guī)定，針對洋山港區(qū)船舶壓載水排放現(xiàn)狀，基于船舶壓載水主要處理方法和工藝，提出洋山港區(qū)船舶壓載水應(yīng)急處理方案，以期為集裝箱碼頭船舶壓載水應(yīng)急處理提供參考。

1 《國際船舶壓載水公約》和我國對船舶壓載水應(yīng)急處理的相關(guān)規(guī)定

船舶壓載水是為了確保船舶安全平穩(wěn)航行而裝入船舶壓載艙中的淡水或海水。當(dāng)船舶加裝壓載水時，當(dāng)?shù)睾Ｓ虻乃飼S壓載水裝入壓載艙中，航程結(jié)束后再隨壓載水排放到目的港海域。船舶壓載水?dāng)y帶的有害水生物和病原體會威脅目的港海域的生態(tài)安全，影響生物多樣性和漁業(yè)資源可持續(xù)發(fā)展，危害人類健康和社會安定，已被認定為全球海洋生態(tài)環(huán)境面臨的四大威脅之一。為了消除船舶壓載水對全球海洋生態(tài)環(huán)境造成的威脅，國際海事組織于2004年制定《國際船舶壓載水公約》。該公約于2017年9月正式生效。截至2020年9月，已有83個國家和地區(qū)加入《國際船舶壓載水公約》，簽約國家和地區(qū)的商船噸位占世界商船總噸位的比例達到90.98%?！秶H船舶壓載水公約》包含22項條款和1個技術(shù)性附則，其核心管理要求是通過壓載水置換達到D-1排放標(biāo)準(zhǔn)，或通過壓載水處理達到D-2排放標(biāo)準(zhǔn)。為了滿足D-2排放標(biāo)準(zhǔn)，船舶需要安裝壓載水管理系統(tǒng)，即在加載壓載水時或在壓載艙內(nèi)或在排放壓載水前對壓載水實施物理、化學(xué)或生物處理，使排放的壓載水中存活的生物數(shù)量、指標(biāo)微生物等符合規(guī)定要求。

為了應(yīng)對《國際船舶壓載水公約》的生效實施，交通運輸部海事局于2019年1月11日印發(fā)《船舶壓載水和沉積物管理監(jiān)督管理辦法（試行）》，其中：第七條規(guī)定，鼓勵港口經(jīng)營人或從事港口服務(wù)的單位建設(shè)壓載水接收處理設(shè)施，以應(yīng)對船舶壓載水管理系統(tǒng)故障或其他突發(fā)狀況導(dǎo)致的無法滿足《國際船舶壓載水公約》要求的情況;第十六條規(guī)定，船舶應(yīng)當(dāng)將未經(jīng)處理或處理不達標(biāo)的壓載水和沉積物交由具備接收處理能力的單位接收處理，接收單位應(yīng)當(dāng)在接收作業(yè)完畢后為船舶出具壓載水或沉積物接收單證，并由船長簽字確認;第十七條規(guī)定，從事壓載水或沉積物接收處理作業(yè)的單位應(yīng)當(dāng)配備符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的接收處理設(shè)施。此外，上海海事局出臺《船舶壓載水和沉積物管理監(jiān)督管理指南》，允許檢測超出《國際船舶壓載水公約》標(biāo)準(zhǔn)的船舶使用港口壓載水接收處理設(shè)施處理壓載水。

2 洋山港區(qū)集裝箱碼頭基礎(chǔ)設(shè)施情況

洋山港區(qū)位于杭州灣口外的浙江省嵊泗崎嶇列島，由大洋山、小洋山等數(shù)十個島嶼組成，是我國首個在海島上建設(shè)的大型港區(qū)，也是距上海市中心區(qū)域最近的深水良港。[1]洋山港區(qū)于2002年6月26日開建，分四期工程建設(shè)：2005年12月10日完成一期工程建設(shè)，二期、三期和四期工程分別于2006年12月10日、2008年12月10日和2017年12月10日建成投用。目前，洋山港區(qū)全部四期工程共擁有集裝箱深水泊位23個，其中17個泊位可以停靠級（20萬t級）以上集裝箱船舶。[2]自投產(chǎn)以來，洋山港區(qū)集裝箱吞吐量逐年增長，目前已成為世界上規(guī)模最大、作業(yè)最繁忙的集裝箱港區(qū)。洋山港海事局的統(tǒng)計資料顯示：洋山港區(qū)現(xiàn)有77條國際航線，覆蓋全球主要經(jīng)濟貿(mào)易區(qū)[3];平均每月接卸國際班輪350艘次，其中包括級（t級）以上超大型集裝箱船舶60艘次以及級（20萬t級）以上超大型集裝箱船舶50艘次。

根據(jù)上港集團發(fā)布的數(shù)據(jù)：2018年上海港完成貨物吞吐量5.61億t，完成集裝箱吞吐量4 200萬TEU，其中洋山港區(qū)完成集裝箱吞吐量1 842萬TEU。從洋山出入境邊防檢查站獲悉：2019年上海港集裝箱吞吐量為4 330.3萬TEU，其中，洋山港區(qū)集裝箱吞吐量為1 980.8萬TEU，比上年增長7.5%，占上海港集裝箱吞吐總量的比例為45.7%。在新冠肺炎疫情給全球物流業(yè)帶來重重挑戰(zhàn)的背景下，2020年第三季度，洋山港區(qū)集裝箱吞吐量始終保持在高位，月吞吐量穩(wěn)定在170萬TEU以上。

3 洋山港區(qū)船舶壓載水排放現(xiàn)狀

隨著上海國際航運中心的基本建成，上海港已發(fā)展成為全球第一大集裝箱港，洋山港區(qū)的年集裝箱吞吐量屢創(chuàng)新高，這意味著船舶壓載水排放量也在增加。洋山港海事局的統(tǒng)計資料顯示：2017―2018年，洋山港區(qū)排放壓載水的船舶累計170余艘次，累計排放壓載水約596 900 m3;2018―2019年，洋山港區(qū)排放壓載水的船舶累計180余艘次，累計排放壓載水約641 700 m3。據(jù)洋山港海事局最新統(tǒng)計，2020年1―5月，洋山港區(qū)排放壓載水的船舶累計達49艘次，其中：國內(nèi)航線船舶18艘次，國際航線船舶31艘次，累計排放壓載水168 146 m3;8艘次船舶壓載水來自公海，累計排放量為3。分月份來看：1月為10艘次，累計排放壓載水35 520 m3;2月為9艘次，累計排放壓載水36 042 m3;3月為12艘次，累計排放壓載水30 054 m3;4月為10艘次，累計排放壓載水39 350 m3;5月為8艘次，累計排放壓載水3。根據(jù)實船統(tǒng)計資料：國內(nèi)航線集裝箱船舶壓載水平均排放量為800 m3/艘次，國際航線集裝箱船舶壓載水平均排放量為3 000～5 000 m3/艘次;單船壓載水最大排放量為11 080 m3;船泵壓載水排放能力為300～900 m3/h。

4 船舶壓載水主要處理方法和工藝

4.1 船舶壓載水主要處理方法

船舶壓載水處理方法按照原理不同分為機械處理方法、物理處理方法和化學(xué)處理方法等。[4]

（1）機械處理方法 船舶壓載水機械處理方法主要包括過濾法、旋流分離法和稀釋法等。過濾法常用于船舶壓載水初始處理階段，通過選擇合適網(wǎng)目的濾網(wǎng)，直接濾除壓載水中不能通過濾網(wǎng)的水生生物[5];旋流分離法通過旋轉(zhuǎn)部件的重力分離，將不同比重的顆粒和水生生物從海水中分離出來;稀釋法要求從壓載艙頂部注入清水，然后將稀釋后的壓載水從壓載艙底部排出。目前，考慮到適用性和處理效果，在船舶壓載水處理過程中常將過濾法與其他方法結(jié)合應(yīng)用。

（2）物理處理方法 船舶壓載水物理處理方法包括加熱法、超聲波法、紫外線法和脫氧法等。加熱法利用蒸汽、船用發(fā)動機余熱等將壓載水加熱至38～45℃，從而對船舶壓載水中的生物實施滅活處理[6];超聲波法依托超聲波作用于壓載水時產(chǎn)生的熱量及壓力波偏向，實現(xiàn)對壓載水中多種生物的滅活處理，是一種使用歷史較長的壓載水處理方法[7];紫外線法是一種通過紫外線照射殺滅壓載水中水生生物的方法，通常波長240～260 nm的紫外線有較好的滅活效果，其中波長253.7 nm的紫外線能夠?qū)崿F(xiàn)對壓載水中多數(shù)病原體和生物的滅活處理;脫氧法通過向封閉的壓載水艙中注入惰性氣體或耗氧物質(zhì)（如Na2SO3、SO2、Na2S2O5等）造成缺氧環(huán)境，從而滅殺魚類、無脊椎動物幼蟲和好氧細菌等。

（3）化學(xué)處理方法 化學(xué)處理方法主要利用化學(xué)試劑（如消毒劑、化學(xué)殺菌劑等）、化學(xué)物質(zhì)（如強氧化性物質(zhì)）或化學(xué)反應(yīng)滅殺壓載水中的水生生物，主要包括氯化法、電解法、臭氧法和磁化法等。氯化法通過向壓載水中加入氯氣、次氯酸和二氧化氯等含氯藥物滅殺壓載水中的微生物[8];電解法主要利用海水分解次氯酸鹽達到水處理的目的，該方法可滅殺壓載水中絕大多數(shù)的水生生物、細菌和病原體微生物;臭氧法主要利用臭氧的強氧化性滅活壓載水中的病毒、細菌和孢子，臭氧發(fā)生技術(shù)主要分為光化學(xué)法、電化學(xué)法和電暈放電法;磁化法通過永磁設(shè)備或通電線圈產(chǎn)生特定通量的磁場，從而改變水的酸堿度、鹽度等特性，進而抑制水中有害的海藻、貝類、魚類等生物生長，磁場還可通過改變生物自身組分滅殺有害生物。

4.2 船舶壓載水主要處理工藝

通過應(yīng)用船舶壓載水中水生生物滅活處理方法或阻礙壓載水中水生生物繁殖力的方法，研發(fā)出相應(yīng)的船舶壓載水處理工藝。目前常用的船舶壓載水處理工藝包括紫外線工藝、電解工藝和脫氧工藝等，其優(yōu)缺點比較見表1。

5 洋山港區(qū)船舶壓載水應(yīng)急處理方案

在建設(shè)洋山港區(qū)三期工程時，環(huán)評要求建立洋山港區(qū)運營期船舶壓載水管理體系，設(shè)置高效壓載水前處理裝置、生物滅活裝置和接收處理緩沖池?；诖皦狠d水主要處理方法的技術(shù)特點和效果，結(jié)合洋山港區(qū)“即時處理、即時排放、船舶不滯港”的船舶壓載水應(yīng)急處理原則，洋山港區(qū)建設(shè)船舶壓載水岸基應(yīng)急處置設(shè)施，并采用相對成熟的“過濾法+紫外線處理”的船舶壓載水處理方法和工藝。

按照國際海事組織《壓載水港口接收設(shè)施指南》的要求，洋山港區(qū)船舶壓載水港口接收處理設(shè)施以集裝箱為固定載體，以集卡為移動載體，配備多級高效過濾系統(tǒng)和生物快速滅活、沉積物處理等核心功能單元，在近海、錨地和碼頭為已安裝或未安裝壓載水管理系統(tǒng)的集裝箱船舶提供壓載水應(yīng)急處理服務(wù)（壓載或卸載），使出水滿足D-2排放標(biāo)準(zhǔn)，以達到控制海洋水生生物傳播、生物入侵和生態(tài)污染等目的。固定載體采用40英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，方便集卡或拖車運輸;設(shè)置港口抓吊通用吊耳，適用于集裝箱吊機或?qū)Ｓ眉b箱搬運車;集裝箱法蘭接口采用內(nèi)凹式設(shè)計，以免集裝箱在運輸過程中因遭受碰撞而損壞;箱底設(shè)置專用的叉車移動槽口，方便臨時裝卸和移動就位。集裝箱內(nèi)設(shè)置專用的電纜收放裝置，適用于長距離輸電;配置專用的航空插頭，便于系統(tǒng)從港口岸電箱快速取電?？焖龠B接管件為卡扣式，不需要擰螺栓，材質(zhì)為鋁合金，具有強度高、質(zhì)量輕、方便搬運和拆卸等優(yōu)點。洋山港區(qū)船舶和岸基集裝箱式壓載水應(yīng)急處理設(shè)施工作示意如圖1所示。

6 結(jié)束語

雖然船舶壓載水應(yīng)急處理可以給船舶和港口帶來諸多好處，但并不意味著所有港口都適合建設(shè)船舶壓載水接收設(shè)施，如果盲目投資建設(shè)，可能會造成資源浪費。鑒于此，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)聯(lián)合開展船舶壓載水港口接收設(shè)施可行性分析工作，綜合考慮投入費用、使用效率、環(huán)境影響等因素，最終確定船舶壓載水港口接收設(shè)施建設(shè)方案。

參考文獻：

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（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2020-12-02）