2004年，國際海事組織(IMO)通過了《船舶壓載水和沉積物控制和管理國際公約》，旨在達成國際上的一致，“通過控制和管理船舶壓載水和沉積物來防止、減少和最終消除有害水生物和病原體的傳播”。壓載水排放可能擾亂生態平衡，為了應對由此造成的對全球環境的威脅，需要配置得到IMO認可的處理系統。按照公約的要求，如果在2009年1月1日以后建成的新船，必須安裝專門的處理設備；從2012年起所有的新船均應裝設壓載水處理系統，而全部現有船舶則應在2016年底之前配備此項技術裝置。
隨著2009年的臨近，距離公約正式生效的日子已經不遠，目前有多少壓載水處理系統已經研制成功并得到IMO批準呢？
1國外主要的壓載水處理系統介紹
1.1NEI公司的文氏管脫氧方式壓載水處理系統(Venturi Oxygen Stripping——VOS)
NEI公司從2002年開始致力于研制VOS系統來解決水棲有害生物問題，同時保護壓載艙不被腐蝕。該系統使用氮氣在船舶壓載艙內制造一個低氧的環境，該環境限制了含氧量，避免了氧化鐵或銹的形成；同時，該低氧環境極大降低了隨壓載水帶來的水棲生物的生存率。該項技術已在船舶實驗中得到證明，完全符合IMO的壓載水排放標準。圖1為VOS系統流程圖。
VOS系統與船舶現有的壓載系統相結合，當吸入的壓載水流經安裝在壓載管路上的文氏管噴射器時，將會發生空化現象；同時在其中噴入由制氮裝置產生的氮氣，使其達到過飽和。經過這一過程，壓載水中的含氧量將在l0s內減少95％。當壓載水排出壓載艙時，VOS系統將通過甲板管路向空艙中注入氮氣，以使壓載艙中保持低氧的環境。
此脫氧過程可參見圖2。
該系統通過了美國船級社的技術審查，獲得了利比里亞船級社的形式認可，具備裝船條件。
1.2OceanSaver公司的OceanSaver系統
OceanSaver的工作原理，是分兩個階段使壓載水中氮氣過飽和。
壓載水經由船舶的海水吸人箱抽吸到船上，先經過濾清、再進入C3-T空化室，承受極高壓力脈沖的作用；緊接著空化作用之后，在船上利用膜板型氮氣發生器生產的氮，在一個兩級處理過程中噴入水流。有一部分水從主水流中分出，利用混合裝置與氮氣混合或實現過飽和。然后這部分水流立刻被重新噴射到主水流中，在此與來自C2-E系統的活化水合流。
一小部分壓載水(小于規定的系統流量的0.5％)在過濾以后被送入C2-E系統，在此受到電滲析處理，然后與氮氣一同被重新噴射入水流中，對壓載水進行消毒。C2-E系統的組成包括給水和噴射管路、恒定電流電源裝置及電滲析單元組件。
水過濾之后，經過空化和過飽和的處理后，成含氧量低的水，此時即進入壓載艙。水艙配備有壓力／真空控制系統，用以防止氮氣從水艙內泄漏出來，并防止水艙受空氣污染，這樣便抑制了水生物再生的可能性，水艙壁表面的氧化(由此引起的腐蝕和涂層的老化)也明顯減少。
水在排放時，借助空氣充入過程來恢復水中的氣體平衡，這樣便可避免排出缺氧的水。
與常(chang)規的(de)(de)空化(hua)裝置(zhi)不同，該系統(tong)的(de)(de)效率(lv)被認為較高，可創造出高達l000bar(1×108Pa)的(de)(de)內(nei)向*****壓力，內(nei)爆頻(pin)率(lv)在100kHz以上。C3-T裝置(zhi)的(de)(de)概念可確保(bao)系統(tong)各個(ge)(ge)表(biao)(biao)面、顆粒物和(he)有機物與內(nei)爆氣(qi)泡的(de)(de)能(neng)量區之間充分(fen)接近。這代表(biao)(biao)著一個(ge)(ge)重要優點，即釋放的(de)(de)能(neng)量可能(neng)向其(qi)特定(ding)目(mu)標，用于(yu)摧毀(hui)有機物。圖(tu)4為C3-T處(chu)理裝置(zhi)及(ji)其(qi)內(nei)部的(de)(de)魚雷形導(dao)罩。
1.3 Alfa Laval公司Pureballast系統
Alfa Laval公司(si)著重(zhong)強調其(qi)Pureballast系(xi)(xi)統(tong)可提供不使用化學制(zhi)劑的(de)(de)壓載水處理方式，其(qi)設計也是模塊式的(de)(de)，這(zhe)樣(yang)便能安裝在(zai)機艙周圍現(xian)有(you)(you)的(de)(de)管路(lu)之間。Pureballast系(xi)(xi)統(tong)通過了50mm以上(shang)的(de)(de)有(you)(you)機物試(shi)樣(yang)9種，10mm～50mm之間的(de)(de)有(you)(you)機物試(shi)樣(yang)9種，以及21種不同的(de)(de)細菌閃試(shi)。實驗表明Pureballast系(xi)(xi)統(tong)能夠滿足IMO的(de)(de)排放(fang)標準要求。
圖5為Pureballast系統(tong)流程圖。
除了過濾作用(yong)外，Pureballast系統(tong)還采用(yong)了一種Alfa Laval與(yu)Wallenius Water公司合作開發(fa)的先(xian)進的氧化(hua)技術(AOT)，見圖6。此項技術利用(yong)光源(yuan)和催化(hua)劑兩者的作用(yong)創造出自(zi)由(you)基(ji)，以摧毀壓載水中有(you)機物(wu)(wu)的細胞膜。當光線照(zhao)射到裝置的催化(hua)劑表面時(shi)，便產(chan)生(sheng)出自(zi)由(you)基(ji)。紫外線可殺死(si)有(you)機物(wu)(wu)，而(er)(er)該系統(tong)則利用(yong)另(ling)一種波長(chang)束殺死(si)其(qi)DNA。換句話說，Pureballast裝置含有(you)鈦的二氧化(hua)物(wu)(wu)催化(hua)劑，它(ta)受(shou)到光照(zhao)射時(shi)便產(chan)生(sheng)出自(zi)由(you)基(ji)。這些自(zi)由(you)基(ji)的壽命僅有(you)若干毫秒，他們可以破壞(huai)微生(sheng)物(wu)(wu)的細胞膜，而(er)(er)不必使用(yong)化(hua)學制劑或生(sheng)成有(you)害的殘留物(wu)(wu)。
壓載水在(zai)進(jin)(jin)入或(huo)排除壓載艙(cang)的過程中都要進(jin)(jin)行處理，以便(bian)對付水艙(cang)內(nei)停留(liu)和重新(xin)生長的有(you)機物(wu)。
迄今為止，Pureballast系統經歷(li)過3次迭代，并于2003年(nian)在Wallenius公司的汽車(che)運輸船“DonQuijote”號上安裝(zhuang)了一臺樣機。
以上(shang)3種船舶壓(ya)(ya)(ya)載(zai)水(shui)(shui)處理系統均無需化學添加劑，而前(qian)兩種系統中經(jing)處理后的壓(ya)(ya)(ya)載(zai)水(shui)(shui)為(wei)低(di)含氧量的壓(ya)(ya)(ya)載(zai)水(shui)(shui)，不僅滿足IMO對壓(ya)(ya)(ya)載(zai)水(shui)(shui)排放的要求，還可以極大的降低(di)壓(ya)(ya)(ya)載(zai)艙的腐(fu)蝕。其中，尤以NEI公(gong)司的VOS系統結構最簡單，下面就以VOS系統為(wei)例，介(jie)紹其在壓(ya)(ya)(ya)載(zai)水(shui)(shui)微(wei)生物處理、壓(ya)(ya)(ya)載(zai)艙腐(fu)蝕控制及降低(di)船舶生命周期成本方(fang)面的優勢。
2采用VOS系統(tong)防止水生物入(ru)侵、船(chuan)舶腐(fu)蝕的評估及船(chuan)舶生命周期成(cheng)本
2.1生(sheng)物處理
當壓載艙(cang)充滿脫氧水的時候，生(sheng)物處理馬上就開始(shi)了。
通過生物測試試驗證明，經(jing)過VOS系統處理后(hou)的(de)(de)壓載(zai)水在4天后(hou)，其中的(de)(de)浮游動物、浮游植(zhi)物和細菌的(de)(de)數量(liang)均達到(dao)IMO標(biao)準的(de)(de)要求，參見圖7。
2.2腐(fu)蝕保護
VOS系統的(de)(de)壓載(zai)(zai)艙脫氧系統的(de)(de)設計使壓載(zai)(zai)艙壁始終(zhong)處(chu)于(yu)惰性氣體的(de)(de)保(bao)護之中，其腐(fu)蝕(shi)程度降低(di)達(da)90％，可以使船(chuan)舶壓載(zai)(zai)艙在整個生命周期(qi)中都(dou)保(bao)持“良好”評級而不(bu)需要涂層修復或者鋼材翻新。參(can)見(jian)圖(tu)8、圖(tu)9。
