【压载】压载水处理的原理及真实的图解

再见青春jxccpx 2017-02-19

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船舶压载水处理系统就是对船舶排放海里的压载水进行处理的装置。瑞典的阿法拉伐和挪威的Optimarin在获得美国海岸警卫队（USCG）批准的压载水处理（BWT)系统后，两家供应商已经获得新的订单，期待2017年9月8日压载水处理装置BWM公约生效。

上图为船舶压载水处理装置实际布置

国际海事组织(IMO)通过了《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》，旨在防止船舶压载水排放引起的外来物种入侵，病原体传播导致的环境、人类健康、财产及资源方面损害。

上图为船舶压载水处理在ship office的电脑控制操作屏（有船位及具体的时间）

上图为船舶压载水处理在ship office的电脑控制操作屏（有滤器的使用及UV杀菌灯的使用时间）

“公约”规定，从2009年起新造船舶必须安装压载水处理设备，并对现有船因为船舶压载水的无控制排放对海洋生态、公众健康造成严重危害，2004年，舶实施追溯，到2017年所有远洋船舶均须安装压载水处理设备。否则，公约生效后就不能驶入IMO成员国港口，违反公约将面临制裁和处罚。

上图为船舶压载水处理在ship office的电脑控制操作屏警报记录（有详细的滤器旁通及速率等）

随着“压载水公约”生效日期的临近，世界各国都在加紧研发船舶压载水处理技术。截至目前，国外研发机构共30余家，已有13家研发机构获得IMO初步批准，其中瑞典、德国、韩国及挪威已获最终批准。

上图为船舶压载水处理流量计的数据，可以记录和随时查询

以下我们以船舶实际安装的压载水处理装置为例：

压载水处理系统

1. 系统组成 / System Components

压载水处理系统是一种采用机械过滤和紫外线（UV）消毒技术相结合的在线二级处理系统。自清洗过滤器通过拦截水中较大生物体起到预处理作用，后续的紫外消毒系统对海水进行杀菌消毒，满足IMO D-2排放标准。

The BWMS features two-stage process, applying efficient automatic filtration to remove larger organisms and sediments followed by powerful medium pressure UV unit to disinfect and inactivate（ID:seamanfriend) smaller plankton, bacteria and pathogens, in compliance with IMO D-2 standard.

除不使用活性物质，也无任何有毒物质产生外，压载水处理系统所采用的中压紫外装置在船用行业有显而易见的优势。中压紫外消毒装置设计紧凑、占用空间小，从而使其适用于任何船只，尤其当安装空间有限时。

The medium pressure UV device, adopted by BWMS, has significant advantage in marine application besides its physical nature in process. It calls for minimized footprint due to its compact design, which makes it easy to fit into any vessel especially those with limited space available.

系统特性 / System Features：

l 安全可靠、无需添加任何化学品 / No chemicals added or generated

l 无毒性副产物 / No toxic by-product

l 设计紧凑、占地小 / Compact design and minimized footprint

l 操作简单，自动运行 / Automatic & 100% Safe Operation

l 方便维护、费用低 / Little Operation Attention Required & Minimum Maintenance

l 无腐蚀问题 / No corrosion concern

l 降低压载舱中的沉积物 / Sediment Removal on Ballasting

BWMS按订货时的系统供货要求，有散件供货和撬块供货两种方式。

设备组成包括主要包括：

（1）高压反冲自清洗过滤器；

（2）中压紫外（UV）杀菌装置；

（3）高压泵；

（4）管路及阀门组件

（5）系统支架

（6）控制系统；

Fig.1-1: -BWMS撬块安装3D模型

压载水处理系统，采用高压反冲自清洗过滤器（1）对压载水进行预处理，再用UV（紫外）杀菌装置（2）对海水进行杀菌消毒。处理设备（过滤器和紫外杀菌装置）连接到压载水管路系统中，使进入和排出的压载水在线得到有效的处理。

The BWMS (filter and UV reactor) is integrated into ballast water system and so that proper treatment occurs inline automatically both at ballasting and de-ballasting.

压载时，海水经过滤器过滤和UV消毒处理。在排放时只经过UV消毒进行再次处理，确保任何可能在压载舱内生长的生物在排放前得到完全杀灭。相关自动阀门的切换操作由PLC程序自动控制完成。

Ballast water is treated going through the complete process (filter followed by UV reactor) at ballast water intake and re-treated at discharge through the UV reactor only (filter bypassed). The UV irradiation of ballast water again during de-ballasting ensures that any bacterial regrowth that may haveoccurred in the ballast tanks is fully disinfected before discharge. The switching of related automatic valves is controlled and completed by PLC automatically.

Fig.1-2：压载（红色路线）

Fig.1-3：排放（绿色路线）

2. 技术规格 / Technical Specification

2.1 高压反冲自清洗过滤器 / High pressure Back flushing filter

Fig.2-1. 过滤器滤网结构

高压反冲自清洗过滤器安装在压载水泵出口之后，连续不间断过滤运行。采用差压控制高压反冲技术，对滤网进行自动反冲清洗，反冲洗时不影响过滤过程。

The filter is designed to automatically back-flush itself at the end of each ballasting or de-ballasting operation, and when a timer is triggered or preset differential pressure caused by solids built up on filter screen is reached.

Fig 2-2. 过滤过程

Fig 2-3. 高压反冲自清洗滤网过程 Fig.2-4: 过滤器3D模型

Composed of / 组成：

（1）筒体 / filter body：316LSS

50um细滤网（四层结构）/ fine screen：316LSS

5mm粗滤网 / coarse screen：316LSS

（2）清洗电机 / Cleaning motor（440V/3p/60Hz：1.1KW）；

（3）减速机 / Reducer；

（4）接近开关 / Limit switch；

（5）接线盒 / Junction box；

（6）压差开关 / Differential pressure switch；

（7）自动反冲排污机构 / Automatic drain valve

设备特性：

l 过滤面积大、运行可靠、结构简单；

l 压差自动控制滤网清洗；

l 反洗要求水量小；

l 连续不间断过滤，高压反冲清洗滤网不影响过滤运行；

l 高压反冲清洗滤网彻底，保证过滤器适应恶劣水质。

过滤器规格：

Model :

型号：

Flow rate :

流量：

1000m3/hr

Filtration grade :

过滤精度：

50 micron

High pressure back flushing :

高压反洗：

8m³/hr

Power consumption of flushing pump:

高压反洗泵功耗：

7.5 kW

Design pressure :

设计压力：

8 bar

Max. working temperature :

最大工作温度：

55℃

Dimension(mm) :

尺寸：

φ 740 x 2155 (H) mm

Fig.2-5: Outline drawing of self-cleaning filter_horizontal

2.2 UV装置

压载水处理系统系统使用中压高强紫外光照射，可有效杀灭细菌、病毒、霉菌、真菌和其它生物体。中压紫外灯在紫外光和可见光光谱范围中具有宽广而突出的线型光谱。其较高的辐射强度使紧凑型设计也能得到极佳的杀菌消毒效果。

The medium pressure lamps that ^TM BWMS utilizes produce polychromatic UV output across the entire spectrum of germicidal curve. Thus the medium pressure UV device is powerful enough to handle extremely high flow rate with very small footprint to be required. Taking into account the Therefore, medium pressure UV is mostsuitable for ballast water treatment application, which has to face various and poor water quality challenges besides high flow rate request.

Fig. 2-6: 中压紫外杀菌装置3D模型

Composed of / 组成：

1) 紫外反应腔体，SS316L材质；

2) 中压紫外灯管带石英套管；

3) 紫外灯管自清洗装置；

4) 紫外腔体中温度传感器；

5) 紫外线强度传感器；

6) 接线盒；

7) 电子镇流器。

Fig. 2-7: 中压紫外杀菌装置3D透视图

设备特性：

l 采用错流、管道式安装

l 设计紧凑、占地小

l 316L不锈钢紫外腔体设计

l 中压紫外灯，广谱紫外输出

l 石英灯管自清洗装置，确保在水质恶劣情况下也能取得持续和可靠的杀菌效果

l 先进、可靠的紫外光强探测仪，自动控制灯管清洗

l 安装方便，操作简单，自动运行

l 方便维护、费用低

UV Specification / UV规格：

Model :

型号：

Capacity :

处理能力：

1000m3/hr

Design pressure :

设计压力：

8 bar

Operational water temperature :

运行水温：

45℃

Protection degree :

防护等级：

IP54

Dimension(mm) :

尺寸：

1362(L) x 645 (B) x 1100 (H)mm

Lamp Life Time :

灯管使用寿命：

5000Hr ~8000Hr

Lamp Supplier :

灯管厂家：

德国进口

Fig.2-8: Outline drawing of UV reactor

2.3 电气及控制系统 / Power Panel and Control Panel

压载水处理系统采用 PLC（可编程逻辑控制器）控制系统，控制各个设备元件及整个系统的自动运行。

The entire ^TM BWMS is controlled by a PLC (programmable logic controller) control panel with in-touch screen mounted on it. （ID:seamanfriend) The PLC system monitors and controls all components (filter, UV, automatic valves, if required) and keeps the UV unit running at optimal status.

Fig. 2-9: PLC控制柜3D模型

主要包括：（1）箱体；（2）触摸屏；（3）系统铭牌；（4）电源指示；（5）运行及故障指示；（6）转换开关；（7）急停按钮；以及柜内PLC和控制元器件组成。

自动仪表在线监测流量、压差、温度和紫外照射强度，输送信号到PLC系统进行控制和报警。并通过触摸屏人机界面完成系统控制、状态和参数显示以及相关操作，包括：

ü 仪表检测数据的采集；

ü 系统阀门的控制；

ü 系统流量的调节；

ü 压载/排放等系统运行；

ü 参数及故障显示；

ü 数据记录及历史数据的查询；

ü 数据处理；

ü 数据通讯；

ü 远程操作；