【船舶压载水处理系统设计10000字（论文）】

IV船舶压载水处理系统设计[摘要]近些年船舶压载水的排放备受重视，为了对对船舶压载水进行管理规范，《船舶压载水和沉积物控制和管理国际公约》于2004年颁布。未经处理或处理效果不佳的压载水将破坏其排放海域的生态环境，随处排放压载水会破坏生态系统平衡，对全球生态环境造成严重的后果。本文研究了目前的各种压载水处理方法，对各种压载水处理方法的优点和不足进行了分析，设计出了一套由旋流分离器、臭氧系统和紫外线系统组成的船舶压载水处理系统，并验证了该系统的处理效果。[关键词]船舶压载水危害；旋流分离器；臭氧；紫外线目录0引言 21船舶压载水污染及公约要求 32船舶压载水处理方法 53船舶压载水处理系统设计 93.1旋流分离器 103.2臭氧 123.2.1臭氧灭活机理 123.2.2臭氧发生器的选择 133.2.3臭氧的形成与分解 133.2.4影响臭氧处理效果的因素 143.3紫外线 143.3.1紫外线处理技术的优势 143.3.2紫外线杀菌 153.3.3紫外线发生器 153.3.4影响紫外线处理效果的因素 163.4船舶压载水处理系统 183.3.1系统工作原理 183.4.2臭氧灭菌实验 193.4.3紫外线灭菌实验 203.4.4紫外线和臭氧联合杀灭活体生物实验 21结论 220引言目前国际物流行业正在迅速发展，其中船舶运输是重中之重。然而在船舶运输中，压载是必要的状态。在加装压载水会同时当地的水生物也会伴随进入到压载舱中，从而伴随航程到目的地海域。就这样有害水生物和病原体通过压载水随船舶进行了传播。压载水如果不进行控制排放将会对本地的生态系统、社会经济和公众健康造成严重危害。因此在近些年船舶压载水受到大家越来越多地关注，对压载水的处理方法的研究也发展成了本行业的焦点问题。找到一种既满足处理效果，同时经济性又好的船舶压载水处理系统成为了业界内人们共同关注的问题。针对船舶压载水公约的生效，各种现有船舶压载水处理系统需要改造和升级，来达到压载水公约的要求。本文分析研究了现有的各种船舶压载水处理方法，设计了一套适合当前运营船舶采用的压载水处理系统。1船舶压载水污染及公约要求1.1船舶压载水的定义船舶压载水的加装是为了满足船舶操纵和航行安全的需要，起航前需要泵入适量的海水在压载水舱来调整船舶的吃水和船体纵、横向的平稳及安全的稳心高度，当到达目的地时再排出之前泵入的海水，这些被泵入、排出的海水就是船舶压载水。在沿海航行的船舶需要加装的压载水为其最大载货量的20%～25%，远洋轮船需要35%～40%，在恶劣天气下航行的船舶需要40%～50%，而在一些特殊情况下甚至能够高达50%～60%[1]。1.2船舶压载水污染造成的危害一直以来，各种海洋生物种依靠洋流、海洋季风、附着在流动物体表面等方式，在全世界的海洋中传播。随着国际船舶运输的发展，使海洋生物通过船舶压载水进行流动，加速了物种迁徙的进程。其中一些水生生物种离开它们的原栖息地后能够存活下来并对当地物种形成威胁。根据以往经验，海洋生物的侵入会对环境造成不可逆的影响，一旦入侵几乎不可能恢复到原状。从20世纪开始，船舶航运带来的压载水跨区域流动就导致了大量海洋外来生物的入侵。船舶在世界各地往来穿梭的同时，不断交换从各个不同海域泵入的压载水，这个过程相当于船舶运载着从出发地海洋生态环境中的生物群体到达目的地海洋生态环境并释放其中。随着船舶运输业的迅猛发展，国际上已经公认船舶压载水的跨区域流动是导致外来海洋生物入侵的主要途径之一。近些年来，海洋生物入侵呈现出频率快、种类多、规模广和危害加重的趋向，严重影响了世界海洋生态环境。与本土生物争夺食物及生存空间；改变栖息环境；改变环境状态；改变食物链及整个生态结构；传播疾病；这些经压载水传播的浮游生物和致病微生物具有强烈的侵略性，不仅破坏了当地的生态系统，同时对环境及人类健康也造成了一定的损害。据估计，每年被转移的船舶压载水约有100亿t[2]，随每天船舶压载水被转移的海洋生物约有7000～10000种[3]。随着人们对海洋环境保护意识的不断增强，船舶压载水带来的一系列海洋生态环境问题在社会各界备受关注。人们认识到船舶压载水中有害水生物和病原体在世界不同海域的转移会对全球海洋生态环境造成不可挽回的后果，全球环境基金组织（GEF）已经将其列为危害海洋的四大威胁之一[4]。1.3压载水处理标准2004年，国际海事组织依据船舶建造的年份和船舶装载的压载水重量颁布了《国际船舶压载水和沉积物管理与控制公约》。公约的制定，其最终目的是使经过处理的压载水达到排放标准。并且一些国家和地区还根据自身情况，为了防止船舶压载水中外来物种的入侵，分别制定了远高于公约的标准和要求。对于船舶压载水的排放，公约制定了非常详细的排放标准和要求，表1为D1和D2标准适用的时间表[5]。表1D1和D2标准适用的时间表建造日期压载能力符合D1更换标准符合D2处理标准2009年1月1日之前1500m³~5000m³2014年1月1日之前2014年1月1日开始﹤1500m³﹥5000m³2016年1月1日之前2016年1月1日开始2009年1月1日~2010年1月1日﹤5000m³2012年1月1日之前2012年1月1日开始2010年之后﹤5000m³2010年1月1日开始2010年1月1日~2012年1月1日﹥5000m³2016年1月1日之前2016年1月1日开始2012年1月1日之后﹥5000m³2012年1月1日开始压载水公约制定的初衷是预防、减少并最终消除船舶压载水的排放对海洋环境和公众安全带来的危害。D2标准生效的时间是依据压载水容量以及不同船舶的建造时间其来确定的。在这之前，未达到标准的船舶可以用D1标准的排放要求来作为临时性的替代措施[6]。（1）D1：压载水置换标准若是可行，应当在距离最近的陆地至少为200海里以及水深至少达到200米以上的海域，按照国际海事组织颁布的压载水公约的规则对压载水进行置换；对于不能按照D1标准第一条进行压载水置换的船舶，进行压载水的置换必须考虑到D1标准的第一条所述的尽可能地远离陆地，并且在任何情况下都应在距离最近的陆地不少于50海里和水深不少于200米的海域进行置换。（2）D2：压载水排放标准按本条进行压载水管理的船舶，对船舶压载水处理后排放的压载水中，最小体积不大于50μm的生物应当少于10个/m3；最小体积大于10μm且小于50μm的生物应当少于10个/mL，对于微生物的排放应不超过以下的特定密度：毒霍乱弧菌，少于1cfu/100mL或少于1cfu/1g浮游动物（湿重）；大肠杆菌，少于250cfu/100mL；肠道球菌，少于100cfu/100mL。D2标准适用时间的注释：追溯性适用；对于建造年份不同、压载水容量不同的船舶有不同的适用时间；不优惠条款[6]。2船舶压载水处理方法《压载水公约》的实施极大地促进了国内外相关领域的研究工作，促进发展了一大批处理方法，下面进行研究分析。2.1船舶压载水置换方法根据《压载水公约》D-1压载水置换要求，置换压载水时应考虑其影响因素，包括天气因素、处理装置、操作人员等。常用来实现船舶压载水置换率不低于95%要求的方法有溢流法、逐舱排空法和稀释法。2.1.1溢流法溢流法是在船舶上应用的最普及的一种压载水置换方式。用这个方式若要满足95%的压载水置换率要求最少要泵入3倍于压载舱容量的海水。采用该方法时，船员的操作较简便，对船舶的压载水管系不需要作大的修改，但置换过程当中泵和管系的压力增大，容易造成对压载水系统的损害。2.1.2逐舱排空法逐舱排空法又称顺序法，该方式效率高且置换率能够达到很高的要求。逐舱排空法是先将压载舱中的压载水全部排空，再将新鲜海水重新注入来实现压载水的置换。这样能够在较短时间内对压载水较为彻底地置换，但排空压载舱这种做法会很大程度上影响船舶的吃水差和稳定性，因此排空法对天气条件和船舶整体结构等有很高要求。2.1.3稀释法稀释法是从压载水舱顶部的入口将新鲜海水泵入并同时从其底部出口将原有的压载水排出。稀释法往往需要对船舶的设备和管系有改动或添加，因此目前仅在新造的船上使用。2.2船舶压载水物理处理法2.2.1过滤法过滤法是现场操作最简便、对海洋环境危害最小的压载水处理方法。经过选择适合数量的滤网，可以去除不同的生物群，50μm的滤网可以直接过滤掉浮游生物，20μm的滤网能滤去大部分浮游藻类，可是压载水中含有大量絮状物会拥塞滤网，需对滤网进行重复清洗，浪费时间。2.2.2旋流分离法旋流分离法是通过离心作用将比重不同的颗粒物、杂质与压载水分离，离心作用还可杀灭大部分的动植物的幼虫和有害微生物，但是分离效果受压载水水质、颗粒物数量和离心力大小的影响。2.2.3加热法38℃保持4.5h以上或80℃保持8min时会杀死压载水中的细菌、浮游生物、病原体等微生物。两种常用的压载水加热方法是改造船舶管路利用主推进动力装置冷却水余热和加装专用锅炉[7]。能源利用率高，且对海洋环境几乎不会造成影响，但受航行路线和所处环境温度的影响。2.2.4紫外线法紫外线处理压载水可处理包含孢子和病菌等大小不同的微生物，其过程主要是利用紫外线向水中照射来灭菌从而达到净化水质的目标。该方法易于操作，对体积较小的病菌及孢子类微生物处理效果明显，但需要安装预处理装置，受压载水的浊度影响较大。2.2.5脱氧法脱氧法是通过直接向船舶压载水中通入惰性气体(如N2)并将溶解于水中的氧气赶出，营造压载水中缺氧的环境，最终使压载水中的微生物、病原体因窒息而亡[8]。但对海水中的厌氧类微生物没有作用，灭杀效果取决于惰性气体的投加量和作用时间。2.2.6水利空化法压载水的压力会随着压载水流经水利净化器时降低，而流速增大。饱和蒸汽会在压力下降到临界值时形成大量的空化泡，空化泡会在局部高温高压下破裂冲击细胞壁，细胞生物菌类因此被撞击而击破[9]。本方法装置简洁，易于操纵，能耗较低，无再次污染，可是仅限于小型船舶。、2.3船舶压载水化学处理法2.3.1氯化法氯化法可被利用的氯化物有二氧化氯、次氯酸钠、次氯酸钙等。氯化法处理压载水主要是利用次氯酸具有极强的氧化性，次氯酸的强氧化性几乎可以杀灭海水中的所有细菌，但易产生氯酸盐、卤乙酸等副产物对海洋环境造成污染，且易对压载舱表面造成腐蚀。2.3.2电解法当前，电解法是应用较多的处理方法，利用其电解产生的高氧化性次氯酸能杀灭绝大多数藻类和微生物。该方法技术成熟，设备运营，对压载水中的浮游生物、病原体及其幼虫作用效果明显，但生成的卤乙酸、氯酸盐等副产物会腐蚀压载舱。2.3.3高压脉冲电场法高压脉冲电场法[10]通过产生高强度脉冲，使微生物细胞膜内侧与外侧的电位差变大并增加细胞膜的通透性，从而能够达到消减水中病原体和微生物的目的。该方法需要的时间短，而且不会产生二次污染，但高电压装置存在安全隐患。2.3.4羟基自由基法羟基自由基法[11]即高级氧化法，是一种借助于羟基自由基(·OH)的高氧化电位(2.80eV)、强氧化性处理（杀菌、灭菌）船舶压载水的方案，得到羟基自由基(·OH)的手段有氧化絮凝法、臭氧法、超声降解法等[12]。该方法可将细菌、病原体氧化成H2o和Co2，处理速度快，无二次污染。但该设备复杂，需要的维护管理工作量大。2.3.5磁化法磁化法通过磁场强度的变换使船舶压载水的pH值、盐度和浊度发生改变，船舶压载水化学参数的改变可以促使微生物的结构发生改变，微生物因此被消灭。该方法运行能耗低、设备投入低，易于维修管理，不会对人体健康造成危害，但受外界环境影响大。截止目前为止，在船舶压载水处理领域还没有一种公认的理想办法能够满足压载水公约的要求。即所列方法中没有一种既完全有效，且符合IMO要求同时经济安全的办法。要想达到处理要求，只有将以上几种方法叠加使用，才能达到理想的效果。3船舶压载水处理系统设计船舶压载水处理系统需要具备简洁便利且高效的方法处理船舶压载水，以满足国际海事组织和各港口国监督对于船舶压载水排放的相关要求。从理论上来说，实现压载水处理的方法有很多种，但在实际应用中，必须考虑工作效率、装载的可行性、运行成本以及对整船的影响等一系列问题。仅仅采用紫外线处理压载水，若海水穿透性差，处理后微生物可能出现光复活现象，对大型远航船舶压载水的处理来说处理效果明显不好。虽然采用臭氧对船舶压载水进行处理能够起到很好的效果，臭氧通过化学反应产生的氧气几乎不会对海洋环境产生二次污染，但仅仅通过臭氧处理船舶压载水起到的效果也不是很理想。在使用紫外线照射之前用臭氧进行提前处理能够很好地提高系统的处理效果。本系统主要由旋流分离器、臭氧系统、紫外线系统组成，采用紫外线杀菌作为主要杀菌方法，利用水力旋流器与臭氧作为杀菌前预处理，对紫外线杀菌进行辅助。下面从理论方面阐述三种方法协同处理压载水的有效性和可行性。3.1旋流分离器旋流分离器在工业应用上比较常见，是一种能够进行液体澄清、固体颗粒洗涤、液体除气与除砂、固相颗粒分级与分选以及两种非互溶液体的分离等的分离设备[13]。如图3-1为旋流分离器的结构示意图，由溢流口、进料口、柱段、锥段和底流口组成。当需要处理的压载水沿着旋转速度切线的方向进入旋流分离器，在旋流分离器内高速旋转，在液流高速旋转的离心作用力下，较大密度的固体颗粒物和较大的水生生物会沿着径向和轴向分别向外侧和向下面流出，最后从底部的排污口排出舷外；而相对密度较小的海水则会沿着轴向向上运动，最后从顶部的溢流口流出，因此使固液两相得到有效的分离[14]。旋流分离器相对于一般的过滤器，不会发生滤器堵塞现象，工作稳定高效，清除固体颗粒时优势明显，无二次污染。根据压载水公约的规定并结合旋流分离器自身特性，将旋流分离作为船舶压载水处理的第一级处理方式，能够减少后期处理难度，同时能够清除较大体积生物并减少海水污染。图3-1旋流分离器分离效率对于旋流分离来说是分离效果的一个极其重要的指标。因此可以分离效率的定义是固体颗粒物从旋流分离器底部的出口排出量占从入口进入的质量的比例：（3-1）式中Mu——固体颗粒物从底部出口排出的质量(kg)；Mi——固体颗粒物从入口处进入的质量(kg)；E——分离效率(%)。旋流分离法分离不同粒子直径的固体颗粒物显现出不同的分离效果，具体分离效率如图3-2所示。图3-2旋流分离法分离不同粒子直径的效率3.2臭氧臭氧在常温下是一种特殊臭味的淡蓝色气体，不可燃，在常温常压下稳定性较差。吸入少许对人体有益，但若吸入过多，就会对人的身体健康产生必然的损害。除此之外，臭氧还具有除臭和脱色等作用。3.2.1臭氧灭活机理现有的研究表明：臭氧溶解后通常有直接反应和分解物的见解反应两种。臭氧的处理机理是物理、化学和生物等多层次的反应，大体可以分为以下几种：氧化微生物细胞，使细胞膜内外发生变化；降低微生物体内酶的活性使微生物变异，促进微生物死亡。臭氧灭菌是通过与脂蛋白和多糖发生化学反应，从而达到破坏细胞膜的目的，而在消灭病毒时是将病毒的遗传物质RNA以及衣壳蛋白结构进行破坏。臭氧在破坏藻类细胞方面也有很大的功效，能够有效控制藻类细胞活动，最终达到灭活的作用。3.2.2臭氧发生器的选择选择的臭氧发生器应能产生较高的臭氧浓度，且应该可调节臭氧供应量，能满足随时可以使用的需求。汇威环保科技有限公司生产的HW系列臭氧发生器，如图3-3，利用介质阻挡放电原理、微间隙放电设计的高频臭氧发生器。其臭氧的产出量较高，机器运行起来稳定，保养维护成本较低。图3-3HW系列臭氧发生器3.2.3臭氧的形成与分解臭氧的形成过程中，分解产生的活泼氧原子与氧分子发生作用产生臭氧；臭氧的分解过程中，由于臭氧分子不稳定，臭氧分子与放电空间中的其他粒子作用从而发生分解，可以概括为以下四个过程[15]：（1）电场放电，电离空间中的气体，产生电子；（2）电子撞击氧气分子，氧气分解产生氧原子；𝑒−+𝑂2=2𝑂+𝑒−（3-2）（3）在催化剂作用下，电离出的氧原子与氧气分子作用生成臭氧分子；𝑂+𝑂2+𝑀=𝑂3+𝑀（3-3）其中，M表示催化剂。（4）臭氧分子与活泼的氧原子作用发生分解；𝑂3+𝑂=2𝑂2（3-4）臭氧就在上述反应中不断的生成与分解，处于一种动态平衡的状态。3.2.4影响臭氧处理效果的因素（1）臭氧浓度：臭氧浓度的大小对处理效果影响效果很显著，随着臭氧浓度升高，作用效果将明显加强。（2）有机物的影响：臭氧灭活效果受到有机物的影响，尤其是当微生物表面附着有血清、蛋白胨等有机物保护微生物时，必须加大臭氧的浓度才能有较好的杀菌效果。（3）湿度的影响：臭氧对物体表面消毒时，作用效果随湿度增高而增高高，当作用于物体表面是干燥时，消毒的效果往往较差。（4）pH的影响：pH值对形成有影响，pH值增高时，其消毒效果减弱。3.3紫外线3.3.1紫外线处理技术的优势以下是紫外线处理方法的特点：（1）效率1）紫外线可以杀死几乎所有的微生物。2）紫外线设备操作简单，维护方便。3）紫外线处理时间短，效率高。（2）相对优势1）紫外线处理过程温和环保，对附近海洋生态系统不会产生污染。2）不需要任何的杀生物剂。3）维护简单，可大大降低轮机员的工作压力。（3）其安全性1）紫外线产生过程不产生有害的化学物质。2）紫外线作用过程安全、可控。3）对操作人员身体健康不会造成危害。3.3.2紫外线杀菌波长在200nm～380nm范围内的光线叫做紫外线，在该波长范围内又可以将其细分为三类：UVA315nm～380nm、UVB280nm～315nm和UVC200nm～280nm。真正能起到杀菌作用且能够产生良好效果的只有UVC[16]。紫外线杀菌是通过紫外线对微生物（细菌、病毒、芽孢等病原体）的辐射损伤和破坏核酸的功能使微生物致死，从而达到灭活的目的。紫外线对核酸的作用可导致键和链的断裂、股间交联和形成光化产物等，从而改变DNA的生物活性，使微生物自身不能复制，这种紫外线损伤是致死性损伤。表3-1为灭活不同微生物所需要紫外线作用的时间。表3-1紫外线灭活不同微生物所需时间种类名称灭活所需时间/s名称灭活所需时间/s名称灭活所需时间/s细菌类大肠杆菌0.35沙门氏菌0.56葡萄球菌1.36痢疾杆菌0.16炭疽杆菌0.35霍乱弧菌0.76病毒类腺病毒0.12轮状病毒0.59乙肝病毒0.76柯萨奇病毒0.83流感病毒0.25噬菌孢病毒0.21霉菌孢子软孢子0.32青霉菌2.90大粪真菌8.09曲霉菌0.86产霉青霉3.34黑曲霉6.72藻类小球藻叔0.95线虫卵3.47绿藻1.38原生动物属6.70草履虫属7.30蓝绿藻40.003.3.3紫外线发生器研究显示，紫外线波段在UV-C（200～275nm）时，紫外光灭菌效果最好，尤其是254nm紫外光可以有效破坏细胞DNA，可以杀灭海水中的大部分微生物，主要是对细菌，病毒，浮游动植物有较高的灭活作用[17]。LightSource公司GPHVA843T6L/4P汞紫外线灯，如图3-4，比传统低压汞灯输出功率更高、能耗更低。图3-4紫外线发生器紫外线对微生物的处理时间极短，在一秒内即可实现高效杀菌。但紫外线受水体浊度的影响较大，悬浮颗粒物的吸收或阻挡会影响其紫外线对水中微生物的灭活效果。3.3.4影响紫外线处理效果的因素（1）总悬浮物量：水中悬浮颗粒能够吸收或分散紫外线的能量，而且如果微生物在颗粒中受到保护，则会避免遭紫外线的破坏。因此，总悬浮物量对紫外线消毒有很大的影响。（2）环境温度：紫外线灯管在工作时，如果环境温度较高，在处理过程中就没有热量的损耗，紫外线则有较高的处理效率；如果环境温度较低，则会发生能量的损耗，会影响紫外线处理的效果。（3）紫外线剂量：紫外线剂量是影响消毒效果的最根本因素。在相同的紫外线强度条件下，接触时间决定紫外线剂量。紫外线照射剂量为紫外线照射强度与照射时间的乘积：（3-5）上式中D——照射剂量(mJ/cm2)；I——照射强度(mW/cm2)；t——照射时间(s)。杀灭不同的微生物所需要的紫外线剂量也不同，表3-2为杀灭各种微生物所需的紫外线剂量的关系。表3-2杀灭不同种类微生物所需紫外线剂量微生物剂量（μJ/cm2）微生物剂量（μJ/cm2）蓝藻610000草履虫260000小球藻27100绿藻38000伤寒杆菌8000破伤风病毒24000结核杆菌22000沙门氏菌16000金黄葡萄菌16000绿色链球菌3600大肠杆菌6300流感病毒6800霍乱弧菌6600痢疾杆菌4600溶血性链球菌5700黄曲霉菌10100由上表可知：处理绿色链球菌需要用到的紫外线剂量最少，而处理蓝藻所需的紫外线剂量最多。3.4船舶压载水处理系统3.3.1系统工作原理该船舶压载水处理系统，海水经旋流分离器去除掉体积相对大的固体颗粒物质和水中生物等有害物质，其次海水进入臭氧系统，臭氧溶入海水后杀死细菌、病毒、微生物等有害物质，最后海水进入紫外线系统，紫外线对海水进一步起到杀菌灭活效果，能够对海水中有害微生物进行较为全面的灭活处理。船舶压载水处理系统原理如图3-5所示，加载时，海水经海底门由压载水泵泵入旋流分离器，在旋流分离器中一部分大颗粒杂质被排出舷外，然后经过处理的海水进入臭氧系统，利用反应物质以及氧化微生物，并最终进入到细胞内部达到杀菌、杀毒的效果同时，臭氧处理也降低了压载水的浑浊度，使压载水能更好的接受紫外线的照射。处理后的海水再进入紫外线处理系统处，紫外线系统将海水中经臭氧处理之后残留的微小浮游生物和细菌病毒等杀死，海水进入压载舱；卸载时，压载水舱中的压载水同样依次经过旋流分离器、臭氧系统、紫外线系统地处理，被排出舷外。图3-5压载水处理系统工作原理示意图3.4.2臭氧灭菌实验在无紫外线辐射的条件下，取压载水流量为3t/h，调节臭氧投加量，可以得到臭氧投加量与压载水细菌总数灭菌率之间的关系，如图3-6；臭氧投加量与大肠杆菌群灭菌率的关系，如图3-7所示。从图3-6和3-7可以看出，当压载水流量恒定时，随着臭氧投加量的增加，细菌总数灭菌率和大肠肝菌群灭菌率也提高，当臭氧投加量大于2.5g/h时，灭菌率可达99%以上。臭氧投加量从1.8g/h到2.4g/h，灭菌率可达95%以上，但增加幅度缓慢。在整个实验范围内，压载水细菌灭菌率从55%增加到99%，大肠杆菌群从65%增加到97%左右，增幅明显，说明臭氧对微生物有灭菌效果。图3-6臭氧投加量与压载水细菌总数关系图3-7臭氧投加量与压载水大肠肝菌群的关系3.4.3紫外线灭菌实验在无臭氧投加的前提下，先打开紫外线灯，待紫外线灯输出光强趋于稳定，系统通压载水。压载水流量控制在3t/h，测定紫外线对微生物的灭杀效果。压载水流量为3t/h时，紫外线对压载水中大肠菌群和细菌总数的杀灭效果见表3-3。表3-3紫外线对压载水中大肠菌群和细菌总数的灭菌率原水海洋细菌总数（cfu/ml)灭菌后剩余细菌总数（cfu/ml)灭菌率（%）原水大肠杆菌群数（cfu/100ml)灭菌后剩余大肠杆菌群数（cfu/100ml)灭菌率（%）2500060097.6016193.75从表3-3可以看出，紫外线也有很好的灭菌效果。3.4.4紫外线和臭氧联合杀灭活体生物实验1.紫外线和臭氧联合灭菌实验当紫外线灯输出光强趋于稳定，调节压载水流量为3t/h，臭氧投量为分别为0，1.0g/h、1.5g/h、2.0g/h、2.5g/h，紫外线和臭氧联合灭菌效果随臭氧加投量的变化，见下表3-4。表3-43t/h时紫外线和臭氧联合灭菌效果臭氧投加量（g/h)大肠杆菌群数（cfu/100ml)灭菌率（%）压载水细菌总数（cfu/ml)灭菌率（%）024—95000—1.00100450095.271.5010070099.262.00100＜250＞99.732.50100＜250＞99.73上表可以看到，紫外线和臭氧联合，可以完全杀灭大肠杆菌；当投加量为1.0g/h（臭氧发生量的最小值）时，对于细菌灭菌率已经达到95%，而单独臭氧处理需要2.4g/h，图3-6，压载水细菌总数的灭菌率才能达到95%，可见紫外线和臭氧联合灭菌效果更好。2.紫外线和臭氧联合杀灭小型生物实验压载水公约对于水质标准，提到了关于10～50μm和50μm以上的活体生物指标，50μm以上的生物通过旋流分离器去除，10～50μm之间的生物的去除效果需经过镜检估算。压载水流量3t/h，紫外线和臭氧联合杀灭小型生物活体实验结果见下表3-5。表3-5紫外线/臭氧联合杀灭小型生物活体实验臭氧投加量（g/h)01.01.52.02.5生物活体个数/ml3～51000从表中可以看出，处理后水中10～50μm之间的生物很少，满足压载水公约对水质小于10cfu/ml的标准，说明紫外线和臭氧联合的方法对小型生物杀灭作用明显。 结论船舶压载水在船舶行驶稳定性和安全性方面有至关重要的作用，但船舶压载水中携带的有害生物以及微生物会扰乱原有的生态平衡，国际海事组织（IMO）为此也出台了法规。为了满足IMO对压载水排放的要求，本文分析研究了现有的各种船舶压载水处理方法的优点和缺点，并提出一种可以使船舶满足IMO对压载水排放要求且节能高效的压载水处理方案。单一的处理方法因为存在局限性，所以可以通过使用两种或两种以上的压载水处理方法来弥补单一处理方法的不足，以达到最终的目的。紫外线有很好的的杀菌效果，但存在穿透力较弱的缺点；臭氧处理的效果较为理想，但臭氧在水中很不稳定，且不能持续性杀菌；旋流分离器能够先处理掉杂物和直径大于50μm的有害生物。本文设计了一种船舶压载水处理系统，由旋流分离器、臭氧系统和紫外线系统组成，将各种方法的优点进行整合同时又弥补了各自的缺点，对船舶压载水有很好的处理效果，能够满足国际海事组织对于船舶压载水处理的要求，是一种可靠实用的压载水处理系统。参考文献[1]林晓芬.船舶压载水处理方法综述[J].中国水运，2012,(4).[2]GollaschS.GlobalMaritimeTransportandBallastWaterManageme