原理:紫外线杀菌是利用适当波长的紫外线破坏微生物的 DNA 结构,使 DNA 分子链断裂、碱基对被破坏,从而阻止微生物的 DNA 复制和转录,使其失去繁殖能力直至死亡。同时,在紫外线的照射下还可以产生自由基,引起光电离,进一步增强杀菌效果3。
实际应用效果:紫外线系统易于安装和改装,安全性较高,可在不同盐度和温度下运行。其对微生物有较好的灭活效果,处理后的压载水无化学残留,对环境友好。但该技术的效果取决于水的透射率,在浑浊水中紫外线的穿透能力会下降,导致杀菌效果变差,可能需要更长的照射时间以保证有机物的死亡率。例如,威海中远海运重工科技有限公司的 “海盾” 压载水处理系统采用过滤加紫外线的处理技术,能有效处理 10-50 微米的生物,使其达到国际规定的 IMO-D2 排放标准9。
原理:通常先过滤海水,然后通过电解产生消毒剂次氯酸盐,再将其注入压载水中杀死有机物。次氯酸盐具有强氧化性,能破坏微生物的细胞膜、细胞壁以及内部的酶系统等,从而使微生物灭活。
实际应用效果:该技术能处理大量压载水,适用于大型船只,可在打压载时进行杀菌,还能在航行途中提供舱内循环处理,适用于无法处理压载水的港口。但电解反应会产生少量氢气,存在一定安全隐患,且对低盐低温环境敏感,可能需要加盐或加温。例如,Techcross 压载水处理系统基于电解原理,能够在短时间内对压载水中的有害生物进行快速杀菌,生成的次氯酸拥有较强的杀菌效果,其控制系统可自动调整参数以适应不同水质变化,确保在各类操作环境下高效运转7。
原理:压载水经过滤器进入到高级氧化单元中,在电催化作用下产生较多的具有较高氧化性的羟基自由基,利用其强的氧化性灭杀微生物和一些藻类。羟基自由基可以攻击微生物的细胞膜、蛋白质、核酸等生物大分子,使其发生氧化分解反应,从而导致微生物死亡8。
实际应用效果:该技术在淡水和海水体系都能适用,能耗低、运行成本低、耐悬浮物、不产生氢气、不造成二次污染、使用简便、性能稳定,能够实现管道在线灭活生物,占用空间小,安装方便,已获得 15 个主流船级社、船旗国认证。例如,Oceanguard 压载水处理系统采用电催化氧化原理产生大量的羟基自由基,杀灭压载水中的浮游生物、细菌和病毒,可满足国际海事组织的标准8。
原理:利用超声波的振动和空化效应,对水中的微小颗粒和生物体等进行去除。超声波的高频振动能够破坏细胞壁和细胞膜,使微生物失去活性,空化效应产生的微小气泡可吸附并去除水中的污染物5。
实际应用效果:通常作为预处理或与其他处理技术联合使用,可有效去除水中的部分微生物和杂质,提高后续处理的效率和效果,但单独使用时可能无法完全满足 IMO 的排放标准,需要与其他技术如紫外线消毒等配合使用。如海洋地质十二号船的压载水处理装置中的超声波预过滤单元,可对经过水力旋流器粗过滤后的压载水进一步处理5。
压载水处理系统的生物灭活技术未来的发展趋势是什么?
压载水处理系统的维护和管理需要注意哪些方面?
除了上述两种技术,还有哪些生物灭活技术可以应用于压载水处理系统?