CC BY
21УДК 502.7:556.18
Н. В. Сустретова, старший преподаватель.
ФГОУ ВПО "ВГАВТ", г. Нижний Новгород
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ БАЛЛАСТНЫХ ВОД НА СУДАХ СМЕШАННОГО «РЕКА-МОРЕ» ПЛАВАНИЯ
В статье рассматриваются способы управления качеством балластной воды, приводится методика выбора
способа обезвреживания балластной воды на судне. Описывается разработанная судовая система для
обеспечения экологической безопасности балластных вод на судах смешанного «река-море» плавания, как
решение проблемы управления её качеством.
Управление качеством балластной воды должно стать одним из главных факторов при проектировании судна. Международная морская организация (IMO) одобрила серию мер по снижению вреда, наносимого водными организмами, обитающими в балласте и рисков, связанных с управлением качеством балластной водой.
На основании «Руководства по контролю водяного балласта судов и управлению им для сведения к минимуму переноса вредных водных и патогенных организмов» (Резолюция А.868(20)), была разработана и принята рядом государств международная конвенция, устанавливающая обязательные общемировые стандарты качества балластной воды, - «Международная Конвенция по контролю и обработке судового водяного балласта и осадков» (International Convention for the Control and Management of Ships’ Ballast Water and Sediments, 2004) (далее Конвенция) [1].
По данным ИМО на 2011 год Конвенцию приняли 27 государств (от 30-ти необходимых), процент мировых грузоперевозок которых составляет 25%. На сегодняшний день документ пока не вступил в силу, но тот факт, что для вступления остается привлечь менее половины от заявленного состава государств, говорит о необходимости быть готовыми к выполнению стандартов обращения с балластными водами.
На каждом судне в обязательном порядке должен иметься и выполняться план управления балластными водами, в котором подробно излагаются процедуры безопасности для судна и экипажа, относящиеся к управлению ими, описаны действия, которые должны предприниматься для выполнения требований Конвенции, подробно изложены процедуры удаления осадков.
На судах должен быть журнал операций с балластными водами, который может быть системой электронной регистрации или являться частью другого журнала либо системы и который содержит информацию о любых операциях с балластной водой.
Кроме этого, суда обязательно проходят освидетельствования на предмет выполнения положений Конвенции и получают Свидетельство сроком до пяти лет.
В настоящее время существует ряд методов управления качеством балластной воды для предотвращения сброса нежелательных организмов. Под термином управление качеством балластных вод, согласно Конвенции, понимаются различные способы удаления, обезвреживания или избежания приема на борт судна вредных водных и патогенных организмов.
Надо заметить, что требования, предъявляемые прибрежными государствами еще до вступления Конвенции в силу, более жесткие. Например, «Руководство по управлению сбросом водяного балласта с судов в водах, находящихся под юрисдикцией Канады» диктует глубину для замены балласта от 300 метров
[2].
Широко применяемым в настоящее время способом, соответствующим Конвенции, является замена балласта на удалении 200 морских миль от ближайшего берега, в местах с глубиной воды более 200 метров. Замена должна производиться с эффективностью, не менее 95% по объему балластной воды на судне. Вместо единовременной замены балласта может применяться метод прокачки трехкратного объема балласта каждого танка.
Оба метода замены балласта не применимы для судов смешанного «река-море» плавания, построенных по Правилам Речного Регистра вследствие их конструктивных особенностей, недостаточной прочности и остойчивости [3].
Конвенцией предусматривается ряд других способов для обезвреживания водяного балласта, например, сдача на береговые портовые или городские очистные сооружения, способ хранения балласта на судне более 100 суток, слив балластной воды в специально назначенных зонах замены балласта, сертификация чистого балласта, приём на борт пресных субмаринных (субаквальных) вод и др.
Однако вышеперечисленные способы управления качеством балластной воды нужно рассматривать только как теоретические, так как их эффективность не доказана, а внедрение потребует большой по объему и длительной подготовительной работы. В связи с этим, можно сделать вывод о том, что единственно перспективными для обезвреживания балластных вод судов смешанного плавания могут быть только способы обработки балласта на борту судна, несмотря на возможные дополнительные затраты.
Обработка водяного балласта на борту судов смешанного «река-море» плавания является наилучшим и безопасным решением данной проблемы в первую очередь из-за сравнительно небольших объёмов балластных вод этих судов.
К способам обеспечения экологической безопасности воды на борту судна можно отнести физические (безреагентные), химические (реагентные), биологические и комбинированные способы.
Каждый способ очистки воды имеет свои преимущества и недостатки, включает множество вариантов технологий. Поэтому необходимо рассматривать только технологии, прошедшие длительную проверку на действующих судовых системах и устройствах очистки пресной воды. К ним относятся: хлорирование, озонирование; электрохимическая обработка и комбинация физического и химического способов; применение аппаратов вихревого слоя (АВС) и ультрафиолетовое (УФ) облучение.
Процессы выбора метода обработки являются основополагающими при создании новой техники и технологий. При большом многообразии методов обезвреживания воды трудно выбрать такой, который бы однозначно подходил для обработки балластных вод в судовых условиях. В этом случае невозможно использовать расчетные или измерительные методы.
В условиях недостаточности информации и неопределенности широкое распространение получили экспертные методы (ЭМ), которые используются при решении широкого круга проблем идентификации, при оценке будущих состояний системы, вероятности тех или иных исходов, при прогнозировании и т.д.
Анализ четырех ЭМ показал, что субъективизм оценок присутствует в каждом из них. Однако, наиболее простым, а следовательно и более надежным является метод весовых коэффициентов.
Поэтому, для решения поставленной задачи выбора способа обезвреживания балластных вод на борту судна смешанного плавания был применен метод весовых коэффициентов с привлечением методики, включающей следующие этапы:
• определение критериев оценки способов обезвреживания;
• нахождение значения критериев по каждому способу обезвреживания;
• перевод значения критериев в баллы;
• привлечение экспертов в пересекающихся областях для определения значимости каждого критерия оценки путем присвоения ему соответствующего весового коэффициента;
• обобщение результатов экспертных оценок значимости каждого критерия.
Критерии обосновываются с учетом: работы будущей системы экологической безопасности балластных вод в условиях вибрации и качки; необходимости контроля качества обезвреживания балластной воды; требований минимальных массо-габаритных характеристик; минимума энергетических затрат; невысокой стоимости и простоты технического обслуживания.
Для определения весовых коэффициентов привлекались эксперты в области экологической безопасности судов, проектирования судовых систем и технологии очистки воды.
Анализ полученных результатов показал, что наибольшее количество баллов для обезвреживания балластной воды на судах смешанного «река-море» плавания получил способ хлорирования воды.
Анализ применяемой в настоящее время технологии обработки поверхностной воды хлором показывает, что во всех случаях она основана на предварительной очистке воды до заданного стандарта и последующем обеззараживании хлором. Однако если использовать такую технологию для обезвреживания балластной воды при приеме ее на борт судна, пришлось бы перед обезвреживанием воды проводить сначала лабораторное исследование состава воды, анализировать полученные данные, выбирать и осуществлять предварительную обработку, а только затем обезвреживать, что практически выполнить невозможно.
Исходя из этих соображений, решение проблемы видится автору в определении некоторой минимально необходимой и непрерывно контролируемой концентрации активного хлора, вводимого тем или иным способом в балластную воду, которая имеет случайный состав, с целью достижения и поддержания стандарта качества балластной воды, заданного Конвенцией.
Величина необходимой вводимой концентрации активного хлора главным образом будет зависеть от двух групп факторов, характеризующих:
- физико-химические свойства и состав забортной морской воды (температура, водородный показатель среды, соленость, взвешенные вещества, биологическое загрязнение);
- техническое состояние балластных систем судна (взвешенные вещества, концентрация железа и нефтепродуктов).
Анализ результатов проведенных экспериментов показал, что все вышеперечисленные факторы статистически значимы и оказывают влияние на дозу вводимого хлора. Величины концентраций хлора для обработки природной воды Черного моря оказались близкими к значениям, полученным в экспериментах с модельной водой.
Однако процесс обработки балластной воды на судне не ограничивается только обезвреживанием путем введения рассчитанной концентрации активного хлора во время приема балласта. Далее наступает процесс хранения обработанной воды. Этот процесс характеризуется скоростью распада хлора в воде, которую можно рассчитать с помощью известных уравнений кинетики химических реакций.
С целью определения входящих в эти уравнения неизвестных для балластной воды величин порядка реакции и константы скорости реакции, были проведены специальные экспериментальные исследования.
Выполненные исследования процесса хлорирования и хранения балластной воды с учетом особенностей конструкции балластных систем судов смешанного плавания, позволили разработать принципиальную схему судовой системы для обеспечения экологической безопасности балластной воды (рис. 1).
Показанная на рис. 1 система состоит из емкости с жидким хлором 1, соединенной трубопроводом с насосом-дозатором 2, который подает хлорпрепарат в балластный трубопровод, где он смешивается с водой и поступает по трубопроводам балластной системы в балластные цистерны 5, воздушные клапаны которых оснащены фильтрами 3, предотвращающими попадание паров хлорпрепарата из балластной цистерны в атмосферу.
В каждой балластной цистерне устанавливается анализатор хлора 6 для измерения остаточной концентрации хлора в балластной воде и управления насосом-дозатором. На выходе из системы установлен угольный фильтр для удаления остаточного хлора из балластной воды.
Система позволяет обеспечить обезвреживание балластной воды при ее приеме на борт судна, хранение ее в балластной цистерне и поддержание остаточной концентрации хлора во время балластного рейса судна на необходимом уровне.
Рисунок 1. Схема системы обеспечения экологической безопасности балластной воды на судне:
1 - цистерна запаса хлора, 2 - насос-дозатор, 3 - фильтры газообразного и жидкого хлора, 4 - связь анализатора
Эта система исключает риск аварий по сравнению с другими способами обезвреживания балластных вод, требующими выхода судна в открытое море на опасное удаление от берега.
Кроме того, создается существенный экологический эффект, благодаря более полной дезинфекции балластной воды и экономический эффект за счет отсутствия простоя судов для обезвреживания (смены) балласта во время балластного перехода.
Список литературы:
[1] Международная конвенция о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими 2004года. - СПб., ЗАО ЦНИИМФ, 2005. - 120с.
[2] Руководство по управлению сбросом водяного балласта с судов в водах, находящихся под юрисдикцией Канады от 1 сентября 2000г. С измен.
[3] Справочник по серийным транспортным судам, Т. 2. ЦБНТИ МРФ. Изд-во транспорт, 1973г., 296с.
of ballast water on a vessel is resulted. The developed ship system for maintenance of ecological safety of ballast waters on courts of the swimming mixed "river-sea", as a management solution of a problem is described by its quality.
К балластному насосу на циркуляцию
Слив из цистерны за борт
остаточного хлора с насосом-дозатором,
5 - балластная цистерна, 6 - автоматический анализатор остаточного активного хлора
