Современная морская техника - система очистки балласта
Добрый день всем читателям. В своем первом посте, находясь на борту судна, решил рассказать об одной из новых достаточно сложных судовых систем – системе очистки балласта, по-английски Ballast Water Treatment System (BWTS).
Начну рассказ, так сказать с основ – что такое балласт. Балластом на современном флоте является забортная вода, которую закачивают в специальные отсеки – балластные танки. Балласт служит для придания судну большей остойчивости (способности плавучего средства сопротивляться внешним силам – ветру, волне, течению, вызывающим его крен или дифферент, и возвращаться в состояние равновесия по окончанию возмущающего воздействия) и улучшения других мореходных качеств судна. По законам физики, т.к. возмущающие воздействия в основном воздействуют на верхнюю надводную часть судна, то более остойчивым будет судно, у которого центр тяжести смещен вниз. Изначально, на парусном флоте, где огромные мачты смещали вверх центр тяжести, ветер дул в огромные паруса и давил рычагом на судно, опрокидывая его, кораблестроители размещали внизу парусника чугунные чушки, камни или другие утяжелители.
Позднее, с появлением электричества и насосов, для балластировки судна стали применять забортную воду. Для грузовых судов это стало дополнительным плюсом: при перевозке максимально допустимого объёма груза – балласт практически весь выкатывается за борт; когда судно идет без груза – балласт закачивается до обеспечения необходимой осадки и выравнивания судна, от которых и зависит остойчивость и мореходность. На современных судах балластные танки обычно располагаются между внешним корпусом судна и грузовыми трюмами, в так называемом двойном дне – double bottom. Закачивая балласт в различные танки, можно менять крен и дифферент судна, то есть при загрузке грузом только кормовых трюмов судна, набирая балласт в носовые балластные танки, мы выравниваем его.
То есть балластировать судно забортной водой – это очень удобно (вода же вот, она – рядом, за бортом), дешево и практично, если бы не одно но… И имя ему – экология. Дело в том, что закачивая воду из одного места земного шара и выкачивая в другом, мы переносим также планктон, микроорганизмы, моллюски туда, где их до этого не было. Если кто скажет что это все чепуха, и мы уже 100 раз так делали и ничего не случилось) – рекомендую почитать что произошло на Камчатке осенью 2020 года. Во избежание дальнейших подобных случаев экологами и International Maritime Organization (IMO) была разработана The International Convention for the Control and Management of Ships Ballast Water and Sediments - одна из ключевых мер по защите окружающей среды направленных на предотвращение распространения потенциально вредоносных организмов через балластные воды, которая вступила в силу 8 сентября 2017 года. К сентябрю 2017 конвенция была ратифицирована более чем 60 странами, представляющими более чем 70% мирового тоннажа.
Конвенция требует от судов управлять балластными операциям таким образом, чтобы убрать, обезвредить либо избежать забора или откатки вредоносных организмов с балластными водами или в осадке. Для этих целей и были разработаны и активно внедряются системы очистки балластных вод – Ballast Water Treatment Systems (BWTS). Эти системы бывают различных конструкций и фирм, с разными принципами обеззараживания воды, но у всех у них есть общие элементы: это система труб и клапанов, как правило фильтр очистки воды (улавливающий водоросли, планктон) и устройство обеззараживания воды (убивающее микроорганизмы) и комплекс датчиков, контролирующих этот процесс.
Расскажу в этом посте конкретно о системе очистки балласта ERMA FIRST, установленной недавно на нашем судне.
Система довольно компактная, но требующая небольшого обслуживания. Дело в том, что для обеззараживания воды в ней применяется принцип хорошо знакомого нам хлорирования, а именно электролиз раствора забортной воды с получением активного хлора Cl2.
Вот сама система (без балластных насосов и нескольких труб - они установлены палубой ниже):
Итак, опишу работу системы по порядку (прием балласта – ballasting):
- забортная вода закачивается в систему судовыми балластными насосами (установленными с постройки судна), но идет не сразу в балластные танки, а через клапана и врезки для новой системы попадает вначале в фильтр (на схеме F1..A). Фильтр используется не простой (т.к. такой фильтр будет очень быстро забиваться), а автоматический с системой обратной очистки (automatic back-washing filter). Суть фильтра состоит в том, что он представляет собой набор картриджей-фильтров с сеткой 40 микрон, расположенных по кругу и карусельный механизм переключения между ними – по загрязнению картриджа или по истечению времени фильтр переключается на следующий картридж, а старый загрязненный картридж прочищается сжатым воздухом.
Схема приема балласта (красные стрелки - направление прокачки воды) :
А вот и фильтр:
- после фильтра в воду добавляется химия, затем вода попадает в установку электролиза воды (на схеме C1..A).
Электролизер воды:
Постоянное напряжение подается на установку электролиза воды с трансформатора-выпрямителя. Количество вырабатываемого им активного хлора считывается датчиком, если хлора не хватает – трансформатор-выпрямитель увеличивает напряжение и вырабатываемый ток, если хлора больше чем надо – уменьшает. Хлор является активным дезинфектором, он проникает в межклеточные мембраны, убивая микроорганизмы. Собственно, теперь очищенную воду можно направлять в балластные танки.
Трансформатор-выпрямитель:
Итак, теперь откатка балласта - deballasting.
В танках у нас уже находится очищенная вода без микроорганизмов, которую вроде как можно откатывать за борт, если бы не одно "но" - в ней все еще есть хлор. Для нейтрализации хлора используется специальная химия – бисульфат соды(натрия) NaHSO4. Добавление его в воду приводит к химическим реакциям и образованию безопасных химических соединений.
Схема откатки балласта:
Количество хлора опять же меряем датчиком содержания хлора (TRO..1) и регулируем подачу бисульфата соды. Датчик TRO..2 измеряет конечное содержание хлора в воде - оно не должно превышать 0,1 мг/литр.
Танк с нейтрализующей химией и насосиком - дозатором:
Ну что же, вкратце основные компоненты и принцип работы системы мной описаны. Кроме вышеперечисленного, в установку входят многочисленные датчики (давлений, температур, содержания хлора, дифференциального давления), счетчики - расходомеры воды, контроллер PLC с модулями расширения и две панели управления – одна в машинном отделении, другая – в Cargo Office, откуда старпом обычно и управляет балластными операциями.
По моему мнению эта установка очистки балласта (ERMA First) отличается относительной компактностью и надежностью, но имеет и недостатки – большое количество датчиков и необходимость “заправки” системы “химией” – для хлорирования воды и нейтрализации активного хлора. Другие системы очистки балласта используют другие принципы обеззараживания воды – ультрафиолетовое излучение, электро-каталитические процессы излучения и т.д.
Ну что же, прошу ругать и жаловать - мой первый длиннопост готов!
Пишите в комментариях - что бы вы еще хотели узнать об устройстве современных судов торгового флота.
