اشاره در صنعت طراحی کشتی و همچنین کشتیرانی برای حفظ ثبات و قابلیت مانور آن در طول سفر دریایی و یا به‌منظور اضافه‌کردن وزن، به‌منظور فرورفتن بیشتر شناور در آب برای عبور از زیر پل‌ها و دیگر سازه‌ها از آب شیرین یا شور دریا استفاده می‌شود که این آب‌ها تحت عنوان آب توازن کشتی نام‌گذاری می‌شوند. آب توازن به‌وسیله‌ی مجرای آب‌گیری کشتی که در کناره و ته کشتی قرار دارد، به کمک پمپ‌های بالاست برداشت می‌شود. لازم به ذکر است، کشتی چه بدون بار باشد و چه این‌که قسمتی از بارش را در یک بندر تخلیه کرده و راهی بندر بعدی باشد، آب توازن را باید به‌منظور عملکرد موثر و بی‌خطر کشتی برداشت کند. آب توازن مورد نیاز هر کشتی می‌تواند با توجه به اندازه و نوع شناور و بارگیری آن تا بیش از هزاران تن متغیر باشد.
هم‌اکنون سالانه 10 میلیارد تن آب توازن در جهان به‌وسیله‌ی کشتی‌ها انتقال می‌یابد که سبب شده تا اصلی‌‌ترین عامل انتقال غیر عمدی ارگانیسم‌های زنده در بین اکوسیستمهای دریایی محسوب شود. در واقع، موجودات زنده‌ای که در آب‌های ساحلی زندگی می‌کنند، ممکن است در هنگام مکش آب به مخازن آب توازن، همراه آب دریا به این مخازن وارد شوند. اگر کشتی در آب‌های کم‌عمق، اقدام به آب‌گیری کند، رسوبات و دیگر موجودات زنده نیز ممکن است به درون مخازن وارد شوند. هنگامی که آب توازن تخلیه می‌شود، این موجودات زنده نیز رها می‌شوند. آب توازن، همراه کشتی جابه‌جا شده و سپس در بندر بعدی که کشتی اقدام به بارگیری بیشتری می‌کند، تخلیه می‌شود. اگر یک کشتی از تعدادی بندر، کالا دریافت کرده یا به آن‌ها تحویل داده باشد، مقداری از آب توازن را از هر بندری برداشته یا مقداری از آن را در هر بندر تخلیه می‌کند. در این موارد، آب توازن کشتی مخلوطی از آب‌های بنادر مختلف است که می‌توانند موجب انتقال بسیاری از جمعیت‌های آبزی و پاتوژن‌های وابسته به آن‌ها در بین نقاطی شود که به‌طور معمول دور از هم واقع شده‌اند و این موضوع اثرات اکولوژیک و اقتصادی بعضا پراهمیتی در مناطق مختلف جهان داشته و حتی سلامتی جوامع انسانی را در کشورها تهدید می‌کند. (IMO website)
الزامات جهانی برای سیستم‌های تصفیه‌ی آب توازن
امروزه مسئله‌ی انتقال گونه‌های مضر آبزی غیر بومی ناشی از تخلیه‌ی آب توازن کشتی‌ها به دریا، به شکل یک معضل جهانی نمود یافته است، به‌نحوی که حل این مشکل از برنامه‌های ملی فراتر رفته و نیازمند همکاری‌ها و عملکرد یکنواخت جهانی و منطقه‌ای شده است. تخمین زده شده است که حداقل روزانه ٣ تا ٤ هزار گونه از موجودات زنده، از این طریق، از محلی به محل دیگر انتقال می‌یابند. ازاین‌رو با شدت‌گرفتن پیامدهای اکوسیستمی ناشی از آب توازن کشتی‌ها در سال 2004، سازمان بین‌المللی دریانوردی مقررات لازم در خصوص تخلیه‌ی آب توازن به دریا را به تصویب رسانید، در ادامه‌ی این اقدامات، کنوانسیونی با نام کنوانسیون بین‌المللی مدیریت آب توازن (BWM) تدوین شد که در آن، دو برنامه‌ی مجزا برای کشتی‌های جدید (نو) و کشتی‌های موجود (قدیمی) ارائه شده است. (IMO website)
همچنین دو رویکرد (رویکردهای D1 و D2) برای مدیریت آب توازن کشتی‌ها مطرح شده است:
رویکرد D1 (تعویض) برای مدیریت آب توازن کشتی‌ها: این رویکرد اشاره به تعویض آب توازن کشتی‌ها در دریا در فاصله‌ی 200 مایلی از سواحل و در عمق 200 متری دارد؛
رویکرد D2 (پردازش) برای مدیریت آب توازن کشتی‌ها: این رویکرد اشاره به استفاده از سیستم‌های تصفیه‌ی آب توازن در کشتی دارد. مطابق این رویکرد، آب تصفیه‌شده به‌وسیله‌ی این سیستم‌ها باید دارای مشخصات شیمیایی و زیستی تعیین‌شده‌ای باشد. اجرای این مقرره برای کشتی‌های زیر اجباری است:
کشتی‌های نوساز که پس از سال 2017 ساخته شده‌اند؛
کشتی‌های موجود که قبل از سال 2017 ساخته شده‌اند، در اولین بازرسی دوره‌ای مربوط به گواهینامه IOPP کشتی‌ها. (BWM Convention,2018 Edition)
مطابق کنوانسیون BWM، کشورهای عضو قرارداد باید شرکت‌های کشتیرانی خود را موظف کنند تا طبق یک برنامه‌ی زمانی مشخص و برخی اولویت‌بندی‌ها، سیستم‌های تصفیه‌ی آب توازن، بر روی کشتی‌ها نصب شود. از طرفی نیز کشور ایران با پیوستن به این کنوانسیون متعهد شده است تا اقدامات لازم برای رعایت مفاد کنوانسیون را به انجام برساند. به‌علاوه در حال حاضر تعداد معدودی از کشتی‌های موجود، مجهز به این قبیل سیستم‌ها شده‌اند که باید در سال‌های آتی طبق مفاد کنوانسیون، مجهز به سیستم‌های تصفیه شوند؛ بنابراین ضروری است تا تدابیری به‌منظور تعویض و یا تصفیه‌ی آب توازن کشتی‌ها اتخاذ شود.
بر اساس مفاد کنوانسیون BWM، کشتی‌های جدیدی که از تاریخ 8 سپتامبر 2017 به بعد ساخته می‌شوند، باید رویکرد D2 را به کار گیرند. همچنین کشتی‌های موجودی که تاریخ ساخت آن‌ها قبل از 8 سپتامبر 2017 است، مطابق برنامه‌ی زمانی که در شکل زیر نشان داده شده است، تا یک زمان مشخصی می‌توانند از رویکرد D1 استفاده کنند و آن‌ها نیز به‌تدریج ملزم به رویکرد D2 می‌شوند. در نهایت، در تاریخ 8 سپتامبر 2022، تمامی کشتی‌های با ظرفیت ناخالص 400 GT و بالاتر، ملزم به استفاده از سیستم‌های پردازش (تصفیه) آب توازن هستند. (BWM Convention,2018 Edition)
بر اساس مطالعات صورت‌گرفته در حدود 70 هزار کشتی تجاری مشمول مقررات کنترل و مدیریت آب توازن تا سال 2020 می‌شوند. (ClassNK website)
اقدامات ملی به‌منظور کنترل و مدیریت آب توازن کشتی‌ها
با توجه به حساسیت اکوسیستمهای دریایی کشور، سازمان بنادر و دریانوردی از سال ١٣٧٨ تا ١٣٨٣، تدوین و اجرای پروژه‌ای تحت عنوان «رفع موانع و اجرای کنترل موثر بر آب توازن و اقدامات مدیریتی در کشورهای در حال توسعه» را با همکاری سازمان‌های بین‌المللی و ملی به انجام رسانده است.
سازمان بنادر و دریانوردی به‌عنوان مرجع ملی دریایی کشور و متولی اجرای مدیریت آب توازن کشتی‌ها، به نیابت از دولت جمهوری اسلامی ایران، اقدامات خود را در این زمینه گسترش داده و با همکاری سایر ارگان‌های ذی‌ربط، از سال ۱۳۷۸ با حضور فعال در اجلاس‌ها و کمیته‌های بین‌المللی سازمان آیمو به حمایت از برنامه‌ها و پروژه‌های سازمان بین‌المللی دریانوردی به‌منظور اجرای الزامات مندرج در کنوانسیون BWM در کشور پرداخته است. بعد از تصویب کنوانسیون در سال ۱۳۸۹ در مجلس شورای اسلامی، به تودیع کنوانسیون مذکور در سازمان بین‌المللی دریانوردی (آیمو) در سال ۱۳۹۰ اقدام شد. از سال 1390 به بعد، سازمان بنادر و دریانوردی در کمیتهی حفاظت از محیط زیست دریایی (MEPC) و کمیتهی فرعی جلوگیری از آلودگی دریایی (PPR) اقدام به مهیا‌سازی شرایط اجرای کنوانسیون BWM کرد و پس از لازم‌الاجراشدن کنوانسیون مدیریت آب توازن کشتی‌ها، به اجرا و کنترل الزامات کنوانسیون مذکور پرداخت. (PMO website)
تکنولوژی ساخت سیستم‌های تصفیه‌ی آب توازن کشتی‌ها
اکثر سیستم‌های تصفیه‌ی آب توازن، حداقل از دو تکنولوژی استفاده می‌کنند که در مرحله‌ی اول، روش‌های مکانیکی و در مراحل بعدی، روش‌های دیگر و یا ترکیبی از آن‌ها حائز اهمیت است. هر کدام از این ترکیب‌ها، مزایا و معایب خاص خود را دارد که البته با توجه به شاخص‌های مختلفی ازجمله مصرف برق، افت فشار، فضای مورد نیاز، هزینه‌های تعمیر و نگهداری و... بهترین تجهیز انتخاب می‌شود. با توجه به فضای محدود شناور‌های موجود، انتخاب نوع سیستم مدیریت آب توازن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است؛ بنابراین پیش از ورود به مراحل طراحی و پیاده‌سازی سیستم باید اطلاعات دقیق و درستی از کشتی فراهم شود تا سیستمِ مناسب به‌منظور تصفیه‌ی آب توازن به کار گرفته شود. مهندسان کشتی‌سازی برای طراحی این تجهیزات در کشتی‌ها باید شرایط فیزیکی کشتی و تک‌تک اجزای آن را در نظر بگیرند؛ چراکه این سیستم‌ها دارای قطعاتی است که می‌تواند در نقاط مختلف کشتی جای‌گذاری و در فضای محیطی آن صرفه‌جویی شود.
سیستم‌های تصفیه‌ی آب توازن کشتی‌ها بر اساس شیوه‌ی عملکرد، به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند که بر اساس فاکتورهای مختلفی ازجمله ظرفیت پمپ آب توازن، فضای کشتی، ظرفیت مخازن، میزان آب تصفیه‌شده، هزینه عملکرد، تعمیرات و نگهداری دستگاه و... از سوی صاحبان شناور‌ها انتخاب می‌شوند. ازجمله سیستم‌های تصفیه‌ی آب توازن می‌توان به تصفیه با ازون، اشعه UV، اکسیداسیون و الکتروکلرینیشن اشاره کرد. (شرکت راد/ آتیه‌پرداز شریف، همایش ارگان‌های دریایی 1398)
سیستم پردازش/ تصفیه‌ی الکتروکلرینیشن
فرایند پردازش/ تصفیه در کشتی‌ها با سیستم الکتروکلرینیشن شامل چهار بخش فیلتراسیون، الکترولیز، تزریق و خنثی‌سازی است که هر یک وظایف خاص خود را انجام می‌دهند. در این سیستم، آب دریا ابتدا از واحد فیلتراسیون عبور کرده تا ذرات جامد موجود در آن جدا شود و سپس به واحد الکترولایزر فرستاده می‌شود. واحد الکترولایزر طراحیشده، بدین شکل عمل می‌کند که به‌صورت پیوسته محصول آن (سدیم هیپوکلریت) را با توجه به فشار آب ورودی به خط، به سمت تانک گاززدایی و ذخیره جریان می‌دهد. در نهایت آب‌ژاول خروجی به‌وسیله‌ی پمپ‌های تزریق به محل تزریق، ارسال می‌شود. همچنین با توجه به نوع آب توازن تانکرها، می‌توان به آن برنامه‌های مختلفی داد و فرایند تزریق پیوسته را کنترل کرد. در خصوص شرح فرایند الکترولیز آب دریا باید گفت، آب دریا با اعمال جریان الکتریکی تجزیه‌شده که بسته بهpH آب دریا، گاز کلر با حل‌شدن در آب، اسید هیپوکلرو را تولید می‌کند که یکی از گندزداهای قوی است. (شرکت راد/ آتیه‌پرداز شریف، همایش ارگان‌های دریایی 1398)
سیستم پردازش آب توازن ساخته‌شده در ایران
پس از الحاق دولت ج.ا. ایران به کنوانسیون آب توازن، یک سیستم پردازش آب توازن ایرانی بر پایه فیلتر/ الکتروکلرینیشن با عنوان سیستم RADclean® ساخته شد.
به‌طور کلی سیستم‌های طراحیشده باید در سه فاز عملیاتی مورد بررسی قرار بگیرند که شامل:
1 ـ تست اولیه دستگاه به‌منظور دریافت Basic Approval؛
2 ـ تست خشکی در مرحله تایید ثانویه برای دریافتFinal Approval ؛
3 ـ تست نصب بر روی کشتی به‌خاطر دریافت تاییدیهی Type Approval است.
سیستم پردازش آب توازن ایرانی، ابتدا به‌منظور دریافت،Basic Approval در ابعاد کوچک‌تر از کشتی در فاز آزمایشگاهی ساخته شد. برای ارزیابی عملکرد دستگاه، تست‌های متعددی مطابق با شیوه‌نامه‌ی الزامی از طرف سازمان بین‌المللی دریانوردی انجام شد. تمامی آزمایش‌های لازم با همکاری یک آزمایشگاه مستقل در کشور انجام شد که در این تست‌ها علاوه بر شمارش و ارزیابی میکروارگانیسم‌ها در بازه‌ی گسترده سایزی (از زئوپلانکتون‌ها تا باکتری‌ها)، محصولات جانبی تولید‌شده در روند واکنش‌های شیمیایی صورت‌گرفته در سیستم، به‌وسیله‌ی روش‌های دقیق اندازه‌گیری شده و به کمک نرم‌افزارهای معتبر معرفی‌شده از طرف IMO، مورد تحلیل و ارزیابی ریسک قرار گرفتند تا از جنبه‌های مختلف زیست‌محیطی، آسیب به خدمه، افراد مستقر در کشتی و افرادی که در حاشیه و اطراف دریا زندگی می‌کنند و به‌صورت ناخواسته و از طریق روش‌های مختلف با آب‌های تخلیه‌شده از آب توازن کشتی‌ها در تماس هستند، بررسی شود. نتیجه ارزیابی‌های ریسک انجام‌شده نشان از عدم ایجاد سمیت و تخریب شیمیایی این دستگاه بر روی محیط زیست دریایی داشت. در ادامه اسناد و مدارک فنی و تخصصی مطابق با ویژگی‌های اعلام‌شده از طرف IMO تهیه و تدوین شد و پس از تایید این مدارک به‌وسیله‌ی سازمان بنادر و دریانوردی به سازمان بین‌المللی دریانوردی ارسال شد. ضمنا سیستم یادشده توانست تاییدیه اولیه (Basic approval) را از سازمان بین‌المللی دریانوردی (کمیته GESAMP) به دست آورد. |
منابع:
1. مقاله مدیریت آب توازن کشتی‌ها و الزامات بین‌المللی، شرکت ره‌آوران آینده دریا (راد)/ آتیه‌پرداز شریف، بیست‌وهفتمین همایش هماهنگی ارگان‌های دریایی کشور، 1389، تهران.
2.www.imo.org
3.BWM Convention, 2018 Edition, IMO, Uk.
4.www.classnk.or.jp/hp/en/activities/statutory/ballastwater/index.html