專利名稱：臭氧噴射方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓艙水臭氧注射方法和系統(tǒng)。更特別的是，本發(fā)明涉及一種注射臭氧的系統(tǒng)，其用于在向海上運(yùn)輸容器或船只的壓載艙加裝或排放壓艙水時(shí)，對(duì)壓艙水進(jìn)行處理。
背景技術(shù)：
壓艙水用于海上船只以補(bǔ)償貨物重量的不足，以便在船只的貨艙是空載或部分空載時(shí)維持穩(wěn)定性。例如在典型的運(yùn)輸操作中，海洋船只?？吭诘谝桓劭诘拇a頭以便裝載貨物，隨后該船只航行至第二港口并在那里進(jìn)行卸貨。船只隨后返回到第一港口并在那里裝載其它貨物。通常，船只以空載形式從第二港口返回至第一港口以便裝運(yùn)其它貨物。船只配備有壓載艙，其可充滿水以便在船只進(jìn)行空載航行時(shí)維持船只的吃水平穩(wěn)，并且該壓載艙在裝載貨物時(shí)可被排空。
壓艙水含有壓載艙填充位置處固有的物種。這些物種與水一起裝入壓載艙內(nèi)。隨后，船只將壓艙水運(yùn)輸至貨物裝載港口，在那里，將物種與壓艙水一起排放到水環(huán)境中。對(duì)于排放水環(huán)境所而言，所排放的物種可能不是當(dāng)?shù)赝辽灵L(zhǎng)的物種并且可能會(huì)對(duì)該水環(huán)境有害。非當(dāng)?shù)氐奈锓N可能對(duì)環(huán)境造成損害并取代海底生物，并消滅為上層水中的所希望的本土物種提供食物和幼蟲的浮游生物群。
在1996年，美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)了國(guó)家水生入侵物種法案(P.L.104-332)(“NAIS”)，以遏制非本土生物通過(guò)壓艙水的排放而傳播。該法案重新批準(zhǔn)了五大湖區(qū)壓艙水管理計(jì)劃和闡述了具有壓載艙的船只的適應(yīng)范圍。該法案要求運(yùn)輸部研究用以防止生物傳播以及通過(guò)商船的壓艙水進(jìn)入美國(guó)水體的國(guó)家方針。NAIS，壓艙水管理法案以及懸而未決或即將成為法律的法規(guī)管理規(guī)定了咸或淡壓艙水在它們排放之前的處理，并且要求將所有的壓艙水排放至被處理的美國(guó)領(lǐng)海以內(nèi)(即，離海岸200海里以內(nèi)或五大湖區(qū)中)，以便殺死或消除所有的水生公害生物(即，細(xì)菌，病毒，幼蟲，浮游植物和浮游動(dòng)物)。
裝入壓載艙內(nèi)以穩(wěn)定海上運(yùn)輸船只的水是物理、化學(xué)和生物成分復(fù)雜的合成物。另外，水的成分會(huì)隨港口的不同而顯著變化，特別是生物成分。海水的復(fù)雜性和變化性會(huì)使消毒處理不可預(yù)知。由于生命體的抗藥性的或預(yù)想不到的化學(xué)成分，用于處理水的各種已知方法和系統(tǒng)在處理壓艙水時(shí)可能無(wú)法工作，或者，所建議的處理本身可使被排放的局部生態(tài)系統(tǒng)退化。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于處理排放到指定水環(huán)境的壓艙水，臭氧化是一種安全而有效的消毒方法和系統(tǒng)。美國(guó)專利No.6,125,778(Rodden)首先提出了對(duì)壓艙水的臭氧化處理，其包括向壓載水艙中噴灑臭氧。
但是，直接向艙內(nèi)噴灑可使臭氧消毒昂貴，并且由于不能到達(dá)壓載艙內(nèi)的所有空間，因此，效率較低。美國(guó)專利No.6,869,540(Robinson)提出了一種裝卸壓艙水的在線處理。Robinson方法可包括在將水填充入壓載艙之前將臭氧注入用于裝入海上運(yùn)輸船只內(nèi)的水管中；將注入臭氧的水填充至壓載艙的水內(nèi)；并且，調(diào)節(jié)將臭氧注入水中的速率并且調(diào)節(jié)水裝入船只內(nèi)的水的速率，以便在水中提供目標(biāo)物種生物滅殺量。
Robinson的臭氧處理通過(guò)一種相繼組合的兩機(jī)理效應(yīng)—臭氧處理和溴處理來(lái)實(shí)現(xiàn)消毒。臭氧通過(guò)氧化作用直接殺死物種。此外，臭氧和天然存在的海水溴化物之間的反應(yīng)通過(guò)形成次溴離子和次溴酸來(lái)實(shí)現(xiàn)溴化消毒。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，臭氧處理和溴化消毒過(guò)程的效應(yīng)是疊加效應(yīng)，即是一種超出了單獨(dú)消毒過(guò)程的改進(jìn)式聯(lián)合效應(yīng)。
雖然與艙內(nèi)處理相比，在泵入或排放海水期間對(duì)海水進(jìn)行的在線臭氧處理更為有效和經(jīng)濟(jì)，但在某些情況下，在直接臭氧處理上會(huì)存在一些嚴(yán)重的成本限制。例如，載重噸位(DWT)為100,000至150,000的船只上的壓艙水吸入/排放管的直徑為18”。用于對(duì)這種尺寸的管線進(jìn)行直接注入的設(shè)備的成本較為昂貴。
因此，對(duì)于吸入/排放壓艙水的直接臭氧處理，需要簡(jiǎn)單和節(jié)約成本的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的第一方面涉及一種臭氧處理方法，其包括為注入海上運(yùn)輸船只壓載艙內(nèi)的水確定物種的目標(biāo)生物滅殺；在將水注入壓載艙之前調(diào)節(jié)水的轉(zhuǎn)向部分；調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和將臭氧注入該部分內(nèi)的注入速率，以便獲得目標(biāo)生物滅殺；將臭氧以確定的速率注入經(jīng)調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)向部分內(nèi)，以便在使該部分水與用于注入壓載艙內(nèi)的水重新混合時(shí)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺。
本發(fā)明的第二方面涉及一種臭氧處理方法，其包括使注入海上運(yùn)輸船只的壓載艙內(nèi)的一部分水轉(zhuǎn)向；確定臭氧產(chǎn)量Q，足以將臭氧注入該部分水中，以便在該部分水與用于注入壓載艙內(nèi)的水重新匯合時(shí)獲得目標(biāo)臭氧濃度；通過(guò)具有確定臭氧產(chǎn)量的發(fā)生器，將臭氧注入該部分水中；使該部分水與注入壓載艙內(nèi)的水重新匯合。
本發(fā)明的第三方面涉及一種臭氧處理方法，其包括為注入海上運(yùn)輸船只的壓載艙內(nèi)的水確定物種的目標(biāo)生物滅殺；在將水填充至壓載艙內(nèi)之前，使一部分水轉(zhuǎn)向；確定臭氧產(chǎn)量，足以將臭氧注入該部分水內(nèi)，以便在使該部分水與注入壓載艙內(nèi)的水重新匯合時(shí)獲得目標(biāo)臭氧濃度；調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)向部分并且調(diào)節(jié)通過(guò)具有確定臭氧產(chǎn)量的發(fā)生器將臭氧注入該部分水內(nèi)的速率，以便在使該部分水與注入壓載艙的水重新匯合時(shí)，能夠獲得目標(biāo)生物滅殺；使所述部分的水與注入壓載艙內(nèi)的水重新匯合。
本發(fā)明的第四方面涉及一種壓艙水處理系統(tǒng)，其包括海上運(yùn)輸船只，其包括至少一個(gè)壓載艙和至少一根向壓載艙的入口/出口或從壓載艙的入口/出口輸送水的管道；用于使一部分水從管道轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)器；噴射器，其用于將臭氧以一定速率噴入所述部分的水內(nèi)；控制器，其可操作地與調(diào)節(jié)器和噴射器相連，以調(diào)節(jié)水的轉(zhuǎn)向部分和臭氧噴入該部分內(nèi)的速率，以便在該部分與水重新匯合時(shí)實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)生物滅殺。
本發(fā)明的第五方面涉及一種臭氧處理方法，其包括為從海上運(yùn)輸船只排放至海水的壓艙水確定物種的目標(biāo)生物滅殺；在排放之前調(diào)節(jié)壓艙水的轉(zhuǎn)向部分；調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和將臭氧注入該部分內(nèi)的速率，以便獲得目標(biāo)生物滅殺；以確定的速率將臭氧注入所調(diào)整的轉(zhuǎn)向部分內(nèi)，以便在使該部分與用于將注入臭氧的水排放至海水的水匯合時(shí)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺。
本發(fā)明的第六方面涉及一種壓艙水處理系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)壓載艙的海上運(yùn)輸船只；用于產(chǎn)生臭氧的臭氧發(fā)生器；壓艙水管道，其用于從壓載艙中排出水，并將水導(dǎo)引至海上運(yùn)輸船只的上載口；用于使一部分水從管道轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)器；使臭氧以一定量注入所述部分水內(nèi)的噴射器；控制器，其操作地與調(diào)節(jié)器和噴射器相連，以調(diào)節(jié)水的轉(zhuǎn)向部分和臭氧噴入該部分內(nèi)的速率，以便使該部分與管道中的水重新匯合時(shí)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺。
本發(fā)明的第七方面涉及一種臭氧處理方法，其包括將海水上載至海上運(yùn)輸船只的壓載艙；在將水注入壓載艙內(nèi)之前調(diào)節(jié)上載水的轉(zhuǎn)向部分；調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和將臭氧注入該部分內(nèi)的速率，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺；以確定的速率將臭氧注入調(diào)整后的轉(zhuǎn)向部分內(nèi)，以便在該部分與注入壓載艙的上載水重新匯合時(shí)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺。
本發(fā)明的第八方面涉及一種臭氧處理方法，其包括使一部分水從管道中的水流轉(zhuǎn)向；將含臭氧的氣體注入該部分水中，以便提供經(jīng)臭氧處理的部分；使經(jīng)臭氧處理的部分與管道中的水流重新匯合；調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)向部分，以便根據(jù)管道中的流量和噴射氣體中的臭氧比率來(lái)提供最小的轉(zhuǎn)向部分流量。
本發(fā)明的第九方面涉及一種水處理系統(tǒng)，其包括用于將水從第一吸入位置輸送至排放位置的水管道；從水管的第一點(diǎn)至第二返回點(diǎn)的旁通管線，其中，旁通管線使一部分水從管道處轉(zhuǎn)向，以便在旁通管線中循環(huán)并在返回點(diǎn)處返回水管道；噴射器，其位于旁通管線內(nèi)以將臭氧注入水的轉(zhuǎn)向部分內(nèi)；臭氧發(fā)生器，其用于產(chǎn)生通過(guò)噴射器噴射的臭氧；調(diào)節(jié)器，其用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向部分以根據(jù)管道中的流量和注入氣體中的臭氧比率來(lái)提供最小的轉(zhuǎn)向部分流量。
本發(fā)明的第十方面涉及一種臭氧處理方法，其包括將海水上載至海上運(yùn)輸船只的壓載艙；在將水注入壓載艙之前調(diào)節(jié)上載水的轉(zhuǎn)向部分；調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和將臭氧注入該部分內(nèi)的速率，以根據(jù)管道中的流量和臭氧在注入氣體中的比率提供最小的轉(zhuǎn)向部分流量。
本發(fā)明的第十一方面涉及一種臭氧處理方法，其包括識(shí)別臭氧與水成分的反應(yīng)生成的物種破壞反應(yīng)產(chǎn)物；確定反應(yīng)產(chǎn)物的壽命；使臭氧與含有物種的水接觸根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物的確定壽命確定的一段時(shí)間。
本發(fā)明的第十二方面涉及一種臭氧處理方法，其包括使注入船只的壓載艙內(nèi)的一部分水轉(zhuǎn)向；將臭氧注入該部分水中以提供臭氧處理部分；使臭氧處理部分與注入壓載艙內(nèi)的水重新匯合；其中，將臭氧注入所述部分內(nèi)與使注入臭氧的部分與注入壓載艙內(nèi)的水重新匯合之間的保留期被控制在規(guī)定時(shí)間極限之內(nèi)。
本發(fā)明的第十三方面涉及一種壓艙水處理系統(tǒng)，其包括包括至少一個(gè)壓載艙的船只；用于產(chǎn)生臭氧的臭氧發(fā)生器；壓艙水管道，其用于將水從船只的第一吸入位置輸送至排放位置；從水管的第一點(diǎn)至第二返回點(diǎn)的旁通管線，其用于使一部分水從管道處轉(zhuǎn)向以便在旁通管中循環(huán)，并且在返回點(diǎn)處返回至水管；和用于將臭氧注入水的轉(zhuǎn)向部分內(nèi)的噴射器，在用于在臭氧注入點(diǎn)與使注入臭氧的部分與注入壓載艙的水重新匯合的點(diǎn)之間提供確定保留時(shí)段的位置處，將該噴射器插入旁通管線內(nèi)。
本發(fā)明的第十四方面涉及一種壓艙水處理系統(tǒng)，其包括船只，其包括至少一個(gè)壓載艙和至少一根向壓載艙的入口/出口或從壓載艙的入口/出口輸送水的管道；用于使一部分水從管道轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)器；將臭氧以一定速率注入水的所述部分內(nèi)的噴射器；控制器，其操作地與調(diào)節(jié)器和噴射器相連，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向部分的水，以便根據(jù)管道中的流量和臭氧在注入氣體中的比率來(lái)提供最小的轉(zhuǎn)向部分流量。
本發(fā)明的第十五方面涉及一種臭氧處理方法，其包括為注入船只中壓載艙內(nèi)的水確定物種的目標(biāo)生物滅殺；使一部分水從注入壓載艙的水流中轉(zhuǎn)向；在使所述部分與用于注入壓載艙內(nèi)的水重新匯合時(shí)，以被確定為能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)生物滅殺的速率，將臭氧注入所述轉(zhuǎn)向部分內(nèi)；根據(jù)管道中的流量和臭氧在注入氣體中的比率，將水的所述轉(zhuǎn)向部分調(diào)節(jié)至最小的轉(zhuǎn)向部分流量。
本發(fā)明的第十六方面涉及一種壓艙水處理系統(tǒng)，其包括包括至少一個(gè)壓載艙的海上運(yùn)輸船只；用于產(chǎn)生臭氧的臭氧發(fā)生器；壓艙水管道，其用于從壓載艙中排出水，并將水導(dǎo)引至海上運(yùn)輸船只的上載口；用于使一部分水從管道轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)器；將臭氧以一定速率注入所述部分水內(nèi)的噴射器；以及控制器，其可操作地與調(diào)節(jié)器和噴射器相連以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向部分，以便根據(jù)管道中的流量和臭氧在噴入氣體中的比率來(lái)提供最小的轉(zhuǎn)向部分流量。
本發(fā)明的第十七方面涉及一種不具有廢氣消除裝置的壓艙水處理系統(tǒng)，其包括鹽水或淡水海上運(yùn)輸船只，其包括至少一個(gè)壓載艙和一根向壓載艙的入口/出口或從壓載艙的入口/出口輸送水的管道；用于使一部分水從管道轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)器；用于將使一定注入量的臭氧注入所述部分水內(nèi)的噴射器；控制器，其操作地與調(diào)節(jié)器和噴射器相連，以調(diào)節(jié)水的轉(zhuǎn)向部分和將臭氧注入所述部分內(nèi)的速率以獲得目標(biāo)生物滅殺，同時(shí)，無(wú)需廢氣消除裝置就可避免有害氣體釋放到大氣中。
本發(fā)明的第十八方面涉及一種臭氧處理方法，其包括為注入海上運(yùn)輸船只的壓載艙內(nèi)的水確定物種的目標(biāo)生物滅殺；確定注入水中的臭氧噴射，以便在不將對(duì)環(huán)境有毒的廢氣釋放到大氣的情況下，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的生物滅殺；在將水注入壓載艙內(nèi)之前，調(diào)節(jié)該水的轉(zhuǎn)向部分；調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和將臭氧注入該部分內(nèi)的速率，以便在不釋放對(duì)環(huán)境有毒的廢氣的情況下，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺；和以確定的流速，將臭氧注入經(jīng)調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)向部分內(nèi)，以便在使該部分水與注入壓載艙內(nèi)的水重新匯合時(shí)并且在不將對(duì)環(huán)境有毒的廢氣釋放到大氣的情況下，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺。
本發(fā)明優(yōu)選地提供正確劑量的臭氧道壓艙水中，以確保在不排出有害氣體的切情況下對(duì)壓艙水徹底消毒處理。


圖1是雙殼體船只及處理系統(tǒng)的示意性透視圖；圖2是船只和處理系統(tǒng)的示意性頂視圖；圖3是船只和處理系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；
圖4A和4B示意性地顯示了壓艙水的臭氧注入方法和系統(tǒng)的一個(gè)
具體實(shí)施例方式
臭氧以高于大氣壓約10-12psi的壓力產(chǎn)生。該壓力的偏差可對(duì)臭氧的輸出產(chǎn)生負(fù)面影響。壓艙水在可變的壓力下泵入船上，該壓力在水艙充水時(shí)可能很高。相對(duì)較低壓力的臭氧/氧氣或臭氧/空氣混合物可通過(guò)非常特殊和昂貴的設(shè)備加壓至較高的壓力(由于臭氧的腐蝕性以及更重要的是臭氧可在壓縮熱下分解這一實(shí)際情況)。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及臭氧壓艙水處理。建議的NAIS修改將“壓艙水”限定為“任何用來(lái)維持船只平衡度和穩(wěn)定性的水(以及它的懸浮物)”。在另一種定義中，“壓艙水”是A)在船只甲板上容納水，其用于控制包含在這些水中懸浮的物質(zhì)的船只的吃水差、傾斜、吃水深度、穩(wěn)定性或應(yīng)力；和B)任何在清洗、維護(hù)或其它操作過(guò)程中置于壓載艙中的水。將這些定義作為可處理水的實(shí)施例引入本說(shuō)明書中。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，插入如文氏管這樣的直列式氣體噴射器，以通過(guò)增加在管道中的水流速來(lái)暫時(shí)降低壓艙水流的壓力。插入的直列式噴射器可通過(guò)增加液體的速度來(lái)形成更低的壓力。文氏管在直列式噴射壓艙水處理中是一種優(yōu)選的噴射器。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及用于船只的壓艙水處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括插入水管中的噴射器，其具有適于接收水的入口，適于接收處理氣體的噴嘴，以及適于排出水的出口。但是，用于將水注入壓載艙或從壓載艙排出水的壓艙水管較大，其直徑通常大約為18英寸。供這種尺寸的管道使用的噴射器(如文氏管)成本相當(dāng)高。另外，將這種噴射器安裝到主管內(nèi)將會(huì)影響船只的作業(yè)參數(shù)。插入的噴射器將增加流動(dòng)反向壓力，并且需要增大壓艙水泵流量。申請(qǐng)人的計(jì)算表明插入的文氏管將使充滿一些船只的壓載艙所需的泵送時(shí)間增加一個(gè)或兩個(gè)小時(shí)(約10％)。而且，壓艙水管可能要起到填充壓艙水和排放壓艙水的作用。插入的噴射器可能會(huì)干擾逆向水流，例如排放壓艙水。通過(guò)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例能夠克服這些缺點(diǎn)，其中，臭氧被注入繞過(guò)一部分主水管的一部分壓艙水管內(nèi)。
旁通管臭氧噴入的另一優(yōu)選實(shí)施例是基于壓艙水中臭氧的物理和化學(xué)性質(zhì)(其包括臭氧在海水中的溶解度以及臭氧的化學(xué)反應(yīng)與溶解度的關(guān)系)作出的。
臭氧(O3)是氧的同素異形體。它是不穩(wěn)定的藍(lán)色氣體，并具有刺激性臭氣，其分子量為48g/mol，在0°和1atm(大氣壓)下氣體密度為2.154g/l。其在水中的溶解度是氧氣的大約13倍。臭氧是非常不穩(wěn)定且是強(qiáng)氧化劑。它是非持久性的并且具有非常短的半衰期。
通常，通過(guò)使一定濃度的氧通過(guò)高度放電的電暈場(chǎng)，即已知的“電暈放電”技術(shù)，由此制造臭氧。電暈可通過(guò)在兩個(gè)由絕緣介電層和較小空隙隔開(kāi)的導(dǎo)體之間施加非常高的電位(高達(dá)20kV)產(chǎn)生。在這些條件下，穿過(guò)導(dǎo)體之間間隙的分子氧(O2)受到足夠的離解能的作用而部分離解。一部分氧自由基將根據(jù)下述平衡反應(yīng)方程式與氧分子結(jié)合以形成O33O2+69kcal2O3(I)
由方程式(I)表示的臭氧的產(chǎn)生是一種平衡反應(yīng)。該反應(yīng)作為吸熱反應(yīng)時(shí)，需要能量的來(lái)生成O3，而作為放熱反應(yīng)時(shí)需放出熱量的來(lái)生成O2。由于其平衡特性，向臭氧的實(shí)際轉(zhuǎn)變比較低，其范圍根據(jù)進(jìn)氣的氧濃度、反應(yīng)的溫度和臭氧發(fā)生器的特性為2-14％。
提供有效的臭氧處理方法和系統(tǒng)的其它考慮事項(xiàng)涉及壓艙水的氣體處理機(jī)構(gòu)。美國(guó)專利No.6,840,983(McNulty)公開(kāi)了一種壓艙水處理系統(tǒng)，其包括插入主水管中的噴射器，該主水管具有適于接收水的入口，適于接收氧解吸氣體的噴嘴和適于排水的出口。McNulty噴射氧解吸氣體，該氣體能夠從壓艙水中清除氧氣，其意在使依賴氧氣的物種窒息。另一方面，臭氧是一種具有不同和至少雙倍消毒機(jī)理的氧化氣體。這些機(jī)理包括使天然存在于壓艙水中的化學(xué)成分迅速轉(zhuǎn)化為對(duì)生物具有毒的產(chǎn)物以及臭氧對(duì)生物的直接破壞性氧化。
下面的四個(gè)方程式(Von Gunten & Hoigné，1994)描述了臭氧在海水中的利用，其假設(shè)僅在臭氧和溶解的溴化物之間需要臭氧。
(1)O3+Br-→OBr-+O2160M-1s-1(2)OBr-+O3→2O2+Br-330M-1s-1(3)OBr-+O3→BrO2-+O2100M-1s-1(4)BrO2-+O3→BrO3-＞105M-1s-1次溴酸離子(OBr-)在反應(yīng)(1)中產(chǎn)生。隨后，通過(guò)添加來(lái)自于水的氫離子，使多數(shù)反應(yīng)(1)離子轉(zhuǎn)換成次溴酸(HOBr)。將所形成的次溴酸離子和次溴酸稱為總殘留氧化劑(TRO)。只有反應(yīng)(1)能形成TRO。進(jìn)一步的反應(yīng)(2)至(4)不希望地從消毒過(guò)程中除去了臭氧和溴化物。海水氧化的首要目的是將臭氧盡可能多地轉(zhuǎn)換成HOBr或OBr-。因此，使反應(yīng)(1)最大化并使反應(yīng)(2)至(4)最小化將使OBr-達(dá)到最大。
所示的反應(yīng)是二級(jí)反應(yīng)。所給出的反應(yīng)速率常數(shù)表示了反應(yīng)作為臭氧濃度函數(shù)發(fā)生的速率。為了確定反應(yīng)(1)和(2)之間的相對(duì)速率，可將(2)的速率常數(shù)除以(1)的速率常數(shù)。在相同的反應(yīng)物濃度下，反應(yīng)(2)的速率比反應(yīng)(1)的速率快約2倍。
上述反應(yīng)速率應(yīng)確保如果Br-與OBr-的摩爾濃度比降至2.7以下，則因反應(yīng)(2)和(3)中消耗的臭氧將超過(guò)反應(yīng)(1)，因此，臭氧的劑量將不會(huì)產(chǎn)生更多的OBr-。當(dāng)將臭氧引入過(guò)量的溴化物時(shí)，次溴離子形成反應(yīng)會(huì)占優(yōu)勢(shì)。通常在海水中存在約70mg/L的溴化物。其提供了足夠的溴余量以使以常規(guī)臭氧處理水平(1-5mg/L臭氧)進(jìn)入加裝或排出壓艙水的管道內(nèi)的臭氧損失達(dá)到最小。但是，在反應(yīng)(2)至(4)中消耗的臭氧和OBr-占優(yōu)勢(shì)之前，旁通管將容納較少量的水和可耗盡的相應(yīng)較少量的溴化物。
當(dāng)確定用于旁通臭氧化的流量或保留期時(shí)，必須考慮溴化物在旁通海水中的有效量。保留期是將臭氧和水從臭氧的注入點(diǎn)輸送至將旁路水和臭氧再次注入主管的時(shí)段。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種將臭氧消耗和OBr-反應(yīng)降至最小同時(shí)保持由臭氧化和溴化實(shí)現(xiàn)的協(xié)同消毒作用的方法和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用以使保留期達(dá)到最小的方法和系統(tǒng)。在本說(shuō)明書中，保留期是從將臭氧注入旁路中的水內(nèi)至將旁通管中的海水再注入主管或存儲(chǔ)容器中的海水內(nèi)的時(shí)間周期。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例能夠確保將臭氧處理后的旁路水部分再次回注入“富含溴化物”的主管道海水內(nèi)，以避免在每一反應(yīng)(2)至(4)的BrO2-和BrO3-的形成和氧還原中消耗大量臭氧和OBr-?！氨Ａ羝凇北唤抵磷钚?。
在一個(gè)實(shí)施例中，0.21秒的保留期會(huì)導(dǎo)致可接受的4.3％的臭氧損耗。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種方法和系統(tǒng)，其中保留期被控制在小于5秒，優(yōu)選小于0.25秒，最好小于0.21秒，以便使反應(yīng)(2)至(4)達(dá)到最小。
通過(guò)以非限制性舉例方式描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附圖和下面的詳細(xì)說(shuō)明，將能更清楚地理解本發(fā)明的特征。
圖1-3示意性顯示了船只10，其包括船尾12，船頭14和由外船體16和內(nèi)船體18形成的雙體船。船只10表示本發(fā)明中的船只類型，并且它是常規(guī)比例的雙殼體油槽船，其在內(nèi)船體18中具有貨艙。但是，本發(fā)明可適用于任何具有壓載艙或艙底水的海上運(yùn)輸船或船只。船只10通常用于運(yùn)輸部分或完全精煉的或殘留的原油或其它散裝液體產(chǎn)品，如植物油。
所示的臭氧發(fā)生器30位于船只10的后甲板102上，其具有作為本發(fā)明臭氧噴入系統(tǒng)一部分的主臭氧供給管130。發(fā)生器30可根據(jù)已知的臭氧發(fā)生器(如Rodden U.S.Pats.；；和，Tabata U.S.DN20040223893；Eidem U.S.DN 20030015481；Lee et al.U.S.Pat 6,730,277；Borgstrom 6,726,885；Golota et al.U.S.Pat.6,544,486；Conrad U.S.Pat.6,491,879；Cannon U.S.Pat 6,516,738；Smith 6,468,400；以及Pean et al.U.S.6,231,769所描述的臭氧發(fā)生器)構(gòu)成并產(chǎn)生臭氧。這些專利文獻(xiàn)公開(kāi)內(nèi)容的全部可在本申請(qǐng)中參考使用。PCI-WEDECO(PCI-WEDECO Environmental Technologies，1 Fairfield Crescent，WestCaldwell，NJ 07006)型SMO/SMA系列發(fā)生器和WEDECO Effizon工藝高濃度臭氧發(fā)生器是合適的臭氧發(fā)生器的其它例子。
根據(jù)本發(fā)明中圖1至3和4A及4B的實(shí)施例，經(jīng)發(fā)生器30并隨后通過(guò)管130P泵送臭氧氣體以便經(jīng)相應(yīng)的連接管線110，112和114將其注入相應(yīng)的壓艙水輸入/排出管116，118和120內(nèi)。輸入/排出管116將水從船尾輸入/輸出海水箱132輸送至前方的壓載艙組124。輸入/排出管118將水從右舷輸入/輸出海水箱134輸送到右舷的壓載艙組126。輸入/排出管120將水從左舷輸入/輸出海水箱136輸送到左舷的壓載艙組128。
壓艙水經(jīng)海水箱132，134，136注入船只10內(nèi)，并且隨后通過(guò)所示的管道系統(tǒng)116，118和120被泵入各自的壓載艙組124，126，128。在目標(biāo)位置處，該過(guò)程反向，并且，通過(guò)各自的管道116，118，120從壓載艙組124，126，128泵出水，以便經(jīng)各自的海水箱132，134，136排至海中?；蛘?，可通過(guò)其它獨(dú)立的管道和海水箱系統(tǒng)(未示出)，從壓載艙組124，126，128實(shí)現(xiàn)排放。在注入臭氧后，通過(guò)主管道116，118，120中的一根管道將水輸送至相應(yīng)的壓載艙組124，126，128。由于每一根主管道116，118，120均穿過(guò)每一壓載艙組124，126或128，因此，可岔開(kāi)較小的一段管道(未示出)來(lái)提供吸入/排放管。用于這一小段管道的閥門可保持在通道或隔離艙區(qū)中，或者如果空間存在問(wèn)題，則實(shí)際上可位于所述艙的本身內(nèi)。
在圖4A中，管道118將經(jīng)臭氧處理的水輸送到右舷壓載艙組126的每一壓載艙，管道120將經(jīng)臭氧處理后的水輸送至左舷壓載艙組128的每一個(gè)壓載艙。水經(jīng)過(guò)各自的海水箱134和136進(jìn)入且被處理，并被注入右舷載艙組126或左舷載艙組128，直到使每一個(gè)相應(yīng)的壓載艙充分注滿且達(dá)到平衡以補(bǔ)償卸載的貨物。以類似方式，如圖4A和4B所示，進(jìn)入船尾海水箱132的水由經(jīng)管線110輸送的臭氧處理，并且被注入前方壓載艙組124中的一個(gè)壓載艙內(nèi)，直到注滿每一個(gè)壓載艙，從而使船只10達(dá)到平衡。
盡管附圖描繪了處理來(lái)自海水箱134和136的水，但是本發(fā)明還適用于被注入壓載艙的水或處理從壓載艙排放的水以及淡水或鹽水，例如海水。臭氧的量(根據(jù)與加裝或排放的壓艙水的計(jì)量比例)對(duì)于壓艙水處理系統(tǒng)的適當(dāng)操作而言是重要的。通常，以約10-12％臭氧/氧氣的濃度比產(chǎn)生臭氧。其意味著對(duì)于每磅臭氧需給出約9磅氧氣。如果每升水加入3.5mg臭氧，則需要伴隨地加入約32mg/L的氧。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行適當(dāng)?shù)乜刂?，則臭氧和氧氣將完全溶解到進(jìn)入或排放的全部壓艙水中，在不會(huì)釋放到大氣中。
盡管下面內(nèi)容是不約束性的，但避免對(duì)大氣的有害釋放可作如下解釋用于氧氣的亨利定律常數(shù)表明純氧在一個(gè)大氣壓下，在15℃的純水中的溶解度為49mg/L。氧氣在海水中的溶解度為約40mg/L。純臭氧的溶解度是氧氣溶解度的8倍。
當(dāng)壓載艙充滿時(shí)，壓載艙內(nèi)的壓力通常在1至3個(gè)大氣壓之間變化。氣體在3個(gè)大氣下的溶解度高出1個(gè)大氣壓下的溶解度3倍。通常，在大約15℃時(shí)海水中的氧氣是達(dá)到飽和的。因此，在被注入之前，海水已含有大約8mg/L的氧氣。本發(fā)明的注入控制可提供額外的32mg/L的氧氣，并且可在1大氣壓下溶解全部臭氧。在3大氣壓下，本發(fā)明提供了溶解氧氣和臭氧的超額能力。
此外，與臭氧一起溶解所有的氧氣可防止平衡情況。通過(guò)海水中的化學(xué)反應(yīng)來(lái)消耗臭氧可防止在隨后暴露于大氣中時(shí)臭氧從溶液中釋放出來(lái)。因此，防止平衡允許幾乎所有的臭氧轉(zhuǎn)移到水或海水中。
圖5A，5B和5C是用于壓艙水臭氧噴射的方法和系統(tǒng)的實(shí)施例的流程圖，該系統(tǒng)可以與圖1-3和4A及4B所示的船只10的系統(tǒng)一起使用。在圖5A，5B和5C中，臭氧發(fā)生系統(tǒng)502包括空氣壓縮機(jī)514，冷氣干燥機(jī)516，聚集過(guò)濾器518，氣體貯存器520，O2富集器522，O2貯存器524，露點(diǎn)監(jiān)測(cè)器526，過(guò)濾器528，臭氧發(fā)生器530，電源532，臭氧監(jiān)測(cè)器534，臭氧自毀單元536以及具有循環(huán)泵540的冷卻器538。在操作中，經(jīng)進(jìn)氣口512將口氣抽入系統(tǒng)502內(nèi)。空氣在514中被壓縮，在516處被干燥和冷卻，在518處被過(guò)濾并且暫時(shí)存儲(chǔ)在520中。隨后，根據(jù)發(fā)生器的需要，將空氣抽至富集器524，在該處，氣體中的氧氣含量通過(guò)氮?dú)獾奈蕉顒?dòng)增加。將富含氧氣的氣體輸送到貯存器524，在526處對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)并且在528處對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾，直到將其注入通過(guò)電源532運(yùn)轉(zhuǎn)的臭氧發(fā)生器530。通過(guò)534監(jiān)測(cè)從發(fā)生器530排出的廢氣，并通過(guò)536將其消除以防止排放到環(huán)境中。將所產(chǎn)生的臭氧存儲(chǔ)在冷卻器538處，直至旁路注入系統(tǒng)550，552，554需要為止，如后文所述。
圖5A，5B和5C中的每一附圖均顯示了三個(gè)獨(dú)立的旁路注入系統(tǒng)550，552，554，如圖2，3和4A所示，它們可分別經(jīng)110進(jìn)入船尾吸入管道116，經(jīng)112進(jìn)入右舷吸入管道118，經(jīng)114進(jìn)入左舷吸入管道120。
在圖5A中，注入系統(tǒng)550包括臭氧噴入泵560，流量調(diào)節(jié)器562，臭氧噴射器564，預(yù)擴(kuò)散器(或靜態(tài)混合器)566和主管接觸器568。類似地，注入系統(tǒng)512包括臭氧噴入泵570，流量調(diào)節(jié)器572，臭氧噴射器574，預(yù)擴(kuò)散器576和主管接觸器578，注入系統(tǒng)554包括臭氧噴入泵580，流量調(diào)節(jié)器582，臭氧噴射器584，預(yù)擴(kuò)散器586和主管接觸器588。
在圖5B和5C中，注入系統(tǒng)550包括臭氧噴入泵560，它可以是一種用于調(diào)節(jié)旁通管594中的流量的泵。另外，注入系統(tǒng)550還包括臭氧調(diào)節(jié)器564，靜態(tài)混合器566和再噴射器568。類似地，注入系統(tǒng)552包括調(diào)節(jié)器570，臭氧噴射器574，靜態(tài)混合器576和再噴射器578，注入系統(tǒng)554包括調(diào)節(jié)器580，臭氧噴射器584，靜態(tài)混合器586和再噴射器588。
如圖5A和5B所示，注入系統(tǒng)550，552和554分別由控制器610，612和614控制。如后文所述，控制器610，612和614可以是用于控制注入臭氧的處理器，計(jì)算機(jī)，微處理器等等。
圖6示意性地顯示了將臭氧旁通注入加裝至壓載艙中或從壓載艙排出的水的轉(zhuǎn)向部分內(nèi)的詳細(xì)內(nèi)容。旁通注射允許臭氧噴入，并提供了臭氧氣體在壓艙水內(nèi)的適當(dāng)混合和溶解，以及被臭氧處理的轉(zhuǎn)向部分與主水流的適當(dāng)再次混合。圖6給出了船尾加裝/排放旁通注射系統(tǒng)550的例子。該系統(tǒng)550包括旁通管594，其在上游點(diǎn)622處從主管116轉(zhuǎn)向并在下游點(diǎn)624處與主管116重新會(huì)聚。旁通管620包括泵560，文氏管564，混合器566和主管再噴射器568。
將圖5A的系統(tǒng)550作為示例性的系統(tǒng)，其操作如下來(lái)自海水箱132(圖2-3)的海水經(jīng)主壓艙水泵592在管道116中被輸送并至注入系統(tǒng)550。通過(guò)循環(huán)泵560，從管道116中將一部分海水通過(guò)循環(huán)泵560分入旁通管594內(nèi)。轉(zhuǎn)向部分的水流量由流量控制器562控制。噴射器564將來(lái)自發(fā)生器530的臭氧注入轉(zhuǎn)向的海水部分內(nèi)。臭氧噴射器564可以是文氏管噴射器或類似裝置。注入的臭氧通過(guò)預(yù)擴(kuò)散器(或靜態(tài)混合器)566被進(jìn)一步分散至海水部分內(nèi)，并且在主管接觸器568處再次與管道116中的主海水合并。
在圖5A的船尾管道噴射器系統(tǒng)550，右舷管道噴射器系統(tǒng)552和左舷管道噴射器系統(tǒng)554中的每一個(gè)系統(tǒng)中，通向每一相應(yīng)的臭氧噴射器564，574，584的每一流量調(diào)節(jié)器562，572，582和每一閥616，618，620均由相應(yīng)的控制器610，612，614控制?？刂破?10，612和614可以是計(jì)算機(jī)、微處理器或類似裝置。
根據(jù)排放權(quán)限要求，例如根據(jù)NAIS或類似法規(guī)，在通常情況下，可規(guī)定從海洋運(yùn)輸船只上排放的壓艙水的被生物滅殺的目標(biāo)物種。隨后，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及與臭氧有關(guān)的物理和化學(xué)因素確定用于獲得目標(biāo)生物滅殺的水中的臭氧濃度?？刂破骺砂ㄒ唤M指令，這些指令用于對(duì)水的轉(zhuǎn)向部分的控制和將臭氧注入該部分水的速率進(jìn)行控制，以便實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺。根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的一組指令，可以控制轉(zhuǎn)向部分并且可調(diào)節(jié)臭氧噴入速率，以確保在調(diào)配的水中以最低的臨界臭氧濃度進(jìn)行目標(biāo)生物滅殺。
在操作過(guò)程中，例如，控制器610控制流量調(diào)節(jié)器562以調(diào)節(jié)水的流量以使其與噴射器562的臭氧噴入相一致，從而在水加裝至壓載艙124內(nèi)之前能夠有效地實(shí)現(xiàn)生物滅殺，并且在將壓載艙124中的壓艙水排放至海水之前有效地實(shí)現(xiàn)生物滅殺。例如，可對(duì)該系統(tǒng)加以控制以實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)家入侵物種法案所禁止的物種進(jìn)行95％的目標(biāo)生物滅殺。因此，控制器610可使流量調(diào)節(jié)器562與噴射器564相協(xié)調(diào)，從而在海水中提供2.5mg/L的臭氧濃度，以便有效地提供目標(biāo)生物滅殺。
噴射器564可以是能使任何氣體進(jìn)入流體的噴射器，如射流泵，但是優(yōu)選地是能夠滿足將混合氣體引入大量液體內(nèi)以實(shí)現(xiàn)高溶解度的要求的文氏管。此外，由于能耗低，沒(méi)有移動(dòng)部分以及具有最小的系統(tǒng)反壓力，因此，文氏管是理想的。文氏管通過(guò)迫使流體通過(guò)在入口和出口之間觸發(fā)文氏管中的壓力差的錐形收縮部來(lái)工作。文氏管內(nèi)部的壓力差通過(guò)相交的側(cè)管的孔引發(fā)(imitate)對(duì)另一種流體(當(dāng)前情況下的含有臭氧的氣體)的抽吸。文氏管噴射器可包括文氏管，其包括位于兩個(gè)錐形部之間的短而直的管道部分或喉管。該錐形部分形成在流體流過(guò)管道時(shí)能夠使壓力下降的收縮部。壓力下降將臭氧從相交的側(cè)管處抽吸入流體內(nèi)。
在從文氏管噴射器排出后，可通過(guò)預(yù)擴(kuò)散器566處理臭氧氣體/水混合物。預(yù)擴(kuò)散器566優(yōu)選為靜態(tài)混合器，其能夠使臭氧進(jìn)一步溶解至水中，并可確保夾帶的臭氧氣泡均勻分散在旁通管的水中。預(yù)擴(kuò)散器566可采用任意適當(dāng)?shù)幕旌掀?，但?yōu)選靜態(tài)混合器。通常，靜態(tài)混合器包括一組翼片、阻礙物或安裝或固定在管道裝置內(nèi)的通道。翼片、阻礙物或通道被設(shè)計(jì)成能夠促進(jìn)臭氧氣體和壓艙水液體的進(jìn)一步混合。靜態(tài)混合器可使用某些方法，即首先分開(kāi)流體，隨后轉(zhuǎn)動(dòng)、導(dǎo)引或使其轉(zhuǎn)向。靜態(tài)混合器增強(qiáng)了臭氧溶解的物理和化學(xué)過(guò)程。增強(qiáng)的混合延長(zhǎng)了由氣泡覆蓋的距離并使這些氣泡破裂成更小的氣泡，從而增加了將臭氧從氣體混合物轉(zhuǎn)移至水中的能力。該系統(tǒng)的混和器可提供額外的5-10％的溶解作用。
通過(guò)考慮待處理的材料和對(duì)其處理必須的速率選擇靜態(tài)混合器566。可使用具有至少12個(gè)元件的靜態(tài)混合器或等效的組合混合器，以便當(dāng)從噴射器排出時(shí)準(zhǔn)備相同直徑的管道。此外，必須估算容許的壓降，以便確保旁通循環(huán)泵具有排水能力以及加壓能力，從而在靜態(tài)混合器中確保適當(dāng)?shù)幕旌?。而且，水的流速?yīng)足夠高以確保非常少的接觸時(shí)間，從而將因在海水中反應(yīng)消耗而造成的臭氧損失降至最小。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，當(dāng)再次使旁通管進(jìn)入主管時(shí)，需要最小的旁路流速來(lái)提供壓艙水的充分臭氧化。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于注入旁通管內(nèi)的每mg/L的臭氧而言，必須將最小的旁路流速保持主管流量的至少0.25％。理想的情況是，將旁路流速保持在大于主管流量的0.30％，最好將該流量保持在主管流量的0.35％。例如，在下文描述的0.33％中，旁路流量和主管流量之間的流量比為大約66gal/min至10,000gal/min。例如，在操作中，控制器610控制泵560以便與噴射器562的臭氧噴入相配合來(lái)調(diào)節(jié)水的流量，從而能夠根據(jù)管道中的流量和臭氧在注入氣體中的比例有效地提供最小的轉(zhuǎn)向部分的流速。因此，控制器610可通過(guò)泵560與噴射器564一起來(lái)協(xié)調(diào)流量，以便對(duì)于注入旁通管內(nèi)的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，可提供達(dá)到主管流量至少0.25％的轉(zhuǎn)向部分的流量。
下面的例子僅用作說(shuō)明，它們并不意味著是對(duì)權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的限制。
例子1圖5A-5C的臭氧發(fā)生器530可根據(jù)下列內(nèi)容選擇。第一，建立目標(biāo)生物種的滅殺。在該例子中，以99％的生物滅殺為目標(biāo)；其意味著該過(guò)程的處理目標(biāo)是殺死在裝入壓載艙內(nèi)的海水中所含的99％的物種。以另一種方式表述，該目標(biāo)生物滅殺可導(dǎo)致經(jīng)處理的每立方米海水中具有1個(gè)或更少的微生物。對(duì)加裝的海水進(jìn)行的經(jīng)驗(yàn)TRO測(cè)試表明為實(shí)現(xiàn)99％的目標(biāo)生物滅殺，海水中的臭氧濃度應(yīng)在1.0mg/L和3.0mg/L之間。根據(jù)方程式(I)，Qτ是在所有海水箱(τ)處，船只10的壓艙水吸入泵的容積之和
(I)Qτ＝Q1+Q2+...Qn其中Qτ是n個(gè)吸入泵的各個(gè)泵產(chǎn)量的容積和。在該例子中，對(duì)于船尾海水箱132處的船尾吸入泵；右舷海水箱134處的右舷吸入泵；以及左舷海水箱136處的左舷吸入泵來(lái)說(shuō)，n是3。在該例子中，各自的泵出流量是17,000加侖每分鐘(gpm)，500gpm和2,000gpm，并且Qτ等于19,600gpm。
對(duì)于所要求的99％的生物滅殺來(lái)說(shuō)，用以獲得3.0mg/L(TR)的高目標(biāo)臭氧處理率的臭氧額定產(chǎn)量Qr為(II)Qr＝QτTRC1C2C3其中C1是磅向千克的轉(zhuǎn)換常數(shù)；C2是加侖向升的轉(zhuǎn)換常數(shù)；C3是分鐘向天的轉(zhuǎn)換常數(shù)。
轉(zhuǎn)換常數(shù)將臭氧額定產(chǎn)量轉(zhuǎn)換為英國(guó)度量衡單位，以便與泵的生產(chǎn)廠商和供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)額定產(chǎn)量相比較。在上面的公式(II)中，Qr等于QτTR(2.206lbs/kg/106mg/Kg)(3.79liters/gallon)(60×24)，因此Qr等于707.60磅臭氧/天。所可利用的臭氧發(fā)生器與所需的Qr707.60磅臭氧/天相比較，以便選擇發(fā)生器530來(lái)實(shí)現(xiàn)所要求的生物滅殺。
相應(yīng)的噴射器564可根據(jù)下列方式選擇將選定的發(fā)生器的產(chǎn)量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)立方英尺的每分鐘(SCFM)氣體注入。該值為Qa，其是考慮選定的發(fā)生器產(chǎn)生12％含臭氧氣體，被轉(zhuǎn)換為SCFM的每天707.60磅的發(fā)生器產(chǎn)量。在該例子中，SCFM是56。
隨后，根據(jù)以下具有代表性的所需的輸出比例，制定每一個(gè)噴射器的尺寸(III)Qa1＝(Q1/Qr)Qa
例如，對(duì)于第一噴射器而言，所需的產(chǎn)量Qa1為(17,000/19,6000)X56，即等于48.7 SCFM。將可利用的噴射器與各個(gè)Qa1，Qa2和Qa3要求進(jìn)行比較，從而選擇相應(yīng)的噴射器來(lái)實(shí)現(xiàn)需要的生物滅殺。
該例子的構(gòu)成為每一噴射器提供了精確的發(fā)生器尺寸和氣體流量，以便實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺。
例子2在該例子中，從海水箱和載重噸位(DWT)為100,000～150,000的壓載艙組之間的吸入/排放管供給壓艙水。以10,000gpm的流量注入供給水。海水含有70mg/L的溴化物。
以恒定流量，使水的分流從吸入/排放管轉(zhuǎn)移至圖6所示的旁通管系統(tǒng)內(nèi)。臭氧氣體在低壓下(12-15psi)，從其產(chǎn)生源、經(jīng)316L的不銹鋼管注入文氏管噴射器內(nèi)。注入臭氧以使氧氣混合物中含10-12％的臭氧。設(shè)定旁路流速以允許通過(guò)文氏管實(shí)現(xiàn)有效的噴射。在該例子中，將旁路流速被設(shè)定為66gpm，并且其壓力大約為90psi。對(duì)于將注入的每mg/L的臭氧(在該例子中為2.0mg/L)來(lái)說(shuō)，該流速是主流量的0.3％。流量和壓力由容積式泵維持。
選定的流速和壓力按下方式確認(rèn)主流量和旁通管中流量之間的流量比為大約10,000gal/min～66gal/min。用以在主液流實(shí)現(xiàn)2mg/L的旁通管中的特定臭氧劑量為303mg/L，以便海水中僅具有70mg/L的溴化物，OBr-將大大超過(guò)Br-，從而會(huì)促進(jìn)有助于不理想反應(yīng)。一旦使旁路液流與主液流再次混合，產(chǎn)生OBr-的有益反應(yīng)便占據(jù)優(yōu)勢(shì)。因此，使旁路保留期降至最小，以便盡可能地避免臭氧的損失并且滿足2.0mg/L的主劑量需要。
旁通注入文氏管將反壓力降至最小，并且確保了臭氧氣體在海水中90-95％的溶解性。
例子3在該例子中，限制用于旁通管594的旁通灌縣長(zhǎng)度并且保持高于常規(guī)泵送率的泵送率，以便按以下所述將保留期降低至接近0.2秒66gpm的旁路流量通常需要2”的管徑。在該例子中，選擇較小的管徑以便提高流速。由于文氏管上的反壓力也有一定限度，因此，選擇的管徑僅降低一個(gè)尺寸增量，即降至11/2”。11/2”規(guī)格80管的橫截面積為0.01227平方英尺。流速為(66/(7.48×60))＝0.1471ft3/sec，因此，管道內(nèi)的速度增加至0.1471/0.01227＝12ft/sec。
如下所述，將旁通系統(tǒng)設(shè)計(jì)成從文氏管至主管再注入點(diǎn)提供最小長(zhǎng)度(保留長(zhǎng)度)。將保留長(zhǎng)度限定至用以容納靜態(tài)混合器的首要的15標(biāo)稱直徑長(zhǎng)度和用以容納具有角度的再噴射器的額外的30英寸。用于這些需要的保留長(zhǎng)度為2.5英尺。以12ft/sec行進(jìn)2.5ft所得的保留期為0.21s。
例子4該例子確定了臭氧的濃度以便從壓載水艙中消除可接收百分比的生物并且避免產(chǎn)生廢氣。臭氧氣體對(duì)五種水生生物的毒性通過(guò)使臭氧在短時(shí)間內(nèi)(即，＜5h)分批注入模擬海水(ASW)中來(lái)確定。
對(duì)成年的糠蝦、幼體北美銀漢魚、幼體sheepshead鯉科、和成年的端足類甲殼動(dòng)物進(jìn)行測(cè)試。由Aquatic Biosystems(ABS，F(xiàn)ort Collins，CO，USA)獲得成年的Americamysis bahia，幼年的Atherinops affinis，幼年的C.variegatus，和幼年的L.plumulosus和，同時(shí)，在Anacortes，WA附近的區(qū)域中收集成年的R.Abronius，并且連夜運(yùn)輸?shù)皆囼?yàn)室。也可由ABS獲得幼年的Americamysis bahia(10d)，以用于關(guān)于臭氧作用處理和臭氧副產(chǎn)品持久性的測(cè)試。所有生物在開(kāi)始測(cè)試之前均狀況良好。
所有毒性測(cè)試均在含有28-30ppt.的模擬海水(ASW；四十英尋結(jié)晶海水和去離子水)的水族箱(10或20L)中進(jìn)行。在測(cè)試之前，水族箱充滿ASW，置于水浴中，并在前一天晚上平衡得達(dá)到測(cè)試溫度。在水族箱中放置小塊尼龍網(wǎng)，以作利用L.plumulosus and R.abronius進(jìn)行毒性測(cè)試的水族箱中的基底。
利用SC-10型臭氧發(fā)射器(Nutech O3 Inc.，McLean，VA)來(lái)分配臭氧。通過(guò)系統(tǒng)的總流量為2500mL/min。流向每一個(gè)室的流量通過(guò)具有玻璃浮子的N012-10流量計(jì)(Gilmont Instruments，Barrington，IL)來(lái)控制。利用Kynar管和臭氧容許擴(kuò)散器(水域生生態(tài)系統(tǒng))將臭氧氣體分配到腔室中。
利用N，N-二乙基-1，4次苯基二胺/碘化鉀(DPD/KI)指示劑和袖珍色度計(jì)(Hach，Loveland，CO)獲得TRO測(cè)量。該程序等效于用于廢水的USEPA方法330.5和用于飲用水的標(biāo)準(zhǔn)方法4500-Cl G。計(jì)算TRO濃度(mg/L)測(cè)量并將其表示為溴化物的等效濃度(Br2，1mol Cl2＝0.44mol Br2)。
以61.6ml/min的流速，利用臭氧對(duì)以28-30ppt.的濃度含有ASW的三個(gè)20-L水族箱處理24h。20L控制水族箱以相同的流速接收壓縮空氣。與由Cooper等(2002)在Tonsina上使用的方法相似。以0.5h的間隔，從0-6h，由所有腔室獲得TRO測(cè)量。
對(duì)Atherinops affinis幼蟲，初生的C.variegatus，和成年R.abronius進(jìn)行的臭氧毒性實(shí)驗(yàn)在20L水族箱中進(jìn)行，同時(shí)利用成年Americamysisbahia和成年L.plumulosus在10L水族箱中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。所有實(shí)驗(yàn)總共使用五組108個(gè)腔室，其中，每一個(gè)腔室均包括十種生物，每個(gè)腔室測(cè)試每一項(xiàng)處理。含有除R.abronius(15±2℃)之外的所有生物的腔室被保持在23±2℃。
20L腔室的總氣體流速為97.5，63.2，38.6，和20.0mL/min。這些氣體流速量與額定臭氧供應(yīng)速度0.43，0.28，0.17，和0.09mgO3/L/min相對(duì)應(yīng)?？刂埔?7.5mL/min(即，最大流速)接收壓縮的環(huán)境空氣。10-L腔室的總氣體流速為38.6，28.3，20.0，和13.1mL/min(0.34，0.25，0.17，114和0.11mg O3/L/min；控制空氣流量＝38.6mL/min)。實(shí)驗(yàn)最長(zhǎng)進(jìn)行五個(gè)小時(shí)。試驗(yàn)開(kāi)始后，以0.5-，1-，2-，3-，4-，和5-h，通過(guò)生物觀察記錄TRO測(cè)量(死亡率和殘存著的活性)。如果所有生物在處理中死亡，則在5-h的處理期間內(nèi)終止實(shí)驗(yàn)。
為了確定短期臭氧作用對(duì)長(zhǎng)期存活率的影響，將幼體Americamysis bahia(10d)置于五個(gè)20-L水族箱中(19±2℃，每個(gè)腔室十種生物)。20-L腔室的總氣體流速為97.5，63.2，38.6，和20.0mL/min(0.43，0.28，0.17，和0.09mg O3/L/min；控制空氣流量＝97.5ml/min)。在起動(dòng)臭氧處理之前和進(jìn)行75min處理后均進(jìn)行TRO測(cè)量。在處理90min后，移出每一腔室中存活的生物并將它們置于以19±2℃保持在水浴中的清潔海水量杯中，并供給Artemia franciscana(每量杯0.1mL)。在停止處理24h后，檢驗(yàn)小蝦的死亡率，并且除去死亡的生物。再次對(duì)存活的生物供給Artemia franciscana，并且在處理48h后再次檢驗(yàn)死亡率。
為了確定在整段時(shí)間內(nèi)殘留氧化劑的毒性，利用臭氧，以97.5ml/min(0.43mg O3/L/min)處理在19℃含有ASW的20-L水族箱，直至達(dá)到目標(biāo)TRO值(＞4.0mg/L)為止(1.5h；參見(jiàn)結(jié)果)。獲得一部分經(jīng)處理的水(2.5L)以便立即使用，同時(shí)，將殘留的水從水族箱中轉(zhuǎn)移到20-L的低密度聚乙烯方容器(Hedwin Corporation，Laporte，IN)中，并且在沒(méi)有預(yù)留空間的情況下以12℃存儲(chǔ)于黑暗環(huán)境中。在這段處理時(shí)間之后，利用臭氧處理水以0，24，和48h著手進(jìn)行毒性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)使經(jīng)臭氧處理的水與新鮮ASW混合來(lái)獲得TRO的濃度范圍。用于毒性測(cè)試的經(jīng)臭氧處理的水的濃度為100％(只有經(jīng)臭氧處理的水)，75％，50％，25％，和0％(只有ASW)。對(duì)于每一測(cè)試而言，均在500ml量杯中使用3種每一濃度下的300ml同樣樣品，并且將它們保持在19±2℃的水浴中。對(duì)于每一處理濃度均測(cè)量TRO。在每一同樣樣品中，均使用十個(gè)幼體Americamysis bahia(8d)，并且在測(cè)試起動(dòng)時(shí)，對(duì)它們供給0.2ml的Artemia franciscana。在24h時(shí)檢查小蝦的死亡率，并且除去死去的生物。再次對(duì)存活的生物供給A.franciscana，并且在測(cè)試開(kāi)始后的48h時(shí)再次測(cè)定其死亡率。
毒性端點(diǎn)可表示為范圍在1-48h的特定處理時(shí)間內(nèi)的半數(shù)致死濃度(LC50)，或者表示作為臭氧填充速率函數(shù)的半數(shù)致死時(shí)間(LT50)。此外，計(jì)算95％致死濃度(LC95)以估計(jì)與幾乎全部死亡相關(guān)的特定時(shí)間TRO濃度。利用Trimmed Spearman-Karber法(例如，Hamilton et al.1977)，或者，如果超過(guò)了可接受的平衡度，則可通過(guò)線性插入法計(jì)算所有的端點(diǎn)。利用綜合環(huán)境毒性信息系統(tǒng)(Comprehensive EnvironmentalToxicity Information System)(CETIS V1.0，Tidepool Scientific Software，McKinleyville，CA)進(jìn)行所有端點(diǎn)的計(jì)算。從測(cè)得的TRO濃度以及試驗(yàn)開(kāi)始后在每一時(shí)刻觀察到的總死亡數(shù)獲得用于分批臭氧毒性試驗(yàn)的LC50和LC95值。用于在整個(gè)時(shí)間段內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)定殘留氧化劑的毒性的LC50和LC95值被表示為測(cè)試開(kāi)始后立刻測(cè)得的TRO濃度的函數(shù)。
在急性分批毒性測(cè)試期間對(duì)水族箱中的ASW進(jìn)行5h的臭氧處理表明TRO在飽和之前隨時(shí)間逐漸增加。在圖8中顯示了對(duì)于L.plumulosus試驗(yàn)而言，每一臭氧流速下的TRO濃度作為時(shí)間的函數(shù)的示例性曲線。在較低的流速(0.11-0.17mg O3/L/min)下，TRO濃度達(dá)到1.9-3.6mg/L，而在較高的流量下，則濃度達(dá)到4.6-5.6mg TRO/L。因此，在任何給定的處理期間，增加的臭氧氣體輸送率在ASW中會(huì)產(chǎn)生增大的瞬時(shí)TRO濃度。
短期臭氧處理對(duì)存活率的影響對(duì)于所有生物的LC50值的范圍在0.31至＞5.63mg/L，除L.plumulosus之外，每一物種的100％死亡率在5h內(nèi)發(fā)生(圖6的表1)。幼體北美銀漢魚(Atherinops affinis)是進(jìn)行測(cè)試的物種中最敏感的生物，僅在臭氧處理1h和2h后，其LC50值就分別達(dá)到0.38和0.31mg TRO/L。幼體紅鱸(C.variegatus)是近乎敏感的，但是其要花費(fèi)4h才能達(dá)到類似的最終LC50(0.35mg TRO/L)。與此相反，進(jìn)行測(cè)試的所有三種無(wú)脊椎動(dòng)物非常能承受臭氧處理，其中幼體Americamysis bahia在3h時(shí)得到0.62mg TRO/L的最低LC50，而成年R.abronius在4h時(shí)得到0.94mg TRO/L的最低LC50。在2h時(shí)(即，最長(zhǎng)處理時(shí)間，并且所有物種均具有小于100％的死亡率)，也會(huì)明顯發(fā)現(xiàn)相關(guān)物種靈敏度中的這種相同趨勢(shì)，同時(shí)，兩種幼體魚具有最低的LC50s(0.31和0.44mg TRO/L)，并且無(wú)脊椎動(dòng)物Americamysis bahia和R.abronius表現(xiàn)出非常高的LC50s(分別為1.37和1.72mg TRO/L，圖6的表1)。95％的致死效應(yīng)濃度(LC95)大約比所有物種的LC50值和時(shí)間值測(cè)試高2至3倍(圖6的表2)。在分批臭氧處理5h后測(cè)試達(dá)5.63mg TRO/L的任何TRO濃度下，在短足類動(dòng)物L(fēng).Plumulosus中均未發(fā)現(xiàn)明顯死亡率(圖6的表1和2)。
為了表明必需通過(guò)分批臭氧處理引發(fā)顯著死亡率的時(shí)間，得出用于三種最敏感的物種(圖7)的LT50值。與LC50的結(jié)果類似，幼體北美銀漢魚(Atherinops affinis)對(duì)ASW中的臭氧處理最敏感，其半數(shù)死亡時(shí)間范圍為分別在最低至最高臭氧填充速率下的84-38min?？肺r(Americamysis bahia)和紅鱸魚(C.variegatus)均表現(xiàn)出較長(zhǎng)的半數(shù)死亡時(shí)間，其在最低臭氧填充速率下的半數(shù)死亡時(shí)間范圍為139-184min，在最高臭氧填充速率下的半數(shù)死亡時(shí)間范圍為86-60min。LT50數(shù)據(jù)不能從不敏感的短足類動(dòng)物R.abronius或L.plumulosus得出。
短期臭氧處理對(duì)長(zhǎng)期存活的影響當(dāng)在1.5h后從ASW移出幼體糠蝦(Americamysis bahia)時(shí)，在兩個(gè)最高臭氧填充速率下，僅發(fā)生30-60％的死亡率(圖8)。但是，即使是在將生物轉(zhuǎn)移到清潔的ASW后，死亡率仍然繼續(xù)。在24h之后，范圍在20-100％之間的生物死亡率在先受到最高的三種臭氧填充速率的影響；在48h之后，范圍在60-100％之間的生物死亡在先受到整個(gè)四種臭氧填充速率的影響。
在整段時(shí)間中殘留氧化劑的毒性在以0.43mg O3/L/min進(jìn)行臭氧處理1.5h后，TRO達(dá)到2.24mg/L，其在利用清潔的ASW稀釋時(shí)，稀釋系(dilution series)在25％的臭氧處理ASW處，范圍降至0.59mgTRO/L(圖9)。在ASW以最大濃度2.13mg TRO/L存儲(chǔ)24h后以及以1.66mg TRO/L存儲(chǔ)48h后，TRO的損失相對(duì)較小。結(jié)果，當(dāng)在測(cè)試起動(dòng)的時(shí)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，為了獲得Americamysis bahia的半數(shù)死亡效應(yīng)水平，稀釋系形成可接受的TRO濃度范圍(圖9)。
在臭氧處理后即測(cè)試的海水中的Americamysis bahia的LC50值在24h和48h時(shí)分別為0.70和0.47mg TRO/L(圖6的表3)。對(duì)于24-h和48-h的死亡率數(shù)據(jù)而言，LC50值往往會(huì)隨存儲(chǔ)時(shí)間的增加而略微降低，但是這些差異在統(tǒng)計(jì)上并不明顯(即，95％的置信度限制了整個(gè)重疊)。95％的影響濃度表現(xiàn)出類似的趨勢(shì)，同時(shí)，24-h的LC95s的范圍為1.06-0.75mg TRO/L，而48-h的LC95s范圍為1.03-0.74mg TRO/L(圖6的表3)。
幼體北美銀漢魚和紅鱸(Atherinops affinis and Cyprinodonvariegatus)對(duì)氧化劑處理最為敏感，而糖蝦Americamysis bahia是最敏感的無(wú)脊椎動(dòng)物。與此相反，海底短足類動(dòng)物(Rhepoxinius abronius，andLeptochirus 6 plumulosus)在所有測(cè)試物種中是最不敏感的。對(duì)于最敏感的生物來(lái)說(shuō)，臭氧處理引起的死亡迅速發(fā)生的半數(shù)死亡時(shí)間為1-3h，但是，額外的死亡可能在臭氧處理后1-2d發(fā)生。作為所示的supra，在本發(fā)明的處理?xiàng)l件下，臭氧不會(huì)在海水中持久。因此，毒性最有可能產(chǎn)生于溴化物向溴的同位素10(HOBr，OBr-)的氧化，其中，這些所述溴的同位素即使在1-2d的存儲(chǔ)后仍能持續(xù)并繼續(xù)產(chǎn)生毒性。因此，由于Br2可有效地消除水生NIS中相當(dāng)大部分的群體，因此，短期分批處理的臭氧化海水可產(chǎn)生范圍為0.3-1.7mg/L的TRO濃度。
結(jié)果表明作為溴化物，在以小于1mg/L的TRO濃度進(jìn)行短期臭氧處理后，可有效消除水生無(wú)脊椎動(dòng)物和魚類(即，5h以內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)100％的死亡率)，并且臭氧產(chǎn)生的氧化劑可聚集并且在封閉的容器內(nèi)保持毒性至少2天。海底無(wú)脊椎動(dòng)物(如藍(lán)蟹)可比較能容忍臭氧產(chǎn)生的氧化劑，因此，需要其它控制方法來(lái)避免從壓載水排放引入。
該例子顯示了由于Br2能有效地消除水生NIS群落中的相當(dāng)大部分，因此，海水短期內(nèi)分批的臭氧處理能夠產(chǎn)生濃度范圍0.3-1.7mg/L的TRO。對(duì)該范圍的分析表明利用臭氧能夠溶解所有的氧以防止平衡情況。由在海水中的化學(xué)反應(yīng)中消耗的臭氧可在隨后對(duì)其處理時(shí)防止臭氧從溶液中釋放。該系統(tǒng)可防止平衡以允許幾乎所有的臭氧均轉(zhuǎn)移到水或海水中。
盡管已對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但是，本發(fā)明是可以改變和改進(jìn)的，因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于這些例子的細(xì)節(jié)。本發(fā)明包括落入權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)的改變和變換。
權(quán)利要求
1.一種臭氧處理方法，包括為注入海上運(yùn)輸船只壓載艙內(nèi)鎖水確定物種的目標(biāo)生物滅殺；在將水注入壓載艙之前調(diào)節(jié)水的轉(zhuǎn)向部分；調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和將臭氧注入該部分內(nèi)的注入速率，以便獲得目標(biāo)生物滅殺；和將臭氧以確定的速率注入經(jīng)調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)向部分內(nèi)，以便在使該部分水與用于注入壓載艙內(nèi)的水重新混合時(shí)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括將注入臭氧的水填充至壓載艙中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括將注入臭氧的水填充至多個(gè)壓載艙中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中目標(biāo)生物滅殺是每立方米的水具有一個(gè)微生物或更少一些。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和將臭氧注入這部分水內(nèi)的速率，以便在注入壓載艙內(nèi)的水中提供1.0至4.5mg/l的臭氧濃度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和將臭氧注入這部分水內(nèi)的速率，以便在注入壓載艙內(nèi)的水中提供1.5至4.0mg/l的臭氧濃度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和將臭氧注入這部分水內(nèi)的速率，以便在注入壓載艙的水中提供2.0至3.0mg/l的臭氧濃度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括在將水注入壓載艙內(nèi)之前，在一個(gè)點(diǎn)處將臭氧注入所述轉(zhuǎn)向部分內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括在將每一股水流注入多個(gè)壓載艙的相應(yīng)壓載艙內(nèi)之前，將臭氧注入多股水流中每一股的轉(zhuǎn)向部分內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括在將臭氧注入水的轉(zhuǎn)向部分內(nèi)之前，調(diào)節(jié)該轉(zhuǎn)向部分，并且在使該部分與注入壓載艙內(nèi)的水重新匯合之前，在該部分中分配注入的臭氧。
11.一種臭氧處理方法，包括使注入海上運(yùn)輸船只的壓載艙內(nèi)的一部分水轉(zhuǎn)向；確定臭氧產(chǎn)量Q，以便足以將臭氧注入該部分水中，以在該部分水與用于注入壓載艙內(nèi)的水重新匯合時(shí)獲得目標(biāo)臭氧濃度；通過(guò)具有確定臭氧產(chǎn)量的發(fā)生器，將臭氧注入該部分水中；和使該部分水與注入壓載艙內(nèi)的水重新匯合。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，包括根據(jù)用于注入壓載艙內(nèi)的水的物種的目標(biāo)生物滅殺來(lái)確定目標(biāo)臭氧濃度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，包括在將臭氧注入水的轉(zhuǎn)向部分內(nèi)之前，調(diào)節(jié)該轉(zhuǎn)向部分的水，并且，在該部分水與注入壓載艙內(nèi)的水重新匯合之前，在該部分水中分配注入的臭氧。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，還包括確定臭氧產(chǎn)量以確保臭氧濃度足以在注入壓載艙內(nèi)的水中提供目標(biāo)生物滅殺；將該產(chǎn)量轉(zhuǎn)換為發(fā)生器的額定值；和根據(jù)所述額定值選擇發(fā)生器，以便將臭氧注入該部分內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，還包括根據(jù)處理速率T確定臭氧產(chǎn)量，以提供處理壓艙水所需的臭氧濃度，以便在注入壓載艙的水中提供目標(biāo)生物滅殺；將該產(chǎn)量轉(zhuǎn)換為發(fā)生器的額定值；和根據(jù)所述額定值選擇發(fā)生器，以便將臭氧注入該部分內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，還包括確定處理壓艙水所需的處理速率T以提供目標(biāo)生物滅殺；根據(jù)所述處理速率T確定臭氧產(chǎn)量Q；根據(jù)所述確定的產(chǎn)量Q選擇臭氧發(fā)生器；和通過(guò)所述發(fā)生器，將臭氧注入所述部分的水中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，包括確定處理壓艙水所需的處理速率T以提供目標(biāo)生物滅殺；根據(jù)與處理連接至多個(gè)壓載艙的管道的壓艙水所需的處理速率T相應(yīng)的產(chǎn)量總和來(lái)確定臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量Qn。
18.一種臭氧處理方法，包括為注入海上運(yùn)輸船只的壓載艙內(nèi)的水確定物種的目標(biāo)生物滅殺；在將水填充至壓載艙內(nèi)之前，使一部分水轉(zhuǎn)向；確定臭氧產(chǎn)量，足以將臭氧注入該部分水內(nèi)，以便在使該部分水與注入壓載艙內(nèi)的水重新匯合時(shí)獲得目標(biāo)臭氧濃度；調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)向部分并且調(diào)整通過(guò)具有確定臭氧產(chǎn)量的發(fā)生器將臭氧注入該部分水內(nèi)的速率，以便在使該部分水與注入壓載艙的水重新匯合時(shí)，能夠獲得目標(biāo)生物滅殺；和使所述部分的水與注入壓載艙內(nèi)的水重新匯合。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向部分并且根據(jù)一組指令調(diào)節(jié)臭氧注入的速率，以便在重新匯合的水中以最低的極限臭氧濃度提供目標(biāo)生物滅殺。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向部分并且根據(jù)一組存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的指令調(diào)節(jié)臭氧注入量，以便在重新匯合的水中以最低的極限臭氧濃度提供目標(biāo)生物滅殺。
21.一種壓艙水處理系統(tǒng)，包括海上運(yùn)輸船只，其包括至少一個(gè)壓載艙和至少一根向壓載艙的入口/出口或從壓載艙的入口/出口輸送水的管道；用于使一部分水從管道轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)器；噴射器，其用于將一定注入量的臭氧注入所述部分的水內(nèi)；和控制器，其可操作地與調(diào)節(jié)器和噴射器相連，以調(diào)節(jié)水的轉(zhuǎn)向部分和臭氧噴入該部分內(nèi)的速率，以便在該部分與水重新匯合時(shí)實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)生物滅殺。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的壓艙水處理系統(tǒng)，還包括擴(kuò)散器，其用于在所述部分與水重新匯合之前，通過(guò)該部分分配注入的臭氧。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的壓艙水處理系統(tǒng)，還包括用于向噴射器提供臭氧的臭氧發(fā)生器。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的壓艙水處理系統(tǒng)，還包括用于向噴射器提供臭氧的臭氧發(fā)生器，其中，該發(fā)生器產(chǎn)量Q選擇，該產(chǎn)量被確定為足以確保臭氧注入該部分內(nèi)的處理速率T能夠在所述部分水與注入壓載艙的水重新匯合時(shí)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)臭氧濃度。
25.根據(jù)權(quán)利要求21的壓艙水處理系統(tǒng)，包括多個(gè)轉(zhuǎn)向器和噴射器組，它們用于在將每一股水流注入多個(gè)壓載艙的相應(yīng)壓載艙內(nèi)之前，將臭氧注入水流的多個(gè)部分內(nèi)。
26.根據(jù)權(quán)利要求21的壓艙水處理系統(tǒng)，還包括用于向噴射器提供臭氧的臭氧發(fā)生器，其中，根據(jù)臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量Qn選擇發(fā)生器，所述臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量Qn是根據(jù)與處理連接至多個(gè)壓載艙的管道的壓艙水所需的處理速率T相應(yīng)的產(chǎn)量總和確定的。
27.根據(jù)權(quán)利要求21的壓艙水處理系統(tǒng)，還包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)，其包括一組指令，這些指令用于操作控制器，以便調(diào)節(jié)水的轉(zhuǎn)向部分和臭氧噴入該部分內(nèi)的速率，從而在該部分與水重新回合時(shí)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)包括一組指令，這些指令用于操作控制器以協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向部分的流量和臭氧的注入，以便在水中提供目標(biāo)水平的生物滅殺。
29.根據(jù)權(quán)利要求27的系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)包括一組指令，這些指令用于操作控制器以協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向部分的流量和臭氧的注入，以便在水中提供1.0-4.5mg/l的臭氧濃度。
30.根據(jù)權(quán)利要求27的系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)包括一組指令，這些指令用于操作控制器以協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向部分的流量和臭氧的注入，以便在水中提供1.5-4.0mg/l的臭氧濃度。
31.根據(jù)權(quán)利要求27的系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)包括一組指令，這些指令用于操作控制器以協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向部分的流量和臭氧的注入，以便在水中提供2.0-3.0mg/l的臭氧濃度。
32.根據(jù)權(quán)利要求27的系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)包括一組指令，這些指令用于操作控制器以協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向部分的流量和臭氧的注入，以便在水中提供95％或更大的物種生物滅殺。
33.一種臭氧處理方法，包括為從海上運(yùn)輸船只排放至海水的壓艙水確定物種的目標(biāo)生物滅殺；在排放之前調(diào)節(jié)壓艙水的轉(zhuǎn)向部分；調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和將臭氧注入該部分內(nèi)的速率，以便獲得目標(biāo)生物滅殺；和以確定的速率將臭氧注入所調(diào)整的轉(zhuǎn)向部分內(nèi)，以便在使該部分與用于將注入臭氧的水排放至海水的水匯合時(shí)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺。
34.一種壓艙水處理系統(tǒng)，包括包括至少一個(gè)壓載艙的海上運(yùn)輸船只；用于產(chǎn)生臭氧的臭氧發(fā)生器；壓艙水管道，其用于從壓載艙中排出水，并將水導(dǎo)引至海上運(yùn)輸船只的上載口；用于使一部分水從管道轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)器；使臭氧以一定量注入所述部分水內(nèi)的噴射器；和控制器，其操作地與調(diào)節(jié)器和噴射器相連，以調(diào)節(jié)水的轉(zhuǎn)向部分和臭氧噴入該部分內(nèi)的速率，以便使該部分與管道中的水重新匯合時(shí)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺。
35.一種臭氧處理方法，包括將海水排放至海上運(yùn)輸船只的壓載艙；在將水注入壓載艙內(nèi)之前調(diào)節(jié)上載水的轉(zhuǎn)向部分；調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和將臭氧注入該部分內(nèi)的速率，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺；和以確定的速率將臭氧注入調(diào)整后的轉(zhuǎn)向部分內(nèi)，以便在該部分與注入壓載艙的上載水重新匯合時(shí)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，包括調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向部分的流量和臭氧的注入，以便在水中提供95％或更大的物種生物滅殺。
37.一種臭氧處理方法，包括使一部分水從管道中的水流中轉(zhuǎn)向；將含臭氧的氣體注入該部分水中，以便提供經(jīng)臭氧處理的部分；使經(jīng)臭氧處理的部分與管道中的水流重新匯合；和調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)向部分，以便根據(jù)管道中的流量和噴射氣體中的臭氧比率來(lái)提供最小的轉(zhuǎn)向部分流量。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中對(duì)于注入旁通管的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)向部分被調(diào)節(jié)至主管流量的至少0.25％。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中對(duì)于注入旁通管的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)向部分被調(diào)節(jié)至主管流量的至少0.3％。
40.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中對(duì)于注入旁通管的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)向部分被調(diào)節(jié)為主管流量的至少0.35％。
41.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，還包括限制注入臭氧的水從將臭氧注入該部分內(nèi)至使臭氧處理部分與管道中的水流重新匯合的保留期。
42.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，還包括將注入臭氧的水從將臭氧注入該部分內(nèi)至使臭氧化部分與管道中的水流重新匯合的保留期限制為小于5秒。
43.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，還包括將注入臭氧的水從將臭氧注入該部分至臭氧處理部分與管道中的水流重新匯合的保留期限制為小于0.25秒。
44.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，還包括將注入臭氧的水從將臭氧注入該部分至臭氧化部分與管道中的水流重新匯合的保留期限制為小于0.21秒。
45.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，還包括將注入臭氧的水從管道注入船只的壓載艙內(nèi)。
46.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，包括在將每一管道裝入多個(gè)壓載艙的對(duì)應(yīng)壓載艙之前，將臭氧注入多根引水管的轉(zhuǎn)向部分內(nèi)。
47.一種水處理系統(tǒng)，包括用于將水從第一吸入位置輸送至排放位置的水管；從水管的第一點(diǎn)至第二返回點(diǎn)的旁通管，其中，旁通管使一部分水從管道處轉(zhuǎn)向，以便在旁通管中循環(huán)并在返回點(diǎn)處返回水管；噴射器，其位于旁通管內(nèi)以將臭氧注入水的轉(zhuǎn)向部分內(nèi)；臭氧發(fā)生器，其用于產(chǎn)生通過(guò)噴射器噴射的臭氧；和調(diào)節(jié)器，其用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向部分以根據(jù)管道中的流量和注入氣體中的臭氧比率來(lái)提供最小的轉(zhuǎn)向部分流速。
48.根據(jù)權(quán)利要求47的系統(tǒng)，其中對(duì)于注入旁通管內(nèi)的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，調(diào)節(jié)器將轉(zhuǎn)向部分調(diào)節(jié)為主管流量的至少0.25％。
49.根據(jù)權(quán)利要求47的系統(tǒng)，其中對(duì)于注入旁通管內(nèi)的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，調(diào)節(jié)器將轉(zhuǎn)向部分調(diào)節(jié)為主管流量的至少0.3％。
50.根據(jù)權(quán)利要求47的系統(tǒng)，其中對(duì)于注入旁通管的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，調(diào)節(jié)器將轉(zhuǎn)向部分調(diào)節(jié)為主管流量的至少0.35％。
51.根據(jù)權(quán)利要求47的系統(tǒng)，還包括位于噴射器下游的旁通管內(nèi)的靜態(tài)混合器。
52.根據(jù)權(quán)利要求47的系統(tǒng)，包括位于噴射器下游的旁通管內(nèi)的混合器；和再噴射器，其用于將含有臭氧的轉(zhuǎn)向部分水在返回點(diǎn)處重新注入水管中。
53.根據(jù)權(quán)利要求47的系統(tǒng)，包括多個(gè)噴射器，它們用于在將每一部分水注入多個(gè)壓載艙的對(duì)應(yīng)壓載艙之前，將臭氧注入水流的相應(yīng)的多個(gè)轉(zhuǎn)向部分內(nèi)。
54.一種臭氧處理方法，包括將海水排放至海上運(yùn)輸船只的壓載艙；在將水注入壓載艙之前調(diào)節(jié)上載水的轉(zhuǎn)向部分；調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和將臭氧注入該部分內(nèi)的速率，以根據(jù)管道中的流量和臭氧在注入氣體中的比率提供最小的轉(zhuǎn)向部分流速。
55.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，其中對(duì)于注入旁通管內(nèi)的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，將轉(zhuǎn)向部分調(diào)節(jié)為主管流量的至少0.25％。
56.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，其中對(duì)于注入旁通管內(nèi)的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，將轉(zhuǎn)向部分調(diào)節(jié)為主管流量的至少0.3％。
57.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，其中對(duì)于注入旁通管內(nèi)的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，將轉(zhuǎn)向部分調(diào)節(jié)為主管流量的至少0.35％。
58.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，還包括限制噴注入臭氧的水從將臭氧注入所述部分內(nèi)至使臭氧處理部分與管道中的水流重新匯合的保留期。
59.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，包括將注入臭氧的水從將臭氧注入所述部分內(nèi)至使臭氧處理部分與水流重新匯合的保留期限制為小于5秒。
60.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，包括將注入臭氧的水從將臭氧注入所述部分內(nèi)至使臭氧處理部分與水流重新匯合的保留期限制為小于0.25秒。
61.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，包括將注入臭氧的水從臭氧噴入到該部分內(nèi)至使臭氧處理部分與水流重新匯合的保留期限制為小于0.21秒。
62.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，還包括使注入臭氧的水從管道注入船只的壓載艙內(nèi)。
63.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，包括在將每一管道裝入多個(gè)壓載艙的相應(yīng)壓載艙內(nèi)之前，將臭氧注入多根水管的轉(zhuǎn)向部分內(nèi)。
64.一種臭氧處理方法，包括識(shí)別臭氧與水成分的反應(yīng)生成的物種破壞反應(yīng)產(chǎn)物；確定反應(yīng)產(chǎn)物的壽命；和使臭氧與含有物種的水接觸根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物的壽命確定的一段時(shí)間。
65.根據(jù)權(quán)利要求64的方法，其中水是海水并且破壞物種的反應(yīng)產(chǎn)物是OBr-。
66.根據(jù)權(quán)利要求64的方法，其中水是海水并且破壞物種的反應(yīng)產(chǎn)物是OBr-，并且，以被控制成能夠保持Br-與OBr-的摩爾比在2.7以上的時(shí)段使臭氧與海水接觸。
67.根據(jù)權(quán)利要求64的方法，其中以根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物的確定壽命規(guī)定的極限值以內(nèi)的時(shí)段控制接觸時(shí)段。
68.根據(jù)權(quán)利要求64的方法，其中所述時(shí)段小于5秒。
69.根據(jù)權(quán)利要求64的方法，其中所述時(shí)段小于0.25秒。
70.根據(jù)權(quán)利要求64的方法，其中所述時(shí)段小于0.21秒。
71.一種臭氧處理方法，包括使注入船只的壓載艙內(nèi)的一部分水轉(zhuǎn)向；將臭氧注入該部分水中以提供臭氧處理部分；和使臭氧處理部分與注入壓載艙內(nèi)的水重新匯合；其中，將臭氧注入所述部分內(nèi)與使注入臭氧的部分與注入壓載艙內(nèi)的水重新匯合之間的保留期被控制在規(guī)定時(shí)間極限之內(nèi)。
72.根據(jù)權(quán)利要求71的方法，其中水是海水，其含有與臭氧反應(yīng)以提供OBr-反應(yīng)產(chǎn)物的溴化物。
73.根據(jù)權(quán)利要求71的方法，其中水是海水，其含有與臭氧反應(yīng)以提供OBr-反應(yīng)產(chǎn)物的溴化物，并且，臭氧與海水接觸的時(shí)段為被控制成能夠保持Br-與OBr-的摩爾比在2.7以上的時(shí)段。
74.根據(jù)權(quán)利要求71的方法，其中保留期通過(guò)控制旁通管的液體流速來(lái)限制。
75.根據(jù)權(quán)利要求71的方法，其中保留期通過(guò)旁通管的長(zhǎng)度來(lái)限制。
76.根據(jù)權(quán)利要求71的方法，其中以根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物的確定壽命規(guī)定的極限值以內(nèi)的一段時(shí)間控制保留期。
77.根據(jù)權(quán)利要求71的方法，其中通過(guò)在臭氧注入點(diǎn)和使注入臭氧的部分與填充至壓載艙的水重新匯合的點(diǎn)之間建立一定長(zhǎng)度，以根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物的確定壽命規(guī)定的極限值以內(nèi)的一段時(shí)間控制保留期。
78.根據(jù)權(quán)利要求71的方法，其中通過(guò)控制臭氧的注入速率，以所述時(shí)段控制保留期。
79.根據(jù)權(quán)利要求71的方法，其中通過(guò)控制轉(zhuǎn)向部分的流速，以所述時(shí)段控制保留期。
80.根據(jù)權(quán)利要求71的方法，其中保留期小于5秒。
81.根據(jù)權(quán)利要求71的方法，其中保留期小于0.25秒。
82.根據(jù)權(quán)利要求71的方法，其中保留期小于0.21秒。
83.一種壓艙水處理系統(tǒng)，包括包括至少一個(gè)壓載艙的船只；用于產(chǎn)生臭氧的臭氧發(fā)生器；壓艙水管道，其用于將水從船只的第一吸入位置輸送至排放位置；從水管的第一點(diǎn)至第二返回點(diǎn)的旁通管，其用于使一部分水從管道處轉(zhuǎn)向以便在旁通管中循環(huán)，并且在返回點(diǎn)處返回至水管；和用于將臭氧注入水的轉(zhuǎn)向部分內(nèi)的噴射器，在用于在臭氧注入點(diǎn)與使注入臭氧的部分與注入壓載艙的水重新匯合的點(diǎn)之間提供確定保留期的位置處，將該噴射器插入旁通管內(nèi)。
84.根據(jù)權(quán)利要求83的系統(tǒng)，其中噴射器被插入在用以提供確定保留期的位置處，所述確定保留期被限定在根據(jù)臭氧與壓艙水成分的反應(yīng)產(chǎn)物的確定壽命規(guī)定的極限值之內(nèi)。
85.根據(jù)權(quán)利要求83的系統(tǒng)，其中在用以提供小于5秒的確定保留期的位置處插入噴射器。
86.根據(jù)權(quán)利要求83的系統(tǒng)，其中在用以提供小于0.25秒的確定保留期的位置處插入噴射器。
87.根據(jù)權(quán)利要求83的系統(tǒng)，其中在用以提供小于0.21秒的確定保留期的位置處插入噴射器。
88.根據(jù)權(quán)利要求83的系統(tǒng)，包括用于混合注入轉(zhuǎn)向部分內(nèi)的臭氧的混合器，和再噴射器，其用于在返回點(diǎn)處，將含有臭氧的轉(zhuǎn)向部分再次注入水管中。
89.根據(jù)權(quán)利要求83的系統(tǒng)，包括多個(gè)噴射器，它們用于在將每一所述部分水注入多個(gè)壓載艙的相應(yīng)壓載艙內(nèi)之前，將臭氧注入水流的相應(yīng)多個(gè)轉(zhuǎn)向部分內(nèi)。
90.一種壓艙水處理系統(tǒng)，包括船只，其包括至少一個(gè)壓載艙和至少一根向壓載艙的入口/出口或從壓載艙的入口/出口輸送水的管道；用于使一部分水從管道轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)器；將臭氧以一定量注入水的所述部分內(nèi)的噴射器；和控制器，其操作地與調(diào)節(jié)器和噴射器相連，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向部分的水，以便根據(jù)管道中的流動(dòng)和臭氧在注入氣體中的比率來(lái)提供最小的轉(zhuǎn)向部分流速。
91.根據(jù)權(quán)利要求90的系統(tǒng)，其中對(duì)于噴入到旁通管的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，控制器調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)向部分以提供主管流量的至少0.25％的轉(zhuǎn)向部分流量。
92.根據(jù)權(quán)利要求90的系統(tǒng)，其中對(duì)于注入旁通管的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，控制器調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)向部分以提供主管流量的至少0.3％的轉(zhuǎn)向部分流量。
93.根據(jù)權(quán)利要求90的系統(tǒng)，其中對(duì)于注入旁通管的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，控制器調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)向部分以提供主管流量的至少0.35％的轉(zhuǎn)向部分流量。
94.根據(jù)權(quán)利要求90的系統(tǒng)，還包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)，其包括操作控制器的一組指令，以調(diào)節(jié)水的轉(zhuǎn)向部分和臭氧噴入該部分內(nèi)的速率，以便在該部分與水重新匯合時(shí)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺。
95.根據(jù)權(quán)利要求90的系統(tǒng)，其中計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)包括用于操作控制器的一組指令，以調(diào)整轉(zhuǎn)向部分的流量以及臭氧的注入，以便在水中提供1.0-4.5mg/l的臭氧濃度。
96.根據(jù)權(quán)利要求90的系統(tǒng)，其中計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)包括用于操作控制器的一組指令，以調(diào)整轉(zhuǎn)向部分的流量和臭氧的注入，以便在水中提供1.5-4.0mg/l的臭氧濃度。
97.根據(jù)權(quán)利要求90的系統(tǒng)，其中計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)包括用于操作控制器的一組指令，以調(diào)整轉(zhuǎn)向部分的流量和臭氧的注入，以便在水中提供2.0-3.0mg/l的臭氧濃度。
98.根據(jù)權(quán)利要求90的系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)包括用于操作控制器的一組指令，以調(diào)整轉(zhuǎn)向部分的流量和臭氧的注入，以便在水中提供95％或更大的物種生物滅殺。
99.根據(jù)權(quán)利要求90的系統(tǒng)，包括位于噴射器下游的旁通管內(nèi)的混合器；和再噴射器，其用于在返回點(diǎn)處，將含有臭氧的轉(zhuǎn)向部分重新注入水管內(nèi)，其中，船只是海上運(yùn)輸船只。
100.一種臭氧處理方法，包括為注入船只中壓載艙內(nèi)的水確定物種的目標(biāo)生物滅殺；使一部分水從注入壓載艙的水流中轉(zhuǎn)向；在使所述部分與用于注入壓載艙內(nèi)的水重新匯合時(shí)，以被確定為能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)生物滅殺的速率，將臭氧注入所述轉(zhuǎn)向部分內(nèi)；和根據(jù)管道中的流量和臭氧在注入氣體中的比率，將水的所述轉(zhuǎn)向部分調(diào)節(jié)至最小的轉(zhuǎn)向部分流速。
101.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，其中對(duì)于注入旁通管的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)向部分被調(diào)節(jié)為主管流量的至少0.25％。
102.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，其中對(duì)于注入旁通管的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)向部分被調(diào)節(jié)為主管流量的至少0.3％。
103.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，其中對(duì)于注入旁通管的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)向部分被調(diào)節(jié)為主管流量的至少0.35％。
104.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，還包括將注入臭氧的水填充至壓載艙中。
105.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，還包括將注入臭氧的水填充至多個(gè)壓載艙中。
106.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，其中目標(biāo)生物滅殺是每立方米的水具有一個(gè)微生物或更少一些。
107.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，包括調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和臭氧注入該部分內(nèi)的速率，以便在注入壓載艙的水中提供1.0至4.5mg/l的臭氧濃度。
108.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，包括調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和臭氧注入該部分內(nèi)的速率，以便在注入壓載艙的水中提供1.5至4.0mg/l的臭氧濃度。
109.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，包括調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和臭氧注入該部分內(nèi)的速率，以便在注入壓載艙的水中提供2.0至3.0mg/l的臭氧濃度。
110.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，包括在將水注入壓載艙之前，在一個(gè)點(diǎn)處，將臭氧注入該轉(zhuǎn)向部分內(nèi)。
111.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，包括在將每一股水流注入多個(gè)壓載艙的對(duì)應(yīng)壓載艙內(nèi)之前，將臭氧注入多股水流的每一個(gè)轉(zhuǎn)向部分內(nèi)。
112.一種壓艙水處理系統(tǒng)，包括包括至少一個(gè)壓載艙的海上運(yùn)輸船只；用于產(chǎn)生臭氧的臭氧發(fā)生器；壓艙水管道，其用于從壓載艙中排出水，并將水導(dǎo)引至海上運(yùn)輸船只的上載口；用于使一部分水從管道轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)器；將臭氧以一定量注入所述部分水內(nèi)的噴射器；其中，調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)向部分，以便根據(jù)管道中的流動(dòng)和臭氧在噴入氣體中的比率來(lái)提供最小的轉(zhuǎn)向部分流量。
113.根據(jù)權(quán)利要求112的方法，其中對(duì)于注入旁通管內(nèi)的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，控制器調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)向部分以便提供主管流量的至少0.25％的轉(zhuǎn)向部分流量。
114.根據(jù)權(quán)利要求112的方法，其中對(duì)于注入旁通管內(nèi)的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，控制器調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)向部分以便提供主管流量的至少0.3％的轉(zhuǎn)向部分流量。
115.根據(jù)權(quán)利要求112的方法，其中對(duì)于注入旁通管內(nèi)的每mg/L的臭氧來(lái)說(shuō)，控制器調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)向部分以便提供主管流量至少0.35％的轉(zhuǎn)向部分流量。
116.一種沒(méi)有廢氣消除裝置的壓艙水處理系統(tǒng)，包括鹽水或淡水海上運(yùn)輸船只，其包括至少一個(gè)壓載艙和一根向壓載艙的入口/出口或從壓載艙的入口/出口輸送水的管道；用于使一部分水從管道轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)器；用于將使一定注入量的臭氧注入所述部分水內(nèi)的噴射器；和控制器，其操作地與調(diào)節(jié)器和噴射器相連，以調(diào)節(jié)水的轉(zhuǎn)向部分并將一定量的臭氧注入所述部分內(nèi)以獲得目標(biāo)生物滅殺，同時(shí)，無(wú)需廢氣消除裝置就可避免有害氣體釋放到大氣中。
117.根據(jù)權(quán)利要求116的壓艙水處理系統(tǒng)，還包括再噴射器，其用于在返回點(diǎn)處，將含有臭氧的轉(zhuǎn)向部分水重新注入水管；和擴(kuò)散器，其用于在使所述部分與水重新匯合之前，在該部分水中分配注入的臭氧。
118.根據(jù)權(quán)利要求116的壓艙水處理系統(tǒng)，還包括用于向噴射器提供臭氧的臭氧發(fā)生器。
119.根據(jù)權(quán)利要求116的壓艙水處理系統(tǒng)，包括多個(gè)轉(zhuǎn)向器和噴射器組，以便在將每一股水流注入多個(gè)壓載艙的對(duì)應(yīng)壓載艙內(nèi)之前，將臭氧注入水流的多個(gè)部分內(nèi)。
120.根據(jù)權(quán)利要求116的壓艙水處理系統(tǒng)，其中控制器是計(jì)算機(jī)，其還包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)，該介質(zhì)包括一組用于操作所述控制器的指令，以便調(diào)節(jié)水的轉(zhuǎn)向部分和臭氧噴入該部分內(nèi)的速率，從而在使該部分與水重新匯合時(shí)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺。
121.根據(jù)權(quán)利要求116的壓艙水處理系統(tǒng)，其中控制器是計(jì)算機(jī)，其還包括用于操作所述控制器的一組指令，以使轉(zhuǎn)向部分的流量和臭氧的注入相配合，從而在水中確保目標(biāo)水平的生物滅殺。
122.根據(jù)權(quán)利要求116的壓艙水處理系統(tǒng)，其中控制器是計(jì)算機(jī)，其還包括用于操作所述控制器的一組指令，以便使轉(zhuǎn)向部分的流量與臭氧的注入相配合，從而在水中提供1.0-4.5mg/l的臭氧濃度。
123.根據(jù)權(quán)利要求116的壓艙水處理系統(tǒng)，其中控制器是計(jì)算機(jī)，其還包括用于操作所述控制器的一組指令，以便使轉(zhuǎn)向部分的流量與臭氧的注入相配合，從而在水中提供1.5-4.0mg/l的臭氧濃度。
124.根據(jù)權(quán)利要求116的壓艙水處理系統(tǒng)，其中控制器是計(jì)算機(jī)，其還包括用于操作所述控制器的一組指令，以便使轉(zhuǎn)向部分的流量和臭氧的注入相配合，從而在水中提供2.0-3.0mg/l的臭氧濃度。
125.根據(jù)權(quán)利要求116的壓艙水處理系統(tǒng)，其中控制器是計(jì)算機(jī)，其還包括用于操作所述控制器的一組指令，以便使轉(zhuǎn)向部分的流量和臭氧的注入相配合，從而以便在水中確保95％或更大的物種生物滅殺。
126.一種臭氧處理方法，包括為注入海上運(yùn)輸船只的壓載艙內(nèi)的水確定物種的目標(biāo)生物滅殺；確定注入水中的臭氧，以便在不將對(duì)環(huán)境有毒的廢氣釋放到大氣的情況下，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的生物滅殺；在將水注入壓載艙內(nèi)之前，調(diào)節(jié)該水的轉(zhuǎn)向部分；調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和將臭氧注入該部分內(nèi)的速率，以便在不釋放對(duì)環(huán)境有毒的廢氣的情況下，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺；和以確定的流速，將臭氧注入經(jīng)調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)向部分內(nèi)，以便在使該部分水與注入壓載艙內(nèi)的水重新匯合時(shí)并且在不將對(duì)環(huán)境有毒的廢氣釋放到大氣的情況下，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物滅殺。
127.根據(jù)權(quán)利要求126的方法，還包括將注入臭氧的水填充至壓載艙內(nèi)。
128.根據(jù)權(quán)利要求126的方法，還包括將注入臭氧的水填充至多個(gè)壓載艙內(nèi)。
129.根據(jù)權(quán)利要求126的方法，其中目標(biāo)生物滅殺是每立方米的水具有一個(gè)微生物或更少一些。
130.根據(jù)權(quán)利要求126的方法，包括調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和將臭氧注入該部分水內(nèi)的速率，以便在注入壓載艙內(nèi)的水中提供1.0至4.5mg/l的臭氧濃度。
131.根據(jù)權(quán)利要求126的方法，包括調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和將臭氧注入該部分水內(nèi)的速率，以便在注入壓載艙的水中提供1.5至4.0mg/l的臭氧濃度。
132.根據(jù)權(quán)利要求126的方法，包括調(diào)整水的轉(zhuǎn)向部分的調(diào)節(jié)和將臭氧注入該部分水內(nèi)的速率，以便在注入壓載艙的水中提供2.0至3.0mg/l的臭氧濃度。
133.根據(jù)權(quán)利要求126的方法，包括在將水注入壓載艙內(nèi)之前，在一個(gè)點(diǎn)處，將臭氧注入該轉(zhuǎn)向部分內(nèi)。
134.根據(jù)權(quán)利要求126的方法，包括在將每一股水流注入多個(gè)壓載艙的對(duì)應(yīng)壓載艙內(nèi)之前，將臭氧注入多股水流的每一轉(zhuǎn)向部分內(nèi)。
135.根據(jù)權(quán)利要求126的方法，包括在將臭氧注入所述部分之前，調(diào)節(jié)水的轉(zhuǎn)向部分，并且，在使所述部分與注入壓載艙的水重新匯合之前，在所述部分中分配注入的臭氧。
全文摘要
一種臭氧處理方法和系統(tǒng)用于使一部分水從管道中的水流轉(zhuǎn)向；將含有臭氧的氣體注入該部分內(nèi)以提供臭氧處理部分；使臭氧處理部分與管道中的水流重新匯合；并且最好控制和/或調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)向部分，以便根據(jù)導(dǎo)管管道中的流量和臭氧在注入氣體中的比例提供最小的轉(zhuǎn)向部分流量。另一種方法和系統(tǒng)用于識(shí)別臭氧與水的成分反應(yīng)生成的破壞物種的反應(yīng)產(chǎn)物，確定反應(yīng)產(chǎn)物的壽命，并且，在根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物的確定壽命所確定的一段時(shí)間內(nèi)，使臭氧與含有物種的水接觸。另一種方法和系統(tǒng)能夠在不將有害氣體釋放到大氣的情況下，利用臭氧處理壓艙水。
文檔編號(hào)B63B13/00GK1938231SQ200580009923
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月24日
發(fā)明者約翰內(nèi)斯·范·萊文, 邁克爾·D·詹寧森, 理查德·A·米勒, 杰克·H·羅賓遜 申請(qǐng)人:紐泰科O3公司