專利名稱：高效船舶壓載水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種船舶壓載水處理技術(shù)，具體是一種高效船舶壓載水處理方法。
背景技術(shù)：
隨著全球經(jīng)濟一體化進程的不斷加快，國際物流行業(yè)迅速增長，船舶運輸是全球物流鏈中重要的一環(huán)，據(jù)統(tǒng)計，國際貿(mào)易中80%以上的貨物是通過船舶轉(zhuǎn)運的。船舶航行過程中，壓載是一種必然狀態(tài)，船舶在加裝壓載水的同時，當(dāng)?shù)氐乃镆搽S之被裝入到壓載艙中，直至航程結(jié)束后隨壓載水排放到目的地海域。壓載水跟隨船舶從一地到它地，從而引起了有害水生物和病原體的傳播。據(jù)估算，目前全球每年的壓載水有100多億噸，預(yù)計到 2013年，隨著海運貨物量的翻倍，船舶壓載水量也將達到目前的兩倍。壓載水的無控制排放可能會對本地的生態(tài)系統(tǒng)、社會經(jīng)濟和公眾健康造成危害。全球環(huán)?；鸾M織(GEF)把船舶通過壓載水將有害生物引入新環(huán)境并對其產(chǎn)生影響列為海洋的四大危害之一。為有效控制和防止船舶壓載水傳播有害水生物和病原體，國際海事組織(IMO)于 2004年通過了《船舶壓載水和沉積物控制和管理國際公約》。“公約”規(guī)定所有遠洋船舶必須按照時間表安裝壓載水管理系統(tǒng)，并對現(xiàn)有船只追溯實施?！肮s”對壓載水的處理標(biāo)準， 即可存活生物的尺寸及數(shù)量、病原體微生物的種類及數(shù)量作了明確規(guī)定(即D-2標(biāo)準)。而美國加州和紐約州則制定了比D-2標(biāo)準更加嚴格的壓載水處理標(biāo)準，比D-2標(biāo)準嚴格1000 倍，所有到其港口的船舶將被要求符合其更加嚴格的壓載水處理標(biāo)準。目前，對船舶壓載水處理技術(shù)已有大量的研究和報道，其通常采用的技術(shù)方法主要有電解法、紫外線照射法、臭氧法等。紫外線方法的主要問題是(1)穿透性能差，水中含有大量的懸浮物質(zhì)會阻擋紫外線對生物和病原體的照射，影響處理效果；(2)在很大程度上依賴于生物的大小和形態(tài)，如海藻由于其尺寸和顏色的原因，需要的劑量比細菌大，藍綠海藻對紫外線抵抗性特強，殺死它需要的輻射量比殺死細菌需要的數(shù)量大2 3個數(shù)量級；(3)有些微生物具有修復(fù)功能，會從紫外線處理中恢復(fù)過來，一些浮游植物也類似。臭氧法的缺點是(1)設(shè)備占地面積較大，船上安裝受限制；(2)臭氧處理海水，會產(chǎn)生溴酸鹽等有害物質(zhì)，可能會產(chǎn)生二次污染。電解法雖然設(shè)備較復(fù)雜，但從處理效果和對環(huán)境的影響來看，是很有前途的一種技術(shù)。國內(nèi)外不少廠商開發(fā)了電解法船舶壓載水處理技術(shù)，有的公司采用的技術(shù)途徑是 “在線型”，即全部壓載水都流經(jīng)電解槽，并且在電解之前沒有采取過濾處理；有的公司采用了“支路電解”方式，在電解之前采取了過濾處理，但處理水質(zhì)指標(biāo)仍達不到D-2標(biāo)準，因此又增加了超聲波、空泡或除氧技術(shù)。從處理效果看，國內(nèi)外大部分的技術(shù)只能達到國際海事組織的D-2標(biāo)準。還達不到美國加州和紐約州第二階段的壓載水處理水質(zhì)指標(biāo)。只有少量的技術(shù)預(yù)計可以達到更加嚴格的美國加州和紐約州第二階段的標(biāo)準。國際海事組織的D-2標(biāo)準的要求如下 (1)浮游生物每立方米中最小尺寸大于或等于50微米的可生存生物少于10個；每毫升中最小尺寸小于50微米但大于或等于10微米的可生存生物少于10個。并且，指標(biāo)微生物的排放不應(yīng)超過如下標(biāo)準
(2)指標(biāo)微生物應(yīng)包括但不限于
a.有毒霍亂弧菌(01和039):少于每100毫升1個菌落形成單位(cfu)或少于每一克 (濕重)浮游動物樣品1個cfu ；
b.大腸桿菌少于每100毫升250個cfu;
c.腸道球菌少于每100毫升100個cfu。美國加州和紐約州第二階段的壓載水處理水質(zhì)指標(biāo)如下
(1)浮游生物
每100立方米中最小尺寸大于或等于50微米的可生存生物少于1個；每100毫升中最小尺寸小于50微米但大于或等于10微米的可生存生物少于1個。并且
(2)指標(biāo)微生物應(yīng)包括但不限于
a.每100毫升中細菌的數(shù)量少于IO3個，病毒的數(shù)量少于IO4個；
b.有毒霍亂弧菌(01和039):少于每100毫升1個菌落形成單位(cfu)或少于每一克 (濕重)浮游動物樣品1個cfu ；
c.大腸桿菌少于每100毫升1 個cfu；
d.腸道球菌少于每100毫升33個cfu?，F(xiàn)有的電解法船舶壓載水處理技術(shù)存在很多不足之處對于“在線型”電解法船舶壓載水處理技術(shù)，其缺陷是由于需要壓載水全部流經(jīng)電解槽，要求電解槽體積必然很大，尤其是對于大型船舶，壓載水量往往達到幾萬噸甚至十萬噸，壓載水的流量可能超過 4000m3/h，這樣整個設(shè)備的體積就會很龐大，在船上安裝是困難的。由于不采用過濾前處理，水中的雜質(zhì)會沖刷電極板，導(dǎo)致電極板早期失效。并且，由于需要殺死一些尺寸較大的生物，需要較高的次氯酸鈉濃度，帶來的直接后果就是設(shè)備運行成本增加，還會對海洋環(huán)境產(chǎn)生不利影響。更為嚴重的是，由于采用“全流經(jīng)”的方式，使得電解過程中產(chǎn)生的氫氣難以去除，給船舶安全帶來隱患。對于現(xiàn)有的一些“支路電解”技術(shù)來說，采用了過濾前處理是一項進步，但是，為使處理指標(biāo)達到D-2標(biāo)準，又添加了超聲波、空泡或除氧技術(shù)等輔助手段，增加了設(shè)備的體積、能耗，使設(shè)備變得復(fù)雜，在船上安裝非常困難。從現(xiàn)有技術(shù)的處理水質(zhì)指標(biāo)看，大部分技術(shù)只能達到國際海事組織的D-2標(biāo)準。 還達不到美國加州和紐約州第二階段的壓載水處理水質(zhì)指標(biāo)，只有少量的技術(shù)預(yù)計可以達到美國加州和紐約州第二階段的標(biāo)準。因此，在很大程度上限制了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要克服現(xiàn)有電解法船舶壓載水處理技術(shù)的缺點，提供一種高效船舶壓載水處理方法，采用了簡單、高效的壓載水處理技術(shù)途徑，使設(shè)備原理和處理流程簡單，安裝方便，并且能夠達到美國加州和紐約州第二階段的標(biāo)準，是一種簡單、高效的船舶壓載水處理方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高效船舶壓載水處理方法，其特征在于，首先經(jīng)過高效過濾步驟除去壓載水中尺寸為30 40 μ m以上的浮游生物和懸浮顆粒；然后經(jīng)支路電解法滅活處理步驟，取一部分海水流經(jīng)電解單元電解生成氯氣和氫氣，氯氣迅速溶于海水生成次氯酸鈉，將高濃度的次氯酸鈉溶液回注到壓載水進水總管中，以殺滅壓載水中殘余的有害水生物。所述的高效過濾步驟是采用過濾精度為30 40 μ m的自動反沖洗過濾器，除去尺寸為30 40 μ m以上的浮游生物和懸浮顆粒。所述的過濾器采用盤式或網(wǎng)式過濾器，濾網(wǎng)采用雙相不銹鋼或其它耐海水腐蝕材料；自動反沖洗過濾器安裝在壓載泵的出口處，自動反沖洗過濾器的額定流量應(yīng)與壓載水的流量相匹配。所述的支路電解法滅活處理步驟是在加裝壓載水的同時，用增壓泵從進水總管中取一部分海水，流經(jīng)電解槽，電解槽通一低壓直流電，海水中的氯離子在陽極上氧化，生成氯氣，氯氣迅速溶于海水生成次氯酸鈉；同時，氫離子在陰極上還原生成氫氣；高濃度的次氯酸鈉溶液和氫氣一起流到除氫罐中，除去氫氣；高濃度的次氯酸鈉溶液回注到壓載水進水總管中，混合均勻后，使進水總管中的次氯酸鈉濃度達到10 15mg/L，殺滅殘余的有害水生物。流經(jīng)電解槽一部分海水約占壓載水總量的1%-洲。一種實施所述的高效船舶壓載水處理方法的裝置，包括壓載泵及連接在其出口與壓載水艙之間的壓載水主管路，壓載泵的入口與海底門連接，其特征在于，在所述的壓載泵的出口處的壓載水主管路上安裝自動反沖洗過濾器，在自動反沖洗過濾器出口處的支路用增壓泵取一部分海水引入電解槽，電解槽電解產(chǎn)生的高濃度次氯酸鈉溶液和氫氣一起輸送到除氫罐中，氫氣在除氫罐中分離出來，向上排出舷外；而高濃度的次氯酸鈉溶液再回注到壓載水主管路中；水中的次氯酸鈉濃度用余氯分析儀進行測量，測量信號通過電控單元控制電解槽的工作電流，進而達到控制次氯酸鈉濃度的目的。所述的自動反沖洗過濾器采用盤式或網(wǎng)式過濾器，網(wǎng)式過濾器的濾網(wǎng)采用雙相不銹鋼或其它耐海水腐蝕材料；自動反沖洗過濾器安裝在壓載泵的出口處，自動反沖洗過濾器的額定流量應(yīng)與壓載水的流量相匹配。本發(fā)明的優(yōu)點是采用“高效過濾+支路電解法滅活處理”方法，工藝路線簡單， 系統(tǒng)體積小，占地面積較現(xiàn)有系統(tǒng)節(jié)省30%以上。由于是支路電解，氫氣生成量較小，可將氫氣全部除去，消除了安全隱患，并且安裝方便，是一種安全可靠的船舶壓載水處理方法。從處理效果上看，經(jīng)實驗驗證，本發(fā)明的方法可將壓載水中的水生物全部殺滅，殘留的各種尺寸的可存活生物的數(shù)量均為零，不僅滿足國際海事組織的D-2標(biāo)準，而且滿足美國加州和紐約州第二階段的壓載水處理標(biāo)準，并能夠滿足將來可能的更高要求的處理水質(zhì)指標(biāo)。是一種簡單、高效、經(jīng)濟、可靠、實用的船舶壓載水處理技術(shù)。


圖1是本發(fā)明的總體構(gòu)成及工藝流程示意圖。圖中標(biāo)記1、自動反沖洗過濾器；2、壓載泵；3、海底門；4、增壓泵；5、電解槽；6、 除氫罐；7、壓載水主管路；8、余氯分析儀；9、電控單元；10、壓載水艙；11、船體。
具體實施例方式本發(fā)明包括以下高效過濾和支路電解法滅活處理兩個步驟
1、高效過濾采用過濾精度為30 40 μ m的自動反沖洗過濾器，先除去尺寸為30 40 μ m以上的浮游生物和懸浮顆粒。過濾器可采用盤式或網(wǎng)式過濾器，濾網(wǎng)應(yīng)采用雙相不銹鋼或其它耐海水腐蝕材料。自動反沖洗過濾器安裝在壓載泵的出口處，額定流量應(yīng)與壓載水的流量相匹配。2、支路電解法滅活處理在加裝壓載水的同時，用增壓泵從進水總管中取一部分海水，流經(jīng)電解單元(電解槽)，電解槽通一低壓直流電，海水中的氯離子在陽極上氧化，生成氯氣，氯氣迅速溶于海水生成次氯酸鈉。同時，氫離子在陰極上還原生成氫氣。高濃度的次氯酸鈉溶液和氫氣一起流到除氫罐中，除去氫氣。高濃度的次氯酸鈉溶液回注到壓載水進水總管中，混合均勻后，使進水總管中的次氯酸鈉濃度達到10 15mg/L，以殺滅殘余的有害水生物。本發(fā)明的處理裝置參見圖1，包括壓載泵2及連接在其出口與壓載水艙10之間的壓載水主管路7，壓載泵2的入口與海底門3連接。在壓載泵2的出口處的壓載水主管路7 上安裝自動反沖洗過濾器1，在自動反沖洗過濾器1出口處的支路用增壓泵4取一部分海水引入電解槽5，電解槽5電解產(chǎn)生的高濃度次氯酸鈉溶液和氫氣一起輸送到除氫罐6中，氫氣在除氫罐6中分離出來，向上排出舷外；而高濃度的次氯酸鈉溶液再回注到壓載水主管路7中；水中的次氯酸鈉濃度用余氯分析儀8進行測量，測量信號通過電控單元9控制電解槽5的工作電流，進而達到控制次氯酸鈉濃度的目的。所述的自動反沖洗過濾器1采用盤式或網(wǎng)式過濾器，網(wǎng)式過濾器的濾網(wǎng)采用雙相不銹鋼或其它耐海水腐蝕材料。自動反沖洗過濾器1安裝在壓載泵2的出口處，自動反沖洗過濾器1的額定流量應(yīng)與壓載水的流量相匹配。工作流程是船舶加裝壓載水時，海水從海底門3進入，經(jīng)過壓載泵2和自動反沖洗過濾器1后，用增壓泵4取一部分海水(約占壓載水總量的1% 2%)進入電解槽5進行電解，電解產(chǎn)生的高濃度次氯酸鈉溶液和氫氣一起流到除氫罐6中，氫氣在除氫罐6中分離出來，向上排出舷外，而高濃度的次氯酸鈉溶液再回注到壓載水主管路7中，混合均勻后， 使進水總管中的次氯酸鈉濃度達到10 15mg/L，以殺滅殘余的有害水生物。水中的次氯酸鈉濃度用余氯分析儀8進行測量，測量信號傳輸?shù)诫娍貑卧?中作為控制的參比信號，本發(fā)明設(shè)計了一個負反饋的控制系統(tǒng)，通過調(diào)整電控單元9的輸出電流達到控制次氯酸鈉濃度的目的。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，工藝路線簡單，工作原理安全可靠，實施方便，處理效果好，可將壓載水中的有害水生物全部殺滅，不僅滿足國際海事組織的D-2標(biāo)準，而且滿足美國加州和紐約州第二階段的壓載水處理標(biāo)準，并能夠滿足將來可能的更高要求的處理水質(zhì)指標(biāo)。本發(fā)明按照下面三個具體實施參數(shù)分別對壓載水進行處理，按照國際公認的測試方法對處理前后的壓載水中的生物數(shù)量進行了分析，結(jié)果見表1。實施例1 先采用過濾精度為30 μ m的自動反沖洗過濾器進行過濾，再用電解產(chǎn)生的10mg/L次氯酸鈉進行滅活。實施例2 先采用過濾精度為40 μ m的自動反沖洗過濾器進行過濾，再用電解產(chǎn)生的15mg/L次氯酸鈉進行滅活。實施例3 先采用過濾精度為35 μ m的自動反沖洗過濾器進行過濾，再用電解產(chǎn)生的12mg/L次氯酸鈉進行滅活。表1三個實施例的壓載水處理效果
權(quán)利要求
1.一種高效船舶壓載水處理方法，其特征在于，首先經(jīng)過高效過濾步驟除去壓載水中尺寸為30 40 μ m以上的浮游生物和懸浮顆粒；然后經(jīng)支路電解法滅活處理步驟，取一部分海水流經(jīng)電解單元電解生成氯氣和氫氣，氯氣迅速溶于海水生成次氯酸鈉，將高濃度的次氯酸鈉溶液回注到壓載水進水總管中，以殺滅壓載水中殘余的有害水生物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效船舶壓載水處理方法，其特征在于，所述的高效過濾步驟是采用過濾精度為30 40 μ m的自動反沖洗過濾器，除去尺寸為30 40 μ m以上的浮游生物和懸浮顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效船舶壓載水處理方法，其特征在于，所述的支路電解法滅活處理步驟是在加裝壓載水的同時，用增壓泵從進水總管中取一部分海水，流經(jīng)電解槽，電解槽通一低壓直流電，海水中的氯離子在陽極上氧化，生成氯氣，氯氣迅速溶于海水生成次氯酸鈉；同時，氫離子在陰極上還原生成氫氣；高濃度的次氯酸鈉溶液和氫氣一起流到除氫罐中，除去氫氣；高濃度的次氯酸鈉溶液回注到壓載水進水總管中，混合均勻后， 使進水總管中的次氯酸鈉濃度達到10 15mg/L，殺滅殘余的有害水生物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效船舶壓載水處理方法，其特征在于，流經(jīng)電解槽一部分海水約占壓載水總量的1%-洲。
5.一種實施所述的高效船舶壓載水處理方法的裝置，包括壓載泵(2)及連接在其出口與壓載水艙(10)之間的壓載水主管路(7)，壓載泵(2)的入口與海底門(3)連接，其特征在于，在所述的壓載泵(2)的出口處的壓載水主管路(7)上安裝自動反沖洗過濾器(1)，在自動反沖洗過濾器(1)出口處的支路用增壓泵(4)取一部分海水引入電解槽(5)，電解槽(5) 電解產(chǎn)生的高濃度次氯酸鈉溶液和氫氣一起輸送到除氫罐(6)中，氫氣在除氫罐(6)中分離出來，向上排出舷外；而高濃度的次氯酸鈉溶液再回注到壓載水主管路(7)中；水中的次氯酸鈉濃度用余氯分析儀(8)進行測量，測量信號通過電控單元(9)控制電解槽(5)的工作電流，進而達到控制次氯酸鈉濃度的目的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效船舶壓載水處理方法，其特征在于，所述的自動反沖洗過濾器(1)采用盤式或網(wǎng)式過濾器，網(wǎng)式過濾器的濾網(wǎng)采用雙相不銹鋼或其它耐海水腐蝕材料；自動反沖洗過濾器(1)安裝在壓載泵的出口處，自動反沖洗過濾器(1)的額定流量應(yīng)與壓載水的流量相匹配。
全文摘要
一種高效船舶壓載水處理方法和裝置，首先經(jīng)過高效過濾器除去壓載水中尺寸為30～40μm以上的浮游生物和懸浮顆粒；然后經(jīng)支路電解法滅活處理方法，取一部分海水流經(jīng)電解單元電解生成氯氣和氫氣，氯氣迅速溶于海水生成次氯酸鈉，將高濃度的次氯酸鈉溶液回注到壓載水進水總管中，以殺滅壓載水中殘余的有害水生物。本發(fā)明的優(yōu)點是采用“高效過濾＋支路電解法滅活處理”方法和設(shè)備，工藝路線簡單，系統(tǒng)體積小，占地面積較現(xiàn)有系統(tǒng)節(jié)省30%以上。由于是支路電解，氫氣生成量較小，可將氫氣全部除去，消除了安全隱患，并且安裝方便，是一種安全可靠的船舶壓載水處理方法。
文檔編號B63J4/00GK102515400SQ20111043249
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者付洪田, 劉光洲, 孫明先, 王洪仁 申請人:青島雙瑞海洋環(huán)境工程股份有限公司