專利名稱：：處理船舶壓艙水的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種處理船舶壓艙水的方法，該方法能以方便可靠的方式消滅生長在船舶壓艙水中的水生生物。
背景技術：
：當船舶沒有裝載貨物或者裝載了少量貨物時，由于吃水線降低，船舶變得很難保持平衡。因此，使這樣的船舶裝載海水或淡水作為壓艙水，以確保其在海洋中安全航行。在船舶離開卸貨港口之前將壓艙水裝入船中，且在船舶進入裝貨港口或裝入貨物時將壓艙水從船舶中排出。通過泵等將海水或淡水作為壓艙水加入并保存在建造于船舶內部的防水隔艙中。在這種情況下，帶入了各種生長在引水區(qū)水中的微生物例如浮游生物和細菌，以及水生動物例如微小的貝類(minuteshell)。例如，通過沿著裝貨港口附近的海岸或在港口中排出上面所描述的壓艙水，就產生破壞周圍海洋區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)的問題。另外，由于壓艙水在密閉避光的條件下存留很長時間，因此溶解氧的量降低。通過放出這種氧(還原)條件很差的壓艙水，產生了可能給周圍海洋區(qū)域的生物帶來有害影響的問題。如上所述，由于壓艙水在黑暗的還原條件下存留了很長時間，因此需要光或溶解氧的浮游生物或需氧細菌在壓艙水中很難生存，并且其中浮游生物處于休眠狀態(tài)的孢囊或者厭氧細菌趨向于繁殖。由于孢囊的外壁具有完全不同于浮游生物的細胞壁膜的非常堅固的結構，因此該孢囊具有非常高的耐久性。在這些情況下，本申請人提出了通過保持能夠破壞船舶壓艙水中有害浮游生物的孢囊的有效量的過氧化氫或產生過氧化氫的化合物來破壞有害浮游生物的方法(日本特許第2695071號公報專利文獻l)。另外，已經提出了通過向船舶壓艙水中添加氯類殺菌劑或過氧化氫殺死有害藻類的孢囊而將船舶壓艙水滅菌的方法(日本特開平4(1992)-322788:專利文獻2)。然而，在添加氯類殺菌劑的情況下，在船舶壓艙水中產生了三鹵代甲垸，由此產生環(huán)境問題。還有，已經提出了通過利用液體中湍流內部存在的剪切現象來殺死液體中的微生物的設備(日本特開2003-200156:專利文獻3)。然而，在該設備中，雖然對諸如浮游生物的生物已經獲得一定程度上的效果，但對細菌等沒有獲得足夠的效果。專利文獻1:日本特許第2695071號公報專利文件2:日本特開平4(1992)-322788專利文件3:日本特開2003-200156
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種處理船舶壓艙水的方法，該方法能以方便可靠的方式消滅船舶壓艙水中的各種生物，即浮游動物、浮游植物、其中浮游生物處于休眠狀態(tài)的孢囊、諸如細菌的微生物、和諸如微小的貝類的水生動物；該方法不使化學成分殘留在處理過的壓艙水中，能安全地排放船舶壓艙水，使溶解氧的量適當，不會對排放了船舶壓艙水的周圍海洋區(qū)域中生長的生物造成任何有害的影響，并且具有高度安全性。為了實現上述目的而進行了積極的研究，結果本發(fā)明人出乎預料地發(fā)現通過向船舶壓艙水中加入過氧化氫或產生過氧化氫的化合物，然后向船舶壓艙水提供用于產生剪切強度和/或氣穴現象的物理裝置，可以消滅船舶壓艙水中的所有水生生物，可以使船舶壓艙水中保持適量的溶解氧，而且壓艙水中的過氧化氫迅速地溶解，并完成了本發(fā)明。因此，本發(fā)明提供了一種處理船舶壓艙水的方法，其中，通過向船舶壓艙水中加入過氧化氫或產生過氧化氫的化合物使過氧化氫濃度達到10-500mg/L，然后向船舶壓艙水提供用于產生剪切強度和/或氣穴現象的物理裝置，來消滅船舶壓艙水中的水生生物。在本發(fā)明中，"水生生物"表示水生的微生物和海洋微生物，包括浮游動物、浮游植物、其中浮游生物處于休眠狀態(tài)的孢囊、和諸如細菌的微生物等；以及諸如微小的貝類等的生物。根據本發(fā)明，可以用方便可靠的方式消滅包括生長在船舶壓艙水中的水生生物在內的所有生物，即，浮游動物、浮游植物、其中浮游生物處于休眠狀態(tài)的孢囊、諸如細菌的微生物、和諸如微小的貝類的水生動物。另外，根據本發(fā)明，添加的化學品不會留在處理過的船舶壓艙水中，溶解氧的量適當，不會給周圍海洋區(qū)域中的生物造成任何有害的影響，且不需要的船舶壓艙水可以毫無顧慮地排入海中。具體實施方式過氧化氫是能在水中容易地分解為水和氧的安全的化合物。用于本發(fā)明的過氧化氫的例子包括通常用于工業(yè)應用的濃度為3-60%的過氧化氫溶液。術語"產生過氧化氫的化合物"(也稱作"供應過氧化氫的化合物")表示能在水中產生過氧化氫的化合物，并且包括無機過酸，例如過碳酸、過硼酸和過硫酸；有機過酸例如過乙酸；以及它們各自的鹽。至于這種鹽，提及過碳酸鈉和過硼酸鈉。將這些化合物中的任何一種加入船舶壓艙水中時，過氧化氫或產生過氧化氫的化合物(以下，也稱作"過氧化氫")可以用海水或淡水適當地稀釋或溶解以處于需要的濃度，然后使用。另外，也可以使用在包括海水或淡水在內的水中產生的過氧化氫。至于在水中產生過氧化氫的方法，可以提及電化學分解水或堿溶液的方法、用高能射線諸如紫外線或輻射射線照射水的方法、或者水生動物新陳代謝的方法，例如"Poecilliavellifere(Cyprinodontiformes，Poeciliidae)"。在本發(fā)明的方法中，首先將過氧化氫以使過氧化氫濃度達到10-500mg/L、優(yōu)選10-300mg/L的量加入船舶壓艙水中。過氧化氫的濃度小于10mg/L時，不能完全消滅艙中的水生生物；因此，這種情況不優(yōu)選。另外，過氧化氫的濃度超過500mg/L時，相對于過氧化氫所增加的量，并沒有預期的消滅生物的效果，并且處理船舶壓艙水之后有時會殘留過氧化氫；因此，這種情況也不優(yōu)選。在本發(fā)明的方法中，然后向船舶壓艙水提供用于產生剪切強度和/或氣穴現象的物理裝置。該物理裝置有助于增強通過添加過氧化氫而消滅水生生物的效果、保持壓艙水中的溶解氧、以及處理后分解過氧化氫。本文中的"氣穴現象"表示由于在液體中流量的局部增加且壓力降低至小于液體的飽和壓力而產生的氣泡形成和消除所引起的現象。用于產生剪切強度和/或氣穴現象的物理裝置并沒有特別限制，并且也可以使用已知的方法。用于產生剪切強度的物理裝置包括，例如在船舶壓艙水的水道(waterchannel)橫截面方向上設置具有多個狹縫樣通孔的至少一個狹縫板，并使船舶壓艙水通過該狹縫板的裝置。例如，優(yōu)選在船舶壓艙水的水道中以管狀設置多個狹縫板，因為這能有效地產生剪切強度。在水道中設置多個狹縫板時，板的厚度、狹縫的寬度、狹縫的間隔(pitch)、各相鄰的狹縫之間的距離、狹縫的方向可以根據諸如水道的形狀的各種條件來適當設定。當對這些尺寸沒有特別限定時，管內直徑為100mm時，對于狹縫板，板厚度為約3-10mm，狹縫寬度為約0.1-1mm，狹縫間隔為約3-10mm，且各相鄰狹縫之間的距離為約5-15mm。例如，優(yōu)選設置多個狹縫板使狹縫板的開口部分和封閉部分相對于船舶壓艙水的流動方向不以直線布置，因為以這種設置能有效地產生剪切強度。具體地，它的例子包括設置多個狹縫板使狹縫的開口部分沿狹縫的縱軸方向平行地錯開的方法；設置多個狹縫寬度和狹縫間隔不同的狹縫板的方法；或者設置多個狹縫板使狹縫開口部分的縱軸方向互相垂直的方法。更具體地，用于產生剪切強度的物理裝置包括具有狹縫板的管(兩個板，板厚度4mm，狹縫寬度0.3mm，狹縫間隔4mm，各相鄰狹縫間的距離5mm)(由日本海難防止協(xié)會制造的SpecialPipe,管內徑50mm，管有效長度80mm)。在設置到管上的狹縫板中，在壓艙水的流動方向上狹縫板可以具有向前和向后移動的機制，以除去狹縫中的堵塞。另外，作為用于產生氣穴現象的物理裝置，可以適當地使用各種商購的微氣泡發(fā)生設備。在本發(fā)明的方法中，當可以在給海水或淡水提供物理裝置之前和/或之后將過氧化氫加到海水或淡水中時，優(yōu)選在用泵抽上海水或淡水并添加過氧化氫之后并在將海水或淡水注入壓載箱之前的階段，向海水或淡水中添加所述物理裝置，由此，根據消滅水生生物的效果，對添加有過氧化氫的海水或淡水產生剪切強度和/或氣穴現象。另外，優(yōu)選通過本發(fā)明的方法進行處理后使船舶壓艙水保持至少3小時(例如3-40小時)，因為船舶壓艙水中的水生生物，特別是具有很強耐久性的孢囊可以確保消滅。保持時間可以依據，例如過氧化氫添加時的濃度、壓艙水的溫度和生長在壓艙水中的水生生物的種類和量來恰當地選擇。通常地，當所要添加的過氧化氫的濃度很低，而且濃度高的時間很短時，處理后的壓艙水可以保持很長時間。處理后的船舶壓艙水的保持時間少于3小時時，不能有效地消滅船舶壓艙水中的水生生物；因此，這種情況是不優(yōu)選的。另外，即使過氧化氫與船舶壓艙水的接觸時間超過40小時，并不能預期到與這種時間相對應的效果；因此，這種情況是不優(yōu)選的。還有，在船舶壓艙水的溫度為15'C或更低時，優(yōu)選以高濃度處理很長時間。通常地，船舶遠洋航行需要l-2周或更長時間，且在日本附近的海中航行幾小時至幾十小時。因此，要添加的過氧化氫的濃度和處理后的保持時間可以適當地根據航行時間或溫度條件來選擇。還有，可以適當地結合現有的其它用于處理船舶壓艙水的方法，例如加熱、注蒸汽和紫外線照射，來進行本發(fā)明的方法。另外，給船舶壓艙水提供物理裝置后，優(yōu)選以使亞鐵離子的濃度達到0.1-400mg/L的量添加選自亞鐵離子或供給亞鐵離子的化合物中的至少一種，以使過氧化氫酶的濃度達到0.01-50mg/L的量添加過氧化氫酶，并且以使碘的濃度達到0.1-100mg/L的量添加碘或者供給碘的化合物。它們作為過氧化氫的分解助劑，以促進船舶壓艙水中過氧化氫的分解。至于亞鐵離子或供給亞鐵離子的化合物，可以提及的有諸如硫酸亞鐵、氯化亞鐵和硫酸亞鐵銨，它們可溶于水并能在水中形成二價鐵離子。在向壓艙水中添加這些化合物中的任何一種時，可以用海水或淡水將亞鐵離子適當地稀釋或溶解成為所需要的濃度，然后使用。作為亞鐵離子的濃度，添加濃度為約0.1-400mg/L。過氧化氫酶是催化過氧化氫分解反應的酶，富含于動物諸如牛和豬的肝臟、腎和血液紅血球中。另外，可以通過培養(yǎng)諸如黑曲霉菌(Aspergillusniger)和溶壁微球菌(Micrococcuslysodeikticus)的細菌來獲得過氧化氫酶。根據本發(fā)明，可以使用所得到的培養(yǎng)物或培養(yǎng)物的提取物，且它的分子量優(yōu)選為100,000-500,000。在向船舶壓艙水中添加這些物品的任何一種時，可以用海水或淡水將過氧化氫酶適當地稀釋或溶解成為所需要的濃度，然后使用。添加的濃度為約0.01-50mg/L。術語"供給碘的化合物"表示可溶于水并在水中可以形成碘離子的化合物，包括碘化鉀和碘化銨。在向壓艙水中添加這些化合物的任何一種時，可以用海水或淡水將碘或供給碘的化合物適當地稀釋或溶解成為所需要的濃度，然后使用。添加的濃度為約0.1-100mg/L。實施例以下將參考下面描述的試驗實施例來詳細描述本發(fā)明，然而這些實施例并不能理解為限制本發(fā)明的范圍。試驗實施例1(確定在海水中保持溶解氧濃度的能力的試驗)在佐賀縣的某個地方取海水樣(pH:8.0，溫度16。C，鹽濃度3.2%),且注入1噸容量的罐中。當罐中的海水通過軟管并以300L/min的流量抽取時，從形成的注入口向該軟管中添加過氧化氫(水溶液，45重量％)。然后海水以300L/min的流量通過具有狹縫板(兩個板，板厚4mm，狹縫寬0.3mm，狹縫間隔4mm，各相鄰狹縫間的距離5mm)的管(由日本海難防止協(xié)會制造的SpecialPipe,管內直徑50mm，管的有效長度80mm)，用遮光片覆蓋，在室溫下儲存在500升容量的罐中靜置。放棄從儲存開始1分鐘抽取的海水(約300升)，且使用隨后儲存的處理過的海水進行試驗。在2升體積的燒杯中取樣處理過的海水一段時間作為試驗海水，且通過溶解氧計(由HoribaLtd.制造，型號U-10)測量試驗海水的溶解氧濃度(mg/L)。為了比較，也以相同的方式進行試驗，其中海水未通過SpecialPipe。所得到的結果與試驗所用的化學品和通過或不通過SpecialPipe(SP)起示于表l中。通過有效的成分濃度示出用于試驗的化學品的濃度。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>從表1可以看出，在添加特定濃度的過氧化氫并通過SpecialPipe提供物理裝置的海水中溶解氧的濃度很高。試驗實施例2(確定過氧化氫分解性質的試驗)在佐賀縣的某個地方取海水樣(pH:8.0，溫度16°C，鹽濃度3.2%)，且注入1噸容量的罐中。當罐中的海水通過軟管并以300L/min的流量抽取時，從形成的注入口向該軟管中添加過氧化氫(水溶液，45重量％)。然后，海水以300L/min的流量通過與試驗實施例l相同的管，用遮光片覆蓋，在室溫下儲存在500升容量的罐中靜置。在添加氯化亞鐵作為用于試驗的分解助劑的情況下，將氯化亞鐵水溶液從形成的注入口添加到與管的出口側相連的軟管中。放棄從儲存開始抽取1分鐘的海水(約300升)，且使用隨后儲存的處理過的海水進行試驗。在2升體積的燒杯中取樣處理過的海水一段時間作為試驗海水，且通過高錳酸鉀方法測量試驗海水中過氧化氫的濃度(mg/L)。所得到的結果與試驗所用的化學品和通過或不通過SpecialPipe(SP)一起示于表2中。通過過氧化氫的有效成分濃度和氯化亞鐵的亞鐵離子濃度示出用于試驗的化學品的濃度。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>從表2可以看出，在添加特定濃度的過氧化氫并通過SpecialPipe提供物理裝置的海水中，進行過氧化氫的分解，并且通過添加氯化亞鐵進一步進行過氧化氫的分解。試驗實施例3(確定殺菌效果的試驗)在佐賀縣的某個地方取海水樣(pH:8.0，溫度16°C，鹽濃度3.2%)，且注入1噸容量的罐中。當罐中的海水通過軟管并以300L/min的流量抽取時，從形成的注入口向軟管中添加過氧化氫(水溶液，45重量％)或者(含有過乙酸6重量％，過氧化氫8重量％)。然后，海水以300L/min的流量通過與試驗實施例l相同的管，用遮光片覆蓋，且在室溫下儲存在500升容量的罐中靜置。在添加氯化亞鐵作為用于試驗的分解助劑的情況下，將氯化亞鐵水溶液從形成的注入口添加到連接到管的出口側的軟管中。放棄從儲存開始抽取1分鐘的海水(約300升)，且使用隨后儲存的處理過的海水進行試驗。將處理過的海水取樣一段時間到滅菌的容器中作為試驗海水，且通過平板法(n=5，單位N/mL)計數試驗海水中海洋細菌的數量、陸地細菌的數量和大腸菌群的數量作為存活細菌的數量。作為海洋細菌和陸地細菌的培養(yǎng)基，分別使用MarineAgar2216培養(yǎng)基(由DifcoCo.制造)和營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基(由DifcoCa制造)，且在2(TC下培養(yǎng)48小時。另外，作為大腸菌群的培養(yǎng)基，使用X-GAL培養(yǎng)基(由NissuiSeiyakuCo.制造)，且在36。C下培養(yǎng)24小時。所得到的海洋細菌的數量、陸地細菌的數量和大腸菌群的數量的結果與試驗所用的化學品和通過或不通過SpecialPipe(SP)—起分別示于表3-5中。通過過氧化氫和過乙酸的有效成分濃度，通過氯化亞鐵的亞鐵離子濃度表明用于試驗的化學品的濃度。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表4<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表5<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>從表3-5可以看出，添加了特定濃度的過氧化氫并通過SpecialPipe提供物理裝置的海水中，存活細菌的數量降低了。本發(fā)明涉及2005年2月18日提交的日本專利申請No.2005-42670，本發(fā)明要求其優(yōu)先權并將其全部內容引入作為參考。權利要求1、一種處理船舶壓艙水的方法，其中，通過以使過氧化氫濃度達到10-500mg/L的量向船舶壓艙水中添加過氧化氫或產生過氧化氫的化合物，然后向船舶壓艙水提供產生剪切強度和/或氣穴現象的物理裝置，來消滅船舶壓艙水中的水生生物。2、根據權利要求1所述的處理船舶壓艙水的方法，其中，所述物理裝置為具有多個裂縫樣通孔并在管中沿著橫截面方向設置的至少一個狹縫板，所述管用于將所述船舶壓艙水注入到壓載艙。3、根據權利要求2所述的處理船舶壓艙水的方法，其中，所述狹縫板為多個并且設置為使各狹縫板的通孔相對于所述船舶壓艙水的流動方向不在一條直線上。4、根據權利要求3所述的處理船舶壓艙水的方法，其中，多個所述狹縫板設置為使狹縫板通孔的縱軸方向互相平行或相鄰狹縫板的通孔的縱軸方向互相垂直，或者所述狹縫板的狹縫寬度和狹縫間隔互不相同。5、根據權利要求1所述的處理船舶壓艙水的方法，其中，提供所述物理裝置后，所述船舶壓艙水在所述壓載艙中至少保持3小時。6、根據權利要求1所述的處理船舶壓艙水的方法，其中，提供所述物理裝置后，所述船舶壓艙水在所述壓載艙中保持3-40小時。7、根據權利要求1所述的處理船舶壓艙水的方法，其中，過氧化氫為濃度為3-60%的工業(yè)應用的含水過氧化氫，所述產生過氧化氫的化合物為過碳酸、過硼酸、過硫酸、過乙酸、過碳酸鈉或過硼酸鈉。8、根據權利要求1所述的處理船舶壓艙水的方法，其中，所述過氧化氫濃度為10-300mg/L。9、根據權利要求1所述的處理船舶壓艙水的方法，其中，提供所述物理裝置后，還向所述船舶壓艙水中加入選自鐵離子或提供鐵離子的化合物、過氧化氫酶、及碘或提供碘的化合物中的至少一種，所述鐵離子或提供鐵離子的化合物的量使鐵離子濃度達到0.1-400mg/L，所述過氧化氫酶的量使過氧化氫酶的濃度達到0.01-50mg/L，所述碘或提供碘的化合物的量使碘的濃度達到0.1-100mg/L。全文摘要一種處理船舶壓艙水的方法，該方法包括以使過氧化氫濃度達到10-500mg/L的量向船舶壓艙水中加入過氧化氫或產生過氧化氫的化合物，然后向船舶壓艙水提供用于產生剪切強度和/或氣穴現象的物理裝置，從而消滅壓艙水中的任何水生生物。文檔編號C02F1/34GK101124168SQ200680005438公開日2008年2月13日申請日期2006年2月17日優(yōu)先權日2005年2月18日發(fā)明者水盛隆司,田渕拓郎,福代康夫,若尾芳治,菊地武晃申請人:株式會社片山化學工業(yè)研究所;社團法人日本海難防止協(xié)會;株式會社海洋開發(fā)技術研究所;株式會社水圈科學顧問;商船三井海事咨詢公司;三井造船株式會社;株式會社新興