一種船舶尾氣脫硫和船舶壓載水同時處理的工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于船舶尾氣脫硫/壓載水處理及環(huán)保技術領域，尤其涉及一種船舶尾氣脫硫和船舶壓載水同時處理的工藝。
【背景技術】
[0002]船舶航運承擔了全球90%的貿(mào)易運量，而⑶2的排放量僅占全球總排放量的1.8%。因此，船舶航運是相對于航空和陸路運輸較為綠色的運輸方式。隨著全球船舶航運業(yè)的快速發(fā)展，船舶排放的尾氣對大氣造成的污染也日趨嚴重，其中最具代表性的例子就是船舶排放的硫氧化物(S0X)不僅嚴重影響人體健康，還會引起酸雨，破壞全球生態(tài)系統(tǒng)。除了大氣污染問題，船舶壓載水引起的海洋外來生物入侵性傳播危害早已引起了國際社會的高度重視。船舶壓載水是為控制船舶縱傾、橫傾、吃水、穩(wěn)性或應力而在船上加裝的水及其懸浮物。當船舶空載或部分裝載以及在惡劣的海況條件下，船舶通過裝載壓載水來保證航行的安全，當船舶到達目的港口時會將裝載的壓載水排放以便裝載貨物，這樣船舶壓載水的異地排放就成為造成地理性隔離水體間有害生物傳播的主要途徑。
[0003]為了防止船舶造成的空氣污染以及有效防治海洋外來入侵生物對海洋環(huán)境造成的危害，國際海事組織(頂0)制定了一系列船舶防污染公約以限制船舶尾氣的排放和防治船舶壓載水異地排放引起的海洋外來生物入侵。為了滿足頂0對船舶尾氣S0X的排放限值以及對壓載水處理的排放標準，必須對船舶排放尾氣中的S0X和壓載水進行處理。
[0004]目前，脫硫技術主要有石膏法、旋轉噴霧干燥法、海水法、鈉堿法等。石膏法是利用石灰石漿液吸收S02生成CaS03，經(jīng)氧化轉變?yōu)镃aS04排出收回，但存在初期投資大、設備占地面積大、系統(tǒng)復雜、需要在船上儲備石灰石等問題。旋轉噴霧干燥法是利用旋轉噴霧吸收塔將霧化的尾氣與熟石灰漿液接觸進行脫硫，但存在脫硫效率不高，脫硫后產(chǎn)物容易腐蝕、堵塞設備等問題。海水法是利用海水自身的堿度來吸收S02，該方法實質上是將污染轉移給了海洋，目前部分國家禁止在其200海里范圍內(nèi)使用此法。鈉堿法是利用NaOH吸收S02生成Na2S03，經(jīng)氧化轉變?yōu)闊o害的Na2S04排放或回收，該法是目前脫硫的主流的方法，已經(jīng)成功應用到船舶尾氣脫硫處理中。
[0005]可實船應用、滿足D-2標準的壓載水處理技術主要包括過濾聯(lián)合電解法、過濾聯(lián)合臭氧法、過濾聯(lián)合紫外處理法(專利號CN101948204 A)、過濾聯(lián)合脫氧法等。它們的共同點是前端均采用過濾技術，過濾精度一般在50μπι，用以去除體積大于50μπι的生物和雜質，所不同的是過濾后采取不同的處理技術。電解法存在的主要問題是使用濃度至少大于2 mg/L，否則對囊孢幾乎無效、產(chǎn)生化學副產(chǎn)物(如氯代烴、三鹵甲烷)、處理效果受海水鹽度的影響、電解產(chǎn)生的氫氣需進行氣液分離，否則會造成爆炸隱患。臭氧法存在的主要問題是對較大體積微生物效果不明顯、需要足夠的空間存放臭氧發(fā)生器、產(chǎn)生對人體健康有潛在危害的溴酸鹽、三溴甲烷等化學副產(chǎn)物、能耗高。紫外法存在的最大問題是殺滅效果和UV線在水中穿透性有關，只有較為干凈的水和無污濁的石英管才能達到較好的殺滅效果。脫氧法是通過把脫氧后的壓載水存放于船舶壓載艙內(nèi)，故此法是專門針對壓載水處理而研發(fā)的。脫氧法在殺滅水中生物的同時，還因降低了水中的溶解氧減少了船體的腐蝕，但脫氧法對水中兼氧性微生物無明顯的去除效應，通常采用紫外或超聲殺滅進行補充。紫外線只能直線傳播，當水生物密度或濁度較高時，會產(chǎn)生阻擋或漫反射，嚴重影響殺滅效果?？栈浅暡ㄅc液體相互作用而產(chǎn)生的一種特有的物理現(xiàn)象。超聲波產(chǎn)生的空化作用能在細胞壁與細胞液等非均相間產(chǎn)生微射流和局部高熱、高壓，對細菌、病菌微生物有強烈的殺滅作用。超聲波還能產(chǎn)生過氧化氫、羥基自由基等對細菌也有殺滅作用。特別是當水體濁度較高時，殺滅效果明顯好于紫外。
[0006]綜上所述，目前不乏有單獨船舶尾氣脫硫方法和設備(或系統(tǒng))，以及單獨船舶壓載水處理方法和設備(或系統(tǒng))。若用兩套系統(tǒng)分別尾氣脫硫和船舶壓載水處理，不但占地面積大，而且投資、操作費用高。因此同時能夠脫硫和處理船舶壓載水的方法必將受到期待。目前，尚無能夠同時船舶尾氣脫硫兼顧船舶壓載水處理的方法。因此，研究開發(fā)高效、節(jié)能的船舶脫硫及壓載水一體化處理設備具有現(xiàn)實和重大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種船舶尾氣脫硫和船舶壓載水同時處理的工藝，該工藝能夠實現(xiàn)低能耗、高效率、可靠運行，充分利用脫硫副產(chǎn)物亞硫酸鈉達到脫氧處理船舶壓載水的目的。
[0008](1)鈉堿吸收脫硫獲取亞硫酸鈉
船舶尾氣進入鈉堿吸收塔通過氫氧化鈉溶液將SOx吸收脫除，同時洗滌船舶尾氣中的PM，凈化后的船舶尾氣進行排放;氫氧化鈉溶液吸收SOx后形成亞硫酸鈉溶液；
(2)壓載水過濾、脫氧和殺菌
壓載水經(jīng)過過濾器去除水中的生物和雜質，過濾后的壓載水與步驟(1)中的亞硫酸鈉溶液混合，混合亞硫酸鈉的壓載水經(jīng)超聲波殺菌后進入船舶壓載艙;在壓載艙中，亞硫酸鈉逐步和壓載水中溶解氧發(fā)生反應生成硫酸鈉，同時使壓載水脫氧，通過改變壓載水中的浮游生物生存環(huán)境而使其窒息死亡；
(3)壓載水排放
壓載水排放時，先經(jīng)過超聲波殺菌，然后向排放管路內(nèi)的壓載水中注入空氣實現(xiàn)曝氣，使壓載水的溶解氧含量升高后排放。
[0009]其進一步特征在于，步驟(1)中，氫氧化鈉溶液吸收SOx后形成的亞硫酸鈉溶液經(jīng)沉淀、絮凝去除截留在溶液中的PM，獲得干凈的亞硫酸鈉溶液與步驟(2)中的壓載水混合，PM收集并轉岸處理；
步驟(2)中壓載水經(jīng)過濾器去除大于50μπι的生物及雜質，濾除的生物和雜質排回取水海域；
步驟(2)和(3)中，超聲波殺菌通過超聲波消毒單元殺滅壓載水中兼氧或厭氧性微生物，超聲波消毒單元頻率范圍20-1 OOkHZ，劑量40-200mJ//cm2 ；
步驟(3)中向排放管路內(nèi)的壓載水中注入空氣通過空氣曝氣頭或文丘里管實現(xiàn)； 在步驟(2)中壓載水與亞硫酸鈉溶液混合前設置溶解氧監(jiān)測儀檢測溶解氧含量，步驟
(3)中曝氣前設置溶解氧監(jiān)測儀檢測溶解氧含量。
[0010]采用本發(fā)明的工藝后，通過船舶尾氣鈉堿吸收脫硫、船舶壓載水過濾、脫氧、超聲波殺菌、曝氣的工藝，實現(xiàn)了船舶尾氣凈化和壓載水一體化處理，船舶尾氣中硫氧化物和壓載水滿足IMO的排放標準，本發(fā)明利用鈉堿脫硫后的副產(chǎn)物亞硫酸鈉與壓載水中溶解氧反應生成硫酸鈉，既實現(xiàn)了脫除壓載水中的溶解氧，又使得亞硫酸鈉變?yōu)榱蛩徕c無害物質，可直接排海，實現(xiàn)了低能耗、高效率、可靠運行;進一步的，本發(fā)明在排放壓載水時經(jīng)過超聲波消毒單元，可有效殺滅壓載水中兼氧或厭氧型微生物，確保排放的壓載水滿足IMO的排放標準，溶解氧監(jiān)測儀的設置，一個可根據(jù)壓載水中溶解氧含量調節(jié)亞硫酸鈉的注入量，能夠進一步確保有效脫除壓載水中的溶解氧，另一個可根據(jù)排放壓載水中溶解氧含量調節(jié)曝氣空氣進氣量，確保排放壓載水中溶解氧恢復至正常水平，不會對海洋環(huán)境造成危害。
【附圖說明】
[0011]圖1本發(fā)明步驟(1)和(2)流程不意圖；
圖2為本發(fā)明步驟(3)流程示意圖；
圖3為本發(fā)明曝氣系統(tǒng)結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]見圖1，圖2所示，一種船舶尾氣脫硫和船舶壓載水同時處理的工藝，其包括以下步驟:
(1)鈉堿吸收脫硫獲取亞硫酸鈉