申请日2009.11.19
公开(公告)日2010.07.21
IPC分类号C02F9/08; C02F1/32; C02F1/30; C02F1/78
摘要
本发明为一种臭氧/光催化联用船舶压载水处理方法，它包括下列步骤：先将海水通过粗过滤装置;再将海水通过50μm过滤器;进一步将海水通过臭氧/光催化联用处理器进行处理;然后将海水通入压载仓即成压载水;装压载水结束后，对过滤器用海水进行反冲洗;压载水排出前，再次通过臭氧/光催化联用处理器处理;将压载水排出。本发明方法具有更高的反应速度，可有效杀死小于50μm的原生动物、藻类、细菌、孢子等，杀菌时间小于10秒;基本不使用任何化学药品，本方法不造成二次污染，对生态环境的负面影响小;处理设备体积小、能耗低、处理效率高、适用范围广。
权利要求书
1.臭氧/光催化联用船舶压载水处理方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)先将海水通过粗过滤装置;
2)再将海水通过50μm过滤器;
3)进一步将海水通过臭氧/光催化联用处理器进行杀灭微生物处理;
4)然后将海水通入压载仓即成压载水;
5)装压载水结束后，对过滤器用海水进行反冲洗;
6)压载水排出前，再次通过臭氧/光催化联用处理器处理;
7)最后将压载水排出。
2.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，所述步骤3)中臭氧/光催化联用处理器处理过程包括臭氧发生器产生臭氧杀菌、紫外光源光辐照杀菌和光催化剂氧化杀菌处理三部分。
3.根据权利要求2所述的水处理方法，其特征在于，所述臭氧发生器包括能利用空气和氧气等来制取臭氧的各种装置。
4.根据权利要求2所述的水处理方法，其特征在于，所述紫外光为主波长低于272nm的紫外光线，最优为254nm。
5.根据权利要求2所述的水处理方法，其特征在于，所述光催化剂为可被紫外线激发的半导体光催化剂，最优为二氧化钛类半导体光催化剂。
6.根据权利要求5所述的水处理方法，其特征在于，所述光催化剂为粉末态。
7.根据权利要求5所述的水处理方法，其特征在于，所述光催化剂为负载在玻璃、陶瓷、不锈钢、镍、钛等上的球状、片状、网状、海绵状的负载态。
8.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，所述步骤5)中反冲洗完的海水就地排放。
说明书
臭氧/光催化联用船舶压载水处理方法
技术领域
本发明属于压载水处理技术领域，特别涉及臭氧/光催化联用的压载水处理工艺。
背景技术
随着全球航运经济的快速发展，船舶越来越多、体积越变越大，船速也越来越快。压载水是船舶安全航行的重要保证。据估计，目前全球船舶携带的压载水每年大约有120亿吨，并随着航运业的发展仍在逐年递增中，每天存在于船舶压载水中随船周游世界的生物超过4500种，即使经过数月的航程，许多种细菌、植物和动物仍能存活于压载水及其沉积物中。海船压载水中的生物在全世界范围内的迁徙所造成的生物入侵和流行病传播等对海洋环境和人类的侵害事件屡有发生，已经引起国际社会的广泛关注，全球环境基金组织(GlobalEnvironment Facility简称GEF)确认其为危害海洋的四大威胁之一。国际海事组织(IMO)于2004年2月13日制定了《关于船舶压载水及其沉积物管理和控制的国际公约》(以下简称《公约》)，该公约对压载水的处理标准(包括可存活生物的尺寸及数量、病原体为生物的种类及数量)做了明确规定，为压载水管理和控制提供了具有国际法律约束力的执行依据，于2009年生效并逐步强制执行。《公约》意味着有效处理船舶压载水将成为船舶进入他国港口的“通行证”，解决不了压载水问题的船舶无法进入他国港口，没有压载水处理设施的远洋船舶将面临不能靠岸停泊的尴尬境地。因此，海船压载水的净化处理相关技术及设备的研究和产业化将会对我国航运经济产生直接影响，各航运企业迫切需要采用相关技术解决船舶压载水排放达标的问题。
目前，国内外对压载水的处理技术已有大量研究和报道，研究的范围比较广泛，主要涉及的处理技术可分为下述几类：
(1)物理处理法(如采用热、超声波、紫外线、银离子、磁化等进行处理);
(2)机械处理法(过滤、改善船舶设计等);
(3)化学处理法(臭氧、抽氧、加氯处理等);
(4)生物处理法(如在压载水中加入肉食性或寄生性生物以消灭)。
但迄今为止，众多研究证实，上述方法均或多或少的存在问题，如物理法的热、超声波、银离子、磁化等方法存在耗能大、成本高的问题，传统紫外线法存在杀藻难、灭菌不彻底、处理效果差等问题;机械法存在设备体积大、船舶安装困难、设备运行成本高等众多问题;化学法存在所使用的或反应生成的化学品对海水造成二次污染的问题;生物法存在长期的潜在生物危害、可控性差的问题，因此，没有任何上述的单一方法能够直接使压载水的处理满足国际海事组织的要求，即：安全、可靠、有效、环境允许且费用合理。因此，对上述现有的各种技术进行优化整合、再开发和适应性创新，研究压载水有效处理的新型方法和技术是各国当前迫切需要发展的重要研究方向之一。
目前所需一种能够克服现有海船压载水处理技术中存在的设备体积大、耗能大、灭菌不彻底、对海水造成二次污染、处理效果差等缺点，发明一种全新的高效率、低能耗、无二次污染的海船压载水的处理工艺，可满足国际海事组织的要求，即：安全、可靠、有效、环境允许且费用合理。
发明内容
本发明提出臭氧/光催化联用技术处理 压载水，该技术综合利用了臭氧杀菌、紫外线杀菌、光催化强氧化杀菌的协同作用来处理压载水。
本发明是通过下述技术方案实现的：
①先将海水通过粗过滤装置;
②再将海水通过50μm过滤器;
③进一步将海水通过臭氧/光催化联用处理器进行杀灭微生物处理;
④然后将海水通入压载仓即成压载水;
⑤装压载水结束后，对过滤器用海水进行反冲洗;
⑥压载水排出前，再次通过臭氧/光催化联用处理器处理;
⑦最后将压载水排出。
方案③中臭氧/光催化联用处理器处理过程包括臭氧发生器产生臭氧杀菌、紫外光源光辐照杀菌和光催化剂氧化杀菌处理三部分;臭氧发生器包括能利用空气和氧气等来制取臭氧的各种装置;紫外光源包括能发射紫外光的氙灯和低压汞灯;紫外光为主波长低于272nm的紫外光线，最优为254nm;光催化剂为可被紫外线激发的半导体光催化剂，具体包括：二氧化钛及经氮掺杂、染料敏化等工艺处理的改性二氧化钛、氧化锌、三氧化钨、五氧化二铌\硫化镉、硒化镉等各种光催化剂;最优为二氧化钛类半导体光催化剂。
上述光催化剂为粉末态;负载在玻璃、陶瓷、硅胶、树脂、石墨、沸石、不锈钢、镍、钛等支撑材料上的负载态。
以上方案⑤中反冲洗完的海水就地排放。
本发明的优势是：
1、本发明结合了臭氧氧化杀菌、紫外光辐照杀菌和臭氧光催化强氧化杀菌三者的协同作用，即反应过程中既有臭氧氧化作用、紫外光降解作用，又有臭氧光催化强氧化作用，弥补了常规紫外技术存在的杀菌不彻底、形成耐紫外的生物变异;也排除了单独臭氧处理方法因尾气含大量臭氧而污染空气等潜在的环境和生态危害问题;
2、本发明采用O3替代常规光催化过程中的氧气(或空气)作为氧化剂，大大增加了羟基自由基的产生量，且臭氧能加速电子从光催化剂的表面转移，减少光生电子-空穴的复合几率，因此极大地提高了反应速度，可有效杀死小于50μm的原生动物、藻类、细菌、孢子等，杀菌时间小于10秒;
3、除了现场制取的臭氧外，基本不附加使用任何其它化学药品、对生态环境的负面影响小，且多余的臭氧可被紫外射线分解成氧气，因此本方法不造成二次污染，对生态环境的负面影响小。
4、设备体积小、能耗低、处理效率高、适用范围广，可通过增减臭氧/光催化组合处理器的个数可灵活调整处理规模，处理能力可在20-5000m3/h。
5、可在杀死微生物的同时降解海水中的有机污染物，提高排放压载水的水质。
