申请日2009.07.09
公开(公告)日2011.06.22
IPC分类号C02F1/467
摘要
本发明涉及压舱水处理装置及方法，其目的在于，为了管理船舶的压舱水从而防止海洋生态系的破坏或紊乱，提供一种装置及方法，根据以流入到压载舱或从压载舱排出的压舱水为对象的压舱水流量，精确控制基于电解的杀菌剂的生产、投入及去除。为了实现所述目的，本发明以包括如下特征的压舱水处理装置及利用该装置为其技术思想。其包括：生产已调节浓度的次氯酸钠电解模块(4);分离氢气的气液分离器(5);微强度饱和压舱水从而除去残留氯、同时混合供给还原剂的微泡产生器(18);产生涡流的涡流诱导器(19);对控制盐分计(8)、流量计(9)、残留氯测量器(10)、海水供给泵(2)、流量控制阀(3)、电解模块(4)、残留氯测量器(16)、微泡产生器(18)以及投入泵(15)进行控制的控制系统(12)。
权利要求书
1.一种压舱水处理装置，其特征在于：
通过控制系统(12)将从取水侧海水管道(20)流入的一部分压舱水以固定流量进行控制和供给，并在电解模块(4)生产已调节浓度的次氯酸钠从而通过气液分离器(5)除去氢气之后，根据残留氯量供给到流入到压载舱(13)的取水侧海水管道(20)，并进行消毒后储存在压载舱(13)，在排水时根据压舱水的残留氯量，利用控制系统(12)控制还原剂的投入量从而供给到排水侧海水管道(21)，从而中和成目标残留氯量并排出到海洋。
2.一种压舱水处理装置，其特征在于：
通过控制系统(12)将从经过压载舱(13)的排水侧压海水管道(21)流入的一部分压舱水以固定流量进行控制和供给，并在电解模块(4)生成已调节浓度的次氯酸钠从而通过气液分离器(5)除去氢气之后，根据压舱水的残留氯量供给到排水侧压海水管道(21)从而进行消毒后，根据压舱水的残留氯量，通过控制系统(12)控制还原剂的投入量并且连续地供给，从而中和成目标残留氯量并排出到海洋。
3.一种压舱水处理装置，其特征在于：
通过控制系统(12)将从热交换机(25)的热交换前冷却海水管道(22)或者热交换后冷却海水管道(23)选择性地流入的冷却海水以定流量控制并供给，并在电解模块(4)生成已调节浓度的次氯酸钠从而通过气液分离器(5)除去氢气后，根据残留氯量供给到取水侧海水管道(20)从而进行消毒后储存在压载舱(13)，在排水时根据压舱水的残留氯量，通过控制系统(12)控制还原剂的投入量并进行供给，从而中和成目标残留氯量而排出到海洋。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的压舱水处理装置，其特征在于：
所述流入到电解模块(4)的压舱水或冷却海水经过过滤海洋微生物的前处理过滤器。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的压舱水处理装置，其特征在于：
所述以定流量控制供给的压舱水或冷却海水在经过前处理过滤器后，通过控制系统(12)控制的海水供给泵(2)调节流量。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的压舱水处理装置，其特征在于：
所述以定流量控制并供给的压舱水或冷却海水在经过前处理过滤器后，通过控制系统(12)控制的流量控制阀(3)来调节流量。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的压舱水处理装置，其特征在于：
所述以定流量控制供给的压舱水或冷却海水在经过前处理过滤器后，通过控制系统(12)控制的海水供给泵(2)和流量控制阀(3)来调节流量，所述流量控制阀(3)通过控制系统(12)控制从海水供给泵(2)移送的压舱水或冷却海水。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的压舱水处理装置，其特征在于：
所述用于消毒的次氯酸钠不需要单独的电源而是通过自动投入机(11)供给，所述自动供给机(11)利用压舱水或冷却海水的压力变动来注入次氯酸钠。
9.根据权利要求1所述的压舱水处理装置，其特征在于，流淌流入到所述压载舱(13)的压舱水的取水侧海水管道(20)，包括：
盐分计(8)，其测量流入到压载舱的压舱水的盐分(NaCl);
流量计(9)，其测量流入到压载舱的压舱水的流量;以及，
残留氯测量器(10)，其测量注入次氯酸钠的压舱水的残留氯量。
10.根据权利要求2所述的压舱水处理装置，其特征在于，流淌经过所述压载舱(13)的压舱水的排水侧压海水管道(21)，包括：
盐分计(8)，其测量压舱水的盐分(NaCl);
流量计(9)，其测量压舱水的流量;以及，
残留氯测量器(16)，其测量注入次氯酸钠的压舱水的残留氯量。
11.根据权利要求3所述的压舱水处理装置，其特征在于，
所述热交换前冷却海水管道(22)包括，盐分计(8)，其测量流到热交换机(25)的冷却海水的盐分(NaCl);
取水侧海水管道(20)包括，流量计(9)和残留氯测量器(10)，所述流量计(9)测量流入到压载舱的压舱水的流量，并且所述残留氯测量器(10)测量注入次氯酸钠的压舱水的残留氯量。
12.根据权利要求1至3中的任一项所述的压舱水处理装置，其特征在于：
通过喷射喷嘴(14)供给在所述排水时投入的还原剂，并且在此供给的还原剂通过残微泡产生器(18)对还原剂和压舱水进行微强度饱和化处理，从而去除残留氯并混合供给。
13.根据权利要求1至3中的任一项所述的压舱水处理装置，其特征在于：
所述在排水时投入的还原剂通过投入泵(15)和还原剂储存罐(17)进行供给，所述投入泵(15)通过控制系统的控制来对供给到残微泡产生器(18)的还原剂的流量进行调节并供给，并且所述还原剂储存罐(17)存储所述排出到投入泵(15)的还原剂。
14.根据权利要求1至3中的任一项所述的压舱水处理装置，其特征在于：
在所述排水时投入的还原剂通过产生涡流的一个以上涡流诱导机(19)机进行混合。
15.根据权利要求1至3中的任一项所述的压舱水处理装置，其特征在于，在所述排水侧压海水管道(21)包括：
残留氯测量器(16)，其测量最终放流的压舱水的总残留氯。
16.根据权利要求1至3中的任一项所述的压舱水处理装置，其特征在于：
所述控制系统(12)，从盐分计(8)、流量计(9)及残留氯测量器(10)接收信息而控制海水供给泵(2)、流量控制阀(3)、电解模块(4)，所述盐分计(8)、流量计(9)及残留氯测量器(10)是为了向流入到压载舱(13)的压舱水只投入预定量的次氯酸钠而设置的，或者
从残留氯测量器(10)接收信息并决定还原剂的量，并通过残留氯测量器(16)接收测量无害化程度的信息，从而控制残微泡产生器(18)和投入泵(15)，残留氯测量器(10)是为了投入次氯酸钠中和用还原剂而使得排出到海洋的压舱水只具有预定量的残留氯量而设置的。
17.根据权利要求2所述的压舱水处理装置，其特征在于，包括：
所述控制系统(12)，从盐分计(8)、流量计(9)接收信息并控制海水供给泵(2)、流量控制阀(3)、电解模块(4)，所述盐分计(8)、流量计(9)是为了向经过压载舱而排出的压舱水只投入预定量的次氯酸钠而设置的，或者
从残留氯测量器(16)接收信息并控制残微泡产生器(18)和投入泵(15)，所述残留氯测量器(16)是为了投入次氯酸钠中和用还原剂而使得排出到海洋的压舱水只具有预定量的残留氯量而设置的。
18.根据权利要求1至3中的任一项所述的压舱水处理装置，其特征在于，还包括：
洗净/注入泵(7)，其对经过所述气液分离器(5)的次氯酸钠供给管道朝着电解模块(4)的方向进行分枝，从而朝着次氯酸钠生产中断的电解模块(4)的方向连续地或者以一定期间循环供给次氯酸钠。
19.根据权利要求(5)所述的压舱水处理装置，其特征在于：
所述海水供给泵(2)使压舱水或冷却海水的流量通过控制系统(12)的控制而供给的电流量的变化来调节。
20.根据权利要求6所述的压舱水处理装置，其特征在于：
所述流量控制阀(3)使供给到定流量阀的压舱水或冷却水的流量通过控制系统(12)的控制来选择性地开闭多个定流量阀，从而调节流量。
21.根据权利要求1至3中的任一项所述的压舱水处理装置，其特征在于：
所述电解模块(4)在从压舱水或冷却海水生产次氯酸钠时，通过控制系统(12)使供给到整流器的供给电流量控制在额定范围内从而调节次氯酸钠的浓度及生产量。
22.根据权利要求1至3中的任一项所述的压舱水处理装置，其特征在于：
所述电解模块调节次氯酸钠的浓度以便满足目标氯需求量，即2-10ppm。
23.根据权利要求1至3中的任一项所述的压舱水处理装置，其特征在于，所述气
液分离器(5)还包括：送风机(6)，其供给外部的空气从而稀释分离的氢气。
24.根据权利要求1至3中的任一项所述的压舱水处理装置，其特征在于：
所述还原剂是从亚硫酸盐(sulfite)、硫代硫酸盐(thiosulfate)、亚硫酸盐+碘化物(sulfite+iodide)、连二亚硫酸盐(dithionite)、亚硫酸钙(calcium slfite)中选择的任意一个亚硫酸盐系统的还原剂或从抗坏血酸(ascorbic acid)、羟胺(hydroxylamine)、苯胂氧化物(PAO)中选择的其它还原剂中的任意一个。
25.根据权利要求14所述的压舱水处理装置，其特征在于：
所述涡流诱导机(19)设置在排水侧压海水管道(21)排管内部，并包括若干个旋转叶片的多个螺旋桨。
26.根据权利要求1至3中的任一项所述的压舱水处理装置，其特征在于：
在排出到所述海洋的压舱水或冷却海水中残留的残留氯量的目标量为0.5-2ppm。
27.根据权利要求13所述的压舱水处理装置，其特征在于：
所述投入泵(15)是为了定量投入还原剂的泵，在放流压舱水时，根据压载舱(13)一侧的残留氯测量器(10)的总残留氯浓度值通过控制系统(12)控制投入泵(15)(化学当量1∶1)的流量。
28.根据权利要求13所述的压舱水处理装置，其特征在于：
所述投入泵(15)以一定周期循环停止供给还原剂的还原剂储存罐(17)从而防止盐析出。
29.一种压舱水处理装置，其特征在于，包括：
前处理过滤器(1)，其从流入的压舱水过滤海洋微生物;
海水供给泵(2)，其通过控制系统(12)的控制，调节从前处理过滤器(1)供给的压舱水的流量并供给到电解模块;
流量控制阀(3)，其通过控制系统(12)的控制，调节并供给从海水供给泵(2)移送的压舱水的流量;
电解模块(4)，其在从所述流量控制阀(3)供给的压舱水生产次氯酸钠时，通过控制系统(12)的控制供给电流量从而根据目标氯需求量，在调节次氯酸钠浓度的同时进行生产;
气液分离器(5)，其对在电解模块(4)制造次氯酸钠时作为副产物产生的氢气进行分离;
送风机(6)，其向所述气液分离器(5)供给外部空气从而稀释分离的氢气;
自动投入机(11)，其将经过气液分离器(5)并且除去氢气的次氯酸钠供给到流入压载舱的取水侧海水管道(20);
盐分计(8)，其测量通过取水侧海水管道(20)流入到压载舱的压舱水的盐分(NaCl)。
流量计(9)，其测量通过取水侧海水管道(20)流入到压载舱的压舱水的流量;
残留氯测量器(10)，其设置在压载舱(13)前后的取水侧海水管道(20)、排水侧压海水管道(21)上，并测量注入次氯酸钠的压舱水的残留氯量;
喷射喷嘴(14)，其在将储存在压载舱(13)的压舱水排出到海洋时，为了中和经过排水侧压海水管道(21)的压舱水中残留的氯成分而投入还原剂;
残微泡产生器(18)，其通过所述喷射喷嘴(14)对还原剂和从排水侧压海水管道(21)分枝的压舱水进行微强度饱和化处理，在去除残留氯的同时混合并供给;
投入泵(15)，其通过控制系统(12)的控制来对供给到所述残微泡产生器(18)的还原剂的流量进行调节并供给;
还原剂储存罐(17)，其储存要通过所述投入泵(15)排出的还原剂;
涡流诱导机(19)，其设置在所述喷射喷嘴(14)后端的排水侧压海水管道(21)从而发生涡流，以有助于还原剂的中和反应;
残留氯测量器(16)，其设置在涡流诱导机(19)后端的排水侧压海水管道(21)上，测量最终放流的压舱水的总残留氯从而测量无害化程度;
控制系统(12)，其从盐分计(8)、流量计(9)及残留氯测量器(10)接收信息而控制海水供给泵(2)、流量控制阀(3)、电解模块(4)，以便在流入到压载舱(13)的压舱水只投入预定量的次氯酸钠，或者，为了投入次氯酸钠中和用还原剂使得排出到海洋的压舱水只具有预定量的残留氯量，而从残留氯测量器(10)接收信息并确定还原剂的量，并且通过残留氯测量器(16)测量无害化程度，并且控制残微泡产生器(18)及投入泵(15);
洗净/注入泵(7)，其一侧连接于所述气液分离器(5)和自动投入机(11)之间的次氯酸钠供给管道的分枝的管道，另一侧连接于流量控制阀(3)和电解模块(4)上分枝的管道，从而朝着次氯酸钠的生产中断的电解模块(4)的方向连续地或以一定期间循环次氯酸钠。
30.一种压舱水处理方法，其特征在于，包括：
流入压舱水的步骤(S100);
从流入的压舱水过滤海洋微生物的步骤(S101);
通过控制系统的控制来控制海水供给泵和流量控制阀以便使供给的压舱水符合预定的残留氯量，并可变供给到电解模块(4)的步骤(S102);
从电解模块接收流量可变地供给的压舱水，并通过接收盐分、流量和残留氯测量信息的控制系统的控制，在调节电流量的同时对次氯酸钠的浓度进行调解从而使其符合预定的残留氯量并进行生产的步骤(S103);
对包含在电解模块生产的次氯酸钠中的氢气进行气液分离的步骤(S104);
将气液分离的次氯酸钠供给到流向压载舱的压舱水中并进行消毒的步骤(S105);
将消毒的压舱水储存到压载舱的步骤(S106);
之后，通过接收从压载舱排出到船舶外部的压舱水中测量的残留氯量信息的控制系统，控制还原剂投入量，使其符合预定的残留氯量，然后与一定量的压舱水混合并进行微强度饱和化处理后之后，投入到压舱水进行还原的步骤(S107);
在混合还原剂的压舱水产生涡流并进行混合，从而促进还原的步骤(S108);
之后排水的步骤(S109)。
31.根据权利要求30所述的压舱水处理方法，其特征在于，在将所述消毒的压舱水储存到压载舱的步骤(S106)之后，还包括：
在运行中止的电解模块中连续地或以一定间隔循环一定量的压舱水，从而防止污染的步骤(S110)。
32.一种压舱水处理方法，其特征在于，包括：
从流入的压舱水过滤海洋微生物的步骤(S100);
将去除污染源的压舱水储存到压载舱的步骤(S101);
通过控制系统对海水供给泵和流量控制阀进行控制，使得从压载舱中排出的管道供给的压舱水符合预定的残留氯量，并且可变地供给到电解模块(4)的步骤(S102);
从电解模块(4)接收流量可变地供给的压舱水，并通过接收盐分、流量信息的控制系统的控制调节电流量，并且调节次氯酸钠的浓度使其符合预定的残留氯量并进行生产的步骤(S103);
对包含在电解模块生产的次氯酸钠中的氢气进行气液分离的步骤(S104);
将气液分离的次氯酸钠供给到排出至船舶外部的排水侧海水管道中的压舱水，并进行消毒的步骤(S105);
之后在残留次氯酸钠的压舱水中一次产生涡流的步骤(S106);
之后，通过接收从压载舱排出的压舱水测量的残留氯量的控制系统对还原剂投入量进行控制使其符合预定的残留氯量之后，与一定量的压舱水混合并进行微强度饱和化处理之后，投入到压舱水并进行还原的步骤(S107);
在混合还原剂的压舱水产生二次涡流从而促进还原的步骤(S108);
之后排水的步骤(S109)。
33.根据权利要求32所述的压舱水处理方法，其特征在于，在所述排水的步骤(S109)之后，还包括：
在运行中止的电解模块中连续地或以一定间隔循环一定量的压舱水从而防止污染的步骤(S110)。
34.一种压舱水处理方法，其特征在于，包括：
流入压舱水的步骤(S100);
从流入的压舱水过滤海洋微生物的步骤(S101);
从热交换前冷却海水管道或热交换后冷却海水管道选择性的流入冷却海水的步骤(S102);
从流入的冷却海水过滤海洋微生物的步骤(S103);
通过控制系统的控制来控制海水供给泵和流量控制阀从而使供给的冷却海水符合预定的残留氯量，并且可变地供给到电解模块的步骤(S104);
从电解模块接收流量可变地供给的冷却海水，通过接收冷却海水的盐分和压舱水的流量和残留氯测量信息的控制系统的控制对电流量进行调节，从而调节次氯酸钠的浓度使其符合预定的残留氯量并进行生产的步骤(S105);
气液分离从电解模块生产的次氯酸钠中包含的氢气的步骤(S106);
将气液分离的次氯酸钠供给到流向压载舱的压舱水从而进行消毒的步骤(S107);
将消毒的压舱水储存到压载舱的步骤(S108);
之后，通过接收从压载舱排出到船舶外部的压舱水中测量的残留氯量信息的控制系统对还原剂投入量进行控制，使其符合预定的残留氯量之后，与一定量的压舱水混合从而进行微强度饱和化处理后，投入到压舱水并进行还原的步骤(S109);
在混合还原剂的压舱水产生涡流从而促进还原的步骤(S110);
之后排水的步骤(S111)。
35.根据权利要求34所述的压舱水处理方法，其特征在于，在所述压载舱储存所述消毒的压舱水的步骤(S108)之后，还包括：
在运行中止的电解模块中连续地或以一定间隔循环一定量的冷却海水从而防止污染的步骤(S112)。
说明书
压舱水处理装置及方法
技术领域
本发明涉及压舱水处理装置及方法，尤其涉及在船舶运行中向压载舱流入作为压舱水的海水时，为了使其在去除海水中所包含的水生物、细菌和一般微生物的状态下流入从而对海水进行电分解并生产消毒剂，并且精确控制生产的消毒剂并投入到海水，进而净化流入的海水，并从压载舱重新排出到海洋的压舱水也精确而可靠地通过还原剂和物理处理并将对环境无害的水准排出到海洋的压舱水净化处理装置及方法。
背景技术
通常地，油轮或货轮等船舶中将原油等货物运到进口国，并将所述货物卸下之后将相同重量的海水储存到船内的压载舱内。这是为了事前防止在卸下货物后，由于船舶变轻而在航海中失去平衡而调节吃水(当船漂浮在水中时，沉浸在水中部分的深度)和倾斜(Trim：船的前后倾斜)。
即，船舶如果没有一定重量，就会由于浮力吃水线下降到船的下部，其具有以下问题：由此船舶的螺旋桨等露出而无法得到推力，或者航海时的耐波力下降从而在航海中符合变重，或者船体遭到破坏。
为了防止所述问题，为了实现船舶的平衡，在没有货物时，装压舱水，而为了装载货物将排出压舱水。
所述的货物的进口国就成为压舱水的出口国。另外，储存压舱水的船舶从进口国驶向货物的出口国等，并在所示出口国的近海排出压舱水。由此，货物的出口国等成为压舱水的进口国。
但是，压舱水经常包括在压舱水的出口国的近海中生存的特异的恶性微生物或细菌等。
包括这些的压舱水排出到进口国近海时，会发生生态破坏等灾害，因此通过压舱水的水生生物的国际上的移动就成为问题。
因此，为了规定船舶的压舱水和沉淀物的规定及管理在2004年2月13日在英国伦敦由74国签署了国际条约(以下称压舱水条约)。该条约中作为在进口国内的近海排出压舱水时的排出标准，设定了所谓压舱水排水的生物基准。如果无法满足该基准，则压舱水的进口国可以拒绝压舱水的排水，即压舱物的收容。压舱水排水的生物基准是，具体地，最小大小为50μm以上的水生生物不到“10个/1m3”，不足10-50μm的水生生物不到“10个/1ml”，并且，指标微生物中的毒性霍乱弧菌不到“1cfu/100ml”，大肠菌不到“250cfu/100ml”，肠球菌不到“100cfu/100ml”的标准排出压舱水。(cfu：群体形成单位)
目前开发有多种对所述压舱水储存在船内时的净化方法和排出到海洋时的净化方法，在这些净化方法中对海水进行电分解并生产杀菌剂，从而利用该杀菌剂处理压舱水的基本办法有海水直接电解法和海水间接电解法。
首先，所述海水直接电解法将流入压载舱的整个海水即压舱水(BW;ballast water)通过电解槽并连续杀菌的方法，该海水直接电解法根据生产出的杀菌剂分为氧系直接电解法和氯系直接电解法。
氧系直接电解法作为杀菌剂使用OH*、O3、H2O2，作为使用电极使用BDD。这种氧系直接电解法的优点为设备结构简单，杀菌速度快，消毒副产物少，不需要杀菌中和剂。其缺点为需要高档次的过滤器，使用电极的价格高，由于没有杀菌剂的残留性因此在排出时需要再杀菌，电解槽容易被污染，需要对杀菌效果进行验证，由于发生氢流入压载舱而存在爆发危险。
另外，氯系直接电解法作为杀菌剂使用NaOCl、OCl-、HOCl，并作为使用电极使用DSA。这种氯系直接电解法的优点为设备结构简单，存在残留杀菌效果，并可以使用低档次的过滤器。其缺点为，杀菌控制难，杀菌速度慢，产生消毒副产物，需要中和杀菌剂，电解槽容易被污染，由于发生氢流入压载舱而存在爆发危险，电解效率对水质敏感等。
另外，所述海水间接电解法是，只对流入压载舱的海水，即压舱水(BW;ballast water)的一部分进行电解并制造杀菌剂，并将其定量投入到流入的压舱水的方法，作为杀菌剂使用氯系杀菌剂。具体的消毒剂使用NaOCl、OCl-、HOCl，作为使用电极使用DSA。这种氯系间接电解法的优点为，杀菌效率的控制容易，设备的耐久性好，极板的寿命长，具有残留杀菌的效果，并且技术成熟。其缺点为杀菌速度慢，发生消毒副产物并需要中和杀菌剂，而这是氯系直接及间接电解法的共同缺点，在其它化学处理方法中，也存在伴随药剂的添加需要注入中和剂的缺点。
在所述的海水的直接/间接电解法中氯系间接电解法中，同时具有残留消毒性及氢安全性，比起直接电解法能够保证杀菌控制和设备安全性，比起直接电解法使用50分之一至200分之一规模的海水，因此其电解槽负荷和设置面积减小，容易设置附带安全设备等，由此可称为电解法中最为可靠且具有效率的电解法。
