申请日2006.06.02
公开(公告)日2011.11.09
IPC分类号C02F1/50; B63B13/00; C02F1/76; C02F1/34; C02F1/46; C02F1/32
摘要
一种压载水处理装置，该装置可必然低费用地满足IMO规定的压载水标准。提供了包含如下的压载水处理装置：过滤单元(4)，该单元用于过滤海水，从而捕获水生生物;杀菌剂供给单元(5)，该单元用于向滤过的海水供给杀菌剂;和文丘里管(7)，该管用于引入加有杀菌剂的海水，并在海水中产生空化，从而既扩散了杀菌剂又杀伤或杀灭海水的水生生物。
权利要求书
1.一种压载水处理装置，其包括：
过滤海水以截获水生生物的过滤器;
向过滤的海水中供给杀菌剂的杀菌剂供给装置;
引入添加了杀菌剂的海水，以在该海水中产生空化的文丘里管装 置，所述文丘里管装置通过平行布置多个文丘里管而制成;和
杀菌剂分解剂供给装置，该装置向添加了杀菌剂的海水供给杀菌 剂分解剂。
2.一种压载水处理装置，其包括：
过滤海水以截获水生生物的过滤器;
向过滤的海水中供给杀菌剂的杀菌剂供给装置;和
引入添加了杀菌剂的海水，以在该海水中产生空化的文丘里管装 置，其中所述文丘里管装置通过平行布置多个文丘里管而制成。
3.根据权利要求1或2的压载水处理装置，其中，所述杀菌剂供 给装置具有杀菌剂注入口，所述杀菌剂注入口在过滤的海水供给通道 的截面中向所述文丘里管装置注入杀菌剂，所述杀菌剂注入口沿通道 截面的各个径向和周缘方向以多个进行布置。
4.根据权利要求1或2的压载水处理装置，其中，所述杀菌剂供 给装置具有杀菌剂注入部，所述杀菌剂注入部向所述文丘里装置的文 丘里管的喉部注入杀菌剂。
5.根据权利要求1或2的压载水处理装置，其特征在于，所述过 滤器具有10-200μm的筛孔。
6.根据权利要求1或2的压载水处理装置，还包括杀菌剂供给量 控制装置，该装置测量所述过滤器内的压差，基于测得的值对由所述 杀菌剂供给装置供给的杀菌剂的量进行控制。
7.根据权利要求1或2的压载水处理装置，还包括：
水质测量装置，该装置测量待被引入到所述过滤器内的海水或由 所述过滤器过滤的海水的浊度或吸光度;和
杀菌剂供给量控制装置，该装置基于由所述水质测量装置测得的 浊度或吸光度对由所述杀菌剂供给装置供给的杀菌剂的量进行控制。
8.根据权利要求1或2的压载水处理装置，其中所述杀菌剂是次 氯酸钠，该装置还包括：
氧化还原电位测量装置，该装置测量添加了杀菌剂的海水的氧化 还原电位;和
杀菌剂供给量控制装置，该装置基于由所述氧化还原电位测量装 置测得的氧化还原电位对由所述杀菌剂供给装置供给的杀菌剂的量进 行控制。
9.根据权利要求1或2的压载水处理装置，其中所述杀菌剂是次 氯酸钠，该装置还包括：
通过海水的电解产生次氯酸钠的装置。
10.一种压载水处理方法，其包括：
过滤海水以截获水生生物的过滤步骤;
向过滤的海水供给杀菌剂的杀菌剂供给步骤;
将添加了杀菌剂的海水引入文丘里管装置内以在该海水中产生空 化的空化处理步骤，所述空化处理步骤中使用的文丘里管装置通过平 行布置多个文丘里管而制成;和
向添加了杀菌剂的海水供给杀菌剂分解剂的杀菌剂分解剂供给步 骤。
11.根据权利要求10的压载水处理方法，其中，所述过滤步骤中 使用的过滤器具有10-200μm的筛孔。
12.根据权利要求10的压载水处理方法，其中，在所述空化处理 步骤中，对供至文丘里管的海水的量进行设定，使得文丘里管喉部的 流速为10-40米/秒。
13.根据权利要求10的压载水处理方法，其中，在所述空化处理 步骤中，对供至文丘里管的海水的量进行设定，使得压头损失为5-40 m。
14.根据权利要求10的压载水处理方法，
其中，杀菌剂是次氯酸钠，并且
在杀菌剂供给步骤中调节杀菌剂的供给量，使得海水中有效氯的 重量浓度为1-100mg/L。
15.根据权利要求10的压载水处理方法，
其中，杀菌剂是次氯酸钠，并且
在杀菌剂供给步骤中，调节杀菌剂的供给量，使得添加了杀菌剂 的海水的氧化还原电位为800mV或更高。
说明书
压载水处理装置和压载水处理方法
技术领域
本发明涉及被引入船舶的压载舱内的压载水的处理装置和方法，并尤其涉及有效杀灭包含在压载水中的有害细菌和浮游生物的装置和方法。
背景技术
一般而言，在具有很少货物或没有货物的船舶中，从保障船舶推进装置的没入深度和确保在没有货物航行时的安全导航，需要在这些船舶启航之前将压载水引入压载舱内。相反，当在港口装载货物时，将压载水排出。在此期间，如果往返于环境不同的装载港口和卸载港口间的船舶将压载水引入和排出，则包含在压载水中的细菌和微生物例如浮游生物在类型上的差异引起关于对沿海生态系统所不期望的影响的担忧。由于这个原因，在2004年2月举行的关于控制船舶中的压载水的国际会议上，最终批准了关于限制和控制来自船舶的压载水和沉积物的国际条约，并且强制要求处理压载水的义务。
根据国际海事组织(IMO)确立的作为处理压载水标准的标准，包含在从船舶排出的压载水中的尺寸为50μm或更大的微生物(主要是浮游动物)的数目小于1cm3中10个，尺寸大于或等于10μm且尺寸小于50μm的微生物(主要是浮游植物)的数目小于1mL中10个，霍乱弧菌的数目小于100mL中1cfu，大肠杆菌的数目小于100mL中250cfu，以及肠球菌的数目小于100mL中100cfu。
在许多相关机构，用于处理压载水的技术仍在研究进展中。在先前技术中，例如日本专利申请特开No.2003-181443公开了一种用于通过利用从船舶的主发动机排出的高温废气将压载水灭菌的装置。此外， 日本专利申请特开No.4-322788和5-000910公开了杀灭包含在压载水中的有害浮游生物或有害藻类的孢囊的方法，其通过在排出压载水时使用氯基杀菌剂或过氧化氢。具体地，日本专利申请特开No.4-322788公开了一种方法，其中在排出压载水时通过充气装置将空气吹入压载水中，从而在杀灭有害藻类的孢囊之后不会留下有害的氯(剩余的氯)。
然而，包含在待用作压舱物的海水中的生物体的数目取决于对海水进行取样时的时间以及地点而差异很大，并且在1mL海水中从约几个生物体到约成百上万个生物体变化很大。公开于日本专利申请特开No.2003-181443的方法难以完全达到国际海事组织(IMO)所确立标准的所有要求。此外，描述于日本专利申请特开No.4-322788和5-000910的方法的问题是，这些方法对相对大的浮游动物和耐杀菌剂的微生物没有作用，并且不能忽视当杀菌剂与压载水一起排出时残留的杀菌剂对环境的影响。
在日本专利中请特开No.4-322788描述的方法之中的加入氯基杀菌剂的方法中，即使将氯基杀菌剂加入压载水以杀灭有害藻类的孢囊，残存的氯随后会与压载水中的有机物质反应而产生有毒的三卤甲烷。然而，在该公开申请中，丝毫未考虑到该三卤甲烷。
即使通过使用充气装置将空气吹入压载水中，也仅能将部分这些三氯甲烷转移至气相，而大部分未除去留在液相中并且没有使其变成无害。然后，包含这些三卤甲烷的压载水被排出并对环境施加不利影响。另一方面，该公开申请所描述方法之中的其中加入过氧化氢的方法具有的问题是，难以通过过氧化氢将压载水中的细菌杀灭至满足IMO的压载水处理标准的程度。
发明内容
本发明是在考虑到这种状况下做出的。本发明的目的是提供处理压载水的装置和方法，以完全杀灭包含在船舶所引入的压载水中的浮 游生物和细菌并且防止有害物质排出。
本发明的发明人进行了悉心研究，以开发在通过使用氯基杀菌剂除去浮游生物和细菌的情况下可抑制三卤甲烷的产生且不对环境施加不利影响的处理方法，从而来完成本发明。根据本发明的处理压载水的装置和方法具有以下结构。
(1)本发明的压载水处理装置包含：过滤海水以截获水生生物的过滤器;向过滤的海水中供给杀菌剂的杀菌剂供给装置;和引入添加了杀菌剂的海水，以在该海水中产生空化的文丘里管。
由于本发明的装置具有这种结构，海水中的浮游生物和细菌被杀灭(或除去)而得到排除了有害生物体的船舶压载水。每个结构元件的主要功能如下，并且有机地开发每个结构元件的功能以提高除去海水中水生生物的效果。在该过滤器中，海水中相对大的水生生物例如浮游动物被截获并除去。通过杀菌剂供给装置供给的杀菌剂杀灭海水中的细菌。通过使用文丘里管使加入杀菌剂的海水产生空化，从而破坏或杀灭相对小的水生生物例如浮游植物。另外，通过空化将杀菌剂快速分散在海水中，从而提高了杀菌剂对细菌的杀菌作用。
因为空化的扩散作用促进海水中杀菌剂的混合，所以供给的杀菌剂的量可比在仅注入杀菌剂的情况下进一步减少。其结果是，减轻了对环境的影响，并且可使得无需或者可减少使杀菌剂变成无害的分解剂的供给。
此外，作为供给的杀菌剂，可使用次氯酸钠、氯、二氧化氯、过氧化氢、臭氧和过乙酸或者这些化合物中两种或多种的混合物。如果将杀菌剂供给至文丘里管的喉部，则杀菌剂被自动吸入并且可省去供给杀菌剂的泵。
(2)上述压载水处理装置还优选包含杀菌剂分解剂的供给装置，该装置向添加了杀菌剂的海水中供给杀菌剂分解剂。提供这种分解剂供给装置使得残留在海水中的杀菌剂分解，从而使对压载水排放海域的影响最小。
此外，作为供给提供给氯杀菌剂例如次氯酸钠和氯的杀菌剂分解剂，可使用硫代硫酸钠、亚硫酸钠和重亚硫酸钠(亚硫酸氢钠)。作为供给提供给过氧化氢杀菌剂的杀菌剂分解剂，可使用硫代硫酸钠、亚硫酸钠、重亚硫酸钠(亚硫酸氢钠)和酶例如过氧化氢酶。
(3)作为上述构造的改进实施方案，本发明的压载水处理装置包含：过滤海水以截获水生生物的过滤器;向过滤的海水中供给杀菌剂的杀菌剂供给装置;和引入添加了杀菌剂的海水，以在该海水中产生空化的文丘里管;从海中引入海水并将海水经所述过滤器、所述杀菌剂供给装置和所述文丘里管输送至压载舱的取水装置;向从压载舱取出的海水中供给杀菌剂分解剂的杀菌剂分解剂供给装置;引入添加了杀菌剂分解剂的海水，以在该海水中扩散杀菌剂分解剂的扩散器;和从压载舱取出海水，以将海水经所述杀菌剂分解剂供给装置和所述扩散器排入海中的排水器。
提供这种结构可确保在将海水由海中加至压载舱时，通过过滤器将海水中相对大的水生生物例如浮游动物截获而将它们除去，并且通过杀菌剂和由文丘里管产生的空化将细菌和相对小的浮游生物杀灭，由此可将经处理杀灭生物体的海水储存在压载舱中。此外，在将海水由压载舱排入海中时，通过杀菌剂分解剂将留在海水中未除去的杀菌剂分解，从而消除杀菌剂对海域的影响。
在海水中扩散杀菌剂分解剂的扩散器的使用，确保在将海水由压载舱排放至海中的同时使海水完全变成无害，因为杀菌剂分解剂在海水中很快扩散而将杀菌剂很快分解。此外，如果使用用于将海水加至 压载舱的文丘里管作为扩散器，这也是有效的，因为该装置可兼用。可使用其它搅拌和混合装置。此外，如果保持待被储存在压载舱内的海水中杀菌剂的适当浓度，可抑制细菌和浮游生物的再生长。
(4)作为上述构造的改进实施方案，本发明的压载水处理装置包含：过滤海水以截获水生生物的过滤器;向过滤的海水供给过氧化氢的过氧化氢供给装置;引入添加了过氧化氢分解剂的海水，以在该海水中产生空化的文丘里管;从海中引入海水并将海水经所述过滤器、所述过氧化氢供给装置和所述文丘里管输送至压载舱的取水装置;向从压载舱取出的海水中供给过氧化氢分解剂的过氧化氢分解剂供给装置;引入添加了过氧化氢分解剂的海水，以在该海水中扩散过氧化氢分解剂的扩散器;和从压载舱取出海水，以将海水经所述过氧化氢分解剂供给装置和扩散器排入海中的排水器。
如果提供这种装置，在将海水由海中加至压载舱时，通过过滤器将海水中相对大的水生生物例如浮游动物截获而将它们除去，并且通过过氧化氢和由文丘里管产生的空化将细菌和相对小的浮游生物杀灭，由此可将经处理杀灭生物体的海水储存在压载舱中。此外，在将海水由压载舱排放至海中时，通过杀菌剂分解剂将留在海水中的未除去的过氧化氢分解，从而消除过氧化氢对海域的影响。另外，由于使用过氧化氢作为杀菌剂，所以不产生有害副产物。
此外，使用在海水中扩散过氧化氢分解剂的扩散器，确保在将海水由压载舱排放至海中的同时使海水完全变为无害，因为过氧化氢分解剂在海水中很快扩散而将过氧化氢很快分解。此外，如果使用用于将海水输送至压载舱的文丘里管作为扩散器，这也是有效的，因为该装置可兼用。可使用其它搅拌与混合装置。
此外，如果保持待被储存在压载舱内的海水中过氧化氢的适当浓度，可抑制细菌和浮游生物的再生长。此外，作为供给的过氧化氢分 解剂，可使用还原并分解过氧化氢的还原剂例如亚硫酸钠、重亚硫酸钠(亚硫酸氢钠)和硫代硫酸钠。
(5)在根据上述(1)至(4)的压载水处理装置中，过滤器的筛孔优选设计为10-200μm的范围。
提供过滤器仅用以除去存在于海水中的浮游生物。筛孔设计为10-200μm的原因在于，意欲降低回流频率并同时保持浮游动物和浮游植物的截获率在一定水平，从而缩短在沿途停靠的港口中处理压载水所需的时间。换言之，如果筛孔大于200μm，则显著降低浮游动物和浮游植物的截获率，但如果筛孔小于10μm，则过滤器很快被阻塞，提高了回流频率且因此在沿途停靠的港口中处理压载水所需的时间变得更长，表明这两种情况均是不期望的。特别优选使用具有约20-35μm筛孔的过滤器，因为可以使截获率和回流频率处在最佳。
通过使用缺口金属丝网过滤器、楔形金属丝过滤器和叠片式过滤器中的任一种作为过滤器均可将水生生物有效截获并除去。此外，作为其它过滤器，可使用密闭砂滤器、布滤器和金属纤维过滤器中的任一种。
(6)优选地，根据(1)至(3)中任一项的压载水处理装置，还包含杀菌剂供给量控制装置，该装置测量过滤器内的压差，从而基于测得的值对由杀菌剂供给装置供给的杀菌剂的量进行控制。
(7)优选地，根据(1)至(3)中任一项的压载水处理装置还包含：水质测量装置，该装置测量待被引入到过滤器内的海水和经过滤器过滤的海水的浊度或吸光度;和杀菌剂供给量控制装置，该装置基于由水质测量装置测得的浊度或吸光度对由杀菌剂供给装置供给的杀菌剂的量进行控制。
(8)当次氯酸钠用作杀菌剂时，根据(1)至(3)中任一项的压载水处理装置优选还包含：氧化还原电位测量装置，该装置测量添加了杀菌剂的海水的氧化还原电位;和杀菌剂供给量控制装置，该装置基于由氧化还原电位测量装置测得的氧化还原电位对由杀菌剂供给装置供给的杀菌剂的量进行控制。
(9)当次氯酸钠用作杀菌剂时，根据(1)至(3)中任一项的压载水处理装置优选还包含通过海水的电解产生次氯酸钠的装置。
(10)作为上述构造的另一改进实施方案，本发明的压载水处理装置包含：过滤海水以截获水生生物的过滤器;引入过滤的海水，以在该海水中产生空化的文丘里管;和杀灭海水中细菌的紫外线辐射杀菌装置。
(11)作为上述构造的另一改进实施方案，本发明的压载水处理装置包含：向海水中供给氯杀菌剂的氯杀菌剂供给装置;将添加了氯杀菌剂的海水保留规定时间的存储槽;向在存储槽中保留了规定时间的海水供给过氧化氢的过氧化氢供给装置;和供水装置，该装置将添加了过氧化氢的海水供至压载舱。
