CN101522576B - 船舶压载水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实用的船舶压载水处理装置，其易于在船舶现有的压载水系配管中安装并且能够杀灭压载水中所含的水中生物。通过高流量低压力的第一压载泵(4)将压载水取入船舶内并向压载舱(2)输送的现有的压载水系配管分支的支管(131)上，设有将通过臭氧发生器产生的臭氧混入的臭氧混合装置(133)、以比所述第一压载泵低流量且高压的方式将所述压载水排出的第二压载泵(134)、在所述第二压载泵(134)的二次侧设置并且使所述压载水通过而具有多个隙状开口的隙板(135)、以及用于从压载水中将未溶解臭氧脱离的脱气槽(136)，并且构成为将从所述脱气槽(136)排出的脱气后的压载水回送到所述压载水系配管。

Description

船舶压载水处理装置

技术领域

本发明涉及船舶压载水处理装置，具体而言涉及易于在船舶现有的压载水系配管中安装并能够杀灭压载水中所含水中生物的船舶压载水处理装置。 

背景技术

在运送原油或集装箱的货船中设有用以确保船舶在航行时船体的稳定性的压载舱。通常在没有装载原油等货物时在压载舱内注满压载水，而当装入原油或集装箱等时则将压载水排出，从而调整船体浮力以使船体稳定。 

因此压载水是船舶安全航行所必要的水，通常是利用进行装卸的港湾的海水。其重量就世界范围估计为每年30～40亿吨。 

另外，在压载水中混入有在取入压载水的港湾中生存的水中生物，随着船舶的移动，这些水中生物被同时运到其它国家。 

因此原本在该海域中没有生存的生物种类取代现存生物种类这样的生态系统的破坏正在加重。 

在这种背景下，国际海事组织(IMO)外交会议上，通过了用于船舶压载水以及沉淀物的限制和管理的条约(以下称为条约)，计划为：使用压载水处理装置的压载水管理的实施义务从2009年以后的建造船开始适用。 

另外，根据条约的压载水排放基准规定为如下表1所示。 

(表1) 

鉴于所述背景，能够解决所述问题的压载水处理技术的开发已成为当务之急。 

作为以往对包含浮游生物等水中生物的水以物理方式进行处理的方法，在专利文献1公开了对压载水加入臭氧气体来对压载水中的水中生物进行杀菌的除菌技术。 

而专利文献2记载了通过高压泵使含有水中生物的水通过隙板而以机械方式对水中生物进行破坏来杀灭的技术。 

当前在航行于海洋的船舶内设有：用于取入压载水的压载泵，以及用于将该压载水向压载舱供给的压载水系配管。作为现有压载泵的一例，采用规格为600m³/h、0.25MPa的高流量低压泵。 

本发明人曾经尝试在这种压载水系配管中适用专利文献2记载的隙板，但是得知由于现有压载泵压力不足而使隙板失效。虽然也考虑了减少处理水量，但在向压载舱供给压载水时存在时间限制(例如能够在港湾中停泊时间的限制等)，因而大幅减少处理水量是困难的。 

并且在现有压载泵中，复杂地设置了压载水的取入配管和用于排放压载水的配管等，如果减少处理水量则这些配管的口径也必须改变，虽然可以通过阀门改变流量，但是在狭小的空间内设置阀门在作业上比较困难，并且导致成本上升。 

为此，本发明人对于直接对现有的压载泵和现有的压载水系配管进行有效利用且以必要的最低限度改造来高效地处理压载水、并对有良好实用性的技术的开发进行了尝试，而做出本发明。 

专利文献1：(日本)特开2004-160437号公报 

专利文献2：(日本)特开2003-200156号公报 

发明内容

本发明将要解决的问题

本发明课题在于提供易于在船舶现有的压载水系配管中安装而能够杀灭压载水中所含水中生物的实用的船舶压载水处理装置。 

另外，本发明的其他目的从下列说明中将变得明显。 

用于解决问题的方法

所述目的通过以下的各个发明得以解决。 

根据权利要求1所述的发明是一种船舶压载水处理装置，其特征在于，通过高流量低压的第一压载泵将压载水取入船舶内并向压载舱输送的现有压载水系配管分支的支管上设有： 

臭氧混合装置，其在所述压载水中混入通过臭氧发生器产生的臭氧； 

第二压载泵，其将所述压载水以比所述第一压载泵低流量高压的方式排出； 

隙板，其具有多个隙状开口，设置于所述第二压载泵的二次侧，使所述压载水通过而利周剪切力对该压载水中的水中生物进行破坏； 

脱气槽，其从通过所述臭氧混合装置混入了臭氧的压载水中将未溶解的臭氧脱离， 

并且构成为能够将所述脱气槽排出的脱气后的压载水回送到所述压载水系配管中。 

根据权利要求2所述的发明是权利要求1所定义的一种船舶压载水处理装置，其特征在于，设有回送管，该回送管在由所述脱气槽排出的压载水流入所述压载水系配管的管的途中，将压载水回送到所述臭氧混合装置的一次侧进行循环，并且在所述回送管上设有安全阀，该安全阀在二次侧的管路中相比所述隙板作用有规定压力以上的压力时打开。

根据权利要求3所述的本发明是权利要求1或2所定义的的船舶压载水处理装置，其特征在于，具有排放臭氧分解塔，其分解由所述脱气槽从压载水中分离的臭氧，并向大气中排出。 

根据权利要求4所述的本发明是权利要求1、2或3所定义的船舶压载水处理装置，其特征在于，在将所述压载舱内的压载水排出的所述压载水系配管中具有排水管，在该排水管上设有除去装置，该除去装置通过活性炭将压载水中含有溴氧化物的氧化剂除去。 

发明效果 

根据本发明，能够提供易于在船舶现有的压载水系配管中安装并能够杀灭压载水中所含水中生物的实用的船舶压载水处理装置。 

附图说明

图1为概略表示设有本发明中船舶压载水处理装置的船舶主要部分的俯视结构图。 

图2为概略表示设有本发明中船舶压载水处理装置的船舶的主要部分侧视结构图。 

图3为图1中的a-a线剖视图。 

图4为表示支管内的隙板的剖视图。 

图5为图4的b-b线剖视图。 

图6为表示隙板开口的其它方式的剖视图。 

图7为表示隙板开口的另一其它方式的剖视图。 

图8为表示支管内的隙板的其它方式的剖视图。 

参考数字的说明 

1：船体；2：压载舱；3：通海阀箱；4：压载泵(第一压载泵)；5：取水管；6：粗滤器；7：排水管；8：排水口；9：主配管；10：注排水口； 11：旁通管；12a～12i：开闭阀；13：处理装置；13a、13b、13c、13e：开闭阀；13d：安全阀；131：支管；132：预滤器单元；132a：过滤器；133：臭氧混合装置；133a：臭氧发生器；133b：输送管；134：压载泵(第二压载泵)；135、135A、135B：隙板；135a：隙状开口；136：脱气槽；137：排放臭氧分解塔；138：回送管；139：除去装置；139a：活性炭槽；139b：配管；100：货舱；200：机舱 

用于实施本发明的最佳方式 

以下参照附图对本发明实施方式进行说明。 

图1为概略表示设有本发明中船舶压载水处理装置的船舶主要部分的俯视结构图，图2为侧视结构图。图3为图1中的a-a线剖视图。这里的船舶以装载集装箱的集装箱船为例。图中1表示船体，2为船体1的船首附近设置的压载舱，100为容纳集装箱的货舱，200为机舱。 

在各压载舱2中，从在船底部附近设置的通海阀箱3，通过压载泵(第一压载泵)4的运转而取入压载水(海水或淡水)。而压载水中含有浮游动物、浮游植物、细菌类等水中生物。压载泵4设置在从通海阀箱3向船体1内取入压载水的取入管5上，在其一次侧(压载泵4的近前侧、吸入侧)装设有粗滤器6。 

该粗滤器6用于将流入压载泵4的压载水中的较大的夹杂物除去，例如可以采用以5～15mm间距、优选11mm间距，开有5～10mmφ、优选8mmφ的孔的结构。 

7为以横贯船体1的方式设置的排水管，其两端与在船体1的两侧部分别设置的排水口8、8’连接。压载泵4的二次侧(出口侧、排出侧)的取水管5’与该排水管7的中途部连接。 

9表示输送压载水的主配管，其一端与所述排水管7的中途部连接。在其它端上分别连接有为了进行各压载舱2的注水和排水而在各压载舱2内设置的注排水口10。 

11为用于通过压载泵4的运转，将各压载舱2内的压载水排出到船体 1外部的旁通管，其设置为在主配管9与压载泵4的一次侧(入口侧、吸入侧)的取水管5之间连接。 

另外，符号为12a～12i的构成部件为开闭阀。 

利用压载水系配管向各压载舱2注入压载水的情况下，在将开闭阀12a、12b、12c、12e、12f、12h分别置于开状态，并且将开闭阀12d、12g、12i分别置于闭状态之后，运转压载泵4，而经由取水管5、5’从通海阀箱3取入压载水。从通海阀箱3流入取水管5的压载水，在经由粗滤器6除去较大的杂物后，通过排水管7流入主配管9。流入主配管9的压载水，由设置于各压载舱2内的注排水口10注水到各压载舱2内。 

另外，在对各压载舱2内的压载水进行排放时，在将开闭阀12b、12c、12d、12e、12f、12g、12i置于开状态，并且将开闭阀12a、12e、12f置于闭状态之后，运转压载泵4，则各压载舱2内的压载水从注排水口10经过主配管9、旁通管11、取水管5、5’、粗滤器6、压载泵4流入排水管7，从船体1两侧部的排水口8、8’排至外部。 

在现有的压载水系配管上设置本发明的船舶压载水处理装置13。 

处理装置13在从所述压载水系配管的排水管7的中途部分支的支管131上顺次装设有：预滤器单元132、臭氧混合装置133、压载泵(第二压载泵)134、隙板135以及脱气槽136。 

支管131由分别与排水管7连接的取水管5’与主配管9之间的排水管7分支，其另一端部连接于所述分支部分和主配管9之间的排水管7，从而能够将由脱气槽136排出的压载水再次回送到排水管7。 

预滤器单元132由并列连接的多个过滤器132a(图1中示出4个)构成，用于将没有被设置于取水管5上的粗滤器6完全除去而进入到处理装置13内的夹杂物从压载水中去除。特别是为了避免当压载水通过在后级设置的隙板135的隙状开口时发生堵塞，使用各过滤器132a的网眼比粗滤器更精细的过滤器，例如可以使用网眼为200～300μm并且优选为250μm的过滤器。 

优选使多个过滤器132a如下工作，即：其中的某一个作为预备，而通 过其余的过滤器132a将夹杂物从压载水中去除，在该过程中进行预备的一个过滤器132a的反洗来消除堵塞。通过定期交换多个过滤器132a中作为预备进行反洗的过滤器132a，从而能够长期持续运转而避免堵塞。 

臭氧混合装置133向已通过预滤器单元132的压载水中，混入由臭氧发生器133a产生的臭氧。臭氧发生器133a可以采用无声放电型、紫外线照射型等，如图2所示在船体1内的船尾设置，并且能够通过未图示的泵经由输送管133b向臭氧混合装置133进行输送。 

该臭氧混合装置133以气液混合装置(臭氧喷射器)为例进行了表示，该气液混合装置对通过预滤器单元132后的在支管131’中输送的压载水和臭氧或者臭氧与氧气的混合气体进行气液混合，但是只要能够向压载水中混入规定浓度的臭氧即可而没有特别限定。例如，也可以使用静态混合器、线性混合器等静态混合机。另外，也可以生成预先向压载水中混入臭氧或者臭氧与氧气的混合气体而达到规定浓度的臭氧水，并通过将该臭氧水以规定的比例与通预滤器单元132后的在支管131’中输送的压载水混合，从而使压载水中混入规定浓度的臭氧。 

通过这样向压载水中混入臭氧，从而进行对压载水中的水中生物的杀菌。为了发挥杀菌效果，优选压载水中的臭氧浓度最大为5ppm(g臭氧/m³压载水)。当超过5ppm时则臭氧有可能对压载舱2等造成腐蚀。更优选0.5～5ppm的范围。 

支管131’中的压载水通过压载泵(第二压载泵)134的运转进行输送。 

装设于取水管5的现有压载泵(第一压载泵)4为高流量低压泵。该现有压载泵4只要能够向压载舱输送压载水即可，由于产生压力损失的部位较少而采用低压也可。另外，为了在短时间内输送压载水而设定为高流量。具体而言，一个现有船舶的例子是600m³/h、0.25MPa。通常，4～6万吨的散货船是500～700m³/h、0.2～0.3MPa的范围。 

另一方面，第二压载泵134与第一压载泵4相比采用低流量高压规格。流量可以根据将通过本发明的处理得到的处理过的压载水注满压载舱所 需的时间例如在船舶在港可以停泊的时间限度内适当确定，但是与现有的第一压载泵4相比设定为低流量。从而减小了支管口径，能够降低成本。 

第二压载泵134的出水压力，与第一压载泵4相比为高压。这是为了补偿隙板135造成的压力损失量，以及考虑到其它的压力损失量的需要。具体而言，作为一个改造例，采用300m³/h、1.35MPa的规格的第二压载泵134可获得良好的处理结果。而优选范围是150～450m³/h、0.5～2.0MPa的范围。 

如果第二压载泵134与第一压载泵4流量相同而压力较高，则泵比第一压载泵4大型化而要求较大的设置空间。但是，在狭窄的船舶内确保设置空间是非常困难的。如果该第二压载泵134与第一压载泵4相比采用低流量规格，则避免泵的大型化而易于确保设置空间。 

在本发明中，第二压载泵134的低流量高压力的规格，不限于具体例子中列出的数值，而是与现有的第一压载泵4相比具有技术意义的规格。 

利用臭氧混合装置133混入了臭氧的压载水以高压通过隙板135，从而利用剪切力对压载水中的水中生物进行破坏。 

该隙板135具体如图4～图8所示。 

图4为表示支管131’内的隙板135的剖视图，图5为图4的b-b线剖视图，如这些图所示，隙板135在支管131’内部设置为塞住该支管131’的整个流路。 

在隙板135上形成有多个隙状的开口135a。开口135a的开口宽度设定为能够充分发挥利用剪切力对压载水中的水中生物进行破坏的效果的宽度，优选为200μm～500μm。 

在支管131’内输送的压载水，通过压载泵134以高压向该隙板135压送。压送的压载水保持素流状态从隙板135的隙状的开口135a通过，并且在通过该开口135a时产生剪切现象，从而对压载水中的水中生物进行破坏杀灭。 

为了进一步发挥该剪切力的破坏杀灭效果，优选隙板135在与压载水流动方向垂直的方向上安装。 

另外，隙板135可以在支管131’内紧密接触地安装，但是虽然没有图示，为了便于取下清洗优选利用法兰(flange)等装设于支管131’。 

在隙板135上形成的多个隙状的开口135a的形状，如图5例示，作为优选的方式，可以举出由细长的长方形构成。开口135a的数量没有限制，可以根据压载水的压力损失、剪切现象的发生情况来适当设定。 

另外，各开口135a也可以如图5所示全部形成为相同长度，但是如图6所示，也可以根据支管131’的截面形状形成为中央部的开口135a较长而靠近端部较短。 

另外，各开口135a的形状不限于直线状，也可以如图7所示为曲线状。图7表示了作为曲线状一例的配置为圆弧状的形式。 

另外，在支管131’内设置的隙板135的数量不限于一个，也可以隔开间隔而设置多个。图8表示在支管131内设置两块隙板135A、135B的例子。在这种设置多块隙板135的情况下，优选使各隙板135的各开口135a的宽度、尺寸、数量、形状不同。从而能够更有效地发挥剪切现象，提高对压载水中的水中生物进行破坏杀灭的效果。 

这样，在支管131’内输送的压载水中的水中生物，通过利用臭氧混合装置133向压载水中混入臭氧以及隙板135的剪切力而被杀灭。 

脱气槽136使未溶解的臭氧从通过隙板135的压载水中脱气、分离。从而防止含有未溶解臭氧的压载水被输送到压载舱2，能够防止对压载舱2等造成腐蚀。 

含有利用脱气槽136从压载水中分离的含有臭氧的气体，由脱气槽136排向大气。在该排放管路上优选设置用于对排放臭氧进行分解的排放臭氧分解塔137，通过该排放臭氧分解塔137将排放气体中的臭氧分解后，从船体1的甲板排向大气中。 

通过脱气槽136使含有未溶解臭氧的气体脱气、分离的压载水，被再次回送到排水管7。在支管131’与排水管7连接的两个部位的分支部分之间，设有开闭阀13a，并且通过关闭该开闭阀13a，能够使从取水管5取入的压载水流入到支管131侧。 

另外，在支管131’的流入端附近和流出端附近，也分别设有开闭阀13b、13c，能够切换是否将从取水管5、5’输送到排水管7的压载水注入处理装置13。 

在通过所述处理装置13对压载水进行处理时，在将开闭阀12a、12b、12c、12e、12f、12h、13b、13c分别置于开状态，并且将开闭阀12d、12g、12i、13a分别置于闭状态以后，运转压载泵4，从通海阀箱3经由取水管5取入压载水。从通海阀箱3流入取水管5的压载水，在利用粗滤器6除去较大的杂物后，从排水管7流入支管131，并通过预滤器单元132除去夹杂物，然后利用臭氧混合装置133混入臭氧，并通过压载泵134的运转以高压向隙板135喷出，从而对水中生物进行破坏杀灭。此后，利用脱气槽136脱气、分离了未溶解臭氧的压载水，被再次回送到排水管7，经过主配管9从各压载舱2内设置的注排水口10向各压载舱2内注水。 

由此，使各压载舱2内贮存有杀灭了水中生物的压载水。处理装置13只要在排水管7上分别连接支管131的一端和支管131’的一端，在其两个部位的分支部分之间装设开闭阀13a即可进行设置，从而能够简便地在现有压载水系配管中安装。 

另外，第一压载泵4为现有泵，其只要具备将从通海阀箱3取入的压载水向各压载舱2输送所需的必要的喷出压力即可，如上所述，其喷出压力比在处理装置13内设置的第二压载泵134小。并且，为了通过该第一压载泵4的运转将压载水向各压载舱2输送而使用的排水管7以及主配管9等现有的压载水系配管，设计为具有的耐压能够匹配该第一压载泵4的喷出压力。 

与此相对，第二压载泵134压力比第一压载泵4高，因此在运转第二压载泵134而利用处理装置13对压载水进行处理时，第二压载泵134的较高的排出压力，会作用于根据第一压载泵4的喷出压力设计为较低的压力的现有的压载水系配管。因此优选，在处理装置13中设置，从脱气槽136排出的压载水流入现有的压载水系配管的排水管7的管的中途将压载水回送到臭氧混合装置133的一次侧来进行循环的回送管138，并且在回送管138上设置安全阀13d，当相比隙板135在二次侧(下游侧)的管路 131”上作用有规定压力以上的压力时打开的安全阀13d。 

由此，当在第二压载泵134的运转中由于某种原因使隙板135的二次侧(下游侧)管路中的压力比现有压载水系配管的设计耐压高时，则打开安全阀13d，使由脱气槽136排出的压载水的一部分通过回送管138回送到臭氧混合装置133的一次侧来进行循环，能够避免在现有的压载水系配管上产生超过设计耐压的较高的喷出压力。 

并且在此基础上，处理装置13的支管131’、131”至少只要在连接第二压载泵134和隙板135的部位，具有与第二压载泵134的喷出压力适应的较高的耐压即可，而不必为与第二压载泵134的喷出压力匹配而调高支管131整体的设计耐压。 

安全阀13d可以构成为，例如在隙板135的二次侧设置用于计测压载水压力的无图示的压力传感器，而当该计测值达到规定值以上时执行开阀动作。 

优选在处理装置13上设有除去装置139，其通过该处理装置13处理过的压载水从各压载水舱2由排出管7的各排水口8、8’向船体1的外部排出时，利用活性炭将压载水中含有溴氧化物的氧化剂除去。通过除去装置139能够将处理过的压载水中所含的有害的氧化剂等氧化性物质(例如溴氧化物)除去。 

在图1中，并列设置有2个活性炭槽139a、139a，并装设于与排水管7连接的配管139b。配管139b设置为将压载水从排水管7取入，并且使其通过活性炭槽139a、139a后，再次回送到排水管7。在配管139b的两个部位的连接部分之间设有开闭阀13e，通过关闭该开闭阀13e，在排水管7内输送的压载水能够流入配管139b侧，并且向除去装置139输送。 

在该除去装置139中设置的活性炭槽139a不局限于两个。并且更优选的是，除去装置139夹着排水管7与主配管9的连接部位，在各排水口8、8侧分别配置，经过活性炭处理的压载水从各排水口8、8’分别进行排放。 

在所述实施方式中，通过将臭氧混合装置133在预滤器单元132与压载泵(第二压载泵)134之间的支管131’上装设，从而能够将混入臭氧 后的压载水向隙板135输送，但是也可以将臭氧混合装置133装设于隙板135的二次侧(排出侧)，对通过隙板135后的压载水混入臭氧。 

Claims (5)

1.一种船舶压载水处理装置，其特征在于，

通过高流量低压的第一压载泵将压载水取入船舶内并向压载舱输送的现有压载水系配管分支的支管上设有：

臭氧混合装置，其在所述压载水中混入通过臭氧发生器产生的臭氧；

第二压载泵，其将所述压载水以比所述第一压载泵低流量高压的方式排出；

隙板，其具有多个隙状开口，设置于所述第二压载泵的排出侧，使所述压载水通过而利用剪切力对该压载水中的水中生物进行破坏；

脱气槽，其从通过所述臭氧混合装置混入了臭氧的压载水中将未溶解的臭氧脱离，

并且构成为能够将所述脱气槽排出的脱气后的压载水回送到所述压载水系配管中。

2.根据权利要求1所述的船舶压载水处理装置，其特征在于，

设有回送管，该回送管在由所述脱气槽排出的压载水流入所述压载水系配管的管的途中，将压载水回送到所述臭氧混合装置的入口侧进行循环，并且在所述回送管上设有安全阀，该安全阀在下游侧的管路中相比所述隙板作用有规定压力以上的压力时打开。

3.根据权利要求1或2所述的船舶压载水处理装置，其特征在于，

具有排放臭氧分解塔，其分解由所述脱气槽从压载水中分离的臭氧，并向大气中排出。

4.根据权利要求1或2所述的船舶压载水处理装置，其特征在于，

在将所述压载舱内的压载水排出的所述压载水系配管中具有排水管，在该排水管上设有除去装置，该除去装置通过活性炭将压载水中含有溴氧化物的氧化剂除去。

5.根据权利要求3所述的船舶压载水处理装置，其特征在于，

在将所述压载舱内的压载水排出的所述压载水系配管中具有排水管，在该排水管上设有除去装置，该除去装置通过活性炭将压载水中含有溴氧化物的氧化剂除去。

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