CN101531410B

CN101531410B - 远洋船舶压载水处理方法及使用该方法的专用系统

Info

Publication number: CN101531410B
Application number: CN2009100304097A
Authority: CN
Inventors: 王林兴; 吴宗焕
Original assignee: WUXI BRIGHTSKY ELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: WUXI BRIGHTSKY ELECTRONIC CO., LTD.
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2029-04-09
Also published as: CN101531410A

Abstract

本发明提供了远洋船舶压载水处理方法，通过该方法处理的压载水，可有效杀死压载水中的细菌、酵母、病毒、霉菌、孢子、藻类、原生动物、浮游动物、浮游植物和鱼卵，且不会产生任何与海水相当水平的副产品并存留下来。为此，本发明还提供了使用远洋船舶压载水处理方法的专用系统。其包括压载水泵、控制系统、电解模块、排水阀以及遥控检测单元，所述压载水泵、电解模块、排水阀以及遥控检测单元与所述控制系统电控连接，处理时，在压载泵激活的条件下，控制系统发送操作信号时，远程控制单元将收到这些信号并将其传输至控制系统，控制系统激活冷却器和整流器，整流器将直流电供给控制系统的组件之一，电解功能模块实现对海水的处理，杀死压载水中的细菌、酵母、病毒、霉菌、孢子、藻类、原生动物、浮游动物、浮游植物和鱼卵。

Description

远洋船舶压载水处理方法及使用该方法的专用系统

(一)技术领域

本发明涉及远洋船舶压载水处理方法，本发明还涉及使用该方法的专用系统。

(二)背景技术

据国际海事组织(IMO)统计，世界上超过80％的货物运输采取海运方式。

为确保海洋船舶的安全航运，所有现代型船舶都集成了压载水处理系统，包括泵机、过滤器、管道、通风装置和压载水箱。压载水箱可置于船身的夹层舱壁之内，或安装在任何适于此目的的其它空间里。当船舶在一个港口完全卸载或部分卸载后，船舶将驶向其它港口装运其它货物。当船舶带着腾空或部分腾空的箱子或储存箱返回时，通常会在压载水箱注入海水，确保航行平稳并使螺旋桨和方向舵能充分浸入海水中，以此获得合理的船舶吃水位和/或确保不会超过船舶结构的静态限制。而压载水箱通常在卸载港口和装载港口注满海水后，当船舶抵达一个新的装运港口时，压载水即会被排放在新的水域。

压载水被带至世界各处，这使人们不得不担心这一现象给海洋环境所带来了影响。当港口海水注入压载水箱时，海水里可能包含有大量装运港口的典型微生物，如：海草、海藻、鱼卵、鱼类、软体动物或其它活微生物，还有各种各样的寄生物细菌及病毒等。当这些海水被排放至其它港口里，这些微生物可在生物系统中找到各自的寄居处所，并在缺少天敌的环境里开始繁殖和传播。据悉，外来植物和动物物种已对当地生态环境造成了严重的问题。约有7000个海洋微生物和微生物物种，通过附着在船体的方式或由船舶装运的压载水运送至世界各地。

(三)发明内容

针对上述问题，本发明提供了远洋船舶压载水处理方法，通过该方法处理的压载水，可有效杀死压载水中的细菌、酵母、病毒、霉菌、孢子、藻类、原生动物、浮游动物、浮游植物和鱼卵，且不会产生任何与海水相当水平的副产品并存留下来。

其技术方案是这样的：

远洋船舶压载水处理方法，其特征在于：在海水中设置电极，对海水进行电解，电解产生活性物质，在活性物质和/或电极电位的作用下，杀死压载水中的细菌、酵母、病毒、霉菌、孢子、藻类、原生动物、浮游动物、浮游植物和鱼卵。

其进一步特征在于：

所述电极电位的协同作用就是采用电位消毒在电解细胞的正极发生氧化反应，并在电解细胞的负极发生还原反应，通过氧化反应将电子自细胞膜提出，并使之成为游离态和渗漏状态，打破细胞膜的整体性可导致微生物在几秒内迅速死亡；

所述活性物质的消毒作用即采用游离氯消毒，海水电解形成次氯酸盐；

所述活性物质的消毒为根离子消毒；

所述活性物质的消毒为电化学氧化过程的消毒作用；所述电化学氧化过程涉及到直接通过在电极表面的电子交换来进行消毒处理，并通过生成[臭氧]之类的氧化剂以及过氧化氢、羟基[OH-]来进行间接消毒；

使用远洋船舶压载水处理方法的专用系统，其特征在于：其包括压载水泵、控制系统、电解模块、排水阀以及遥控检测单元，所述压载水泵、电解模块、排水阀以及遥控检测单元与所述控制系统电控连接，在压载泵激活的条件下，控制系统发送操作信号时，远程控制单元将收到这些信号并将其传输至控制系统，控制系统激活冷却器和整流器，整流器将直流电供给控制系统的组件之一，电解功能模块实现对海水的处理，确定消毒效率的导电性能、盐水浓度和电流的大小通过控制系统检测反馈口反馈至控制系统。

其进一步特征在于：所述控制系统的组件还包括PH传感器、温度传感器、盐度传感器、TRC传感器、TRO传感器，所述的传感器与所述控制系统电控联接；其还包括中和装置，所述中和装置的一端与所述控制系统的组件的海水输入端连接，所述中和装置的另一端与压载水的出口连接相通，所述中和装置与所述控制系统电控连接；其还包括过滤器，所述过滤器的输出端与压载水泵的输入管联接，所述过滤器的输入端与所述控制系统单元的排水阀的出口连接相通；所述控制系统单元的出水口以及所述中和装置的出水口分别设置有与控制系统实现信号联系的信号反馈点。

采用本发明的上述方法和专用系统，电解功能模块利用电极提供电子，可以有效的去除压载水中的有害活微生物，这种反应物非常清洁，无需保存或运输化学品，这可确保操作安全，同时不存在接触危险。

(四)附图说明

图1为本发明中专用系统的结构方框示意图。

(五)具体实施方式

远洋船舶压载水处理方法，在海水中设置电极，对海水进行电解，电解产生活性物质，在活性物质和/或电极电位的作用下，杀死压载水中的细菌、酵母、病毒、霉菌、孢子、藻类、原生动物、浮游动物、浮游植物和鱼卵。

电极电位的协同作用就是采用电位消毒在电解细胞的正极发生氧化反应，并在电解细胞的负极发生还原反应，通过氧化反应将电子自细胞膜提出，并使之成为游离态和渗漏状态，打破细胞膜的整体性可导致微生物在几秒内迅速死亡；

活性物质的消毒作用即采用游离氯消毒，海水电解形成次氯酸盐；天然的海水包含有氯离子，比例约为19.5克/升，海水中含有0.53摩尔/升氯酸盐，为电化学方式生成氯酸盐和次氯酸盐提供了丰富的资源，

在阳极位置：

(公式)

2Cl^-→Cl₂+2e

在船体中：

Cl₂+2H₂O→HClO+Cl^-+H₃O⁺

HClO+H₂O→ClO^-+H₃O⁺

这两个可逆反应式在25°时的平衡常数分别为：4×10^-4摩尔/升和3×10^-8摩尔/升。次氯酸属一种弱酸，将经历以下局部分解：

HOCl→H⁺+OCl^-

当海水的pH值介于6～9之间时，将生成次氯酸盐和次氯酸根离子。每个物种的比例取决于pH值和温度值的大小。次氯酸盐作为一种杀虫剂，能比次氯酸根离子发挥更大效用。这是由于次氯酸盐可在两秒内消灭微生物，而次氯酸根离子要花上25分钟～30分钟才能达到这一效果。

活性物质的消毒为根离子消毒，含有各种盐浓度的海水，根据电极表面发生的电化学反应分解为不同成分。[羟基]根离子在电解过程生成后，表现很不稳定，只能存在几十亿分之一秒。这种根离子通过离子交换后，会对细菌和水生微生物产生瞬间消毒作用；

活性物质的消毒为电化学氧化过程的消毒作用；电化学氧化过程涉及到直接通过在电极表面的电子交换来进行消毒处理，并通过生成[臭氧]之类的氧化剂以及过氧化氢、羟基[OH-]来进行间接消毒；电化学氧化过程涉及到直接通过在电极表面的电子交换来进行消毒处理，并通过生成[臭氧]之类的氧化剂以及过氧化氢来进行间接消毒；同时，过氧化氢被用于医用消毒剂，并在工业上用作氧化剂。此类物质确具有一定的稳定性，所以它们有助于减少压载水中微生物和细菌的生成和复制现象；当臭氧分解于水中，过氧化氢[HO₂]及羟基[OH-]中形成的游离态根离子具有强大的氧化能力，在消毒过程中起着积极作用。一般认为，原浆氧化会导致细胞壁解体(细胞裂解)而引起细菌死亡；在pH值水平较低时，臭氧本身即成为一个氧化对象。这会导致易与臭氧产生反应的微生物表面发生氧化现象。在此状态下，臭氧分解出不饱和键部分以及带有电极性质的高浓度部分。由此，臭氧有助于分解不饱和键和分子氧化过程，而这种分子具有氨基酸之类的亲核原子。在pH值水平较高时，臭氧具有较强的氧化性能。这是因为，臭氧与水发生反应时，会生成一种带有[羟基]根离子的反应剂；氢氧根离子可形成于水的氧化过程。有机化合物与生成的氢氧根离子反应后会完全分解。但在电化学反应式中，根离子不可直接受到监控。这是因为它在水溶液中的存在时间非常短暂。这里，可使用试剂对氯苯甲酸钠，它与氢氧根离子的反应非常迅速，其二阶率系数度k(羟基+pCBA)＝5×10⁹M^-1s^-1，同时它不会其它反应物种发生反应。所以，氢氧根离子可通过p-CBA的死亡情况来测定。

使用远洋船舶压载水处理方法的专用系统，其包括压载水泵1、控制系统、3、电解模块、排水阀4、遥控检测单元8、中和装置12以及过滤器15，压载水泵1、电解模块、排水阀4以及遥控检测单元8与控制系统3电控连接，在压载泵1激活的条件下，控制系统3发送操作信号时，遥控检测单元8将收到这些信号并将其传输至控制系统3，控制系统3激活冷却器和整流器，整流器将直流电供给控制系统的组件2，控制系统的组件2内电解功能模块实现对海水的处理，消毒效率的导电性能、盐水浓度和电流大小等参数信号由PH传感器、温度传感器、盐度传感器、TRC传感器、TRO传感器以及氢气、氯气传感器通过控制系统检测反馈口反馈至控制系统。上述传感器与控制系统3电控联接(图1中未表达传感器)；10代表组件中的上述传感器与控制系统3的信号交换，中和装置12的一端与控制系统的组件2的海水输入端连接，中和装置12的另一端与压载水的出口14连接相通，中和装置12与控制系统3电控连接；过滤器15的输出端与压载水泵1的输入管连接，过滤器15的输入端与控制系统组件2的排水阀4的出口连接相通；控制系统组件2的出水口以及中和装置12的出水口分别设置有与控制系统实现信号联系的信号反馈点6、13，9为系统与组件直流供电电源，5为出液口、7为交流电源连接口。

下面结合附图1描述上述控制系统的工作过程：

整个专用系统通过控制系统3或远程控制及监测单元8来完成其启动/停止操作。控制系统3发送启动/停止信号给控制系统组件2及压载水泵1。船舶压载水泵1将海水泵送至控制系统组件2，同时排水阀4在预热后，且当2模块处于待机状态时打开。过滤、消毒与监控操作自动启动，通过BWMS10传送出来的信号对温度、压力、电压、电流与流量等实施监控。电解消毒电流由TRC(总余氯)和TRO(总余氧，如次溴酸[HOBr]与次氯酸根离子[OBr^-])传感器6检测，并反馈至控制系统。根据海水质量，控制系统3将DC电源供应给控制系统组件2，11代表DC电源供电。

在压载过程中，TRC和TRO浓度值可分别通过TRC和TRO传感器自动实时检测。采取电极通电方式，可使处理后的压载水中TRC和TRO浓度达到最佳状态；

在去压载过程中，TRC和TRO的浓度可再次使用TRC和TRO传感器13进行实时检测，若TRO浓度高于适当水平(本发明中，该值为0.5ppm)，控制系统中和装置12即会自动启动并投加一点硫代硫酸钠[Na₂S₂O₃]，使其浓度低于安全水平(图中未表达硫代硫酸钠的释放装置)。然而，控制系统中和装置12很少在压载水正常排放时动作。它会在紧急状态下使用，如：在船舶出于安全原因或计划发生更改后，在短时间内需进行去压载操作等情况。

控制系统控制系统3可对电极电位差进行实时检测和分析。若发现电位差出现适当增加，控制系统3将在控制系统单元处于暂停状态时，由控制系统内部逻辑单元自动改变电解细胞的直流电源极性，并通过控制系统发出报警音以此去除电解细胞的残余物质和吸收物质。这一清洁过程在每次预热阶段和正常操作阶段都会进行，目的在于维持控制系统单元的最佳消毒效能。

控制系统3可检测过滤器15的不同压力值。同时，当去除过滤器中的微粒时，若压力超过正常水平，该系统会发出报警信号。

控制系统3控制本系统的操作过程，负责记录、报告以及打印所有压载操作数据和报警功能。当压载水泵运行或停止时，控制系统检测并供应或停止整流器的电压和电流，以及系统的运行操作。所有监控数据和控制信号均被传输至远程控制与监测单元8，该单元安装在货仓或舵舱里，BWMS为控制系统的英文缩写。

Claims

1.使用远洋船舶压载水处理方法的专用系统，其包括压载水泵、控制系统、电解模块、排水阀，其特征在于：其还包括遥控检测单元，所述压载水泵、电解模块、排水阀以及遥控检测单元与所述控制系统电控连接，在压载泵激活的条件下，控制系统发送操作信号时，远程控制单元将收到这些信号并将其传输至控制系统，控制系统激活冷却器和整流器，整流器将直流电供给控制系统的组件之一，电解功能模块实现对海水的处理，确定消毒效率的导电性能、盐水浓度和电流的大小通过控制系统检测反馈口反馈至控制系统；所述控制系统的组件还包括pH传感器、温度传感器、盐度传感器、TRC传感器、TRO传感器，所述的传感器与所述控制系统电控联接；其还包括中和装置，所述中和装置的一端与所述控制系统的组件的海水输入端连接，所述中和装置的另一端与压载水的出口连接相通，所述中和装置与所述控制系统电控连接。

2.根据权利要求1所述使用远洋船舶压载水处理方法的专用系统，其特征在于：其还包括过滤器，所述过滤器的输出端与压载水泵的输入管联接，所述过滤器的输入端与所述控制系统单元的排水阀的出口连接相通。

3.根据权利要求1或2所述使用远洋船舶压载水处理方法的专用系统，其特征在于：所述控制系统单元的出水口以及所述中和装置的出水口分别设置有与控制系统实现信号联系的信号反馈点。