CN103420462B - 超高压空化水流处理船舶压载水系统 - Google Patents

超高压空化水流处理船舶压载水系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高压空化水流处理船舶压载水系统，包括有高压泵，高压泵上连通有进水管，其特征在于：所述的高压泵通过管道与一密封壳体内的超高压储能腔连通，超高压储能腔通过出水管与一箱体内的高压喷管连通，高压喷管的上方设有自激振动腔，所述高压喷管的管口向自激振动腔内喷射，所述自激振荡腔上方设有与其连通的空化射流导管，所述箱体内顶端还设有弧形的钢质挡板，所述的空化射流导管的管口正对着弧形的钢质挡板上喷射；所述箱体上端的侧壁上设有出水口。本发明结构设计巧妙，利用超高压射流卸压时的动能，作为产生空化射流的能量，使压载水中微生物连续两次处于高效灭活状态，这种组合不仅取得双保险的灭活效果，还有很好的节能效果。

Description

超高压空化水流处理船舶压载水系统
技术领域：
本发明涉及船舶压载水处理技术，主要是一种超高压空化水流处理船舶压载水系统。
背景技术：
当前，随着全球航运经济的快速发展，海船压载水的排放引起的海洋环境污染和生物入侵问题日益受到关注，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》为压载水管理和控制提供了国际上具有法律约束力的规定，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发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相关技术解决船舶压载水排放达标问题。
现有大部分使用放的压载水处理技术都是利用化学品使压载水中微生物受到破坏而灭活，但这种利用化学品操作对环境有影响，也影响生态环境。
也有利用超高压水射流处理压载水的技术，但该技术设备中没有能蓄能稳压的结构，影响射流效果，也就影响对压载水中微生物的破坏，同时现有技术设备中只是利用高压技术射流杀死微生物，一次的射流效果较差。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是提供一种超高压空化水流处理船舶压载水系统，其结构设计巧妙，利用超高压射流卸压时的动能，作为产生空化射流的能量，使压载水中微生物连续两次处于高效灭活状态，这种组合不仅取得双保险的灭活效果，还有很好的节能效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种超高压空化水流处理船舶压载水系统，包括有高压泵，高压泵上连通有进水管，其特征在于：所述的高压泵一侧设有密封壳体，密封壳体内设有超高压储能腔，所述密封壳体的下端一侧设有超高压水进水口，密封壳体的顶面上设有超高压水出水口，所述的超高压水进水口、超高压水出水口分别与密封壳体内的超高压储能腔连通；所述的高压泵通过管道与密封壳体的超高压水进水口连通；所述密封壳体的一侧设有箱体，箱体内设有高压喷管，高压喷管的上方设有罩壳，罩壳内能形成自激振动腔，所述高压喷管的管口伸入到罩壳内向自激振动腔内喷射，所述罩壳的顶部设有与自激振荡腔连通的空化射流导管，空化射流导管的管口设有空化射流喷口，所述箱体内顶端在罩壳上方设有弧形的钢质挡板，所述的空化射流喷口正对着弧形的钢质挡板上喷射；所述箱体上端的侧壁上设有出水口；所述密封壳体顶面上的超高压水出水口通过出水管与箱体内的高压喷管连通。
所述箱体上端侧壁上的出水口位于空化射流导管与钢质挡板之间的位置。
本发明的工作原理是：
在操作之前，当向船舱内注入压载水时，首先让海水通过50目的过滤器，以除去海水中的絮状物和大于50um的生物。而后再利用本发明使压载水经高压泵加压进入密封壳体的超高压储能腔使压载水达到设定高压，当压载水达到设计压力即瞬间卸压，超高压储能腔内的压载水以二马赫左右速度冲出喷口，此时压载水内的微生物由于巨大压差腔体或胞膜破裂，生物质流失，绝大部分当即灭活；当高速喷出的水流流经箱体内，经过空化射流导管时，产生大量空泡，形成空化射流裹挟着微生物冲击箱体内顶部的钢质挡板，此时空泡溃灭产生的高温、高压和水锤冲击力使所有微生物彻底灭活。经过连续两次高质量的灭活处理进入船舱的压载水完全符合IMO《公约》的规定，当航行抵达目的港需排放压载水时，再经过上述灭活处理可直接达标排放。
据报道，射流空化过程中，空穴溃灭的瞬间产生的微射流速度可达70-180 m/s以上，5000 K的温度，140－170MPa的压力，受击面受到微射流冲击次数约为100一 1000次/s.。这些条件足以使微生物、有机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解或自由基反应，利用这些条件可以将空化射流用于水处理领域（如湖泊、水产养殖水体、油污染水等水质处理）及其他领域。压载水中微生物可以在空化效应综合作用下腔体或胞膜以及其他肌体受到毁灭性破坏而灭活。
本发明的超高压（高压）空化技术的船舶压载水处理系统属于一种全新的压载水处理技术，具有以下特点：不使用化学药品、对环境无负面影响、可自动处理、微生物广谱灭活、操作简单、使用及维护费用低、适用范围广、占据空间小等显著技术优势，具有广阔的产业化前景。
发明的技术处理设备为纯物理性技术，不使用任何化学药品；也不产生臭氧、紫外线等气体污染和光污染；不对船舶造成腐蚀等损害，同时对生态环境无任何负面影响。另外利用本发明处理压载水，对具有腔体或胞膜性状的所有微生物均能灭活，无生物选择性，是真正意义的广谱灭活技术；且效率极高。压载水处理系统就安装在船舶原有管程系统中，压载水流经处理系统仅几秒钟即完成生物灭活，是目前已知的压载水处理技术中最经济、效率最高的。本系统设备体积小，能耗低，适用范围广，可根据需要在原有压载水给排管程中模块化组合应用，不仅适用于新造船舶，对旧船改造十分有利。另外本发明可在对压载水中微生物灭活的同时，降解海水中的有机污染物，提高排放压载水的水质。
已报道的瑞典压载水处理装置的造价大于50万美元；挪威散货船压载水处理装置的造价约100万欧元，油轮压载水处理装置造价约110－115万欧元。采用本发明技术的设备成本将大大低于国外造价，与瑞典压载水处理装置相比，预计可降低至1/3－1/4.具有极大的价格优势。
本发明的优点是：
本发明结构设计巧妙，利用超高压射流卸压时的动能，作为产生空化射流的能量，使压载水中微生物连续两次处于高效灭活状态，这种组合不仅取得双保险的灭活效果，还有很好的节能效果。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式：
参见图1，一种超高压空化水流处理船舶压载水系统，包括有高压泵1，高压泵1上连通有进水管2，所述的高压泵1一侧设有密封壳体3，密封壳体3内设有超高压储能腔4，所述密封壳体3的下端一侧设有超高压水进水口5，密封壳体3的顶面上设有超高压水出水口6，所述的超高压水进水口5、超高压水出水口6分别与密封壳体内的超高压储能腔4连通；所述的高压泵1通过管道7与密封壳体的超高压水进水口5连通；所述密封壳体3的一侧设有箱体8，箱体8内设有高压喷管9，高压喷管9的上方设有罩壳10，罩壳10内能形成自激振动腔11，所述高压喷管9的管口伸入到罩壳内向自激振动腔11内喷射，所述罩壳10的顶部设有与自激振荡腔11连通的空化射流导管12，空化射流导管12的管口设有空化射流喷口13，所述箱体8内顶端在罩壳上方设有弧形的钢质挡板14，所述的空化射流喷口13正对着弧形的钢质挡板14上喷射；所述箱体8上端的侧壁上设有出水口15；所述密封壳体顶面上的超高压水出水口6通过出水管17与箱体内的高压喷管9连通。
所述箱体上端侧壁上的出水口15位于空化射流导管12与钢质挡板14之间的位置。
本发明中压载水经高压泵1通过管道7及超高压水进水口5加压进入密封壳体3的超高压储能腔4内使压载水达到设定高压，当压载水达到设计压力即瞬间卸压；超高压储能腔4内压载水以二马赫左右速度冲出超高压水出水口6，此时压载水内的微生物由于巨大压差腔体或胞膜破裂，生物质流失，绝大部分当即灭活；而后再经过出水管17流入箱体8内的内的高压喷管9，再喷射到罩壳10的自激振动腔11内，产生大量空泡，经空化射流导管12形成空化射流裹挟着微生物通过空化射流喷口13冲击钢质挡板14，此时空泡溃灭产生的高温、高压和水锤冲击力使所有微生物灭活；这样连续两次处于射流空化灭活状态，使得微生物被彻底灭活。

Claims (1)

1.一种超高压空化水流处理船舶压载水系统的工作方式，其特征在于：该系统包括有高压泵，高压泵上连通有进水管，所述的高压泵一侧设有密封壳体，密封壳体内设有超高压储能腔，所述密封壳体的下端一侧设有超高压水进水口，密封壳体的顶面上设有超高压水出水口，所述的超高压水进水口、超高压水出水口分别与密封壳体内的超高压储能腔连通；所述的高压泵通过管道与密封壳体的超高压水进水口连通；所述密封壳体的一侧设有箱体，箱体内设有高压喷管，高压喷管的上方设有罩壳，罩壳内能形成自激振动腔，所述高压喷管的管口伸入到罩壳内向自激振动腔内喷射，所述罩壳的顶部设有与自激振荡腔连通的空化射流导管，空化射流导管的管口设有空化射流喷口，所述箱体内顶端在罩壳上方设有弧形的钢质挡板，所述的空化射流喷口正对着弧形的钢质挡板上喷射；所述箱体上端的侧壁上设有出水口；所述密封壳体顶面上的超高压水出水口通过出水管与箱体内的高压喷管连通；所述箱体上端侧壁上的出水口位于空化射流导管与钢质挡板之间的位置；
所述超高压空化水流处理船舶压载水系统的工作方式为：压载水经高压泵通过管道及超高压水进水口加压进入密封壳体的超高压储能腔内使压载水达到设定高压，当压载水达到设计压力即瞬间卸压；超高压储能腔内压载水以二马赫速度冲出超高压水出水口，此时压载水内的微生物由于巨大压差腔体或胞膜破裂，生物质流失，绝大部分当即灭活；而后再经过出水管流入箱体内的高压喷管，再喷射到罩壳的自激振动腔内，产生大量空泡，经空化射流导管形成空化射流裹挟这微生物通过空化射流喷口冲击钢质挡板，此时空泡溃灭产生的高温、高压和水锤冲击力使所有微生物灭活；这样连续两次处于射流空化灭活状态，使得微生物被彻底灭活。
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