CN104817214B - 可在线防污的船舶压载水处理系统及船舶压载水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可在线防污的船舶压载水处理系统，包括压载水主管路、压载水支路、加药管路以及位于压载水主管路上的过滤器、位于压载水支路上的电解单元和位于加药管路上的加药泵，引入船舶压载水处理系统的一部分海水经过滤器过滤后流向压载水支路和电解单元，经电解单元电解后的一部分海水在压载过程结束后经加药泵和加药管路注回至过滤器，并在过滤器中保持一定时长。本发明在压载过程结束时，将海水经电解处理后得到的TRO溶液回注至过滤器并在过滤器中保持至下一个压载过程开始，使TRO溶液中所含的次氯酸钠可以在压载泵停止工作期间抑制过滤器内海生物的生长和繁殖，另外，本发明还提供一种可在线防污的船舶压载水处理方法。
Description
技术领域
本发明涉及船舶压载水处理技术，特别是涉及一种可在线防污的船舶压载水处理系统及船舶压载水处理方法。
背景技术
在船舶航行过程中，压载是一种必然的状态，船舶在加装压载水的同时，当地的水生物也随之被装入到压载舱中，直至航程结束后随压载水排放到目的地海域。压载水跟随船舶从一地到它地，从而引起了有害水生物和病原体的传播。为有效控制和防止船舶压载水传播有害水生物和病原体，国际海事组织(IMO)于2004年通过了《船舶压载水和沉积物控制和管理国际公约》。“公约”规定所有船舶必须按照时间表安装压载水处理装置，并对现有船只追溯实施。“公约”对压载水的处理标准，即可存活生物的尺寸及数量、病原体微生物的种类及数量作了明确规定(即D-2标准)。
在目前的船舶压载水处理系统中，绝大部分采用过滤技术加物理方法或化学方法灭活，在过滤技术中，通常是采用过滤精度为50μm或40μm的过滤器，以去除尺寸较大的生物或颗粒物，在使用过程中会有大量的海洋生物附着在过滤器的滤网上。由于船舶压载水处理系统只有在加装压载水和排出压载水时才启用，也就是说船舶压载水处理系统是间歇使用的，在过滤器停用期间，附着在滤网上的生物会大量生长繁殖，最终造成过滤器的堵塞，这就是过滤器的污损问题。
针对过滤器的污损问题，目前国内外尚无船舶压载水处理系统用过滤器的在线全自动防污方法和装置，对于已发生污损的过滤器只能手工拆卸清理。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种可在线防污的船舶压载水处理系统及船舶压载水处理方法。
本发明提供的可在线防污的船舶压载水处理系统包括压载水主管路、压载水支路、加药管路以及位于压载水主管路上的过滤器、位于压载水支路上的电解单元和位于加药管路上的加药泵，引入船舶压载水处理系统的一部分海水经过滤器过滤后流向压载水支路和电解单元，经电解单元电解后的海水经压载水支路回注到压载水主管路，经电解单元电解后的一部分海水在压载过程结束后经加药泵和加药管路回注至过滤器，并在过滤器中保持一定时长以防止过滤器滤网上海生物的生长和繁殖，所述加药管路设于所述压载水主管路和所述过滤器的排污口之间，所述压载水主管路和所述加药管路的连接点位于所述压载水支路的出口和所述压载水主管路的连接点的下游，所述加药管路上设有第三阀门和第四阀门，所述加药泵位于所述第三阀门和所述第四阀门之间，所述加药管路和一排污管路通过一三通接头相连，所述排污管路在所述三通接头的下游设有第二电磁阀。
根据本发明的一个实施例，所述压载水支路在所述电解单元的下游设有除氢罐，所述经电解单元电解后的海水经所述除氢罐除氢后在另一加药泵的作用下注入所述压载水主管路。
根据本发明的一个实施例，所述除氢罐的上部中央设有一雾化喷头，且所述除氢罐的中部和底部设有扰流模组。
根据本发明的一个实施例，所述压载水支路上设有第一阀门和第二阀门，所述第一阀门位于所述压载水主管路和所述电解单元的入口之间，所述第二阀门位于所述另一加药泵和所述压载水主管路之间，所述第一阀门、所述第二阀门及所述另一加药泵在加装压载水的过程中打开。
根据本发明的一个实施例，所述第三阀门和所述第四阀门在加装压载水的过程中关闭，在装好压载水后的注药过程中打开，并在所述加药泵停止时关闭。
根据本发明的一个实施例，所述加药管路在所述三通接头和所述第四阀门之间设有第一电磁阀，所述第一电磁阀在加装压载水的过程中关闭并在注药过程中打开，所述第二电磁阀在加装压载水的过程中打开并在注药过程中关闭。
本发明提供的可在线防污的船舶压载水处理方法，包括如下步骤：在船舶压载水处理系统的过滤器排污口和压载水主管路之间加装加药管路和位于所述加药管路上的加药泵、第三阀门和第四阀门，所述加药泵位于所述第三阀门和所述第四阀门之间；将所述加药管路和一排污管路通过一三通接头相连，所述三通接头的下游设有第二电磁阀，所述第二电磁阀在加装压载水的进程开始之前处于打开状态；在加装压载水的进程结束后关闭所述第二电磁阀，启动所述加药泵并打开所述第三阀门和所述第四阀门，利用所述加药泵由所述压载水主管路抽取一部分经船舶压载水处理系统的电解单元电解后的海水，将其由所述加药管路通过所述过滤器的所述排污口回注至所述过滤器中；将回注至所述过滤器的海水保持在所述过滤器中，直至下一次加载，以在过滤器停用其间防止过滤器滤网上海生物的生长和繁殖。
根据本发明的一个实施例，所述加药管路在所述三通接头和所述第四阀门之间设有第一电磁阀，所述船舶压载水处理方法在加装压载水的进程开始之前还包括关闭所述第一电磁阀；所述船舶压载水处理方法在加装压载水的进程结束后还包括打开所述第一电磁阀。
本发明的船舶压载水处理系统和船舶压载水处理方法在压载过程结束时，将海水经电解处理后得到的TRO溶液回注至过滤器并在过滤器中保持至下一个压载过程开始，从而使TRO溶液中所含的次氯酸钠可以在压载泵停止工作期间抑制过滤器内海生物的生长和繁殖，起到防止过滤器内的滤网在过滤器停用期间，因其上附着的海生物的大量生长和繁殖，所造成的过滤器的堵塞。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1所示为本发明提供的船舶压载水处理系统的组成框图。
图2所示为本发明提供的除氢罐的结构示意图。
图3所示为图2中扰流模组的俯视示意图。
图4所示为图2中扰流模组的主视示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明详细说明如下。
请参阅图1，本发明提供的可在线防污的船舶压载水处理系统包括压载水主管路11、压载水支路18、排氢管路19、加药管路13、排污管路20，以及位于压载水主管路11上的压载泵1和过滤器2，位于压载水支路18上的电解单元3、除氢罐6、第一阀门21、第二阀门22及第一加药泵10，位于排氢管路19上的气水分离器5和防爆鼓风机4，位于加药管路13上的第三阀门23、第四阀门24、第二加药泵12、三通接头15及第一电磁阀14，以及位于排污管路20上的第二电磁阀16。其中，第一阀门21至第四阀门24均优选为手动阀。
具体地，压载泵1及过滤器2依序设于压载水主管路11上。
电解单元3及除氢罐6依序设于压载水支路18上，且压载水支路18的入口与压载水主管路11的连接点位于过滤器2的下游。
第一阀门21设于压载水支路18上，位于在压载水主管路11与电解单元3的入口之间，电解单元3与船舶压载水处理系统的控制单元(图未示)电连接，用于在控制单元的控制下电解海水而产生含次氯酸钠的TRO溶液和氢气的混合物。
除氢罐6的入口与电解单元3的出口相连。请一并参阅图2至图4，除氢罐6由碳钢加工而成，其容积约为TRO溶液1分钟的流量(例如，若TRO溶液的流量为6m3/h，则除氢罐6的容积应为100L左右)，罐体的直径与高的比例应以3：4为宜，罐体壁厚约为3-4mm，且罐体内部衬胶以防止TRO溶液的腐蚀。除氢罐6的入液口经过一喷射管路横向延伸至除氢罐6的上部中央，在除氢罐6的入液口处设有一雾化喷头7，经过雾化喷头7的雾化作用，进入除氢罐6的TRO溶液中所夹杂的氢气可以从TRO溶液中快速析出。雾化喷头7在除氢罐6的高度方向距离灌顶10cm左右，并且，为了保证雾化效果，喷射管路及雾化喷头7的内部压力最好为3-3.5Bar。TRO溶液经雾化喷淋后，已除去大部分氢气，但还会含有少量较小的气泡。
为了进一步提高除氢效率，去除TRO溶液中残存的小气泡，本发明在除氢罐6的中部和底部还设有两个扰流模组8(下文分别称为第一扰流模组和第二扰流模组)。在本实施例中，这两个扰流模组8均为不锈钢网组合，其各自包括至少一层扰流网25，以及用于支撑和固定该至少一层扰流网25的扰流网支架26。在本实施例中，扰流网25和扰流网支架26都是由316L不锈钢制成，且各扰流模组8均包括至少两层扰流网25，具体地，在本实施例中，各扰流模组8均包括三层扰流网25，这三层扰流网25通过扰流网支架26焊接固定在一起。第一扰流模组的网孔尺寸为5*5mm，第二扰流模组的网孔尺寸为2*2mm，各扰流网支架26把对应的扰流网25固定在一起，并使扰流网25之间保持10～20mm(最好为10mm)的层间距。可以理解地，在本发明的其它实施例中，第一扰流模组和第二扰流模组的网孔尺寸也可以为其它合适的数值，只要满足第一扰流模组的网孔尺寸大于第二扰流模组的网孔尺寸，且第一扰流模组和第二扰流模组均可以帮助聚集和析出TRO溶液中的氢气即可。当然，在本发明的实施例中，第一扰流模组和第二扰流模组的网孔尺寸也可以相等，例如网孔尺寸均为5*5mm或均为2*2mm。
请继续参阅图1及图2，气水分离器5设于排氢管路19上且与除氢罐6顶部所设的出气口相连。防爆鼓风机4设于气水分离器5的下游，其鼓入的空气与经过气水分离器5的气体混合，将除氢罐6分离出的氢气稀释到爆炸极限以下后排出船外。第一加药泵10与设于除氢罐6底部的出液口相连，且通过第二阀门22与压载水主管路11相连，去除了氢气的TRO溶液通过第一加药泵10注入到压载水主管路11的加药点。另外，除氢罐6的一侧还设有液位计9，液位计9带有远传功能而可以与控制单元信号连接，通过控制单元与液位计9和第一加药泵10的协同合作可以将除氢罐6内的液位控制在罐体高度的1/2至3/4之间。为了更好的控制除氢罐6内的液位，第一加药泵10最好为可变频加药泵。
第二加药泵12、第三阀门23、第四阀门24、三通接头15及第一电磁阀14设于加药管路13上。加药管路13与压载水主管路11的连接点位于压载水支路18的出口与压载水主管路11的连接点的下游。第三阀门23靠近压载水主管路11，位于压载水主管路11与第二加药泵12之间。第二加药泵12位于第三阀门23和第四阀门24之间。第一电磁阀14位于第四阀门24的下游，且位于第四阀门24和三通接头15之间。三通接头15位于第一电磁阀14和过滤器2的排污口17之间。第二电磁阀16位于排污管路20上，且连接三通接头15与船外。
本发明的船舶压载水处理系统的工作原理是：当系统处于加装压载水的过程中时，利用压载泵1将海水压入过滤器2，经过滤器2过滤之后，滤出物经过滤器2的排污口17、三通接头15及第二电磁阀16排出船外，而过滤后的海水则进入压载水主管路11。压载水主管路11中的一部分海水直接注入压载舱，另一部分则进入电解单元3电解而产生TRO溶液和氢气，TRO溶液夹杂着氢气进入除氢罐6，利用除氢罐6把氢气从TRO溶液中分离出来，并经气水分离器5进一步分离后与防爆鼓风机4引进的空气混合、稀释后排出船外，而与氢气分离后的TRO溶液则在第一加药泵10的作用下被注回压载水主管路11。当压载过程结束(即压载泵1停止工作)后，打开第三阀门23、第四阀门24、第一电磁阀14及第二加药泵12，并关掉第二电磁阀16，用第二加药泵12从压载水主管路11抽取一定量的经过过滤、电解及除氢处理的海水，经由过滤器2的排污口17将其注入到过滤器2中，当第二加药泵12运行一定时间后，关闭第二加药泵12及与过滤器2的排污口17相连的第三阀门23、第四阀门24和第一电磁阀14，使处理过的海水保持在过滤器2中，直至下一次压载。
综上所述，本发明的船舶压载水处理系统至少包括如下优点：
本发明的船舶压载水处理系统在压载过程结束时，将海水经电解处理后得到的TRO溶液回注至过滤器2并在过滤器2中保持至下一个压载过程开始，从而使TRO溶液中所含的次氯酸钠可以在压载泵1停止工作期间抑制过滤器2内海生物的生长和繁殖，起到防止过滤器2内的滤网在过滤器2停用期间，因其上附着的海生物的大量生长和繁殖，所造成的过滤器2的堵塞。
最后，本发明以具体的实施例来说明其所达到的效果：
实施例一：
在一艘72000DWT的化学品船上应用本发明的防污技术，压载泵1的额定流量为2000m3/h。本发明的船舶压载水处理系统在船上的布置见图1。
在过滤器2的排污口17安装一个三通接头15，在压载过程结束时(即压载泵1停止工作时)，用第二加药泵12从压载水主管路11抽取一定量的经过过滤和电解单元3处理的海水，经由加药管路13和三通接头15注入到过滤器2中，第二加药泵12运行3分钟，在第二加药泵12停止运行的同时，关闭连接过滤器2排污口17的所有阀门(即第三阀门23、第四阀门24和第一电磁阀14)，使处理过的海水保持在过滤器2中，直至下一次压载。
实船应用2年中，过滤器2从未发生由于污损而造成的流量下降或堵塞现象，2年后拆开过滤器2进行检查，过滤器2的滤网未发生生物附着，不需要进行手工清理。
实施例二：
在一艘350000DWT矿砂船上应用本发明的防污技术，压载泵1的额定流量为4000m3/h。本发明的船舶压载水处理系统在船上的布置见图1。
在过滤器2的排污口17安装一个三通接头15，在压载过程结束时(即压载泵1停止工作时)，用第二加药泵12从压载水主管路11抽取一定量的经过过滤和电解单元3处理的海水，经由加药管路13和三通接头15注入到过滤器2中，第二加药泵12运行4分钟，在第二加药泵12停止运行的同时，关闭连接过滤器2排污口17的所有阀门(即第三阀门23、第四阀门24和第一电磁阀14)，使处理过的海水保持在过滤器2中，直至下一次压载。
实船应用2年中，过滤器2从未发生由于污损而造成的流量下降或堵塞现象，2年后拆开过滤器2进行检查，过滤器2的滤网未发生生物附着，不需要进行手工清理。
实施例三：
在一艘180000DWT散货船上应用本发明的防污技术，压载泵1的额定流量为3000m3/h。本发明的船舶压载水处理系统在船上的布置见图1。
在过滤器2的排污口17安装一个三通接头15，在压载过程结束时(即压载泵1停止工作时)，用第二加药泵12从压载水主管路11抽取一定量的经过过滤和电解单元3处理的海水，经由加药管路13和三通接头15注入到过滤器2中，第二加药泵12运行5分钟，在第二加药泵12停止运行的同时，关闭连接过滤器2排污口17的所有阀门(即第三阀门23、第四阀门24和第一电磁阀14)，使处理过的海水保持在过滤器2中，直至下一次压载。
实船应用2年中，过滤器2从未发生由于污损而造成的流量下降或堵塞现象，2年后拆开过滤器2进行检查，过滤器2的滤网未发生生物附着，不需要进行手工清理。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种可在线防污的船舶压载水处理系统，包括压载水主管路(11)、压载水支路(18)以及位于压载水主管路(11)上的过滤器(2)和位于压载水支路(18)上的电解单元(3)，引入船舶压载水处理系统的一部分海水经过滤器(2)过滤后流向压载水支路(18)和电解单元(3)，经电解单元(3)电解后的海水经压载水支路(18)回注到压载水主管路(11)中，其特征在于：所述船舶压载水处理系统还包括加药管路(13)和位于加药管路(13)上的加药泵(12)，经电解单元(3)电解后的一部分海水在压载过程结束后经加药泵(12)和加药管路(13)回注至过滤器(2)，并在过滤器(2)中保持一定时长以防止过滤器(2)滤网上海生物的生长和繁殖，所述加药管路(13)设于所述压载水主管路(11)和所述过滤器(2)的排污口(17)之间，所述压载水主管路(11)和所述加药管路(13)的连接点位于所述压载水支路(18)的出口和所述压载水主管路(11)的连接点的下游，所述加药管路(13)上设有第三阀门(23)和第四阀门(24)，所述加药泵(12)位于所述第三阀门(23)和所述第四阀门(24)之间，所述加药管路(13)和一排污管路(20)通过一三通接头(15)相连，所述排污管路(20)在所述三通接头(15)的下游设有第二电磁阀(16)。
2.根据权利要求1所述的可在线防污的船舶压载水处理系统，其特征在于：所述压载水支路(18)在所述电解单元(3)的下游设有除氢罐(6)，所述经电解单元(3)电解后的海水经所述除氢罐(6)除氢后在另一加药泵(10)的作用下注入所述压载水主管路(11)。
3.根据权利要求2所述的可在线防污的船舶压载水处理系统，其特征在于：所述除氢罐(6)的上部中央设有一雾化喷头(7)，且所述除氢罐(6)的中部和底部设有扰流模组(8)。
4.根据权利要求2所述的可在线防污的船舶压载水处理系统，其特征在于：所述压载水支路(18)上设有第一阀门(21)和第二阀门(22)，所述第一阀门(21)位于所述压载水主管路(11)和所述电解单元(3)的入口之间，所述第二阀门(22)位于所述另一加药泵(10)和所述压载水主管路(11)之间，所述第一阀门(21)、所述第二阀门(22)及所述另一加药泵(10)在加装压载水的过程中打开。
5.根据权利要求1所述的可在线防污的船舶压载水处理系统，其特征在于：所述第三阀门(23)和所述第四阀门(24)在加装压载水的过程中关闭，在装好压载水后的注药过程中打开，并在所述加药泵(12)停止时关闭。
6.根据权利要求1所述的可在线防污的船舶压载水处理系统，其特征在于：所述加药管路(13)在所述三通接头(15)和所述第四阀门(24)之间设有第一电磁阀(14)，所述第一电磁阀(14)在加装压载水的过程中关闭并在注药过程中打开，所述第二电磁阀(16)在加装压载水的过程中打开并在注药过程中关闭。
7.一种可在线防污的船舶压载水处理方法，其特征在于：其包括如下步骤：
在船舶压载水处理系统的过滤器(2)排污口(17)和压载水主管路(11)之间加装加药管路(13)和位于所述加药管路(13)上的加药泵(12)、第三阀门(23)和第四阀门(24)，所述加药泵(12)位于所述第三阀门(23)和所述第四阀门(24)之间；
将所述加药管路(13)和一排污管路(20)通过一三通接头(15)相连，所述三通接头(15)的下游设有第二电磁阀(16)，所述第二电磁阀(16)在加装压载水的进程开始之前处于打开状态；
在加装压载水的进程结束后关闭所述第二电磁阀(16)，启动所述加药泵(12)并打开所述第三阀门(23)和所述第四阀门(24)，利用所述加药泵(12)由所述压载水主管路(11)抽取一部分经船舶压载水处理系统的电解单元(3)电解后的海水，将其由所述加药管路(13)通过所述过滤器(2)的所述排污口(17)回注至所述过滤器(2)中；
将回注至所述过滤器(2)的海水保持在所述过滤器(2)中，直至下一次加载，以在过滤器(2)停用其间防止过滤器(2)滤网上海生物的生长和繁殖。
8.根据权利要求7所述的可在线防污的船舶压载水处理方法，其特征在于：所述加药管路(13)在所述三通接头(15)和所述第四阀门(24)之间设有第一电磁阀(14)，所述船舶压载水处理方法在加装压载水的进程开始之前还包括关闭所述第一电磁阀(14)；所述船舶压载水处理方法在加装压载水的进程结束后还包括打开所述第一电磁阀(14)。
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