CN108218047A - 一种用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船 - Google Patents

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Abstract

一种用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船，属于海洋生态与环境保护技术领域。该驳船基于高浓度活性氧协同水力空化高级氧化技术快速致死压载水海洋生物的技术优势，将集装式压载水高级氧化处理系统与压载水汇集处理船体相结合。利用该驳船可以实现对靠港作业的远洋船舶排放的压载水进行简洁、快速、安全、高效的汇集处理。该驳船不影响靠港船舶作业，不受船舶船型限制，不需要船舶搭接压载水专门接口，为未安装船舶压载水处理装置或虽已安装压载水处理装置但处理效果达不到IMO压载水排放标准的靠港作业船舶提供了新型压载水处理装置，为降低压载水海洋外来生物侵入风险、预防重大海洋外来生物入侵灾害的发生贡献了新的技术保障手段。

Description

一种用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船
技术领域
本发明属于海洋生态与环境保护技术领域，涉及一种防控海洋外来生物搭乘远洋船舶压载水侵入的处理装置，尤其涉及一种用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船。
背景技术
远洋船舶压载水海洋外来生物入侵是目前全球需着重解决的重大海洋生态与环境问题之一，国际海事组织(IMO)2004年为解决这一问题而制定了《国际船舶压载水及沉积物管理与控制公约》已于2017年9月8日正式生效，要求停靠国际港口海域的所有远洋航运船舶要管理与控制压载水，去除、无害化或避免排放压载水或沉积物中的有害水生物和病原体。《国际船舶压载水及沉积物管理与控制公约》制定的压载水处理D-2排放标准非常严格，明确规定船舶压载水中有害水生生物和病原体的指标是：体长≥50μm的生物少于10个/m3，10μm≤体长＜50μm的生物少于10个/mL；允许排放的微生物：霍乱弧菌(O1和O139)＜1cfu(菌落单位)/100mL或者＜1cfu/g(湿重)浮游动物，大肠杆菌＜250cfu/100mL，肠道球菌＜100cfu/100mL。《国际船舶压载水及沉积物管理与控制公约》同时规定，从2009年起新造船舶必须安装压载水处理设备，到2017年所有远洋船舶未安装此设备均不得驶入国际海事组织成员国港口。
截止2017年8月，全球已有73种压载水处理装置获得相关主管机关(船级社)的型式认可，其中，有42种通过了IMO的最终认可，这些通过型式认可的压载水处理装置采用了包括过滤、电解、紫外、空泡、添加特定化学物质、超声、絮凝、除氧、高级氧化等方法中的至少一种或数种方法组合。其中，过滤是各种组合方法中最常见的处理过程，过滤法能有效过滤尺度较大的颗粒状物质或生物，但对尺度过小穿透能力强的海洋生物处理效果差，且体积庞大，占用船舶空间大，海区适用性差，在浊度较高的情况下及易堵塞，同时，过滤装置反冲洗水直接排海反而造成新的污染，这些均是压载水处理过滤过程存在的普遍性问题；电解法主要依靠电解海水产生氯、次氯酸、次氯酸钠等将微生物体内的生物酶氧化分解致使其失效，或者作用于微生物细胞壁，使其通透性增大，导致细胞因细胞质流出而死亡，但余氯会腐蚀船上金属以及造成压载水周边排放环境的二次污染，并且反应后会产生氯气，氯气的排放问题更为复杂；紫外法主要通过紫外线照射使微生物细胞内的DNA或RNA中的碱基对产生光化学反应，形成化学二聚，在细胞分裂中阻止DNA或RNA链的复制，从而可以起到灭活的效果，但耗电量高，对海水水质要求高，海水浊度增加，就会明显降低紫外对微生物的作用效果；化学法主要是通过使用化学试剂，如氯或氯化物、臭氧(O3)、过氧化氢(H2O2)等，和海水中天然有机物发生化学反应，来改变压载水的成分，以创造压载水内有害细菌与微生物抑制环境来进行压载水处理，但存在化学试剂需求量大，存放费用昂贵，存放不安全等问题，还会造成二次污染及对船体、管道、泵腐蚀等问题；高级氧化技术以产生羟自由基(·OH)为核心，是基于传统化学氧化法而改进的一种新型氧化技术。·OH反应速度极快，反应速率常数高达109M-1S-1，可在数秒内完成整个化学反应过程，可以迅速杀灭细菌、海藻，同时降解海水中天然有机物，无污染，是目前处理船舶压载水最具发展前途的方法，但目前仍存在·OH产生难度大，处理量有限，操作复杂等问题。
虽然全球压载水处理技术和装置研究取得了较大进展，但由于全球海洋环境异常复杂，各港口海域海水水质及海洋生物状况差别极大，全球远洋航线分布更是及其广泛，因此，截止目前，还没有哪一种在船在线压载水处理技术、方法和装置在任何海域、任何情况下，其压载水处理效果均能达到IMO公约规定的压载水排放标准。这就要求远洋船舶靠泊的作业港区能够提供一种压载水处理方法和装置，以满足未安装压载水处理装置或虽已安装压载水处理装置但压载水排放指标未能全部达到IMO排放标准规定的远洋船舶卸载压载水的需求，以降低外来海洋生物的侵入风险。
针对已开始实施的IMO《国际船舶压载水及沉积物管理与控制公约》要求和目前现有压载水处理装置存在的问题，基于高浓度活性氧协同水力空化高级氧化技术快速致死压载水海洋生物的技术优势，将集装式压载水高级氧化处理系统与压载水汇集处理船体相结合，发明一种用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船，利用该驳船可以实现对靠港作业的远洋船舶排放的压载水进行简洁、快速、安全、高效的汇集处理。该驳船不影响靠港船舶作业，不受船舶船型限制，不需要船舶搭接压载水专门接口，为未安装船舶压载水处理装置或虽已安装压载水处理装置但处理效果达不到IMO压载水排放标准的靠港作业船舶提供了新型压载水处理装置，为促进我国一路一带远洋贸易发展，降低压载水海洋外来生物侵入风险，预防重大海洋外来生物入侵灾害的发生贡献了新的技术保障手段。
发明内容
本发明针对现有远洋压载水处理技术和装置存在的问题，提供一种用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船。该驳船将集装式高浓度活性氧协同水力空化高级氧化溶液发生系统与专有结构的压载水汇集处理船体相结合，可以在远洋船舶靠泊时实现对靠港作业的远洋船舶排放的压载水进行简洁、快速、安全、高效的汇集处理，确保处理后排放的压载水达到IMO规定的压载水排放标准，填补我国在海洋生态与环境保护领域缺乏有效的压载水海洋外来生物入侵防控技术的空白。
本发明的技术方案是：
一种用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船，包括集装式压载水高级氧化处理系统1和压载水汇集处理船体2；
所述的集装式压载水高级氧化处理系统1，安装在压载水汇集处理船体2的甲板上，包括集装式电源箱3、集装式储气箱4、集装式高级氧化溶液制备箱5和集装式水力空化高级氧化处理箱6四个单元，具有电源供给、富氧制备、高级氧化溶液制备及压载水水力空化高级氧化处理的功能，用于杀灭压载水中的海洋生物，降解有机物；
所述的集装式电源箱3，设有电力储能装置，在无外界岸电或船电供给时，利用电力储能装置独立为集装式储气箱4、集装式高级氧化溶液制备箱5、集装式水力空化高级氧化处理箱6、压载水排放泵7、压载水导流翻板13及附属仪器提供电力；
所述的集装式储气箱4设有无油空压机、富氧机、空气储气罐和富氧储气罐，四者之间采用管路连接；集装式储气箱4与集装式高级氧化溶液制备箱5之间通过供气管路连接；
所述的集装式高级氧化溶液制备箱5设有分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列、水力空化气液混溶反应器、压力缓冲调节器、延迟反应罐和过滤器，用于为集装式水力空化高级氧化处理箱6制备富含·OH的高级氧化溶液；集装式高级氧化溶液制备箱5的入水由集装式水力空化高级氧化处理箱6分流输入，制备的高级氧化溶液再回送至集装式水力空化高级氧化处理箱6；集装式水力空化高级氧化处理箱6与集装式高级氧化溶液制备箱5之间通过输水管路连接；
所述的集装式水力空化高级氧化处理箱6设有离心泵和水力空化液液混流高级氧化处理器，用于快速杀灭压载水海洋生物；水力空化液液混流高级氧化处理器的入水为清水舱10中过滤后的压载水，由离心泵压入，压入的压载水与注液口注入的集装式高级氧化溶液制备箱5输出的高级氧化溶液充分混流并形成水力空化过程，强化杀灭海洋生物的高级氧化反应，保证压载水海洋生物的杀灭效果，处理后的压载水排入压载水静置舱11；
所述的压载水汇集处理船体2，分为上下两层，包括压载水汇集舱8、压载水过滤舱9、清水舱10、压载水静置舱11、压载水排放泵舱12五个舱室，用于汇集和处理远洋船舶排放的压载水；其中，压载水汇集舱8和压载水排放泵舱12布置在上层，压载水过滤舱9、清水舱10、压载水静置舱11布置在下层；所述的压载水汇集处理船体2，甲板两侧设置有压载水导流翻板13，压载水导流翻板13下设置压载水汇集槽14，用于接入远洋船舶排放的压载水；压载水汇集槽14的底部与压载水汇集舱8间设置导管，用于将压载水导流翻板13汇集的远洋船舶排放的压载水注入压载水汇集舱8内；所述的压载水汇集处理船体2，外部两侧布置接合缓冲器24，防止压载水汇集处理船体2与远洋船舶23发生直接碰撞；
所述的压载水汇集舱8，用于缓存远洋船舶排放的压载水，远洋船舶排放的压载水在压载水汇集舱8内进行絮凝沉淀；
所述的压载水过滤舱9，采用砂滤模式，用于去除未在压载水汇集舱8沉淀的悬浮颗粒物；压载水过滤舱9的入水口设置在上部，出水口设置在下部，利用水重力将压载水汇集舱8内的压载水引入压载水过滤舱9；压载水过滤舱9和清水舱10的上部平面为斜板；未在压载水汇集舱8沉淀的悬浮颗粒物，从压载水过滤舱9的入水口进入压载水过滤舱9，进行过滤，过滤后的远洋船舶压载水从压载水过滤舱9的出水口流入清水舱10；压载水过滤舱9设置反冲洗功能，反冲洗水流由清水舱10反向压入压载水过滤舱9，反冲洗水沿压载水过滤舱9和清水舱10上部平面的斜板流入压载水汇集舱8，反冲洗过滤物沉积在压载水汇集舱8底部，由吸污机吸出；
所述的清水舱10设置在压载水过滤舱9和压载水静置舱11之间，底部与压载水过滤舱9相通，上部通过高级氧化处理入水管路15与集装式压载水高级氧化处理系统1相通；清水舱10与压载水静置舱11通过带电动阀门的回流管路16相通；
所述的压载水静置舱11用于暂存处理后的压载水，自然降解其中的残余氧化物后，通过压载水外排放管路17排入海中；如果拟排放的压载水达不到排放标准，开启回流管路16电动阀门，压载水静置舱11内的压载水进入清水舱10，重新进行高级氧化处理；压载水静置舱11上部的一端通过高级氧化处理出水管路18与集装式压载水高级氧化处理系统1相通，另一端通过压载水排放泵入水管路19与压载水排放泵舱12的压载水排放泵7相连；
所述的压载水排放泵舱12，设有压载水排放泵7、压载水取样孔20和残余气体加热排放器21；
工作时，首先将远洋船舶压载水处理驳船22拖曳至远洋船舶23边侧，远洋船舶压载水处理驳船22就位后，在远洋船舶压载水排放口处展开压载水收集翻板13，引导远洋船舶排放的压载水25经压载水汇集槽14汇集到压载水汇集舱8内，启动压载水汇集过程26；在汇集过程中，同时在压载水汇集槽14内加入絮凝剂，启动絮凝过程27；在水重力的作用下，压载水汇集舱8内的压载水进入压载水过滤舱9，启动过滤过程28；过滤后的压载水进入清水舱10，并通过高级氧化处理入水管路15将过滤后的压载水引入集装式压载水高级氧化处理系统1，启动高级氧化过程29；经高级氧化处理后的压载水通过高级氧化处理出水管路18进入压载水静置舱11中静置，启动静置过程30；经检测31合格后排放，如果检测31不合格，则通过回流管路16将静置舱11内的压载水回注到清水舱10中，再次进行高级氧化处理。
所述的集装式电源箱3的电力输入采用三相AC380V岸电或船电；
所述的集装式储气箱4，富氧机输出气体中，氧气体积比大于90％；空气储气罐容积大于1.2m3，设计工作压力不低于1.0MPa；富氧储气罐容积大于3.6m3，设计工作压力不低于0.8MPa；无油空压机、富氧机、空气储气罐和富氧储气罐之间的管路均采用不锈钢管连接；所述的集装式储气箱4与集装式高级氧化溶液制备箱5之间的供气管路采用抗腐蚀、抗氧化的高压软管连接，高压软管耐压大于1.0MPa；
所述的集装式高级氧化溶液制备箱5，其中，①分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列，其产生的高浓度活性氧浓度为0～150g/m3，组成阵列的大气压非平衡等离子体发生模块采用平板电极结构，电极表面覆盖有纯度为99％的α-Al2O3电介质层，电介质层厚度为0.5mm～1.0mm，放电间隙为0.5mm～1.5mm，放电模式为微流注与微辉光交替促成放电模式；分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列所需工作气体富氧来自集装式储气箱4，制备的活性氧气体输送至水力空化气液混溶反应器的注气口；②水力空化气液混溶反应器，用于将分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列产生的活性氧与海水充分混溶，引发高级氧化反应；水力空化气液混溶反应器采用并联结构，由5个水力空化气液混溶反应单元组成，该单元采用渐进式管路收缩结构，管路入口和出口直径为34mm，收缩区直径为13mm，入口导流锥形管长度为25mm，出口导流锥形管长度100mm，收缩区管路设置有注气口和环形狭缝，注气口和环形狭缝相连接，注气口直径为5mm，环形狭缝宽度为2.5mm，环形狭缝深度为2mm；水力空化气液混溶反应单元入出口压力差值为100kPa～400kPa，每个单元的水通量为7m3/h～13m3/h，通过采用可控的并联结构，水力空化气液混溶反应器制备高级氧化溶液能力在7m3/h～65m3/h范围内调控，依据需要其海水中TRO浓度在3～10g/m3范围内调节；③压力缓冲调节器，设置在分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列活性氧输出口与水力空化气液混溶反应器注气口之间，用以保证分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列活性氧输出口压力为101.3kPa，水力空化气液混溶反应器注气口压力为50～95kPa，使分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列工作效能不受水流波动的影响，同时保证水力空化的效果；④延迟反应罐，接在水力空化气液混溶反应器出水口，延迟反应罐入水口由罐体上部旁侧通过管路插入罐底中心，罐体内安装有折板，折板表面附有吸附材料，入水水流沿折板由下至上输送至出水口，出水口设置在罐体顶端；延迟反应罐的作用是降低水力空化气液混溶反应器出口压力，延长活性氧与水反应时间，吸附水体中微小颗粒污染物和有机物，最终提高高级氧化溶液的TRO浓度；⑤过滤器，50μm袋式结构，用于除去入水水体中的颗粒物，防止污染和阻塞水力空化气液混溶反应器；集装式高级氧化溶液制备箱5的输水管路采用不锈钢材质；
所述的集装式水力空化高级氧化处理箱6，其中，离心泵泵体材质为316L不锈钢，最大输水流量550m3/h，扬程不低于48m；水力空化液液混流高级氧化处理器由10个水力空化液液混流高级氧化处理单元组成，每个单元均采用渐进式管路收缩结构，管路入口和出口直径为74mm，收缩区直径为30mm，入口导流锥形管长度为65mm，出口导流锥形管长度275mm，收缩区管路设置有2个注液口，注液口直径40mm，注液口和环形狭缝相连接，环形狭缝宽度为5mm，深度为2.5mm，水力空化液液混流高级氧化处理单元入出口压力差值为100kPa～350kPa，每个单元的水通量为30m3/h～55m3/h，通过采用可控并联结构，水力空化液液混流高级氧化处理器处理压载水能力在300m3/h～550m3/h范围内调控。
所述的压载水过滤舱9和清水舱10上部平面的斜板，倾斜角度为5°，清水舱10上部平面的最低处高于压载水静置舱11上部平面200mm。
所述的静置过程30，其静置时间不低于1小时，以保证残余氧化物有效分解；若静置时间不足1小时情况下紧急排放，需检测压载水中是否存在残余氧化剂，如存在则需添加中和剂中和32后排放。
本发明的有益效果：
本发明是针对已开始实施的IMO《国际船舶压载水及沉积物管理与控制公约》要求和目前现有压载水处理装置存在的问题，基于高浓度活性氧协同水力空化高级氧化技术快速致死压载水海洋生物的技术优势，将集装式压载水高级氧化处理系统与压载水汇集处理船体相结合，发明一种用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船，利用该驳船可以实现对靠港作业的远洋船舶排放的压载水进行简洁、快速、安全、高效的汇集处理。该驳船不影响靠港船舶作业，不受船舶船型限制，不需要船舶搭接压载水专门接口，为未安装船舶压载水处理装置或虽已安装压载水处理装置但处理效果达不到IMO压载水排放标准的靠港作业船舶提供了新型压载水处理装置，为促进我国一路一带远洋贸易发展，降低压载水海洋外来生物侵入风险，预防重大海洋外来生物入侵灾害的发生贡献了新的技术保障手段。
附图说明
图1(a)是用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船的侧视图。
图1(b)是用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船的俯视图。
图2是远洋船舶压载水处理驳船与远洋船舶接合示意图。
图3是用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船的工作流程示意图。
图中：1集装式压载水高级氧化处理系统；2压载水汇集处理船体；3集装式电源箱；4集装式储气箱；5集装式高级氧化溶液制备箱；6集装式水力空化高级氧化处理箱；7压载水排放泵；8压载水汇集舱；9压载水过滤舱；10清水舱；11压载水静置舱；12压载水排放泵舱；13压载水导流翻板；14压载水汇集槽；15高级氧化处理入水管路；16回流管路；17压载水外排放管路；18高级氧化处理出水管路；19压载水排放泵入水管路；20压载水取样孔；21残余气体加热排放器；22远洋船舶压载水处理驳船；23远洋船舶；24接合缓冲器；25远洋船舶排放的压载水；26压载水汇集过程；27絮凝过程；28过滤过程；29高级氧化过程；30静置过程；31检测；32中和。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
本发明所述的一种用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船原理结构如附图1(a)和图1(b)所示，包括集装式压载水高级氧化处理系统1和压载水汇集处理船体2两部分，集装式压载水高级氧化处理系统1安装在压载水汇集处理船体2的甲板上，并通过压载水输送管路连接。该远洋船舶压载水处理驳船不设置自航推进系统，工作时由拖轮拖曳到位。
所述的集装式压载水高级氧化处理系统1包括：集装式电源箱3、集装式储气箱4、集装式高级氧化溶液制备箱5、集装式水力空化高级氧化处理箱6共四个单元，具有电源供给、富氧制备、高级氧化溶液制备及压载水水力空化高级氧化处理四项功能，各个功能单元均安装在标准集装箱内，共同完成对压载水海洋生物的杀灭及处理合格后压载水的排放。
其中，集装式电源箱3配备有电力储能装置，在无外界岸电或船电供给时，可利用电力储能装置独立为集装式储气箱4、集装式高级氧化溶液制备箱5、集装式水力空化高级氧化处理箱6、压载水排放泵7、压载水导流翻板13及附属仪器提供电力；集装式电源箱3电力输入采用三相AC380V岸电或船电。
其中，集装式储气箱4配备有无油空压机、富氧机、空气储气罐和富氧储气罐；富氧机输出气体中，氧气体积比大于90％；空气储气罐容积大于1.2m3，设计工作压力不低于1.0MPa；富氧储气罐容积大于3.6m3，设计工作压力不低于0.8MPa；无油空压机、富氧机、空气储气罐和富氧储气罐之间的管路均采用不锈钢管连接；集装式储气箱4与集装式高级氧化溶液制备箱5之间的供气管路采用抗腐蚀、抗氧化的高压软管连接，高压软管耐压大于1.0MPa。
其中，集装式高级氧化溶液制备箱5安装有：①分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列，其产生的高浓度活性氧浓度可控制在0～150g/m3之间，组成阵列的大气压非平衡等离子体发生模块采用平板电极结构，电极表面覆盖有纯度为99％的α-Al2O3电介质层，电介质层厚度为0.5mm～1.0mm，放电间隙为0.5mm～1.5mm，放电模式为微流注与微辉光交替促成放电模式；分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列所需工作气体富氧来自集装式储气箱，制备的活性氧气体输送至水力空化气液混溶反应器的注气口；②水力空化气液混溶反应器，用于将分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列产生的活性氧与海水充分混溶，引发高级氧化反应；水力空化气液混溶反应器采用并联结构，由5个水力空化气液混溶反应单元组成，该单元采用渐进式管路收缩结构，管路入、出口直径为34mm，收缩区直径为13mm，入口导流锥形管长度为25mm，出口导流锥形管长度100mm，收缩区管路设置有注气口和环形狭缝，注气口和环形狭缝相连接，注气口直径为5mm，环形狭缝宽度为2.5mm，环形狭缝深度为2mm，水力空化气液混溶反应单元入出口压力差值控制在100kPa～400kPa，每个单元的水通量控制在7m3/h～13m3/h，通过采用可控的并联结构，水力空化气液混溶反应器制备高级氧化溶液能力可在7m3/h～65m3/h范围内调控，依据需要其海水中TRO浓度可在3～10g/m3范围内调节；③压力缓冲调节器，设置在分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列活性氧输出口与水力空化气液混溶反应器注气口之间，用以保证分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列活性氧输出口压力为101.3kPa，水力空化气液混溶反应器注气口压力在50～95kPa范围内，使分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列工作效能不受水流波动的影响，同时保证水力空化的效果；④延迟反应罐，接在水力空化气液混溶反应器出水口，延迟反应罐入水口由罐体上部旁侧通过管路插入罐底中心，罐体内安装有折板，折板表面附有吸附材料，入水水流沿折板由下至上输送至出水口，出水口设置在罐体顶端；延迟反应罐的作用是降低水力空化气液混溶反应器出口压力，延长活性氧与水反应时间，吸附水体中微小颗粒污染物和有机物，最终提高高级氧化溶液的TRO浓度；⑤过滤器，50μm袋式结构，用于除去入水水体中的颗粒物，防止污染和阻塞水力空化气液混溶反应器；集装式高级氧化溶液制备箱5输水管路均采用不锈钢材质，入水由集装式水力空化高级氧化处理箱6分流输入，制备的高级氧化溶液再回送至集装式水力空化高级氧化处理箱6。
其中，集装式水力空化高级氧化处理箱6安装有离心泵和水力空化液液混流高级氧化处理器；离心泵泵体材质为316L不锈钢，最大输水流量550m3/h，扬程不低于48m；水力空化液液混流高级氧化处理器由10个水力空化液液混流高级氧化处理单元组成，每个单元均采用渐进式管路收缩结构，管路入、出口直径为74mm，收缩区直径为30mm，入口导流锥形管长度为65mm，出口导流锥形管长度275mm，收缩区管路设置有2个注液口，注液口直径40mm，注液口和环形狭缝相连接，环形狭缝宽度为5mm，深度为2.5mm，水力空化液液混流高级氧化处理单元入出口压力差值控制在100kPa～350kPa，每个单元的水通量控制在30m3/h～55m3/h，通过采用可控并联结构，水力空化液液混流高级氧化处理器处理压载水能力可在300m3/h～550m3/h范围内调控；水力空化液液混流高级氧化处理器6入水为清水舱10内过滤后的压载水，由离心泵压入，压入的压载水与注液口注入的集装式高级氧化溶液制备箱5输出的高级氧化溶液充分混流并形成水力空化过程，强化杀灭海洋生物的高级氧化反应，保证压载水海洋生物的杀灭效果，处理后的压载水排入压载水静置舱11。
压载水汇集处理船体2设置压载水汇集舱8、压载水过滤舱9、清水舱10、压载水静置舱11、压载水排放泵舱12共五个舱室，分两层，压载水汇集舱8和压载水排放泵舱12布置在上层，压载水过滤舱9、清水舱10、压载水静置舱11布置在下层；压载水过滤舱9和清水舱10上部平面设置5度倾角，清水舱10上部平面最低处高于压载水静置舱11上部平面200mm；压载水汇集处理船体2甲板的两侧设置有压载水导流翻板13，压载水导流翻板13下设置压载水汇集槽14，用于接入远洋船舶排放的压载水，压载水汇集处理船体外部两侧布置接合缓冲器24。
其中，压载水导流翻板13布置在压载水汇集处理船体2甲板两侧，采用电控机械操作，翻开时，紧靠于远洋船舶23侧舷压载水排放口处，将远洋船舶压载水导入压载水汇集槽14，压载水汇集槽14布置在压载水导流翻板13下，压载水汇集槽14底部与压载水汇集舱8间设置导管，用于将压载水导流翻板13汇集的远洋船舶压载水注入压载水汇集舱8，同时，在远洋船舶压载水汇集时，絮凝剂也在压载水汇集槽14内同时加入；压载水汇集舱8主要用于缓存远洋船舶排放的压载水，以保证远洋船舶压载水处理驳船工作时，既不影响远洋船舶的作业，也不受远洋船舶排放压载水流量变动的影响，同时，在压载水汇集舱8内对汇集的远洋船舶压载水进行絮凝处理，将压载水中的微小颗粒物，包括部分藻类和细菌等通过絮凝手段聚集成较大颗粒物，再通过沉淀和过滤的方法部分去除；压载水过滤舱9采用砂滤模式，用于去除未在压载水汇集舱8沉淀的悬浮颗粒物，压载水过滤舱9入水口设置在上部，出水口设置在下部，利用水重力将压载水汇集舱8内的压载水引入滤池，过滤后的压载水流入清水舱10，压载水过滤舱9设置反冲洗功能，反冲洗水流由清水舱反向压入压载水过滤舱9，之后，反冲洗水沿压载水过滤舱9和清水舱10上部平面斜板流入压载水汇集舱8，其中的反冲洗过滤物沉积在压载水汇集舱8底部，定期由吸污机吸出；清水舱10设置在压载水过滤舱9和压载水静置舱11之间，底部与压载水过滤舱9相通，上部通过高级氧化处理入水管路15与集装式压载水高级氧化处理系统1相通，清水舱10与压载水静置舱11通过带电动阀门的回流管路16相通；压载水静置舱11用于暂存处理后的压载水，自然降解其中的残余氧化物后通过压载水外排放管路17排入海中；如果拟排放的压载水达不到排放标准，可开启回流管路16电动阀门，让压载水静置舱11内的压载水进入清水舱10，重新进行高级氧化处理；压载水静置舱11上部通过高级氧化处理出水管路18与集装式压载水高级氧化处理系统1相通，压载水排放泵舱12内通过压载水排放泵入水管路19与压载水排放泵7相连；压载水排放泵舱12设置压载水排放泵7、压载水取样孔20和残余气体加热排放器21。
本发明所述的一种用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船22，工作时，首先由拖轮拖曳至远洋船舶23边侧，为防止碰撞，远洋船舶压载水处理驳船船体2外部两侧布置接合缓冲器24；远洋船舶压载水处理驳船22就位后，在远洋船舶压载水排放口处展开压载水收集翻板13，如图2远洋船舶压载水处理驳船与远洋船舶接合示意图所示，引导远洋船舶排放的压载水25经压载水汇集槽14汇集到压载水汇集舱8，启动压载水汇集过程26；同时在汇集过程中在压载水汇集槽8内加入絮凝剂，启动絮凝过程27；之后，在水重力的作用下，压载水汇集舱8内的压载水进入压载水过滤舱9，启动过滤过程28；过滤后的压载水进入清水舱10，并通过高级氧化处理入水管路15将过滤后的压载水引入集装式压载水高级氧化处理系统1，启动高级氧化过程29；经高级氧化处理后的压载水通过高级氧化处理出水管路18进入压载水静置舱11静置，启动静置过程30，为保证残余氧化物有效分解，静置时间不低于1小时，经检测31合格后排放，如果检测31不合格，则通过回流管路16将静置舱内的压载水回注到清水舱10，再次进行高级氧化处理；
如果处理后的远洋船舶压载水在压载水静置舱8内的静置时间不足1小时情况下紧急排放，必须检测压载水中是否存在残余氧化剂，如存在则必须添加中和剂中和32后排放，如图3用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船工作流程示意图所示。
在远洋船舶压载水处理驳船空闲时，也可作为一般驳船使用。

Claims (5)

1.一种用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船，其特征在于，该驳船包括集装式压载水高级氧化处理系统(1)和压载水汇集处理船体(2)；
所述的集装式压载水高级氧化处理系统(1)，安装在压载水汇集处理船体(2)的甲板上，包括集装式电源箱(3)、集装式储气箱(4)、集装式高级氧化溶液制备箱(5)和集装式水力空化高级氧化处理箱(6)四个单元，具有电源供给、富氧制备、高级氧化溶液制备及压载水水力空化高级氧化处理的功能，用于杀灭压载水中的海洋生物，降解有机物；
所述的集装式电源箱(3)，设有电力储能装置，在无外界岸电或船电供给时，利用电力储能装置独立为集装式储气箱(4)、集装式高级氧化溶液制备箱(5)、集装式水力空化高级氧化处理箱(6)、压载水排放泵(7)、压载水导流翻板(13)及附属仪器提供电力；
所述的集装式储气箱(4)设有无油空压机、富氧机、空气储气罐和富氧储气罐，四者之间采用管路连接；集装式储气箱(4)与集装式高级氧化溶液制备箱(5)之间通过供气管路连接；
所述的集装式高级氧化溶液制备箱(5)设有分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列、水力空化气液混溶反应器、压力缓冲调节器、延迟反应罐和过滤器，用于为集装式水力空化高级氧化处理箱(6)制备富含·OH的高级氧化溶液；集装式高级氧化溶液制备箱(5)的入水由集装式水力空化高级氧化处理箱(6)分流输入，制备的高级氧化溶液再回送至集装式水力空化高级氧化处理箱(6)；集装式水力空化高级氧化处理箱(6)与集装式高级氧化溶液制备箱(5)之间通过输水管路连接；
所述的集装式水力空化高级氧化处理箱(6)设有离心泵和水力空化液液混流高级氧化处理器，用于快速杀灭压载水海洋生物；水力空化液液混流高级氧化处理器的入水为清水舱(10)中过滤后的压载水，由离心泵压入，压入的压载水与注液口注入的集装式高级氧化溶液制备箱(5)输出的高级氧化溶液充分混流并形成水力空化过程，强化杀灭海洋生物的高级氧化反应，保证压载水海洋生物的杀灭效果，处理后的压载水排入压载水静置舱(11)；
所述的压载水汇集处理船体(2)，分为上下两层，包括压载水汇集舱(8)、压载水过滤舱(9)、清水舱(10)、压载水静置舱(11)、压载水排放泵舱(12)五个舱室，用于汇集和处理远洋船舶排放的压载水；其中，压载水汇集舱(8)和压载水排放泵舱(12)布置在上层，压载水过滤舱(9)、清水舱(10)、压载水静置舱(11)布置在下层；所述的压载水汇集处理船体(2)，甲板两侧设置有压载水导流翻板(13)，压载水导流翻板(13)下设置压载水汇集槽(14)，用于接入远洋船舶排放的压载水；压载水汇集槽(14)的底部与压载水汇集舱(8)间设置导管，用于将压载水导流翻板(13)汇集的远洋船舶排放的压载水注入压载水汇集舱(8)内；所述的压载水汇集处理船体(2)，外部两侧布置接合缓冲器(24)，防止压载水汇集处理船体(2)与远洋船舶(23)发生直接碰撞；
所述的压载水汇集舱(8)，用于缓存远洋船舶排放的压载水，远洋船舶排放的压载水在压载水汇集舱(8)内进行絮凝沉淀；
所述的压载水过滤舱(9)，采用砂滤模式，用于去除未在压载水汇集舱(8)沉淀的悬浮颗粒物；压载水过滤舱(9)的入水口设置在上部，出水口设置在下部，利用水重力将压载水汇集舱(8)内的压载水引入压载水过滤舱(9)；压载水过滤舱(9)和清水舱(10)的上部平面为斜板；未在压载水汇集舱(8)沉淀的悬浮颗粒物，从压载水过滤舱(9)的入水口进入压载水过滤舱(9)，进行过滤，过滤后的远洋船舶压载水从压载水过滤舱(9)的出水口流入清水舱(10)；压载水过滤舱(9)设置反冲洗功能，反冲洗水流由清水舱(10)反向压入压载水过滤舱(9)，反冲洗水沿压载水过滤舱(9)和清水舱(10)上部平面的斜板流入压载水汇集舱(8)，反冲洗过滤物沉积在压载水汇集舱(8)底部，由吸污机吸出；
所述的清水舱(10)设置在压载水过滤舱(9)和压载水静置舱(11)之间，底部与压载水过滤舱(9)相通，上部通过高级氧化处理入水管路(15)与集装式压载水高级氧化处理系统(1)相通；清水舱(10)与压载水静置舱(11)通过带电动阀门的回流管路(16)相通；
所述的压载水静置舱(11)用于暂存处理后的压载水，自然降解其中的残余氧化物后，通过压载水外排放管路(17)排入海中；如果拟排放的压载水达不到排放标准，开启回流管路(16)电动阀门，压载水静置舱(11)内的压载水进入清水舱(10)，重新进行高级氧化处理；压载水静置舱(11)上部的一端通过高级氧化处理出水管路(18)与集装式压载水高级氧化处理系统(1)相通，另一端通过压载水排放泵入水管路(19)与压载水排放泵舱(12)的压载水排放泵(7)相连；
所述的压载水排放泵舱(12)，设有压载水排放泵(7)、压载水取样孔(20)和残余气体加热排放器(21)；
工作时，首先将远洋船舶压载水处理驳船(22)拖曳至远洋船舶(23)边侧，远洋船舶压载水处理驳船(22)就位后，在远洋船舶压载水排放口处展开压载水收集翻板(13)，引导远洋船舶排放的压载水(25)经压载水汇集槽(14)汇集到压载水汇集舱(8)内，启动压载水汇集过程(26)；在汇集过程中，同时在压载水汇集槽(14)内加入絮凝剂，启动絮凝过程(27)；在水重力的作用下，压载水汇集舱(8)内的压载水进入压载水过滤舱(9)，启动过滤过程(28)；过滤后的压载水进入清水舱(10)，并通过高级氧化处理入水管路(15)将过滤后的压载水引入集装式压载水高级氧化处理系统(1)，启动高级氧化过程(29)；经高级氧化处理后的压载水通过高级氧化处理出水管路(18)进入压载水静置舱(11)中静置，启动静置过程(30)；经检测(31)合格后排放，如果检测(31)不合格，则通过回流管路(16)将静置舱(11)内的压载水回注到清水舱(10)中，再次进行高级氧化处理。
2.根据权利要求1所述的一种用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船，其特征在于：
所述的集装式电源箱(3)的电力输入采用三相AC380V岸电或船电；
所述的集装式储气箱(4)，富氧机输出气体中，氧气体积比大于90％；空气储气罐容积大于1.2m3，设计工作压力不低于1.0MPa；富氧储气罐容积大于3.6m3，设计工作压力不低于0.8MPa；无油空压机、富氧机、空气储气罐和富氧储气罐之间的管路均采用不锈钢管连接；所述的集装式储气箱(4)与集装式高级氧化溶液制备箱(5)之间的供气管路采用抗腐蚀、抗氧化的高压软管连接，高压软管耐压大于1.0MPa；
所述的集装式高级氧化溶液制备箱(5)，其中，①分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列，其产生的高浓度活性氧浓度为0～150g/m3，组成阵列的大气压非平衡等离子体发生模块采用平板电极结构，电极表面覆盖有纯度为99％的α-Al2O3电介质层，电介质层厚度为0.5mm～1.0mm，放电间隙为0.5mm～1.5mm，放电模式为微流注与微辉光交替促成放电模式；分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列所需工作气体富氧来自集装式储气箱(4)，制备的活性氧气体输送至水力空化气液混溶反应器的注气口；②水力空化气液混溶反应器，用于将分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列产生的活性氧与海水充分混溶，引发高级氧化反应；水力空化气液混溶反应器采用并联结构，由5个水力空化气液混溶反应单元组成，该单元采用渐进式管路收缩结构，管路入口和出口直径为34mm，收缩区直径为13mm，入口导流锥形管长度为25mm，出口导流锥形管长度100mm，收缩区管路设置有注气口和环形狭缝，注气口和环形狭缝相连接，注气口直径为5mm，环形狭缝宽度为2.5mm，环形狭缝深度为2mm；水力空化气液混溶反应单元入出口压力差值为100kPa～400kPa，每个单元的水通量为7m3/h～13m3/h，通过采用可控的并联结构，水力空化气液混溶反应器制备高级氧化溶液能力在7m3/h～65m3/h范围内调控，依据需要其海水中TRO浓度在3～10g/m3范围内调节；③压力缓冲调节器，设置在分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列活性氧输出口与水力空化气液混溶反应器注气口之间，用以保证分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列活性氧输出口压力为101.3kPa，水力空化气液混溶反应器注气口压力为50～95kPa，使分区激励式大气压高浓度活性氧发生阵列工作效能不受水流波动的影响，同时保证水力空化的效果；④延迟反应罐，接在水力空化气液混溶反应器出水口，延迟反应罐入水口由罐体上部旁侧通过管路插入罐底中心，罐体内安装有折板，折板表面附有吸附材料，入水水流沿折板由下至上输送至出水口，出水口设置在罐体顶端；延迟反应罐的作用是降低水力空化气液混溶反应器出口压力，延长活性氧与水反应时间，吸附水体中微小颗粒污染物和有机物，最终提高高级氧化溶液的TRO浓度；⑤过滤器，50μm袋式结构，用于除去入水水体中的颗粒物，防止污染和阻塞水力空化气液混溶反应器；集装式高级氧化溶液制备箱(5)的输水管路采用不锈钢材质；
所述的集装式水力空化高级氧化处理箱(6)，其中，离心泵泵体材质为316L不锈钢，最大输水流量550m3/h，扬程不低于48m；水力空化液液混流高级氧化处理器由10个水力空化液液混流高级氧化处理单元组成，每个单元均采用渐进式管路收缩结构，管路入口和出口直径为74mm，收缩区直径为30mm，入口导流锥形管长度为65mm，出口导流锥形管长度275mm，收缩区管路设置有2个注液口，注液口直径40mm，注液口和环形狭缝相连接，环形狭缝宽度为5mm，深度为2.5mm，水力空化液液混流高级氧化处理单元入出口压力差值为100kPa～350kPa，每个单元的水通量为30m3/h～55m3/h，通过采用可控并联结构，水力空化液液混流高级氧化处理器处理压载水能力在300m3/h～550m3/h范围内调控。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船，其特征在于，所述的压载水过滤舱(9)和清水舱(10)上部平面的斜板，倾斜角度为5°，清水舱(10)上部平面的最低处高于压载水静置舱(11)上部平面200mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船，其特征在于，所述的静置过程(30)，其静置时间不低于1小时，以保证残余氧化物有效分解；若静置时间不足1小时情况下紧急排放，需检测压载水中是否存在残余氧化剂，如存在则需添加中和剂中和(32)后排放。
5.根据权利要求3所述的一种用于港区作业的远洋船舶压载水处理驳船，其特征在于，所述的静置过程(30)，其静置时间不低于1小时，以保证残余氧化物有效分解；若静置时间不足1小时情况下紧急排放，需检测压载水中是否存在残余氧化剂，如存在则需添加中和剂中和(32)后排放。
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