CN109789917B - 压载水处理和中和 - Google Patents

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Abstract

提供了用于中和来自压载水和/或冷却水杀生物处理和消毒系统的排放水的技术和系统。所述系统除其他之外利用氧化还原电位控制来将电催化生成的杀生物剂的脱氯调节至船舶浮力系统和船舶冷却水系统中可允许的排放水平。

Description

压载水处理和中和
相关申请的交叉引用
本公开内容要求于2016年9月23日提交的题为BALLAST WATER DECHLORINATIONSYSTEM AND METHOD的美国专利申请第62/398,798号的权益，该美国专利申请出于所有目的以其整体通过引用并入本文。
领域
本公开内容涉及船舶浮力消毒和生物污垢处理系统和技术，并且特别是涉及利用氧化还原电位值和保留时间来抑制生物活性并调节电催化生成的氯基氧化剂或杀生物剂的中和。
相关技术
基于氯的消毒系统可以利用氯气、块体次氯酸钠和原位生成的氯或次氯酸钠电解发生器。电解海水以产生氯已经被用于冷却系统的生物污垢控制，所述冷却系统例如利用海水作为冷却剂的系统。此外，自清洁管中管(self-cleaning tube-in-tube)电化学电池的发展已经导致在船用应用中使用电氯化，例如用于发动机冷却系统和空调以及其他辅助系统的生物污垢控制。
用于陆基电氯化系统的典型系统布局在图1中示意性地呈现。将含氯化物的水例如海水从源1中回收，并且通过泵2泵送通过电解发生器3，在电解发生器3中可以生成氯基杀生物剂(biocidal agent)或杀生物剂(biocide)。含有杀生物剂的电解发生器3的出口被任选地输送到储罐5中。电源4向电解发生器3提供电流，以实现氯基杀生物剂的生成。储罐5典型地配备有一个或更多个鼓风机6，所述鼓风机6将氢气副产物稀释或分散至安全浓度。氢气去除可以使用代替吹风机和罐或者除吹风机和罐之外的水力旋流器来实现。一个或更多个定量给料泵7可以用于将杀生物剂定量给料至使用点，典型地通过分配装置8。使用点典型地是向另一过程提供水的进入池(intake basin)，所述另一过程例如但不限于冷却环路9。在一些应用中，脱氯系统(未示出)可以在冷却水排放之前利用中和剂用于冷却水的下游处理。陆基系统可以以相对高的浓度产生次氯酸盐溶液，例如，在约500ppm至2000ppm氯的范围内。
船舶使用压载水舱来提供稳定性和操纵性。典型地，压载舱在一个港口在货物卸载操作之后或在货物卸载操作期间填充有水。然后，压载水可以在另一港口在货物装载操作期间排放。实际上，压载水可以从第一港口转移至第二港口，其中有可能在第二港口处引入水生滋扰物种(aquatic nuisance species)(ANS)，这可能是有害的生态问题。
船用压载水管理(BWM)系统可以利用电氯化系统，例如图2中示例性地示意性地示出的系统，以降低或抑制压载水中ANS的生物活性。典型地，BWM系统被配置成用于低氯输出，其中直接注射氯化水，所述氯化水例如含有氯基杀生物剂的氯化水。在船用系统中，海水典型地使用增压泵2从例如海水柜(sea chest)1的源输送至电解发生器3，电解发生器3典型地通过电源4供电以生成氯基杀生物剂。来自电解发生器3的含有杀生物剂的产物流典型地通过分配装置8被注入到海水柜1。水可以被排放至船外D。典型地，氯浓度分析仪(未示出)被用于监控和保持残余氯的浓度。然而，这样的系统没有考虑到其中可以发生压载操作的不同港口的氯需求量的变化。例如，氯需求量可能受海水中氮化合物的浓度的影响，所述海水中氮化合物的浓度可以从港口到港口和从季节到季节而显著地变化。氯需求量的波动可以在各种船用系统中产生高于期望的或可接受的氧化剂浓度，例如，高的游离氯浓度，这进而可以加速或促进船舶系统和辅助单元操作的腐蚀，所述辅助单元操作例如但不限于压载水泵、管道和舱(tank)。此外，与氯分析仪控制方案相关的变化可以促进消毒副产物(DBP)的不期望的形成。
概述
本公开内容的一个或更多个方面可以涉及船舶中的BWM系统。在一些情况下，BWM系统可以涉及处理BWM系统中的压载水。在一些情况下，BWM系统可以涉及利用杀生物剂。在一些情况下，BWM系统可以包括杀生物剂发生器。例如，BWM系统可以包括氯化系统，所述氯化系统包括杀生物剂发生器，例如，被配置成生成待被引入到压载舱中的压载水中的氯基杀生物剂的电解器。在另外的情况下，BWM还可以包括脱氯系统，所述脱氯系统被配置成至少部分地中和压载水中的杀生物剂，例如减少压载水中的杀生物剂。BWM系统还可以包括第一控制器，所述第一控制器被配置成调节电解器和脱氯系统中的任何一个或更多个的操作。脱氯系统可以包括中和剂源，所述中和剂源被选择为减少待从船舶排放的压载水中的杀生物剂，例如氯基杀生物剂。脱氯系统还可以包括氧化还原电位(ORP)传感器，所述氧化还原电位(ORP)传感器被配置成确定待排放的压载水的ORP值。脱氯系统可以涉及第二控制器，所述第二控制器被配置成以第一脱氯模式、第二脱氯模式和第三脱氯模式中的至少一种调节中和剂向待排放的压载水中的添加。如果待排放的压载水的ORP值是小于约200mV的最大期望值，则第二控制器以第一脱氯模式调节中和剂的添加。如果待排放的压载水的ORP值小于约200mV，则第二控制器以第二脱氯模式调节中和剂的添加。如果待排放的压载水的ORP值是至少约200mV的最小期望值，则第二控制器以第三脱氯模式调节中和剂的添加。
在一些实施方案中，脱氯系统还包括第二ORP传感器，所述第二ORP传感器被配置成确定中和剂引入到待排放的压载水的点下游的压载水的ORP值。
在一些实施方案中，第二控制器还被配置成调节中和剂向待排放的压载水中的高目标脱氯浓度的中和剂的添加。
在一些实施方案中，第一高目标脱氯浓度为约12mg/L，第二高目标浓度为约8mg/L，第三高目标脱氯浓度为约8mg/L，第四高目标脱氯浓度为约5mg/L，并且第五高目标浓度为约3mg/L。
在一些实施方案中，第一高目标脱氯浓度为约6mg/L，第二高目标浓度为约3mg/L，第三高目标脱氯浓度为约6mg/L，第四高目标脱氯浓度为约5mg/L，并且第五高目标浓度为约3mg/L。
在一些实施方案中，第一低目标脱氯浓度为约5mg/L，第二低目标浓度为约3mg/L，第三低目标脱氯浓度为约5mg/L，第四低目标脱氯浓度为约3mg/L，并且第五低目标浓度为约1mg/L。
在一些实施方案中，第一低目标脱氯浓度为约3mg/L，第二低目标浓度为约1mg/L，第三低目标脱氯浓度为约3mg/L，第四低目标脱氯浓度为约2mg/L，并且第五低目标浓度为约1mg/L。
在一些实施方案中，第一目标脱氯浓度在从约5mg/L至约12mg/L的范围内，第二目标浓度在从约3mg/L至约8mg/L的范围内，第三目标脱氯浓度在从约5mg/L至约8mg/L的范围内，第四目标脱氯浓度在从约3mg/L至约5mg/L的范围内，并且第五目标浓度在从约1mg/L至约3mg/L的范围内。
在一些实施方案中，第一目标脱氯浓度在从约3mg/L至约6mg/L的范围内，第二目标浓度在从约1mg/L至约3mg/L的范围内，第三目标脱氯浓度在从约3mg/L至约6mg/L的范围内，第四目标脱氯浓度在从约2mg/L至约5mg/L的范围内，并且第五目标浓度在从约1mg/L至约3mg/L的范围内。
根据另一方面，本公开内容的实施方案提供了管理船舶压载水的方法。所述方法包括将压载水吸入船舶的压载舱中；电解生成氯基杀生物剂；将氯基杀生物剂引入到压载水中；从压载舱中排放压载水；通过在压载水从压载舱中排放期间以低脱氯模式和高脱氯模式中的至少一种向压载水添加中和剂来将压载水脱氯。如果待排放的压载水的ORP值小于约200mV，则以低脱氯模式进行脱氯。如果待排放的压载水的ORP值为至少约200mV，则以高脱氯模式进行脱氯。
在一些实施方案中，所述方法还包括通过在添加中和剂之后确定压载水排放的第二ORP值来确认压载水的脱氯。如果存在以下中的至少一项，则确认待排放的压载水的脱氯：(a)当以低脱氯模式进行脱氯时，第二ORP值小于添加中和剂之前压载水的ORP值，以及(b)当以高脱氯模式进行脱氯时，第二ORP值小于约300mV。
根据另一方面，本公开内容的实施方案提供了被流体地连接至船舶压载水系统的BWM系统，所述船舶压载水系统被配置成将压载水从压载水源引入到压载舱中并且从压载舱中排放压载水。BWM系统包括氧化还原电位(ORP)传感器，所述氧化还原电位(ORP)传感器被设置成测量来自压载水源的压载水的第一ORP值和从压载舱排放的压载水的第二ORP值中的至少一个；氯化系统，所述氯化系统被配置成电解生成次氯酸盐杀生物剂，并且被设置成将至少一部分所生成的次氯酸盐杀生物剂引入到压载水中；脱氯系统，所述脱氯系统被配置成以低脱氯模式和高脱氯模式中的至少一种将中和剂引入至从压载舱排放的压载水。
在一些实施方案中，BWM系统还包括压载水泵，所述压载水泵被设置成从压载水源抽取压载水并且将压载水引入到压载舱中；过滤器，所述过滤器被设置成去除来自压载水源的压载水中的至少一部分固体；以及第二ORP传感器，所述第二ORP传感器被设置成测量从压载舱排放的压载水的第三ORP值。
在一些实施方案中，BWM系统还包括被流体地连接至氯化系统的上游的含氯化物的水源，并且其中氯化系统还被配置成由含氯化物的水电解生成次氯酸盐杀生物剂。
在一些实施方案中，BWM系统还包括氯化系统，所述氯化系统被配置成将至少一部分所生成的次氯酸盐杀生物剂引入到过滤器上游的压载水中。
在一些实施方案中，BWM系统还包括含氯化物的水源，所述含氯化物的水源是船舶冷却水系统、海水柜和储水舱中的一种。
在一些实施方案中，BWM系统还包括控制器，所述控制器被配置成基于第三ORP值确认从压载舱排放的压载水的脱氯。
附图简述
附图不旨在按比例绘制。在附图中，在各个图中图示出的每个相同的或者接近相同的部件用相似的编号表示。出于清楚的目的，并非每个部件都可以在每个图中被标记。在附图中：
图1是陆基电氯化系统的示意图；
图2是船用电氯化系统的示意图；
图3是根据本公开内容的至少一个方面的船用处理系统200的示意图；
图4是根据本公开内容的一些方面的处理系统的另一个示意图；
图5是可以在本公开内容的一个或更多个方面中实现的控制系统的表示；
图6是根据本公开内容的一些方面的船用消毒控制方案的示意图；以及
图7是根据本公开内容的一些方面可以实现的中和控制方案的示意图。
描述
本公开内容的一个或更多个方面涉及压载水管理系统。本公开内容的一些方面提供了可以降低ANS分散的可能性的压载水管理系统和技术。本公开内容的一个或更多个方面涉及压载水管理系统中的电氯化系统。本公开内容的又其他方面提供了利用压载水的电解处理的压载水管理系统。本公开内容的其他方面提供了在压载水中保持足以补救ANS的氧化还原电位值的压载水管理系统和技术。本公开内容的其他方面提供了压载水管理系统和技术，所述压载水管理系统和技术在压载水可以被排放之前控制杀生物剂浓度，而无需另外的补救子系统和技术。本公开内容的一些有利方面提供了降低过量或不期望水平的氧化杀生物剂的可能性的系统和技术。本公开内容的一个或更多个另外的方面涉及压载水管理系统，所述压载水管理系统提供了具有可接受水平的杀生物剂的排放压载水。本公开内容的另外的方面提供了现有船舶压载水管理系统的改装或修改。在一些情况下，本公开内容的一个或更多个方面涉及用于处理船舶浮力系统中的压载水和用于其他船舶系统中的生物污垢控制或处理的消毒系统和技术。本公开内容的一个或更多个方面可以特别地涉及用于冷却水系统和压载水系统的船用处理系统。本公开内容的甚至另外的方面涉及促进任何上述方面。
在一些情况下，压载水管理系统包括一个或更多个压载舱，所述一个或更多个压载舱通过压载管线或多条压载管线单独地或组合地流体连接至一个或更多个压载水源。在一些情况下，压载水管理系统还包括杀生物剂或杀生物剂，或杀生物剂源。如本文所用的，杀生物剂是将生物体(典型地是压载水中的微生物)中和、灭活、消毒或生物学上使其呈惰性或至少不能进一步具有生物活性的任何剂。在一些配置中，杀生物剂可以是氯基氧化剂。在压载水管理系统的又一些实施方案中，杀生物剂可以原位生成。例如，杀生物剂源可以包括电解器，所述电解器被配置成由含氯化物的水电解生成氯基杀生物剂。
压载水管理系统的操作可以基于压载水的至少一个测量特性。本公开内容的一些方面可以提供最低水平的杀生物剂，所述最低水平的杀生物剂仍然提供或甚至确保压载水的消毒，优选地其中压载水系统的含水结构的很小或最小的腐蚀，以及潜在危险消毒副产物的很少或最小的形成。本公开内容的一些方面可以提供至少部分地基于待被处理或正在被处理的水的氧化还原电位的系统，所述待被处理或正在被处理的水例如待被引入到压载舱中的压载水。本公开内容的一些特定方面提供了系统和技术，所述系统和技术有利地提供了最低水平的杀生物剂，例如游离有效氯，或者涉及杀生物剂浓度，所述杀生物剂浓度确保生物活性的有效灭活或压载水的消毒，同时最小化或至少降低船舶结构和辅助单元操作的腐蚀的可能性，并且在一些情况下，最小化或至少减少潜在危险消毒副产物的形成。
在一些情况下，压载水管理系统可以被配置成通过压载水管线将压载水引入到压载舱中，并且从压载舱中排放压载水。系统典型地包括杀生物剂源和中和系统，所述杀生物剂源被配置成将杀生物剂引入到压载水中，所述中和系统被配置成在引入时间段期间以中和剂的第一剂量速率的低模式(LOW mode)和以中和剂的第二剂量速率的高模式(HIGHmode)中的至少一种将中和剂在中和剂引入位点处引入到排放压载水中。典型地，第一剂量速率小于第二剂量速率，并且中和剂被选择为至少部分地中和杀生物剂的杀生物活性。在一些配置中，中和系统在引入时间段期间以高模式将中和剂引入到排放压载水中。所述系统还包括压载水泵，所述压载水泵被设置成通过压载水管线将压载水泵送到压载舱中。所述系统还包括过滤器，所述过滤器被流体地连接至压载水管线并且被设置成从待引入到压载舱中的压载水中去除至少一部分固体。杀生物剂源被配置成在过滤器上游引入至少一部分杀生物剂。杀生物剂源包括电解器，所述电解器被配置成由含氯化物的水源电解生成杀生物剂；所述含氯化物的水源是船舶冷却水系统、海水柜和含氯化物的储水舱中的任何一种。杀生物剂源包括被流体地连接至含氯化物的水源的入口，所述含氯化物的水源与压载水管线流体隔离。所述系统还包括第一ORP传感器，所述第一ORP传感器被配置成测量中和剂引入位点上游的排放压载水的第一ORP值。如果在引入时间段之后，第一ORP值小于目标ORP值，则中和系统以关闭模式(OFF mode)中止引入中和剂。所述系统还包括第二ORP传感器，所述第二ORP传感器被配置成测量中和剂引入位点下游的排放压载水的第二ORP值；以及控制器，所述控制器被配置成如果第一ORP值和第二ORP值之间的差在容许ORP值内，则确认排放压载水中杀生物剂的中和。如果在引入时间段之后，第一ORP值小于目标ORP值，则中和系统中止以高模式引入中和剂，并且以低模式引入中和剂。所述系统还包括第二ORP传感器，所述第二ORP传感器被配置成测量中和剂引入位点下游的排放压载水的第二ORP值，并且控制器可以被配置成如果第二ORP值小于第一ORP值，则确认排放压载水中杀生物剂的中和。如果在引入时间段之后，第一ORP值大于目标ORP值，则中和系统以高模式继续引入中和剂。控制器可以被配置成如果第二ORP值小于合格ORP值(conformity ORP value)，则确认排放压载水中杀生物剂的中和。
本公开内容的一些方面还可以涉及管理排放压载水通过压载管线从压载舱的排放。管理可以涉及确定排放压载水的第一ORP值，并且在引入时间段期间以剂量速率将中和剂引入到排放压载水中。典型地中和剂被选择为至少部分地中和排放压载水中杀生物剂的杀生物活性。管理可以涉及在将中和剂引入到排放压载水中之后确定排放压载水的第二ORP值，并且在引入时间段之后，如果第一ORP值小于目标ORP值，则中止中和剂的引入，或者如果第一ORP值小于目标ORP值，则将剂量速率降低至第二剂量速率，或者如果第一ORP值大于目标ORP值，则以剂量速率继续引入中和剂。杀生物剂可以由来自水源的含氯化物的水电解，其中水源与压载管线流体隔离。在将压载水引入到压载舱中之前，可以去除至少一部分具有至少约四十微米的至少一个尺寸的颗粒或生物体。在从压载水中去除至少第一部分的颗粒或生物体之前，可以将第一部分的杀生物剂引入到压载水中，并且在将去除了颗粒的压载水引入到压载舱中之前，可以将第二部分的杀生物剂引入到压载水中。管理还可以包括基于第一ORP值和第二ORP值之间的差来确认杀生物剂的中和。目标ORP值典型地为约200mV。
本公开内容的另一方面可以涉及具有计算机可执行指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可执行指令当通过控制器执行时，使得控制器接收测量的ORP值，所述测量的ORP值表示通过船舶的压载管线从压载舱排放的排放压载水的ORP；以第一剂量速率将来自中和剂源的中和剂引入到排放压载水中，持续一段引入时间段，其中中和剂被选择为至少部分地中和排放压载水中杀生物剂的杀生物活性；以及如果测量的ORP值小于目标ORP值，则在引入时间段之后中止中和剂的引入，或者如果测量的ORP值小于目标ORP值，则在引入时间段之后将第一剂量速率降低至第二剂量速率，或者如果测量的ORP值大于目标ORP值，则在引入时间段之后保持以第一剂量速率引入中和剂。
在一些配置中，所述系统可以包括压载水源，例如海水；传感器，所述传感器被设置成测量并传输表示压载水的氧化还原电位的测量信号；杀生物剂源，所述杀生物剂源被设置成将杀生物剂引入到压载水中；以及控制器，所述控制器被设置成接收来自传感器的测量信号，并且被配置成至少部分地基于测量信号和典型地在从约200mV至约1,000mV的范围内的处理ORP值，生成输出信号并将其传输至杀生物剂源，以调节杀生物剂引入到压载水中的速率。在一些情况下，杀生物剂源可以包括电氯化系统，所述电氯化系统被配置成由含氯化物的水生成卤素基杀生物剂。在其他情况下，电氯化系统可以包括被流体地连接至压载水、海水、含氯化物物质的水或其组合的源的入口，并且可以被配置成生成次氯酸盐化合物作为杀生物剂。电氯化系统可以包括第一出口，所述第一出口在其下游的点处流体地连接至压载水、海水、含有氯化物物质的水或其组合的源的出口。在一些情况下，电氯化系统可以包括第二出口，所述第二出口被流体地连接至压载舱入口的上游和电氯化系统入口的下游。电化系统典型地被配置成生成次氯酸盐化合物和氧化的物质。在一些情况下，输出信号典型地将通过电氯化系统的电解器的电流密度调节为至少约1,000Amp/m2。在船用水处理系统的又另外的实施方案中，处理ORP值在从约500mV至约750mV的范围内。此外，处理ORP值可以基于强制的或规定的消毒要求。控制器还可以被配置成调节杀生物剂引入到海水柜中的速率，以在被引入到船用冷却系统中的水中实现目标生物污垢控制值。所述系统还可以包括被流体地连接至电解器的下游的脱气罐。压载水、海水、含氯化物物质的水或其组合的源可以是可以被流体地连接至船用冷却水系统的海水柜。
涉及管理压载水的本公开内容的一个或更多个方面可以涉及处理待通过压载管线从压载水源引入到压载舱中的压载水。在其一些实施方案中，处理待被引入到压载舱中的水的方法可以包括将杀生物剂引入到水中；并且调节杀生物剂的引入速率，以在水中实现在从约200mV至约1,000mV的范围内的目标水氧化还原电位值。引入杀生物剂可以包括生成包括至少一种卤化物质的杀生物剂流。调节杀生物剂的引入速率可以包括调节杀生物剂发生器的操作参数，以实现在从约500mV至约750mV的范围内的目标水氧化还原电位值。处理待被引入到压载舱中的水的方法还可以包括将一部分杀生物剂流引入到水源中。处理待被引入到压载舱中的水的方法还可以包括调节杀生物剂添加到水源中的速率，以实现杀生物剂的期望的生物污垢控制浓度。在一些有利的实施方案中，处理水的方法可以包括在电解器中电解含氯化物的水以生成杀生物剂流。电解一部分来自源的水可以包括生成包括次氯酸盐的杀生物剂流，以及在一些情况下，生成包括次氯酸盐和氧化的物质的杀生物剂流。含氯化物的水源可以包括被流体地连接至船用冷却系统的海水柜。在一些情况下，含氯化物的水源与将压载水引入到压载舱中的压载管线流体隔离。然而，在其他配置中，含氯化物的水源可以是具有循环通过其中的海水的冷却系统、另一压载舱、单独的储舱或其组合。在又其他配置中，含氯化物的水源可以是能够至少部分地填充有来自例如海水柜的海水的储舱。
本公开内容的一个或更多个方面可以涉及修改具有通过压载管线连接至海水源的压载舱的压载水系统的方法。在其一些实施方案中，修改压载水系统的方法可以包括将电解器的入口连接至海水源，将电解器出口的出口连接至脱气罐的入口，以及将控制器连接至电解器和设置在脱气罐的出口下游的氧化还原电位传感器。控制器优选地被配置成调节电解器的操作参数，以在待被引入到压载舱中的海水中实现在从约200mV至约1,000mV的范围内的目标氧化还原电位值。目标氧化还原电位值可以在从约500mV至约750mV的范围内。修改压载水系统的方法还可以包括将脱气罐出口连接至压载舱的入口。此外，修改压载水系统的方法可以包括将脱气罐出口连接至海水源。所述方法可以包括将氧化还原电位传感器设置在被连接在海水源和压载舱之间的过滤器的上游。海水源可以包括有利地储存含氯化物的水的海水柜或储器。船用水处理系统可以具有在650ppm至750ppm的范围内的目标氧化还原电位值。传感器可以包括金尖端(gold-tip)电极。船用水处理系统还可以包括第二传感器，所述第二传感器被设置成测量压载舱中的水的游离氯浓度和氧化还原电位中的至少一个。船用水处理系统可以具有第二传感器，所述第二传感器被设置成测量并传输表示待从压载舱排放的水的游离氯浓度、总氯浓度和氧化还原电位值中的至少一个的第二测量信号。船用水处理系统可以包括控制器，所述控制器还被配置成接收第二测量信号，并且至少部分地基于第二测量信号以及目标游离氯浓度、目标总氯浓度和第二目标氧化还原电位值中的至少一个来生成第二输出信号。
本公开内容的一个或更多个方面可以涉及水体中船舶上的船用水处理系统。所述处理系统可以包括含有至少一种氯化物物质的水源；被流体地连接至源和水体中的至少一个的过滤器；被流体地连接至过滤器下游的压载舱；传感器，所述传感器被设置成测量并传输表示海水的氧化还原电位的测量信号；杀生物剂源，所述杀生物剂源被设置成将杀生物剂引入到压载舱中；以及控制器，所述控制器被设置成接收来自传感器的测量信号，并且被配置成至少部分地基于测量信号和在从约200mV至约1,000mV的范围内的目标氧化还原电位值，来生成输出信号并将其传输至杀生物剂源，以调节杀生物剂引入到压载舱中的至少一个和引入到待被引入到过滤器中的水中的速率。
涉及船用水处理系统的另外的实施方案可以包括海水、含氯化物物质的水或其混合物的源，当船不在海水中时，所述源可以是用于储存海水、含氯化物物质的水或其混合物的储存容器。因此，例如，当船舶通过淡水水体时，海水可以被积聚并储存在一个或更多个储器中，并且被本文描述的一个或更多个杀生物剂源利用。实际上，在一些实施方案中，具有两个或更多个压载舱的船舶可以利用任何压载舱来储存海水，并且随后利用至少一部分储存的海水作为用于杀生物剂源的含氯化物的水源。
本公开内容的一个或更多个方面提供了船舶水系统的生物污垢控制。例如，用于消毒的电催化生成的剂也可以用于抑制船舶的冷却系统的生物污垢，典型地以比用于消毒的氧化剂浓度更低的氧化剂浓度。
氯需求量可以与与氯反应的无机化合物和有机化合物的存在有关。直至氯需求量被满足，很可能将不存在可用于消毒的游离氯。如果存在氮化合物，则可以形成氯胺，氯胺被认为是比游离氯弱的杀生物剂。氯剂量(CD)典型地取决于总残余氯(TRC)和氯需求量(需求量氯)，如等式(1)中的关系所表示的。
TRC＝剂量氯-需求量氯 (1)
总残余氯可以由等式(2)中的关系表示。
TRC＝[氯胺]+[游离氯] (2)
当存在时，游离氯例如HOCl，典型地根据等式(3)中的关系解离。
HOCl→H++OCl- (3)
次氯酸(HOCl)是优选的杀生物剂。然而，使用TRC用于表征氯处理的有效性不能提供消毒有效性的准确预测，特别是对于处理从污染的海港泵送至船舶上的压载水，因为氯胺浓度的变化可以产生一系列有效的TRC，从低至小于5ppm到高至40ppm。如果过量的游离氯被用于适应需求量变化，则产生不期望的腐蚀风险，例如船舶钢结构的腐蚀，以及导致潜在有毒消毒副产物例如三卤甲烷(THM)的形成，这典型地取决于氯需求量和游离有效氯的水平。
因此，本公开内容提供了系统和技术，所述系统和技术提供了在导致例如压载水的有效消毒的水平对杀生物剂的添加或引入的可靠控制。实际上，本公开内容的一些方面提供了降低过氯化的可能性的系统和技术。本公开内容的又另外的方面可以涉及允许选择、监测和调节有效杀生物剂剂量的系统和技术，所述有效杀生物剂剂量将使腐蚀和副产物生成的可能性最小化或降低该可能性。本公开内容的优选方面提供了在任何港口中的压载水的有效消毒，与例如氯需求量、污染水平和pH的当地海水条件无关，这可以通过利用本公开内容的方面来确保，这些方面保持足够的杀生物剂氧化强度，如通过测量的ORP或氧化还原电位所表示的。
至少一个ORP探头或传感器可以被用于本公开内容的一个或更多个实施方案中，所述至少一个ORP探头或传感器被配置成测量水的氧化还原电位(oxidation reductionpotential)或氧化还原(redox)电位。测量的电位可以通过水中最具活性的氧化剂或还原剂来限定，在本公开内容的一些方面中，所述最具活性的氧化剂或还原剂典型地是HOCl。然而，因为海水典型地包括约50ppm至约60ppm的溴化钠，因此利用氯的海水消毒可以至少部分地通过例如次溴酸的溴化物质来实现，所述溴化物质根据等式(4)转化。
HOCl+NaBr→NaCl+HOBr (4)
用于特定应用的氧化还原电位Eh典型地基于能斯特方程(5)。
Figure GDA0002004482270000131
其中Eh是反应的氧化还原电位，E0是标准电位，RT/nF是能斯特数(Nernstnumber)，Aox表示氧化剂的活性，并且Ared表示还原剂的活性。
氯典型地具有1490mV的标准电位，而溴典型地具有1330mV的标准电位。在7至8.4的范围内的海水的典型pH下，HOBr的浓度比HOCl的浓度更稳定。例如，在8.0的pH下，未解离的HOBr物质为约83％，而HOCl物质为约28％。因此，认为通过氯的海水消毒所需的ORP水平可以不同于关于淡水确立的ORP水平。
确立用于处理海水的处理ORP值，例如用于压载水处理的处理ORP值，可以有利于有助于将例如氯的氧化剂浓度保持在提供消毒或生物污垢控制同时提供管道和其他润湿船体结构的低腐蚀可能性的水平。对于某些系统，包括连续氯化型系统，认为氯水平(或氧化剂水平)可以保持在小于约0.5ppm至1.0ppm的范围内，并且优选地在从0.1ppm至0.2ppm的范围内。因此，在一些实施方案中，可以确定处理ORP值的上限，以便提供约1ppm的相应的氯水平，或者提供不超过可接受腐蚀速率的条件。经验信息可以用于至少部分地确立ORP水平和测量的腐蚀速率之间的关系。例如，每年1密尔(mil)的钢腐蚀速率可以用作可接受的准则，以至少部分地定义处理ORP值的上限。处理ORP值的下限可以被确定为在足以提供期望的灭活效果的条件。例如，经验信息可以用于确立ORP水平和灭活效率之间的关系。
可以影响游离氯残余技术的杀菌效力的因素包括氯残余浓度、接触时间、pH和水温。pH值也可以从港口到港口或从季节到季节而变化。例如，高的海水pH可以由季节性藻类爆发(seasonal algae bloom)引起。因为基于固定氯输出的处理系统典型地被设计成满足最坏的情况，即，在高pH下，因此压载水的过氯化可能在较低的海水pH的条件下产生，其中伴随着增加的腐蚀电位和增加的DBP形成的可能性。
不同于测量氯浓度而不测量其消毒强度的残余氯分析仪，ORP传感器提供了正在被处理的水的氧化(电子消耗)电位或还原(电子供应)电位的定性表示。
来自实验数据的进一步观察表明，当还原剂的量恒定时，氧化还原电位和残余氯浓度均可以用作灭活速率的参数，但是当还原剂的量变化时，则仅仅氧化还原电位仍可以使用。
本公开内容的水处理工艺典型地使用一批可以被用作压载水的海水来进行。在这样的情况下，氧化剂浓度，例如氯，典型地随着时间而减小，因为氧化剂与无机物质、有机物质和生物物质反应。在一些方面中，本公开内容提供了基于正在被处理的水中浓度的动态来控制被处理的水ORP电位。因此，ORP控制典型地被设计成提供时间，用于杀生物剂有效地灭活至少一部分ANS，或优选地大体上全部ANS，例如具有时间延迟环路，同时最小化腐蚀对船舶结构的潜在损害和DBP的形成。
图3示意性地图示出了根据本公开内容的至少一个方面的船用处理系统200。处理系统200可以包括海水源，例如被流体地连接至至少一个压载舱120的海水柜110。处理系统200可以涉及基于氯消毒的水处理系统，其中氯剂量水平由被处理的水的氧化还原电位来控制。例如，处理系统200可以包括ORP控制的系统，所述ORP控制的系统提供可变的氯剂量水平，同时将被处理的海水的目标或期望的氧化还原电位保持在提供ANS的有效死亡率的水平。在本公开内容的一些特定方面中，处理系统200可以提供或优选地保持处在足以提供被处理的海水的消毒的水平的残余次氯酸(HOCl)浓度，与正在被处理的水的品质无关。例如，处理系统200可以避免需要补偿待被处理的水的pH或污染水平，或两者。为了有助于这样的消毒处理，系统200可以包括至少一个探头或传感器210，所述至少一个探头或传感器210被设置成提供被引入到压载舱120中的水的测量特性；至少一个控制器或控制系统C，所述至少一个控制器或控制系统C被设置成从探头或传感器210接收表示测量特性的测量信号。如上所述，优选的非限制性实施方案涉及传感器或探头，所述传感器或探头可以提供水的ORP水平的表示。处理系统200还可以包括至少一种消毒剂或杀生物剂的至少一个源220，所述源220被设置成将至少一种杀生物剂引入到水中。例如，氯供应系统可以用于向被引入到舱120中的水中提供至少一种消毒物质。如示意性地图示出的，可以确立控制反馈环路，以调节试剂向待被处理的水中的引入。至少一个ORP探头可以被直接插入到水管道中，或者为了便于维护，被安装在循环环路中。在其他情况下，ORP监控和控制系统可以包括泵240，所述泵240从压载水主供应110中抽取侧流。优选的是，连接ORP探头与主管线的管道和法兰由与主管线相同的材料构成，以防止可能损害ORP探头或提供不期望的电化腐蚀条件的杂散电流。优选地，至少一个探头具有与主管线相同的电位，这可以通过将探头接地到主管线来实现。
图4呈现了根据本公开内容的一些方面的处理系统300的另一示意图。系统300可以包括海水源，例如设置在船舶中的海水柜310。系统300还可以包括浮力系统或者可以被流体地连接至浮力系统，所述浮力系统典型地包括至少一个压载水舱320。在特定的实施方案中，系统300可以包括氧化剂或杀生物剂的至少一个源330，所述氧化剂或杀生物剂的至少一个源330流体地连接至海水柜310，并且优选地流体地连接至至少一个压载舱320。在又其他实施方案中，海水柜310被流体地连接至利用海水的船舶的至少一个系统。例如，海水柜310可以流体地连接至船舶的至少一个冷却水系统CWS并向其提供海水。此外，氧化剂或杀生物剂的源330可以流体地连接至至少一个冷却水系统CWS。源330可以包括至少一个电驱动设备，例如可以将前体物质电化学地转化为至少一种消毒化合物或杀生物剂化合物的电解器332。源330还可以包括至少一个电源334，所述电源334被设置成向设备332提供电能，以促进从海水柜310或冷却水系统CWS供应的含氯化物的水电催化转化为杀生物剂。源330还可以包括至少一个脱气单元操作336，所述脱气单元操作336有助于通过至少一个排气口V去除在电催化杀生物剂生成过程期间生成的任何气体，例如氢气。源330的至少一个出口可以连接至舱320。优选地，脱气单元操作336的出口流体地连接至舱320。在优选的实施方案中，源330的出口还连接至海水柜310，以提供来自电解器332和脱气单元操作326中的任一个的至少一种含杀生物剂的流。如图7中示意性地示出的，系统300可以利用侧流抽取技术，其中从海水柜310抽取的海水的一部分被引入到源330中，并且将被引入到船舶浮力系统320中的剩余的海水通过至少一个过滤器340过滤。
氧化剂源330可以包括生成至少一种氧化物质的至少一个电驱动设备，例如但不限于电解器332。系统300还可以包括监控系统，所述监控系统包括至少一个传感器或探头，所述传感器或探头被设置成提供系统300的至少一个部件的至少一个特性或性质的表示。如示例性地图示出的，监控系统包括至少一个传感器352，所述传感器352被设置成测量来自主管道线342中的海水柜310的水的至少一个性质；至少一个传感器354，所述传感器354被设置成测量离开浮力系统320的水的至少一个性质，例如浮力系统的一个或更多个压载舱中的水的特性；以及任选地，至少一个传感器356，所述传感器356被设置成测量待排放至出口的水或来自一个或更多个压载舱的排放D的性质。系统300还可以包括至少一个控制器或控制系统C。控制系统C优选地被配置成调节或调整系统300的至少一个操作参数。在本公开内容的特定方面中，控制系统C可以从来自监控系统的至少一个传感器接收至少一个输入信号。在本公开内容的另外的特定方面中，控制系统C可以调节源330和浮力系统中的任一个的至少一个操作参数。在又其他特定方面中，控制系统C还可以监控和控制来自压载舱320的水排放操作。
在包括但不限于压载的浮力调整操作期间，含氧化剂或杀生物剂的流，例如来自源330的氯，可以通过一个或更多个氯分配装置被引入到海水柜310以及主压载水管道342中。主管道342中氯化水的氧化还原电位可以通过包括传感器352的监控系统来监控，所述传感器352可以是ORP传感器。尽管传感器352被示出为设置在过滤器340的下游，但是其他实施方案可以涉及被设置在过滤器340的上游的传感器352，或者甚至在过滤器340的上游或在海水柜310中的另外的传感器，以提供海水的特性的指示或表示。控制系统C可以被配置成从监控系统接收一个或更多个指示或表示，并且相应地调整系统的至少一个操作参数，例如源330的操作参数，优选地基于该至少一个表示来调整。例如，控制系统C可以被配置成将系统300的任何单元操作中的被处理的水的ORP保持在预设的、可接受的或期望的水排放限值内。任选地，在排放或去压载操作期间，至少一种还原剂或中和剂可以从例如还原剂源或中和剂源360引入到排放的被处理的压载水中。
因此，本公开内容的另外的方面可以涉及基于ORP的控制系统和技术以及中和子系统和方法，所述基于ORP的控制系统和技术以及中和子系统和方法优选地在去压载操作期间被排放之前，将被处理的水例如压载水中的残余杀生物剂例如氯和/或次氯酸盐浓缩物去除，或将其浓度降低至可接受的水平，例如降低至目标ORP值。目标ORP值可以基于规定限值。脱氯可以利用例如至少一种还原剂，例如但不限于亚硫酸氢钠、过氧化氢和亚铁盐。氯的中和可以通过操作或配置脱氯控制器例如第一控制器来实现，以将待排放的压载水中的杀生物剂的中和或脱氯设置在从约150mV至约350mV的范围内，优选地在从约200mV至约300mV的范围内，这对于未处理的原海水是典型的。其他中和技术可以利用活性炭、基于紫外线的系统和金属催化的固定床中的任一种。
作为选项，相同的ORP控制装备可以用于压载操作和去压载操作两者，其中在去压载期间适当改变ORP设置。例如，压载水、海水、含氯化物物质的水或其组合可以从海水柜110引入到舱120中，使得舱中水的得到的ORP值具有小于或约为期望或可接受水平的ORP值，例如，300mV，或甚至小于100mV。
在特定实施方案中，ORP传感器356可以测量来自浮力系统的排放水的ORP值或氧化剂浓度；并且控制系统C可以优选地基于来自传感器356的测量信号调节氧化剂中和系统360的操作参数，例如还原剂的添加速率或剂量，所述还原剂至少部分地中和排放水中的任何氧化剂或杀生物剂，或将任何氧化剂或杀生物剂中和至可接受的限值。在一些情况下，总残余氧化剂的浓度可以代替ORP传感器或与ORP传感器结合使用，以在正在被排放的压载水中实现期望水平的残余氧化剂浓度。可以改变期望的排放限值以满足管辖要求。例如，排放水中可接受的氯水平可以小于约1mg/L，在一些情况下，小于约0.5mg/L，在一些情况下，小于2ppm。
在特定实施方案中，ORP传感器354可以测量来自浮力系统的排放水的ORP值或氧化剂浓度；并且控制系统C可以优选地基于来自传感器354的测量信号调节氧化剂中和系统360的操作参数，例如还原剂的添加速率或剂量，所述还原剂至少部分地中和排放水中的任何氧化剂或杀生物剂，或将任何氧化剂或杀生物剂中和至可接受的限值。
在特定实施方案中，控制系统C被配置成以三种模式中的至少一种调节中和剂，优选地脱氯剂，向待排放的水中的添加。例如关闭模式、低模式和高模式。
在一些配置中，压载水开始从压载舱320排放，如果待排放的压载水大于目标值，则氧化剂中和系统360将自动地以高模式接合。高模式被保持持续3-5分钟，以使得ORP传感器354能够达到稳定状态。当达到稳定状态或3-5分钟期满时，中和剂的添加模式基于来自传感器354的信号自动接合。如果待排放的压载水的ORP值小于目标值，例如小于约300mV，或者在另一实例中小于约200mV，则关闭模式被接合。在另外的可选择的配置中，如果待排放的压载水具有小于约200mV的ORP值，则低模式被接合。如果来自传感器354的ORP值为至少约200mV，则高模式被接合。
在特定实施方案中，来自ORP传感器356的ORP测量将提供氧化剂中和系统360被接合并且在可容许的合规限值内操作的验证。例如，验证可以以下述方式进行：
当氧化剂中和系统360处于关闭模式时，ORP传感器356的测量值应与ORP传感器354的测量值加/减50mV相同，或者
当氧化剂中和系统360处于低模式时，ORP传感器356的测量值应小于ORP传感器354的测量值。这将表明排放水中脱氯剂的过量，或者
当氧化剂中和系统360处于高模式时，ORP传感器356的测量值应小于300mV。
在特定实施方案中，在去压载期间，操作者可以手动地收集排放的水的样品，以便使用手持式总残余氧化剂(TRO)分析仪来测量总氯。测量值应小于0.1mg/L。如果测量值大于0.1mg/L，则操作者可以通过手动地从关闭模式切换至低模式，或者从低模式切换至高模式来选择中和剂的较高水平模式，或者根据提供的查找表手动地选择较高浓度值的脱氯剂，例如，参见表1。
用于中和氯的脱氯剂例如亚硫酸钠或亚硫酸氢钠的理论重量比分别为1.85和1.65。典型地，使用过量的脱氯剂以确保非常低的氯残余。例如，为了有效的混合，在压载水泵(未描绘出)上游注入的来自氧化剂中和系统360的亚硫酸钠需要4.7-5重量比的亚硫酸钠的剂量，以有效地将氯浓度降低至低于0.1mg/L。
在特定实施方案中，所需要的最大脱氯剂浓度可以根据船舶的类型和交易模式来分类。应认识到，并非所有船舶都完全符合这些分类。已经观察到，集装箱船和沿岸贸易船(coaster ship)典型地具有较短的航程，并且预期在公海中进行压载操作，例如排放水。在这样的情况下，预期高至2mg/L的TRO水平，并且因此需要10-12mg/L的亚硫酸盐浓度水平作为最大值。对于油轮和其他典型地较长航程船舶，可以安全地假设被排放的水的TRO测量值应不超过1mg/L，并且因此脱氯剂的最大剂量应不超过5mg/L。
表1关于氧化剂中和系统360的操作模式、压载水的保留时间和压载水的源，对用于船舶的近似脱氯剂剂量水平进行了分组。
表1：用于操作者手动输入脱氯模式的查找表。
Figure GDA0002004482270000201
中和剂的实例是亚硫酸钠15％w/w溶液。这对于操作是有利的，因为高于该浓度，亚硫酸钠可以重结晶。对于亚硫酸氢钠，30-40％w/w溶液是以液体形式可得到的。
控制系统C可以使用如图5中示例性地示出的一个或更多个计算机系统来实施。控制系统C可以是例如通用计算机，例如基于Intel
Figure GDA0002004482270000202
型处理器或任何其他类型的处理器或其组合的通用计算机。可选择地，计算机系统可以包括专门编程的专用硬件，例如，意图用于分析系统的专用集成电路(ASIC)或控制器。
控制系统C可以包括典型地被连接至一个或更多个存储装置710的一个或更多个处理器705，该一个或更多个存储装置710可以包括例如磁盘驱动存储器、闪速存储装置、RAM存储装置或用于存储数据的其他装置中的任一种或更多种。存储器710典型地用于在处理系统和/或控制系统C的操作期间存储程序和数据。例如，存储器710可以用于存储与一段时间内的参数相关的历史数据以及操作数据。包括实施本公开内容的实施方案的编程代码的软件可以被存储在计算机可读的和/或可写的非易失性记录介质上，并且然后典型地被拷贝到存储器中，其中该软件然后可以通过处理器来执行。这样的编程代码可以以多种编程语言中的任何一种来编写，例如Java、Visual Basic、C、C#或C++、Fortran、Pascal、Eiffel、Basic、COBAL或其多种组合中的任何组合。
控制系统的部件可以通过互连机构730来耦接，该互连机构可以包括一个或更多个总线(例如，在被集成在相同装置内的部件之间)和/或网络(例如，在停留在独立的分立装置上的部件之间)。互联机构典型地使通信(例如，数据、指令)能够在系统的部件之间交换。
控制系统还可以包括一个或更多个输入装置730，例如，监控系统的任何传感器、键盘、鼠标、轨迹球、麦克风、触摸屏，所述输入装置730提供输入信号i1、i2、i3、…、in；以及一个或更多个输出装置740，例如，打印装置、显示屏或扬声器，所述输出装置740可以提供输出信号s1、s2、s3、…、si。此外，计算机系统可以包含一个或更多个界面(未示出)，该界面可以将计算机系统连接至通信网络(除了可以通过系统的部件中的一个或更多个形成的网络之外的或作为该网络的替代物)。
根据本公开内容的一个或更多个实施方案，一个或更多个输入装置可以包括用于测量参数的传感器。可选择地，传感器、计量阀和/或泵或这些部件的全部可以连接至可操作地耦接至计算机系统的通信网络。例如，传感器352、354和356可以被配置为被直接地连接至计算机系统的输入装置；并且计量阀和/或泵可以被配置为被连接至计算机系统的输出装置，并且上述中的任何一个或更多个可以被耦接至另一计算机系统或部件，以便通过通信网络与其通信。这样的配置允许一个传感器位于距另一个传感器显著的距离处，或者允许任何传感器位于距任何子系统和/或控制器显著的距离处，同时仍然在它们之间提供数据。
尽管通过实例的方式将控制系统示出为可以在其上实践本公开内容的各个方面的一种类型的计算机系统，但应认识到，本公开内容不限于在软件中或在如示例性地示出的计算机系统上实施。实际上，不是在例如通用计算机系统上实施，控制器或其部件或子部分可以可选择地作为专用系统或作为专用可编程逻辑控制器(PLC)或在分布式控制系统中实施。此外，应认识到，本公开内容的一个或更多个特征或方面可以在软件、硬件或固件或其任何组合中实施。例如，通过控制器可执行的算法的一个或更多个节段可以在单独的计算机中进行，所述单独的计算机进而可以通过一个或更多个网络通信。
本公开内容的这些和其他实施方案的功能和优点可以从以下实例中进一步理解，所述实例示出了本公开内容的一个或更多个系统和技术的益处和/或优点，但并未示例说明本公开内容的全部范围。
图6和图7分别示例性地示出了根据本公开内容的一个或更多个方面的用于氯化和脱氯工艺的控制算法，例如，所述控制算法可以在控制系统C中实施。在图6中，生成的杀生物剂被添加至压载水中，所述压载水可以在过滤器的上游或下游，或两者。ORP值被测量并且被用于调整杀生物剂的生成速率或添加的杀生物剂的量，或两者，以实现期望的目标值。ORP被连续地(continually)、连续地(continuously)或间歇地测量，以保持或调整杀生物剂引入。在图7中，当去压载开始时，初始模式被用于手动地或自动地引入中和剂，例如以低模式或高模式。测量正在被排放的压载水的ORP值，并且将其与目标比较。如果测量的ORP值在目标值内，例如，小于约300mV，则模式被重新确定为以关闭模式或低模式中的任一种。如果测量的ORP值大于目标，则保持高模式。
现在已经描述了本公开内容的一些说明性实施方案，对于本领域技术人员应当明显的是，前述内容仅仅是说明性的而不是限制性的，仅通过实例的方式呈现。许多修改和其他实施方案在本领域普通技术人员的范围内，并且被预期落入本公开内容的范围内。特别地，尽管本文中呈现的实例中的许多涉及方法动作或系统元件的特定的组合，但应当理解，那些动作和那些元件可以以其他方式组合以实现相同的目的。
本领域技术人员应认识到，本文描述的参数和配置是示例性的，并且实际的参数和/或配置将取决于其中使用了本公开内容的系统和技术的具体应用。本领域技术人员还应认识到或能够使用不超出常规的实验来确定本公开内容的具体实施方案的等效物。因此，应理解，本文描述的实施方案仅仅通过实例的方式呈现并且在所附的权利要求及其等效物的范围内；本公开内容可以除如具体描述的之外进行实践。
此外，还应认识到，本公开内容涉及本文所描述的每个特征、系统、子系统或技术和本文所描述的两个或更多个特征、系统、子系统或技术的任何组合以及两个或更多个特征、系统、子系统和/或方法的任何组合，如果这样的特征、系统、子系统和技术不相互矛盾，则被认为在如权利要求中所体现的本公开内容的范围内。此外，仅结合一个实施方案所讨论的动作、元件和特征不意图被排除在其他实施方案中的类似作用之外。
如本文使用的，术语“多个(plurality)”指的是两个或更多个项目或部件。术语“包括(comprising)”、“包括(including)”、“携带(carrying)”、“具有(having)”、“包含(containing)”和“涉及(involving)”无论在书面描述还是在权利要求及类似物中，是开放式术语，即意指“包括但不限于”。因此，这样的术语的使用意指涵盖在其后列出的项目和其等效物，以及另外的项目。相对于权利要求，仅过渡短语“由......组成(consisting of)”和“基本上由......组成(consisting essentially of)”分别是封闭的或半封闭的过渡短语。在权利要求中修饰权利要求要素的序数术语例如“第一”、“第二”、“第三”及类似物的使用，本身并不暗示一个权利要求要素相对于另一个的任何优先、在先或顺序或其中方法的动作被进行的时间顺序，而是仅仅用作标记以区分具有某个名称的一个权利要求要素与具有相同名称的另一个要素(但用于使用序数术语)以区分权利要求要素。

Claims (25)

1.一种压载水管理系统，所述压载水管理系统被配置成通过压载水管线将压载水引入到压载舱(320)中，并且在所述压载舱中的保留时间之后通过所述压载水管线从所述压载舱(320)中排放排放压载水，所述系统包括：
杀生物剂源(330)，所述杀生物剂源被配置成将杀生物剂引入到所述压载水中；以及
中和系统(360)，所述中和系统被配置成在引入时间段期间以下列模式中的至少一种在中和剂引入位点处将中和剂引入到所述排放压载水中，所述中和剂被选择为至少部分地中和所述杀生物剂的杀生物活性：
低模式，以中和剂的第一剂量速率，以及
高模式，以中和剂的第二剂量速率，所述第二剂量速率大于所述第一剂量速率，
所述系统还包括第一氧化还原电位传感器(354)，所述第一氧化还原电位传感器(354)被配置成测量离开所述压载舱(320)和所述中和剂引入位点上游的所述排放压载水的第一氧化还原电位值，
控制器(C)，所述控制器(C)被配置成以所述低模式、所述高模式和关闭模式中的至少一种利用氧化还原电位值以及保留时间来调节所述中和系统。
2.如权利要求1所述的系统，还包括压载水泵，所述压载水泵被设置成通过所述压载水管线将所述压载水泵送到所述压载舱(320)中。
3.如权利要求1所述的系统，还包括过滤器，所述过滤器被流体地连接至所述压载水管线，并且被设置成从待引入到所述压载舱(320)中的所述压载水中去除至少一部分固体，其中所述杀生物剂源(330)被配置成在所述过滤器的上游引入至少一部分所述杀生物剂。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述杀生物剂源包括电解器(332)，所述电解器被配置成从含氯化物的水源电解生成所述杀生物剂，其中所述含氯化物的水源是船舶冷却水系统、海水柜和含氯化物的储水舱中的任一种。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述杀生物剂源(330)包括被流体地连接至含氯化物的水源的入口，所述含氯化物的水源与所述压载水管线流体隔离。
6.如权利要求5所述的系统，其中，如果在所述引入时间段之后，所述第一氧化还原电位值小于目标氧化还原电位值，则所述中和系统是通过所述控制器自动地可接合的，以所述关闭模式中止引入所述中和剂。
7.如权利要求6所述的系统，还包括：
第二氧化还原电位传感器(356)，所述第二氧化还原电位传感器(356)被配置成测量所述中和剂引入位点下游的所述排放压载水的第二氧化还原电位值；以及
其中，当所述中和系统(360)是在所述低模式或所述高模式，所述控制器(C)被配置成如果所述第一氧化还原电位值和所述第二氧化还原电位值之间的差在容许氧化还原电位值内，则控制操作所述排放压载水中的所述杀生物剂的所述中和。
8.如权利要求1所述的系统，其中，如果在所述引入时间段之后，所述第一氧化还原电位值小于目标氧化还原电位值并且所述保留时间小于最小保留时间，则所述中和系统基于来自所述第一氧化还原电位传感器(354)的信号是通过所述控制器自动地可接合的，以所述低模式引入所述中和剂并且以所述高模式中止引入所述中和剂。
9.如权利要求8所述的系统，还包括：
第二氧化还原电位传感器(356)，所述第二氧化还原电位传感器(356)被配置成测量所述中和剂引入位点下游的所述排放压载水的第二氧化还原电位值；以及
所述控制器被配置成接收来自所述第二氧化还原电位传感器(356)的输入信号，并且通过确定是否所述第二氧化还原电位值小于所述第一氧化还原电位值，来监控是否操作所述排放压载水中的所述杀生物剂的中和。
10.如权利要求1所述的系统，其中，如果在所述引入时间段之后，所述第一氧化还原电位值大于目标氧化还原电位值，则所述控制器被配置成调节所述中和系统(360)以所述高模式继续引入所述中和剂。
11.如权利要求10所述的系统，还包括：
第二氧化还原电位传感器(356)，所述第二氧化还原电位传感器(356)被配置成测量所述中和剂引入位点下游的所述排放压载水的第二氧化还原电位值；以及
所述控制器(C)被配置成接收来自所述第二氧化还原电位传感器的输入信号，并且通过确定是否所述第二氧化还原电位值小于合格氧化还原电位值，来监控是否操作所述排放压载水中的所述杀生物剂的中和。
12.一种通过根据前述权利要求中任一项所述的系统在压载舱(320)中的保留时间之后管理排放压载水通过压载水管线从压载舱(320)的排放的方法，包括：
确定所述排放压载水的第一氧化还原电位值；
在引入时间段期间以剂量速率将中和剂引入到所述排放压载水中，所述剂量速率包括在低模式的第一剂量速率和在高模式的第二剂量速率，所述中和剂被选择为至少部分地中和所述排放压载水中的杀生物剂的杀生物活性；
以所述低模式、所述高模式和关闭模式中的至少一种通过控制器来调节中和系统；
在将所述中和剂引入到所述排放压载水中之后，确定所述排放压载水的第二氧化还原电位值；以及
在所述引入时间段之后，如果所述第一氧化还原电位值小于目标氧化还原电位值，则中止引入所述中和剂，或者如果所述第一氧化还原电位值大于所述目标氧化还原电位值，则以所述剂量速率继续引入所述中和剂。
13.如权利要求12所述的方法，如果在所述引入时间段之后，所述第一氧化还原电位值小于目标氧化还原电位值并且所述保留时间小于最小保留时间，则在所述引入时间段之后，以所述高模式中止引入所述中和剂并且以所述低模式引入所述中和剂。
14.如权利要求12所述的方法，还包括从来自水源的含氯化物的水电解生成所述杀生物剂，其中所述水源与所述压载管线流体隔离。
15.如权利要求14所述的方法，还包括在将所述压载水引入到所述压载舱中之前，从所述压载水中去除至少一部分具有至少四十微米的至少一个尺寸的颗粒或生物体。
16.如权利要求15所述的方法，还包括，在从所述压载水中去除至少第一部分的颗粒或生物体之前，将第一部分的所述杀生物剂引入到所述压载水中，并且在所述压载水被引入到所述压载舱中之前，将第二部分的所述杀生物剂引入到所述压载水中。
17.如权利要求16所述的方法，还包括基于所述第一氧化还原电位值和所述第二氧化还原电位值之间的差来确认所述杀生物剂的中和。
18.如权利要求12-17中任一项所述的方法，其中所述目标氧化还原电位值为约200mV。
19.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质具有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令当通过控制器执行时，使得所述控制器：
接收测量的氧化还原电位值，所述测量的氧化还原电位值表示通过船舶的压载管线正在从压载舱排放的排放压载水的氧化还原电位；
将来自中和剂源的中和剂以第一剂量速率引入到所述排放压载水中，持续引入时间段，所述中和剂被选择为至少部分地中和所述排放压载水中的杀生物剂的杀生物活性；以及
如果所述测量的氧化还原电位值小于目标氧化还原电位值，则在所述引入时间段之后中止引入所述中和剂，或者如果所述测量的氧化还原电位值小于所述目标氧化还原电位值，则在所述引入时间段之后将所述第一剂量速率降低至第二剂量速率，或者如果所述测量的氧化还原电位值大于所述目标氧化还原电位值，则在所述引入时间段之后保持以所述第一剂量速率引入所述中和剂。
20.一种压载水管理系统，所述压载水管理系统流体地可连接至船舶的压载舱，包括：
氯化系统，所述氯化系统包括电解器，所述电解器被配置成生成待被引入到压载水中的氯基杀生物剂；
第一控制器，所述第一控制器被配置成调节所述电解器的操作；
脱氯系统，所述脱氯系统流体地连接至所述压载舱的下游，所述脱氯系统包括中和剂源，所述中和剂源被选择为减少待从所述船舶排放的压载水中的所述氯基杀生物剂；
氧化还原电位传感器，所述氧化还原电位传感器被配置成确定待排放的所述压载水的氧化还原电位值；
第二控制器，所述第二控制器被配置成以第一脱氯模式和第二脱氯模式中的至少一种调节所述中和剂向待排放的所述压载水中的添加，
其中如果待排放的所述压载水的所述氧化还原电位值小于目标氧化还原电位值，则所述第二控制器以所述第一脱氯模式调节所述中和剂的添加，
其中如果待排放的所述压载水的所述氧化还原电位值大于或等于所述目标氧化还原电位值，则所述第二控制器以所述第二脱氯模式调节所述中和剂的添加。
21.如权利要求20所述的压载水管理系统，其中所述目标氧化还原电位值小于约200mV。
22.如权利要求21所述的压载水管理系统，其中所述脱氯系统还包括第二氧化还原电位传感器，所述第二氧化还原电位传感器被配置成确定所述中和剂引入到待排放的所述压载水中的点下游的所述压载水的氧化还原电位值。
23.如权利要求22所述的压载水管理系统，其中所述第二控制器还被配置成如果通过所述第二氧化还原电位传感器测量的下游氧化还原电位值大于所述目标氧化还原电位值，则调节所述中和剂向待排放的所述压载水中的高目标脱氯浓度的中和剂的添加。
24.如权利要求23所述的压载水管理系统，包括集成控制系统，所述集成控制系统包括所述第一控制器和所述第二控制器。
25.一种管理船舶压载水的方法，包括：
将压载水吸入船舶的压载舱中；
电解生成氯基杀生物剂；
将所述氯基杀生物剂引入到所述压载水中；
从所述压载舱中排放所述压载水；
通过在压载水从所述压载舱中排放期间以低脱氯模式和高脱氯模式中的至少一种向所述压载水添加中和剂来将所述压载水脱氯，
其中如果待排放的所述压载水的氧化还原电位值小于目标氧化还原电位值，则以所述低脱氯模式进行脱氯，并且
其中如果待排放的压载水的所述氧化还原电位值至少是所述目标氧化还原电位值，则以所述高脱氯模式进行脱氯；以及
确认所述压载水的脱氯，包括在添加所述中和剂之后确定压载水排放的第二氧化还原电位值，其中当以所述低脱氯模式进行脱氯时，如果所述第二氧化还原电位值小于添加所述中和剂之前所述压载水的氧化还原电位值，则确认待排放的所述压载水的脱氯。
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