CN110835198A - 一种电解法压载水处理系统在淡水航线使用的新方法 - Google Patents

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Abstract

一种电解法压载水处理系统在淡水航线使用的新方法，将海水淡化单元产生的浓盐水预存储，作为在电解法压载水处理系统的原料水，实现浓盐水的再利用。本发明的有益效果是：在几乎未增加任何设备的情况下，可以实现降低主路电解法25%以上、支路电解法50%以上的预存海水需求，解放船舶的货运能力，提升船队经济效益；不但规避了压载水处理系统操作不当带来的结构安全隐患，而且大大减低了操作的复杂性，也间接提升了压载水处理系统运行的稳定性；海水将经历真空沸腾，可以杀死水中的微生物，提升海水温度，降低了电解装置运行的能耗；海水淡化装置的废液中也富含CaCO3等碱性物质，该废液可以用于提高烟气的处理效果。

Description

一种电解法压载水处理系统在淡水航线使用的新方法
技术领域
本发明涉及一种电解法压载水处理系统在淡水航线使用的新方法，属于船舶领域。
背景技术
船舶压载水作为载体引起的外来物种入侵的问题，造成的经济损失以及对人类的健康构成的威胁是十分巨大的。为了有效地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”规定自2009年始，所有新建船舶必须安装压载水处理装置，并对现有船只追溯实施。
目前主流的船舶压载水处理系统有两种：电解技术与紫外技术，占据了超过80%的市场份额。相较而言，紫外技术有其功耗大、运行成本高、水质要求高、排载需处理等方面的劣势，所以应用市场受限于6万吨以下的小型国际航线船舶。中大型船舶倾向于选装电解法压载水处理系统，该系统分为主路电解法与支路电解法两种，无论哪种方法要求通过电解装置的水源中必须含有一定量的盐度，水中的含盐量越大，其导电性越好，越容易电解产生足够的次氯酸钠有效灭活水中生物，达到IMO D-2处理标准。
但因远洋船舶无限航区的要求，有些航线需要在淡水区域完成压载。目前的解决方案是在船舶内留有一个压载舱作为海水储舱，在海水区域提前进行存入一定量的海水，用作电解装置处理使用。一般来说，主路电解法压载水处理系统需要预存的海水占整个压载量的3%~5%，支路电解法压载水处理系统需要预存的海水占整个压载量的1%~2%，这将意味着前往淡水港口卸货的船舶将损失相应量的货运能力。同时，因尾尖舱等舱室作为预存海水舱室使用时，因舱容有限，使用压载泵泵入海水时，不但要通过压载水处理系统，而且为防止压载时入水过快透气头排气不及时而导致的结构安全隐患，必须采取限流措施，相应地将带来功耗损失并增加操作复杂性。
发明内容
本发明的目的是提供一种电解法压载水处理系统在淡水航线使用的新方法，相比目前普通预存海水的解决方式，海水淡化装置废液的再利用的新方法有利于解放船舶运力，提升电解效率，简化系统操作，增强系统运行安全。
本发明采用的技术方案是：一种电解法压载水处理系统在淡水航线使用的新方法，包括海水淡化单元（A）和电解法压载水处理系统（B），其特征在于，将所述的海水淡化单元（A）产生的浓盐水进行预存储，作为在电解法压载水处理系统（B）的原料水，实现浓盐水的再利用，以降低船舶在淡水航线航行时预存的海水容量。
本发明具有以下有益效果：
（1）在几乎未增加任何设备的情况下，可以实现降低主路电解法25%以上、支路电解法50%以上的预存海水需求，解放船舶的货运能力，提升船队经济效益。
（2）该方法不但规避了压载水处理系统操作不当带来的结构安全隐患，而且大大减低了操作的复杂性，也间接提升了压载水处理系统运行的稳定性。
（3）通过海水淡化装置时海水将经历真空沸腾，不但可以杀死水中的微生物，而且将提升海水温度，有利于降低电解装置运行时的能耗，进一步提升船舶废热利用的经济性。
（4）海水淡化装置的废液中也富含CaCO3 等碱性物质，对于安装洗涤塔的船舶来说，在碱度不足的淡水航线，该废液可以用于提高烟气的处理效果。
附图说明
图1是本发明采用支路电解法压载水处理系统实施例的整体构成示意图；
图2是本发明采用主路电解法压载水处理系统实施例的整体构成示意图。
附图标记说明：1、压载泵，2、过滤器，3、压载舱，4、海水储舱，5、取水泵，6、电解装置，7、海水海水淡化装置，8、盐水泵，9、海水泵，10、真空泵，11、海底门，12、冷却工质接口，13、加热工质接口，14、淡水出口，15、支路管线，16、浓盐水出口。
具体实施方式
参见图1和图2，本发明一种电解法压载水处理系统在淡水航线使用的新方法，包括海水淡化单元A和电解法压载水处理系统B，其特征在于，将所述的海水淡化单元A产生的浓盐水进行预存储，作为在电解法压载水处理系统B的原料水，实现浓盐水的再利用，以降低船舶在淡水航线航行时预存的海水容量。
所述的电解法压载水处理系统B包括支路电解法压载水处理系统（如图1所示）和主路电解法压载水处理系统（如图2所示）。
参见图1，所述的支路电解法压载水处理系统包括压载泵1、过滤器2、压载舱3、海水储舱4、取水泵5和电解装置6，压载泵1的入口从海底门11取水后经过过滤器2过滤，在通过装有阀门的支路管线15与海水储舱4的出口及取水泵5的入口连接，该取水泵5的出口通过管线依次连接电解装置6和压载舱3，利用取水泵5将海水储舱4抽取的浓盐水与本地淡水混合到需要的盐浓度；该海水储舱4的入口与所述的海水淡化单元A的浓盐水出口16连接。
参见图2，所述的主路电解法压载水处理系统包括压载泵1、过滤器2、压载舱3、海水储舱4、取水泵5和电解装置6，在海底门11与压载舱3之间通过管线依次连接有压载泵1、过滤器2、电解装置6和压载舱3；取水泵5的入口和出口分别与海水储舱4的出口和电解装置6的入口连接，利用取水泵5将海水储舱4抽取的浓盐水与本地淡水混合到需要的盐浓度；该海水储舱4的入口与所述的海水淡化单元A的浓盐水出口16连接。
本发明上述的两种实施例中的浓盐水与本地淡水混合采用控制器（如PLC）根据设在电解装置6中的盐度计来自动控制取水泵5前的两路电控调节阀来实现。
还可在所述的电解装置6的入口内装有条件阀门和内部流量计，两者进行连锁控制，使该电解装置6稳定工作在设定流量。
下面以图1所示的系统为例对本发明的工作原理和技术效果进行说明：
在进入压载的淡水区域之前，对船舶海水淡化装置7产生的浓盐水利用盐水泵3存储到海水储舱4中；然后在使用压载水处理系统进行压载时，使用取水泵5将浓盐水与过滤器2过滤后的本地淡水进行混合后泵入电解装置6，最大限度降低存储海水量要求的同时可以满足系统运行的盐度条件，产生设定浓度的次氯酸钠进行灭活杀菌，达到IMO D-2处理标准。其中浓盐水与本地水的混合是PLC根据电解装置6中的盐度计来控制取水泵5前的两路调节阀来实现自动运行。即当盐度计读数低于设定值时，PLC控制海水储舱4侧的调节阀增大开度，提高浓盐水的比例。另外，电解装置6入口内也装备有条件阀门与其内部流量计进行连锁控制，使其稳定工作在设定流量。
设预存浓盐水的盐度为S1，当地压载淡水盐度为S2，电解装置6的额定流量为q立方米/小时，运行要求最低盐度为S3，一个航次压载时间为T小时，根据混合前后盐量一致得出等式：
Q1*S1+(q*T-Q1)S2 =q*T*S3
则理论需要预存海水的量Q1为：q*T*(S3-S2)/(S1-S2) 立方米
假设海水淡化装置7的产水量为f立方米/小时，海水泵9流量q1立方米/小时，入水盐度S4为，则产生的废液盐度S1为：q1*S4/（q1-f），满足理论预存海水量时需要海水淡化装置运行时间为：Q1/（q1-f）小时。
以青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司的BC1500型号压载水处理系统为例，假设压载时间为15小时，则目前普通预存海水的解决方式需要16立方米/小时*15小时=240立方米的海水量。
假设搭载海水淡化装置为1立方米/小时，海水泵流量为4立方米/小时，若取水海水盐度为35PSU，淡水区域盐度为0PSU，则浓盐水盐度将为：4*35/（4-1）=46.7PSU,应用该发明方法时需要的浓盐水存储量为：16*15*(15-0)/(46.7-0) =77立方米。满足理论预存海水量时需要海水淡化装置运行时间为：77/（4-1）=25.7小时。
即新方法可节省240-77=163立方米的预存海水要求，只有原方案的32%。若货物运费为150人民币/吨，按照每年2个淡水航次，30年船舶使用寿命计算，该船舶整个营运期间将增加146.7万人民币的经济效益。
本发明采用图2所示的采用主路电解法压载水处理系统，其中海水淡化单元A与上一实施例相同，电解法压载水处理系统B采用主路电解法压载水处理系统，也能获得与上一实施例相同的技术效果。

Claims (6)

1.一种电解法压载水处理系统在淡水航线使用的新方法，包括海水淡化单元（A）和电解法压载水处理系统（B），其特征在于，将所述的海水淡化单元（A）产生的浓盐水进行预存储，作为在电解法压载水处理系统（B）的原料水，实现浓盐水的再利用，以降低船舶在淡水航线航行时预存的海水容量。
2.根据权利要求1所述的电解法压载水处理系统在淡水航线使用的新方法，其特征在于，所述的电解法压载水处理系统（B）包括支路电解法压载水处理系统和主路电解法压载水处理系统。
3.根据权利要求1所述的电解法压载水处理系统在淡水航线使用的新方法，其特征在于，所述的支路电解法压载水处理系统包括压载泵（1）、过滤器（2）、压载舱（3）、海水储舱（4）、取水泵（5）和电解装置（6），压载泵（1）的入口从海底门（11）取水后经过过滤器（2）过滤，在通过装有阀门的支路管线（15）与海水储舱（4）的出口及取水泵（5）的入口连接，该取水泵（5）的出口通过管线依次连接电解装置（6）和压载舱（3），利用取水泵（5）将海水储舱（4）抽取的浓盐水与本地淡水混合到需要的盐浓度；该海水储舱（4）的入口与所述的海水淡化单元（A）的浓盐水出口（16）连接。
4.根据权利要求1所述的电解法压载水处理系统在淡水航线使用的新方法，其特征在于，所述的主路电解法压载水处理系统包括压载泵（1）、过滤器（2）、压载舱（3）、海水储舱（4）、取水泵（5）和电解装置（6），在海底门（11）与压载舱（3）之间通过管线依次连接有压载泵（1）、过滤器（2）、电解装置（6）和压载舱（3）；取水泵（5）的入口和出口分别与海水储舱（4）的出口和电解装置（6）的入口连接，利用取水泵（5）将海水储舱（4）抽取的浓盐水与本地淡水混合到需要的盐浓度；该海水储舱（4）的入口与所述的海水淡化单元（A）的浓盐水出口（16）连接。
5.根据权利要求3或4所述的电解法压载水处理系统在淡水航线使用的新方法，其特征在于，所述的浓盐水与本地淡水混合采用控制器根据设在电解装置（6）中的盐度计来自动控制取水泵（5）前的两路电控调节阀来实现。
6.根据权利要求5所述的电解法压载水处理系统在淡水航线使用的新方法，其特征在于，在所述的电解装置（6）的入口内装有条件阀门和内部流量计，两者进行连锁控制，使该电解装置（6）稳定工作在设定流量。
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