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Verfahren zum Schutz von dem Seewasser ausgesetzten Oberflächen gegen
biologische Verschmutzung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz
von dem Seewasser ausgesetzten Oberflächen gegen biologische Verschmutzung, insbesondere
für Unterwasseroberflächen an Schiffskörpern, bei dem durch längs der Oberfläche
angeordnete Auslaßdüsen ein die Anlagerung der Verschmutzung verhindernder Schutzstoff
ausgestoßen und eine Oberflächenschutzschicht gebildet wird.
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Es ist bereits seit langem bekannt, daß das Wachstum von Seeverunreinigungen,
und zwar sowohl tierischer als auch pflanzlicher Art, durch das Ausströmen von toxischen
Substanzen an solchen Oberflächen verhindert oder verzögert werden kann. Für diesen
Zweck ist es bekannt, die Oberfläche mit einem entsprechenden Mittel zu überziehen,
aus dem eine toxische Substanz langsam ausgelaugt wird. Derartige Oberflächen müssen
jedoch periodisch erneuert werden, und zu diesem Zweck ist es erforderlich, die
Hülle des Schiffs abzukratzen und einen frischen Überzug in einem Trockendock aufzubringen.
Dies bedingt eine kostspielige und zeitraubende Bearbeitung.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, das Wachstum von Seeverunreinigungen
durch das Auslassen eines Stromes von Gasblasen aus C)ffnungen, welche längs der
Hülle dicht am Kiel angeordnet sind, zu verhindern. Gegenstand dieses bekannten
Verfahrens ist es, das Wasser in der unmittelbaren Umgebung der Hülle zu durchwirbeln
und dadurch der Ansiedlung von Sporen der Seegewächse entgegenzuwirken.
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Nach einem weiteren bekannten Vorschlag soll das Wachstum von Seeverunreinigungen
auf einer Schiffshülle dadurch behindert werden, daß eine flüssige, Seegewächse
abschreckende Substanz gegen die Schiffshülle gesprüht wird, wobei eine solche Abschreckungssubstanz
Kerosin enthält, in dem gewöhnlich ein gelöster toxischer Stoff und ein Netzmittel,
welches die Ausdehnung des Kerosins über der Schiffshülle verbessern soll, enthalten
sind. Aus ökonomischen Gründen wurde das Kerosin in Form von Tropfen angewendet,
welche in einem Strom von Gas, gewöhnlich Luftblasen, getragen wurden. Das Ziel
dieses Prozesses ist die Bildung eines Films von Kerosin auf der Unterwasseroberfläche
der Hülle.
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Während dieses System bei Schiffen mit einer schlanken Linienführung
einen gewissen Fortschritt gebracht hat, war es bei anderen Schiffstypen, z. B.
Tankern, welche einen annähernd quadratischen Ouerschnitt aufweisen, nicht erfolgreich.
Der Mißerfolg rührt vermutlich von der Tatsache her, daß die aufsteigenden Luftblasen
das mit toxischen Stoffen versetzte Kerosin nicht in gleichmäßigen Kontakt mit der
Schiffshülle bringen und dadurch keinen gleichmäßigen Kerosinfilm erzeugen, welcher
das Wachstum von Seeverunreinigungen, hauptsächlich Seegräsern und Algen, verhindert.
Durch die britische Patentschrift 925 575 ist bereits ein Verfahren bekannt, bei
dem zur Erzeugung eines Schutzfilmes aus Kerosin, Dieselöl oder sonstigen Lösungen
in flüssigen Kohlenwasserstoffen die toxisch wirkende Substanz unter Druck in einem
mit Auslaßöffnungen versehenen Rohrsystem gefördert wird, aus denen die toxische
Substanz zur Bildung eines Oberflächenfilmes austritt. Die gleichmäßige Verteilung
kann dabei durch Gasströmungen unterstützt werden.
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Es ist ferner durch die französische Patentschrift 1206 776 bereits
bekannt, derartige in Wasser unlösbare Substanzen, wie Kerosin, mit toxischen Zusätzen
in Trockenform in aufsteigenden Luftblasen zu verteilen, welche die Ausbreitung
des Schutzfilms längs der Unterwasseroberfläche des Schiffes verbessern sollen.
Dabei zeigt es sich jedoch, daß die als Träger des nicht wasserlöslichen Schutzstoffes
verwendeten Luftblasen einen erheblichen Auftrieb besitzen und daher den Schutzstoff
relativ schnell zur Wasseroberfläche emportragen, wobei besonders für senkrechte
und nahezu senkrechte Schiffsseitenwände eine geringe Wahrscheinlichkeit besteht,
daß der in den Luftblasen eingeschlossene Schutzstoff an die Oberflächen des Schiffskörpers
abgegeben wird. Außerdem wird bei den vorbekannten Verfahren, welche die toxischen
Substanzen als Lösung in wasserunlöslichen Trägerstoffen verwenden, der Angriff
gegen die in
der wäßrigen Phase als Umweltbedingung entstehenden
biologischen Verunreinigungen durch den in einer anderen, öligen Phase vorliegenden
toxischen Stoff wesentlich erschwert. Weitere Nachteile sind in der Verunreinigung
des Wassers beim Ausstoß größerer Kerosin- oder Dieselölmengen zu sehen, die eine
Anwendung insbesondere im Hafenbereich als nicht zulässig erscheinen lassen.
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Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, dem Seewasser
ausgesetzte Oberflächen, insbesondere die Unterwasserhülle von Schiffskörpern bei
sparsamen Verbrauch der toxischen Substanz sehr wirkungsvoll zu schützen. Zur Lösung
dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Schutzschicht in Form eines Schaumes erzeugt
wird, welcher aus feinen Gas- oder Luftblasen in einer wäßrigen Lösung der wasserdispergierten
toxischen Substanz gebildet wird.
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Zu diesem Zweck ist vorgesehen, aus Düsen, welche dicht am Seitenkiel
eines Schiffskörpers angeordnet sind, eine Dispersion eines toxischen Stoffes in
Wasser auszustoßen, welche veranlaßt wird, sich in einer Schaumhülle langsam über
die Unterwasseroberfläche des Schiffskörpers zu bewegen. Das Verfahren gemäß der
Erfindung kann bevorzugt in der Weise ausgeführt werden, daß als toxische Substanz
eine der hochtoxischen TriaIkylzinn- oder Triarylzinnverbindungen benutzt wird,
welche in bekannter Weise gegen alle Arten von Seeverunreinigungen selbst dann hochgradig
toxisch wirksam sind, wenn sie im Wasser in großer Verdünnung angewendet werden.
Dabei erscheint es zweckmäßig, diese toxischen Substanzen in Wasser mit einem Anteil
unterhalb 0,1 "/o, vorzugsweise bei 0,01 % zu dispergieren und danach diese Dispersion
der toxischen Substanz durch feinste Luftbläschen zu schäumen, wobei der gebildete
Schaum durch ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel in der wäßrigen Phase
teilweise stabilisiert wird. Es entsteht dabei eine Schaumbarriere von wasserdispergierten
toxischen Substanzen, welche sich langsam über die Unterwasseroberfläche der zu
schützenden Bauteile aufwärts bewegt. Selbstverständlich kann als toxische Substanz
und oberflächenaktives Mittel die gleiche Substanz benutzt werden.
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Bei der Durchführung des angegebenen Verfahrens unter Verwendung von
TrialkyIzinn- und/oder Triarylzinnverbindungen wird bei einer Auslaßrate von etwa
13 g/Min. für 100 in der zu schützenden Oberfläche eine hinreichende Schutzwirkung
erzielt. Es erscheint außerdem zweckmäßig, das Verfahren in der Weise auszuführen,
daß die festgelegte Menge der toxischen Substanz auf der Basis von Trialkylzinn-und/oder
Triarylzinnverbindungen zunächst in einem unverdünnten, oberflächenaktiven Mittel
gelöst und anschließend kontinuierlich in einen hinsichtlich der Strömungsmenge
festgelegten Strom von Seewasser eingemischt wird, welchem nachfolgend Luft unter
solchen Bedingungen zugemischt wird, daß eine Schaumerzeugung eintritt.
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Sofern der Querschnitt eines zu schützenden Schiffes weitgehend quadratisch
ist, erscheint es vorteilhaft, einen bekannten Strom von Luftblasen aus Düsen, welche
dicht am Seitenkiel und in einer Höhe, unterhalb der für den Auslaß der toxischen
Substanzen bestimmten Düsen dieses Bereichs angeordnet sind, auszulassen um dadurch
die Aufwärtsbewegung i der geschäumten Gas-in-Wasser-Mischung zu beschleunigen,
welche die dispergierten toxischen Substanzen enthält. Als bevorzugte toxische Substanz
wird Tributylzinnoxid verwendet. Diese Substanz kann leicht in Seewasser unter Verwendung
eines oberflächenaktiven Mittels dispergiert werden, so daß das oberflächenaktive
Mittel für einen doppelten Zweck ausgenutzt werden kann, nämlich erstens für die
Dispersion der toxischen Substanz im Seewasser und zweitens zur Verminderung der
Oberflächenspannung des Seewassers, welche die Dispersion von Luft in Form von kleinen,
relativ stabilen Blasen ermöglicht.
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Außerdem kann Tributylzinnoxid eine stabile Lösung in wenigstens einigen
bekannten nichtionischen oberflächenaktiven Mitteln bilden.
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Unter Bezug auf die Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
erläutert; es zeigt F i g. 1 eine schematische Anordnung der Misch-und Pumpanlage,
für ein System gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine schematische Querschnittdarstellung,
welche die Lage der Ausstoßdüsen an der Schiffshülle erkennen läßt.
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In einem System für die praktische Anwendung der Erfindung wird das
auszustoßende Medium durch Rohranschlüsse 1 ausgestoßen, welche mit Ausstoßdüsen
in annähernd 15 cm Abstand versehen sind. Gemäß F i g. 2 befindet sich ein Rohranschluß
1 mit Ausstoßdüse an jeder Seite der Kiellinie sowie ein getrennter Rohranschluß
1 an beiden Seiten der Schiffshülle. Die Ausstoßdüsen an jedem Rohranschluß sind
in Übereinstimmung mit bekannten Prinzipien so gestaltet, daß die Menge der Flüssigkeit,
welche von allen Düsen abgegeben wird, an jedem Rohranschluß im wesentlichen gleich
ist. Die Ausstoßmenge aus den Rohranschlüssen 1 am Seitenkiel kann gegebenenfalls
größer sein als die aus den Rohranschlüssen 1 im Bereich der Kiellinie. An dem Seitenkiel
ist ferner ein Luftrohranschluß 2 unterhalb des Rohranschlusses 1 vorgesehen. Die
Rohranschlüsse 1 und 2 sind über die ganze Rumpflänge in entsprechenden Abständen
verteilt. Der Luftrohranschluß 2 wird benutzt, um die Aufwärtsbewegung der Gas-in-Wasser-Dispersion,
welche aus dem Rohranschluß 1 am Seitenkiel austritt, zu beschleunigen, wodurch
verhindert werden soll, daß die Dispersion abgewaschen wird, bevor sie die Seeoberfläche
erreicht. Dies könnte geschehen, wenn das Schiff in der Gezeitenströmung vor Anker
liegt. Die Anlage mit Misch- und Pumpstation, die in F i g. 1 dargestellt ist, enthält
einen Lagertank 3, welcher eine geeignete Menge einer Lösung von toxischer Substanz
auf Zinnbasis in einem oberflächenaktiven Mittel aufnimmt. Diese Lösung wird durch
eine Förderleitung 4 gleichmäßig abgezogen, in deren Verlauf eine Injektorpumpe
5 eingeschaltet ist. Diese fördert die Flüssigkeit in eine Seewasserausstoßleitung
6, durch die Seewasser mit Hilfe einer Pumpe 7 in festgelegter, im wesentlichen
gleichmäßiger Menge gepumpt wird. Wenn die toxische Zinnsubstanz mit dem Netzmittel
nicht vollständig mischbar ist, verwendet man zur gleichmäßigen Mischung einen Rührer
von an sich bekannter Ausführung im Tank 3.
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Die Injektorpumpe 5 und die Seewasserpumpe 7 werden gemeinsam von
einem Motor 8 angetrieben, welcher ferner eine Ausstoßpumpe 9 sowie einen Luftkompressor
10 treibt. Die mit Hilfe des Netzmittels dispergierte Mischung von Seewasser und
toxischer Zinnsubstanz wird in einem Injektor 11 mit Luft gemischt. Die Luftzufuhr
erfolgt dabei über eine Zuführungsleitung 12 vom -Luftkompressor 10. Die
Menge
der zugeführten Luft ist durch ein Ventil 14
nach den Angaben eines Durchflußmessers
15 einstellbar.
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Die vom Injektor 11 abgegebene Mischung von Luft und Wasser wird mit
Hilfe der Ausstoßpumpe 9, vorzugsweise einer Zentrifugalpumpe, weiter gemischt und
in eine feine Dispersion von Luft-in-Wasser verwandelt. Die Ausstoßpumpe 9 fördert
die geschäumte Dispersion von toxischer Substanz in Wasser zu den Auslaßdüsen der
Rohranschlüsse 1. Der Luftkompressor 10 liefert außerdem Luft durch eine
Anschlußleitung 16 zu den Luftrohranschlüssen 2.
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Versuche haben gezeigt, daß die Menge des Wasserausstoßes aus den
Rohranschlüssen etwa 91/Min. und Anschluß für je 30 m Hüllenlänge betragen soll.
Die Menge der Tributylzinnoxidsubstanz als toxische Substanz im Wasser soll etwa
1 g/91 Seewasser (annähernd 0,01%) betragen, während das oberflächenaktive Mittel
in einer Konzentration von etwa 0,01 bis 0,1% im Wasser vorhanden sein soll.
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Bei Benutzung von Tributylzinnoxid und eines nichtionischen Netzmittels,
welches unter der Warenbezeichnung »Lissapol NX« von der Firma Imperial Chemical
Industries Ltd. hergestellt wird, ist eine stabile Dispersion oder Lösung von toxischen
Stoffen in unverdünnten oberflächenaktiven Mitteln leicht erreichbar, und zwar in
solchen Mengenverhältnissen, welche für die gewünschte Wirkung erforderlich sind.
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Das Volumen der Luftmenge, die mit dem die toxischen Stoffe tragenden
Seewasser gemischt wird, beträgt vorzugsweise etwa ein Achtel bis das Doppelte des
Seewasservolumens und wird in der Form von sehr feinen Blasen verteilt, so daß eine
Schicht von geschäumter wasserdispergierter toxischer Substanz im Bereich der Unterwasseroberfläche
der Schiffshülle entsteht. Die wasserdispergierte toxische Substanz wird in engem
Kontakt mit der Hülle des Schiffskörpers durch die dispergierten Luftblasen aufwärts
getragen, und eine große Menge der toxischen Substanz bleibt dabei in der Grenzschicht
gegenüber der Oberfläche der Hülle zurück, wenn die Luftblasen zur Oberfläche emporsteigen.
Die Menge der in den Schaum einzumischenden Luft hängt von der Gestaltung des Schiffes
ab und kann in Abhängigkeit einer Anzahl von Faktoren, beispielsweise nach den örtlichen
Gegebenheiten der Gezeitenströmung, verändert werden.
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Das oberflächenaktive Mittel, in dem Tributylzinnoxid verteilt oder
aufgelöst ist, besteht vorzugsweise aus nichtionischen Stoffen und enthält kein
Wasser, so daß es längere Zeiträume ohne merkliche Zersetzung des Tributylzinnoxids
gelagert werden kann. Das vorzugsweise ausgewählte oberflächenaktive Mittel wird
innerhalb relativ kurzer Zeit nach dem Ausstoß im Seewasser abgebaut, wodurch die
Bildung von höheren Konzentrationen des oberflächenaktiven Mittels in eingeschlossenen
Wasserflächen, beispielsweise in Docks, vermieden wird. In bezug auf das verwendete
oberflächenaktive Mittel kann es notwendig sein, ein bekanntes Antischäummittel
auf die Oberfläche des Wassers oder nahe der Wasserlinie des Schiffes hinzuzufügen,
um eine Schaumbildung auf der Oberfläche der See dort zu verhindern, wo die wasserdispergierte
toxische Substanz die Oberfläche des Wassers erreicht.
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In einem speziellen Beispiel eines Schiffes von etwa 150 m Länge unter
Verwendung des in den F i g. 1 und 2 dargestellten Systems enthält der Tank 3 eine
Mischung eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels und Tributylzinnoxid in
einem Mischungsverhältnis von zwei Teilen des oberflächenaktiven Mittels auf einen
Teil des toxischen Stoffes. Dieses Gemisch wird mit einer gemessenen Fördergeschwindigkeit
von 60 cm3/Min. durch die Injektorpumpe 5 zur Seewasserausstoßleitung 6 gefördert
und dort in Seewasser, welches mit einer Geschwindigkeit von etwa 1801/Min. fließt,
dispergiert. Diese Wasserdispersion von Tributylzinnoxid wird im Injektor
11 mit Luft gemischt. Die Luftzufuhr im Injektor erfolgt mit einer Geschwindigkeit
von etwa 0,18 m3/Min., d. h. in einem Volumen, welches etwa dem Volumen des Seewassers
entspricht. Der überschüssige Auslaß des etwa 0,22 m3/Min. fördernden Luftkompressors
10 wird zu den Luftrohranschlüssen 2 geführt oder kann ganz oder teilweise nach
der Atmosphäre entweichen. In einer Modifikation der Anlage erstrecken sich ein
oder mehrere Zweiganschlüsse unter einem rechten Winkel von den Rohranschlüssen
1 längs des Kiels, wodurch die toxische Substanz über die ganze Länge der Hülle
ausgestoßen werden kann und sichergestellt ist, daß der ganze Boden der Hülle durch
wasserdispergierte Stoffe überspült wird, wenn das Schiff in der Gezeitenströmung
ankert. Ähnlich können an den Seiten des Schiffes zum selben Zweck ein oder mehrere
vertikale Rohranschlüsse vorgesehen werden.
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In einer anderen Ausführungsform ist die wasserdispergierte toxische
Substanz in Gas dispergiert und wird von den Rohranschlüssen als eine Wasser-in-Gas-Dispersion
ausgestoßen.