NO20131402A1

NO20131402A1 - System and method for treating ballast water in ships

Info

Publication number: NO20131402A1
Application number: NO20131402A
Authority: NO
Inventors: Arthur Sandum
Original assignee: Timbernor Ou
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2015-04-24
Also published as: NO338791B1

Abstract

Det er beskrevet et system for rensing av ballastvann fra et skip. I stedet for å prosessere ballastvannet om bord på skipet blir ballastvannet overført til et hjelpefartøy (11) gjennom en slange (1), På fartøyet er det installert en vannbehandlingsenhet, idet vannbehandlingsenheten inkluderer en filterenhet (2,3) og en steriliseringsenhet (4) for prosessering av ballastvannet. En separator (B) er installert på nevnte fartØy for å motta avfallsmateriale fra nevne filterenhet, idet separatoren er innrettet til å avvanne avfallsmaterialet. Det avvannede avfallsmaterialet blir deretter pumpet til en lagertank (10), og senere transportert til land, for eksempel for prosessering i en bioreaktor.A system for purifying ballast water from a ship is described. Instead of processing the ballast water on board the ship, the ballast water is transferred to an auxiliary vessel (11) through a hose (1). for processing the ballast water. A separator (B) is installed on said vessel to receive waste material from said filter unit, the separator being adapted to dewater the waste material. The dewatered waste material is then pumped to a storage tank (10), and later transported to land, for example for processing in a bioreactor.

Description

Oppfinnelsens område Field of the invention

Foreliggende oppfinnelse vedrører et system og fremgangsmåte for behandling av ballastvann i skip. The present invention relates to a system and method for treating ballast water in ships.

Bakgrunn Background

Ballastvann brukes til å stabilisere store skip. Vanligvis pumpes ballastvann inn i ballasttanker når et skip har levert last til en havn og avgår med mindre eller ingen last. Store skip kan inneholde millioner av liter med ballastvann. Ballastvannet inne i et skip kan betraktes som et ombordværende akvarium fullt av mikroskopiske livsformer, ettersom små organismer som lever i sjøvannet, kystsed i menter og assosierte organismer pumpes inn i ballasttankene sammen med vannet. Ballastvannet tas fra havneområder ved kysten og transporteres inne i skipet til neste havn hvor vannet kan føres ut sammen med alle overlevende organismer. På denne måten kan ballastvann introdusere organismer til havnen hvor de frigjøres som ikke naturlig hører til her, såkalte «eksotiske arter». Populasjoner av eksotiske arter kan vokse meget hurtig i fravær av naturlige fiender, selv om bare få arter er vellykkede innvandrere, fordi de fleste arter ikke er i stand til å overleve i nye omgivelser på grunn av at temperaturen, næringstilgangen og saltholdigheten er mindre enn optimal. Imidlertid er arter som overlever og etablerer en populasjon meget hardføre organismer som har potensiale til å forårsake stor skade på økologi, økonomi og menneskelig helse. Ballast water is used to stabilize large ships. Typically, ballast water is pumped into ballast tanks when a ship has delivered cargo to a port and departs with little or no cargo. Large ships can contain millions of liters of ballast water. The ballast water inside a ship can be thought of as an onboard aquarium full of microscopic life forms, as small organisms that live in the seawater, coastal sediments in ments and associated organisms are pumped into the ballast tanks along with the water. The ballast water is taken from port areas on the coast and transported inside the ship to the next port where the water can be taken out together with all surviving organisms. In this way, ballast water can introduce organisms to the harbor where they are released that do not naturally belong here, so-called "exotic species". Populations of exotic species can grow very rapidly in the absence of natural enemies, although only a few species are successful immigrants, because most species are unable to survive in new environments due to suboptimal temperature, nutrient availability and salinity . However, species that survive and establish a population are very hardy organisms that have the potential to cause great damage to ecology, economy and human health.

Introduksjonen av invaderende marine arter i nye omgivelser med et skips ballastvann har blitt identifisert som en stor trussel mot verdenshavnene. I 2004 etablerte derfor den internasjonale maritime organisasjonen (IMO) den internasjonale konvensjonen for kontroll og håndtering av skips ballastvann og sedimenter. Blant annet krever konvensjonen et godkjent behandlingssystem for ballastvann tilpasset hvert skip. Konvensjonen vil bli satt i kraft når den er ratifisert av et tilstrekkelig antall stater og prosentdel av verdens tonnasje av handelsfartøy. Konvensjonen vil først gjelde for nye skip som bygges, men vil senere også bli gjort gjeldende for eksisterende skip. The introduction of invasive marine species into new environments with a ship's ballast water has been identified as a major threat to the world's ports. In 2004, the International Maritime Organization (IMO) therefore established the international convention for the control and handling of ships' ballast water and sediments. Among other things, the convention requires an approved treatment system for ballast water adapted to each ship. The Convention will enter into force when it has been ratified by a sufficient number of States and percentage of the world's tonnage of merchant vessels. The convention will first apply to new ships being built, but will later also apply to existing ships.

I mellomtiden har det blitt utviklet flere systemer for å filtrere og sterilisere ballastvann. Dette er systemer for installasjon i hvert skip, enten installert i nye skip eller ettermontert på eksisterende skip. Imidlertid kan slike systemer være komplisert å installere på en stor del av den eksisterende flåten på grunn av begrenset plass. Slike systemer involverer også en tilleggskostnad for skipsrederne som ikke får noen tilbakebetaling av sin investering. Det er også en betydelig risiko for å investere i et slikt system på grunn av et gradvis strengere regelverksystem, dvs. for hvor mange år vil gjeldende installasjon være godkjent? Fremtidig regelverk kan derfor gjøre et system ugyldig. Vi er også tidlig i utviklingssyklusen til slike systemer, hvilket betyr at det kan være usikkert om et system virkelig virker, om det i praksis har den angitte håndteringskapasitet, og det kan være usikkert hvordan systemet kan virke hvis et stort volum av meget forurenset og skittent vann pumpes inn i systemet. Det er også risiko for systemsvikt. I tilfelle svikt, kan skipet bli låst i havn uten å tillates å pumpe ut ballastvann. Vedlikeholdskostnader i fremtiden og produktets levetid kan også være meget usikker. In the meantime, several systems have been developed to filter and sterilize ballast water. These are systems for installation in every ship, either installed in new ships or retrofitted to existing ships. However, such systems can be complicated to install on a large part of the existing fleet due to limited space. Such systems also involve an additional cost for the shipowners who do not receive any return on their investment. There is also a significant risk to investing in such a system due to a progressively stricter regulatory system, i.e. for how many years will the current installation be approved? Future regulations may therefore render a system invalid. We are also early in the development cycle of such systems, which means that it can be uncertain whether a system really works, whether in practice it has the specified handling capacity, and it can be uncertain how the system can work if a large volume of highly contaminated and dirty water is pumped into the system. There is also a risk of system failure. In the event of failure, the ship may be locked in port without being allowed to pump out ballast water. Maintenance costs in the future and the lifetime of the product can also be very uncertain.

Sammenfatning av oppfinnelsen Summary of the Invention

Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et system og fremgangsmåte for håndtering av ballastvann som overvinner ulempene ved tidligere kjente systemer nevnt ovenfor. It is an aim of the present invention to provide a system and method for handling ballast water which overcomes the disadvantages of previously known systems mentioned above.

Dette oppnås ved et system ifølge det vedføyde patentkrav 1 og en fremgangsmåte som angitt i krav 4. Andre utførelser av oppfinnelsen fremgår av de tilhørende uselvstendige patentkrav. This is achieved by a system according to the attached patent claim 1 and a method as stated in claim 4. Other embodiments of the invention appear from the associated independent patent claims.

Kortfattet beskrivelse av tegningene Brief description of the drawings

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i detalj med henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: The invention will now be described in detail with reference to the attached drawings, where:

Figur 1 er et perspektivbilde av en lekter ifølge oppfinnelse, Figure 1 is a perspective view of a barge according to the invention,

Figur 2 er et skjematisk bilde av rensesystemet installert om bord i lekteren, Figure 2 is a schematic image of the cleaning system installed on board the barge,

Figur 3 er en forenklet skisse som illustrerer et filter installert om bord i lekteren, Figure 3 is a simplified sketch illustrating a filter installed on board the barge,

Figur 4 er et perspektivbilde av filteret. Figure 4 is a perspective view of the filter.

Detaljert beskrivelse Detailed description

I fig. 1 er det vist et hjelpefartøy 11, på hvilket det er installert en vannbehandlingsenhet. Vannbehandlingsenheten er som beskrevet i søkerens internasjonale patentsøknad PCT/NO2012/050216, herved inkorporert ved henvisning. Ballastvann pumpes fra et skip gjennom en slange. Slangen og det assosierte systemet for overføring av ballastvannet fra skipet kan fortrinnsvis være et system slik som beskrevet i søkerens norske patentsøknad NO 20130973, også her inkorporert ved henvisning. In fig. 1, an auxiliary vessel 11 is shown, on which a water treatment unit is installed. The water treatment unit is as described in the applicant's international patent application PCT/NO2012/050216, hereby incorporated by reference. Ballast water is pumped from a ship through a hose. The hose and the associated system for transferring the ballast water from the ship can preferably be a system as described in the applicant's Norwegian patent application NO 20130973, also incorporated here by reference.

Hjelpefartøyet illustrert i figur 1 er en lekter. Lekteren inkluderer en kommandobro 12, trinser 13 for styring av slangen, en kran 14 for å håndtere slangen, en vannbehandlingsenhet med et grovt filter 2, et fint filter 3 og en UV-enhet 4. Fast avfall fra vannbehandlingsenheten overføres til en andre lekter gjennom et antall rør 15. Lekteren inkluderer også et antall fendere eller støtdempere 16 som kan opereres hydraulisk eller pneumatisk for å holde avstand fra skipet. The auxiliary vessel illustrated in Figure 1 is a barge. The barge includes a command bridge 12, pulleys 13 for controlling the hose, a crane 14 for handling the hose, a water treatment unit with a coarse filter 2, a fine filter 3 and a UV unit 4. Solid waste from the water treatment unit is transferred to a second barge through a number of pipes 15. The barge also includes a number of fenders or shock absorbers 16 which can be operated hydraulically or pneumatically to keep a distance from the ship.

Vannet hentes fra skipet gjennom slangen 1. Vannet blir deretter sterilisert i vannbehandlingsenheten og enten umiddelbart ført direkte til sjøen eller mellomlagret i en tank for kontroll og senere ført til sjøen. Hvis kontrollen viser at vannet ikke er tilstrekkelig sterilt, kan vannet returneres til The water is taken from the ship through hose 1. The water is then sterilized in the water treatment unit and either immediately taken directly to the sea or temporarily stored in a tank for control and later taken to the sea. If the control shows that the water is not sufficiently sterile, the water can be returned to

vannbehandlingsenheten for en ytterligere runde med behandling. the water treatment unit for a further round of treatment.

Vannbehandlingsenheten kan inkludere et første grovt filter 2, fig. 2, som mottar vann fra pumpen etterfulgt av et andre fint filter 3. Fra filtrene blir vannet ledet gjennom en avkalker (ikke vist) til en UV-enhet 4 og deretter enten til sjø eller til en lagringstank. Hensikten med avkalkeren er å hindre rusk i vannet fra å feste seg til de indre delene av UV-enheten og minske dens effekt. Andre typer vannbehandlingsenheter kan også overveies. Nærmere bestemt kan utstyret som følger etter filtrene, dvs. avkalkeren og UV-enheten, erstattes med andre egnede typer av steriliseringsutstyr om ønskelig. The water treatment unit can include a first coarse filter 2, fig. 2, which receives water from the pump followed by a second fine filter 3. From the filters, the water is led through a descaler (not shown) to a UV unit 4 and then either to sea or to a storage tank. The purpose of the descaler is to prevent debris in the water from sticking to the internal parts of the UV unit and reducing its effect. Other types of water treatment units may also be considered. More specifically, the equipment that follows the filters, i.e. the descaler and the UV unit, can be replaced with other suitable types of sterilization equipment if desired.

Det «faste» avfallsmaterialet fra filtrene, som er slam og tilbakespylingsvann (med lite volum), sendes til en separator 8 for å redusere vanninnholdet. Det «tørkede» slammet blir deretter pumpet til en lagringstank 10 for lagring. Lagringstanken kan være plassert om bord på lekteren eller på en separat lekter. Etterpå kan slammet pumpes på land til en bioreaktor for ytterligere prosessering. Slammet er fertilt og kan prosesseres til produkter slik som biodiesel, metangass og/eller kompost. Vannet fra separatoren blir ledet tilbake til vanninnløpet. Figur 3 viser en filterenhet i tverrsnitt. Vannet kommer inn i filterkammeret 32 gjennom et innløpsrør 31, og forlater filteret gjennom vannutløpet 311. Inne i filterkammeret 32 er det en roterende filtertrommel 33 med vegger av perforert metallplate eller nett. Pa én side av trommelen er det en skraperenhet for å fjerne fast avfallsmateriale som samler seg på utsiden av trommelen. Denne skraperenheten består av en kniv 34 som holdes ettergivende mot trommelen. Kniven er montert på en delvis åpen sylinder 35. Avfallsmaterialet blir samlet inne i sylinderen og fjernet gjennom røret 312. På den annen side av trommelen er det montert en tilbakespylingsenhet bestående av en spyleboks 37 og en samleboks 36. Spyleboksen mottar trykksatt vann gjennom røret 39. Vannet leveres til et antall dyser 38. Strålene fra dysene spyler filtertrommelen fra innsiden og frigjør avfallet som har samlet seg på trommelen. Avfallet samles i samleboksen og fjernes gjennom røret 310. Figur 4 viser filterenheten i perspektiv. Pilen indikerer rotasjonsretningen til filtertrommelen. The "solid" waste material from the filters, which is sludge and backwash water (with a small volume), is sent to a separator 8 to reduce the water content. The "dried" sludge is then pumped to a storage tank 10 for storage. The storage tank can be located on board the barge or on a separate barge. Afterwards, the sludge can be pumped onshore to a bioreactor for further processing. The sludge is fertile and can be processed into products such as biodiesel, methane gas and/or compost. The water from the separator is led back to the water inlet. Figure 3 shows a filter unit in cross section. The water enters the filter chamber 32 through an inlet pipe 31, and leaves the filter through the water outlet 311. Inside the filter chamber 32 is a rotating filter drum 33 with walls of perforated metal sheet or mesh. On one side of the drum there is a scraper unit to remove solid waste material that collects on the outside of the drum. This scraper unit consists of a knife 34 which is held compliantly against the drum. The knife is mounted on a partially open cylinder 35. The waste material is collected inside the cylinder and removed through the pipe 312. On the other side of the drum is mounted a backwash unit consisting of a flush box 37 and a collection box 36. The flush box receives pressurized water through the pipe 39 The water is delivered to a number of nozzles 38. The jets from the nozzles wash the filter drum from the inside and release the waste that has accumulated on the drum. The waste is collected in the collection box and removed through the pipe 310. Figure 4 shows the filter unit in perspective. The arrow indicates the direction of rotation of the filter drum.

Claims

1. System for cleaning ballast water from a ship, characterized by an auxiliary vessel (11), a hose (1) for transferring ballast water from the ship to the auxiliary vessel, a water treatment unit installed on said vessel, the water treatment unit including a filter unit (2,3) and a sterilization unit (4) for processing the ballast water.

2. System according to claim 1, further comprising a separator (8) installed on said vessel to receive waste material from said filter unit, the separator being arranged to dewater the waste material, a storage tank (10) for storing dewatered waste material.

3. System according to claim 1, where the water treatment unit is arranged to release processed ballast water directly to sea.

4. System according to claim 1, further comprising a tank for intermediate storage of processed ballast water.

5. Procedure for cleaning ballast water from a ship, characterized by the steps: transfer of ballast water from the ship to an auxiliary vessel, processing of the ballast water in a treatment unit on board the vessel, either release of processed ballast water directly into the sea or storage of processed ballast water in a storage tank.

6. Method according to claim 5, further comprising the steps of dewatering solid waste from the water treatment unit and storing the dewatered waste in a storage tank.