NO336721B1 - Fremgangsmåte og anordning for å behandle ballastvann - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅTE OG ANORDNING FOR Å BEHANDLE BALLASTVANN

Denne oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å behandle ballastvann. Oppfinnelsen omfatter også en anordning for utøvelse av oppfinnelsen.

Av skipstekniske årsaker må det under et skips seiling være en del last i skipet. Ikke-inntekts-givende last kalles som kjent ballast.

Sjøvann anvendes, grunnet relativ enkel lasting og lossing av sjøvannet, i stor utstrekning som ballast. Imidlertid følger en mengde arter av organismer med ballastvannet fra det stedet hvor det lastes og til lossestedet.

En stor del av de levende organismene dør under transporten, og flere dør når de slippes ut på lossestedet. Under gunstige forhold kan imidlertid en formeringsdyktig bestand overleve. Det er kjent at tilførsel av fremmede organismer til et nytt sted har hatt katastrofale følger for blant annet fiskeriene i store havområder.

Nye retningslinjer for behandling av ballastvann med henblikk på å uskadeliggjøre organismer er under utarbeidelse i internasjonale organer. Retningslinjene vektlegger at behandlingen av ballastvannet må være trygg, den må være miljømessig akseptabel, den må være rimelig å anvende, og den må fungere.

Det er kjent å utsette ballastvannet for et undertrykk for å avlive større, levende organismer, for eksempel kreps. Fremgangsmåten er lite effektiv for mindre levende organismer. Det er også kjent å behandle ballastvann med kjemikalier for også å avlive bakterier og virus.

Noen av kjemikaliene som anvendes, mistenkes for å ha uheldig innvirkning på miljøet ved lossestedet.

Fra WO2007/049139 er det kjent en fremgangsmåte og en anordning for behandling av ballastvann for å fjerne akvatiske organismer i vannet. Vannet ledes under trykk gjennom en ledning til et kammer med større tverrsnitt enn ledningen for å tilveiebringe et brått trykkfall. Det oppstår kavita-sjon som frigjør oppløste gasser. Vannet påføres ultrasonisk vibrering som har en svekkende eller ødeleggende virkning på organismene i vannet.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkravene.

Det er tilveiebrakt en fremgangsmåte for å behandle ballastvann hvor fremgangsmåten kjennetegnes ved at den omfatter trinnene: å utforme en gjennomgående åpning i et skillelegeme hvor åpningen er divergerende i strømningsretningen;

å dekke åpningen med et deksel som er forsynt med en gjennomgående dekselåpning;

å øke trykket i ballastvannet; og

å redusere trykket nedstrøms åpningen til vannet koker ved den rådende temperatur.

Nedenfor er ballastvann betegnet "vann".

Åpningen er utformet divergerende for i størst mulig grad å unngå trykkøkning nedstrøms i åpningen etter at vannet har strømmet gjennom åpningens minste åpningsdimensjon. Ved hensiktsmessig valg av trykkfall og åpningsdimensjon har forsøk vist at en betydelig del av organismer i ballastvannet avlives under strømningen gjennom åpningen. Større trykkfall og mindre åpningsdimensjon gir en høyere avlivingsprosent. Åpningen kan utgjøres av for eksempel en relativt langstrakt spalte, eller en åpning av vilkårlig tverrsnitt. Rent praktisk har det vist seg at en spalte med en minste åpningsdimensjon mellom 0,75 og 1 mm ved et trykkfall på minst tre bar gir et godt resultat.

Det har vist seg at en større andel av organismene dør når de med relativt stor hastighet støter mot dekslet.

Ved at i det minste en del av vannet befinner seg i dampform nedstrøms skillelegemet får det ut-strømmende vannet fra åpningen strømme relativt fritt mot dekslet og videre til dekslets ned-strømsside.

Den rådende temperaturen er typisk vanntemperaturen.

Fremgangsmåten kan videre omfatter å omkranse skillelegemet med en tett beholder med utløp hvor beholderen har et Froudetall, se nedenfor, som er mindre enn 0,3 og helst mindre enn 0,2.

Det er derved enklere å opprettholde et undertrykk nedstrøms åpningen samtidig som et Froudetall som spesifisert bidrar til å forhindre at luft som frigjøres fra vannet, ikke samler seg opp i beholderen, men rives med vannstrømmen ut av beholderen.

Fremgangsmåten kan utøves ved hjelp av en anordning for å behandle ballastvann hvor ballastvann strømmer til et skillelegeme før det ledes til en ballasttank, og hvor anordningen kjennetegnes ved at et skillelegeme er forsynt med minst én åpning som er divergerende i strømningsretningen, åpningen er dekket av et deksel som er forsynt med en gjennomgående dekselåpning, og åpningene munner ut i et område hvor ballastvannet koker.

Skillelegemet som skiller oppstrøms trykksatt vann fra nedstrøms vann, kan utgjøres for eksempel av et rør. Skillelegemet kan være bygget opp av seksjoner og være utformet med forsterkningsrib-ber. Skillelegemet er normalt utformet med mange åpninger.

De divergerende åpningenes åpningsvinkel er større enn 45 grader. Avhengig av vanntemperatur og trykk har åpningsvinkler mellom 45 og 120 grader vist seg å fungere tilfredsstillende. En relativt liten åpningsvinkel gjør det mulig å anordne flere åpninger innen et gitt areal av skillelegemet. En vinkel mellom 70 og 110 grader synes å være den mest praktiske med hensyn til virkning og mulig åpningsareal i skillelegemet.

Dekselåpningens minste åpningsdimensjon kan være mellom 0,5 og 1,5 ganger den divergerende åpningens minste åpningsdimensjon, men må helst tilpasses slik at samlet gjennomstrømnings-areal i dekslet er større enn i skillelegemet.

Skillelegemet med åpningene kan være omkranset av en tett beholder med utløp, noe som sam-men med et tilkoplet nedstrøms fallrør muliggjør en relativt enkel etablering og opprettholdelse av undertrykk i beholderen. Beholderens diameter må være tilstrekkelig stor til at fluidstrømmen ut fra åpningene ikke hindres for eksempel av manglende bortstrømming av vann eller damp. Beholderen kan være stående eller liggende.

Fra åpne kanalers hydraulikklære er det såkalte Froudetallet kjent. Froudetallet F som er dimen-sjonsløst, er definert som et forholdstall mellom den treghetskraft og gravitetskraft som virker på et fluid:

hvor V = fluidhastigheten i meter pr sekund, g = jordgravitasjonen i meter pr sekund<2>og hm = den hydrauliske middeldybde.

Ved å erstatte den hydrauliske dybde hm i formelen med et rørs diameter D, finnes et uttrykk som har vist seg hensiktsmessig ved utvelgelse av passende rørdiametre:

Under utviklingsarbeidet har det vist seg at Froudetallet for beholderen må være mindre enn 0,3, mens Froudetallet for fallrøret må være større enn 0,3. Fallrørets vertikale høyde bør overstige 10 meter for å oppnå en tilstrekkelig kokevirkning i beholderen med ballastvann med normal havtem-peratur. Fallrørets lengde bør heller ikke være for stor, idet en lengde over 12,5 m i noen tilfeller har vist seg å bidra til et uønsket strømningsmønster i beholderen.

Utløpet fra fallrøret bør være relativt fritt, idet strømningsrestriksjoner vil kunne øke trykket i beholderen.

Best funksjon oppnås når Froudetallet i beholderen er mellom 0,1 og 0,2 fordi utskilt luft da trekkes ut av beholderen samtidig som en ønsket kokevirkning opprettholdes. Froudetallet i fallrøret bør være mellom 0,8 og 1,7 for å gi best mulig kapasitet.

Tilgjengelig gjennomstrømningsareal i skillelegemet kan reguleres for eksempel ved hjelp av en såkalt sleideventil.

Trykket oppstrøms skillelegemet kan økes inntil en hensiktsmessig virkning oppstår. Nødvendig trykkfall er avhengig av åpningens minste åpningsdimensjon. Forsøk viser at et trykkfall på 3 bar eller mer over åpningene som har en minste åpningsdimensjon på 0,8 mm, er nødvendig for å oppnå en akseptabel virkning.

Ved å anordne et i forhold til åpningen nedstrøms absolutt trykk ned mot 0,01 bar vil de levende organismene utsettes for et titallsfoldig trykkfall fra atmosfæretrykk. Når oppstrømstrykket økes til for eksempel to bar, oppnås et minst hundrefoldig trykkfall, noe som dobles dersom absolutt inn-løpstrykk velges til fire bar.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen tilveiebringer en relativt enkel og kostnadsef-fektiv løsning for behandling av ballastvann. Større organismer uskadeliggjøres av undertrykket i fallrøret, mens mindre organismer, så som bakterier og virus, avlives ved hjelp av UV-lys eller ved hjelp av for formålet i og for seg kjente kjemikalier.

Fremgangsmåten er velegnet for behandling av vann også for andre formål.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket fremgangsmåte og utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser en beholder og et fallrør som er forsynt med et skillelegeme i overensstemmel-se med oppfinnelsen; Fig. 2 viser i større målestokk et snitt I-l i fig. 1;

Fig. 3 viser i større målestokk et snitt I I-l I i fig. 2; og

Fig. 4 viser i ytterligere større målestokk et utsnitt fra fig. 3.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 et fallrør med lengde "L", hvor fallrøret 1 ved sitt nedre endeparti munner ut i en tank 2 som kommuniserer med et fartøys ikke viste ballasttank. Ved sitt øvre endeparti er fallrøret 1 koplet til en beholder 4.

Et innløpsrør 6, som kommuniserer med en ikke vist ballastpumpe, er koplet til et skillelegeme 8. Skillelegemet 8, som er avtettet ved hjelp av en flens 9, rager inn i beholderen 4, se fig. 2, og er forsynt med et antall i strømningsretningen divergerende åpninger 10. Åpningene 10 har en minste åpningsdimensjon "s" og en åpningsvinkel "a", se fig. 3 og 4. Utformingen av åpningen 10 ved den minste åpningsdimensjon "s" er knivformet og relativt kvass.

I dette foretrukne utførelseseksempel utgjøres åpningene 10 av relativt langstrakte spalter i skillelegemet 8.

En sleideventil 12 i form av et rørlegeme 14 med en justeringsspindel 16 er innrettet til å kunne forskyves i skillelegemet 8 for å justere gjennomstrømningsarealet i skillelegemet 8.

På fig. 1 og 2 er justeringsspindelen 16, som er gjenget, ført ut av innløpsrøret 6 via en tettende gjennomføring 18 og koplet til en mutter 20. Anvendelse av andre reguleringsmetoder, for eksempel ved hjelp av en ikke vist aktuator, er ofte hensiktsmessig.

Et deksel 22 med dekselåpninger 24 er anordnet nedstrøms like ved skillelegemet 8, se fig. 3 og 4. Dekslet 22 kan utgjøres av for eksempel en duk, en netting, en perforert plate eller en annen hensiktsmessig komponent.

Når ballastvann skal behandles, strømmer ballastvannet under trykk inn gjennom innløpsrøret 6 og videre inn i skillelegemet 8. Vannet strømmer videre under trykkfall gjennom åpningene 10 hvoret-ter ballastvannet med relativ stor hastighet treffer dekslet 22 og strømmer gjennom dekselåpninge-ne 24. Etter hvert som fallrøret 1 fylles med ballastvann, etablerer det seg et undertrykk i beholderen 4 som bevirker at ballastvannet koker ved rådende temperatur.

Ballastvannet som strømmer ut av åpningene 10, retarderes derved i vesentlig mindre grad enn når beholderen 4 er fylt med vann, noe som i betydelig grad øker den tilsiktede virkning av strøm-ningen gjennom åpningene 10 og støtet mot dekselet 22.

Sleideventilen 12 reguleres deretter inntil ønsket trykkfall over skillelegemet 8 oppstår.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for å behandle ballastvann,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter trinnene: - å utforme en gjennomgående åpning (10) i et skillelegeme (8) hvor åpningen (10) er divergerende i strømningsretningen; å dekke den divergerende åpningen (10) med et deksel (22) som er forsynt med en gjennomgående dekselåpning (24); å øke trykket i ballastvannet; og å redusere trykket nedstrøms åpningen (10) til vannet koker ved den rådende temperatur.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter å redusere trykket nedstrøms den divergerende åpningen (10) til under omgivelsestrykket.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter å omkranse skillelegemet (8) med den divergerende åpningen (10) med en tett beholder (4) med utløp hvor beholderen (4) har et Froudetall mindre enn 0,3.

4. Anordning for å behandle ballastvann hvor ballastvann strømmer til et skillelegeme (8) før det ledes til en ballasttank,karakterisert vedat skillelegemet (8) er forsynt med åpninger (10) som er divergerende i strømningsretningen, de divergerende åpningene (10) er dekket av et deksel (22) som er forsynt med en gjennomgående dekselåpning (24), og de divergerende åpningene (10) munner ut i et område hvor ballastvannet koker.

5. Anordning i henhold til krav 4,karakterisert vedat de divergerende åpningenes (10) åpningsvinkel (a) er større enn 45 grader.

6. Anordning i henhold til krav 4,karakterisert vedat dekselåpningens (24) minste åpningsdimensjon er mellom 0,5 og 1,5 ganger den divergerende åpningens (10) minste åpningsdimensjon (s).

7. Anordning i henhold til krav 4,karakterisert vedat skillelegemet (8) med den divergerende åpningen (10) er omkranset av en tett beholder (4) med utløp.