NO345503B1 - Helhetlig system for kontinuerlig drikkevannsproduksjon med optimal eksergiutnyttelse om bord i skip. - Google Patents

Description

Patentbeskrivelse:

Helhetlig system for kontinuerlig drikkevannsproduksjon med optimal eksergiutnyttelse om bord i skip.

Oppfinnelsen går i utgangspunktet ut på å sørge for at cruise-, ekspedisjon-, og passasjerskip kan bli selvforsynt med drikkevann til lavest mulig kostnad og best mulig kvalitet uavhengig av seilingsmønster, seilingsruter, liggetider til kai og effektuttak på fremdriftsmaskineri under sjøreise.

Dagens flåte av cruiseskip bruker omtrent 5 -20% av sitt drivstoff forbruk på å opprettholde drikkevannsproduksjon og varmebalansen om bord. I tillegg kommer kostnader i forbindelse med bunkring av ytterligere drikkevann ifra land, dersom drikkevannproduksjonen blir for knapp i åpen sjø. Oppfinnelsen vil dermed kunne ha stor miljømessig påvirkning dersom flåten av skip i cruise/ passasjerindustrien fikk slike systemer installert om bord.

Oppfinnelsen legger opp til at nye cruiseskip kan unnlate å bygge ballastvannsystemer om bord, men heller øke tankkapasiteten for renset gråvann, eller at eksisterende skip kan konvertere segregerte ballastvanntanker til renset gråvann og unngå å installere påkrevd renseteknologi i forbindelse med den nylig ratifiserte IMO ballastvann konvensjonen.

Nye og eksisterende skip kan designes på en betydelig mer bærekraftig måte dersom drikkevannsanleggene (evaporator) fjernes helt fra maskinrom og samtidig ny teknologi for å konvertere restvarme til elektrisitet blir installert på samme plass hvor alle rør og varmevekslerinfrastruktur allerede er intakt for å lede varmen.

Oppfinnelsens anvendelsesområde

Systemet for kontinuerlig drikkevannsproduksjon vil være spesielt anvendelig på cruise-, ekspedisjon-, og passasjerskip som;

• Ligger opp mot halvparten av døgnet til kai, ankers eller drifter, og/eller har lang transittid før skipet er ute i åpen sjø.

• Seiler store deler av sjøreisen innaskjærs (< 4 nm fra kystem), i områder med forurenset vann, elver med brakkvann, grunt vann med mye sand/sedimenter, eller is/issørpebelter som tidvis fyller sjøkassene/inntakene.

• Seiler i sensitive farvann hvor man ønsker å begrense/eliminere utslipp til og inntak fra sjøen

• Har lav gjennomsnittlig hastighet i sjøen, slik at varmeproduksjon til bruk i ferskvannsgenerator (evaporator) er begrenset, og man derfor må bruke oljefyrte kjeler med ekstra drivstoff forbruk for å skaffe tilveie nok varmekapasitet til å produsere tilstrekkelig med drikkevann for både direkte forbruk og lagring inntil man kan produsere igjen.

• Seiler i kalde farvann (< 8<0>C) hvor produksjonseffektiviteten til omvendt osmose anlegget faller dramatisk og tilbyr langt under halvparten av nominell produksjonskapasitet

• Eller på andre måter har problemer med å skaffe tilstrekkelig med tilfredsstillende drikkevann, uten å måtte bunkre drikkevann fra land med eventuell med dårlig kvalitet kombinert med høy kostnad.

Systemet kan også være anvendbart på andre flytende innretninger, hvor hovedformålet er produksjon av drikkevann og kraft/elektrisitet samtidig med holistisk utnyttelse av restvarme fra forbrenningsmotorer og eller avgassrensing, samt behandling av avfall- og avløpsvannhåndtering med mer.

Inn i fremtiden ser vi også at tank- og bulkskip kan benytte elementer av oppfinnelsen til å konvertere/ avsalte ballastvann til ferskvann under sjøreise, da behov for ferskvann i kystnære strøk trolig bare vil øke i sammenheng med befolkningsvekst, forurensning og økning av saltholdighet i naturlige drikkevannskilder.

Teknikk som oppfinnelsen bygger på

Ferskvannsgenerator (evaporator)

En evaporator er et drikkevannsanlegg som effektivt bruker en varmekilde på 70 – 90<0>C eller damp, for å koke sjøvann under vakuum med hensikt å destillere ut ferskvann i prosessen. Store cruise skip kan ha opptil 3 slike evaporatorer med kapasitet på nær 800 m3/dag drikkevann hver - hvor prosessen krever mellom 150 og 300 kW varme for hvert produserte tonn med drikkevann.

En evaporator har ved 25<0>C sjøvannstemperatur, normalt ca.10% gjenvinningsgrad på total mengde sanitært sjøvann tilført. Overskuddet (brinen) av tilført sjøvann til evaporatoren, som i dette tilfellet utgjør hele 90% og holder en temperatur på ca.40 til 45<0>C, vil normalt bli pumpet direkte over bord. Denne overskuddsvarmen fra brinen på mangfoldige MW vil kunne bli utnyttet og varmevekslet (4) med sanitært sjøvann til mellomlagertank (8) i oppfinnelsen beskrevet i kapittel under og figur 1.

Omvendt osmose anlegg (med dobbelstegs membran system)

Omvendt osmose er en filtreringsmetode som ligner på membranfiltrering, men det er viktige forskjeller mellom omvendt osmose og filtrering. I omvendt osmose skjer separasjonen av ulike stoffer ved diffusjon gjennom en halvgjennomtrengelig membran.

Prosessen skjer ved at man øker trykket i oppløsningen som skal renses slik at trykket blir høyere enn det osmotiske trykket mellom løsning (urenset væske) og løsemiddel (renset væske).

Eksempelvis vil det være en osmotisk trykkforskjell mellom saltvann og ferskvann når de to forbindes med en halvgjennomtrengelig membran. Denne trykkforskjellen fører til at vannmolekyler naturlig vandrer gjennom membranen fra ferskvanns- til saltvannssiden. Dersom trykket på saltvannet økes slik at det overstiger det osmotiske trykket, vil strømmen av vannmolekyler snu og prosessen kan for eksempel brukes til avsalting av havvann.

Vi viser til motholdt publikasjon D5: US2002189987 A, hvor omvendt- eller reverse osmoseteknologien er enkelt forklart med henvisning til artikkel «Reverse-Osmosis desalination for shipboard potable water» av Adamson & Pizzino, publisert in the «Naval Engineers Journal, vol. 91, April 1979.

Et vanlig omvendt osmose-anlegg på 300 m3/dag produsert drikkevann vil kreve ca.7-10 kWh elektrisitet på høytrykkspumpen (6) per metriske tonn produsert. Det osmotiske trykket ligger på mellom 65 og 80 bar avhengig hovedsakelig av saltinnholdet på sanitær sjøvannet og membran typen, og pumpearbeidet er normalt den største kostnadsdriveren for produsert drikkevann.

Ett dobbelstegs membran system betyr at første steg avsalter sjøvannet til over 97%, dernest leder man det produserte ferskvannet (permeatet) inn i neste (andre) steg hvor det på nytt blir avsaltet til meget rent drikkevann. Denne teknikken benyttes stadig i større utstrekning for å lage teknisk vann dersom man ikke har evaporator, men også for å lage renere drikkevann til forbruk i områder fødevannet er svært saltholdig (høy TDS).

Filter- UV behandling/ desinfiseringsanlegg (i.h.h.t. IMO Ballastvannkonvensjonen) Mange systemer er nå på markedet for å filtrere sjøvann ned til 20 micron, inaktivere fremmede organismer ned til 10 microns størrelse og ytterligere drepe/inaktivere alle bakterier i sjøvannet, ved hjelp av UV-bestråling. Egen fødepumpe med frekvensstyring og avansert automasjon følger med disse systemene for avansert sjøvannsbehandling.

Vi viser til motholdt publikasjon D2: GB 2350357 A, hvor filter- og ultrafiolett (UV)-behandlingsteknologi er forklart.

ULF -sløyfer

«Ultra-Low-Frequency» sløyfer eller sonder benyttes for behandling av væsker og overflater i for eksempel tanker med hensikt å hindre bakteriell vekst eller organisk oppblomstring på overflater og i rør. Teknikken har blant annet viset seg effektiv i bekjempelse av legionella virus og andre bakterier.

Segregerte drikkevannstanker

Drikkevannstanker om bord i skip må være konstruerte slik at disse ikke kan kontamineres fra tilstøtende tanker, rør eller prosesser i.h.h.t. krav fra WHO og US Public Health (CDC), samt andre nasjonale mattilsyn/helsemyndigheter. Tankene må derfor konstrueres og bygges inn i skipet med kofferdammer rundt og ikke ligge direkte mot andre tanker med felles skott eller ut mot skipssiden. Ballasttanker på skip kan derfor ikke benyttes eller konverteres til drikkevannstanker. Egnede malingssystem for drikkevann og separat utlufting vil også være absolutt krav.

Kjølevann spillvarme-gjenvinningssystem (Waste heat recovery - WHR) Framdriftsmaskineriet har normalt tilknyttet ett høytemperatur (HT) og ett lavtemperatur (LT) kjølevannssystem. Høytemperatur (HT) kjølevann vil videre bli fordelt ut i en sirkulasjonskrets slik av overskuddsvarmen (80-90<0>C) kan bli brukt til blant annet oppvarming av luftkondisjoneringsanlegg og varmt drikkevann. Den aller største varmeforbrukeren i dette systemet er dog ferskvannsgeneratorene (evaporator) som står for omtrent 80% av varmeuttaket på større cruiseskip.

Oftest kreves det mer varme en framdriftsmaskineriet kan generere, som fører til at de oljefyrte kjelene vil måtte starte og damp generert vil bli varmevekslet med evaporatorens sirkulasjonskrets for å heve temperaturen ytterligere i kretsen for økt drikkevannsproduksjon. To store evaporatorer i drift kan kreve så mye som 8,0 MW varme tilført.

Lavtemperatur (LT) kjølevann (30-50<0>C) blir ikke utnyttet om bord da eksergien i overskuddsvarmen er for lav og man ikke har funnet egnede forbrukere som er verdt tilleggsinvesteringen i rør, utstyr og automasjon. LT kjølevannet blir derfor vekslet ut med kjølevann direkte til sjøen.

Nyhetsgrad

Systemet for kontinuerlig drikkevannsproduksjon vil skape ideell balanse mellom total produksjon og forbruk av drikkevann om bord i f.eks. store cruiseskip, ved at omvendt osmose drikkevannsanlegget tillates å operere døgnkontinuerlig uavhengig av hvor skipet måtte befinne seg, eller i hvilken operasjonsmodus skipet er i (til kai, under manøvrering, til ankers, seiling innaskjærs, i forurenset/miljøsensitivt område, grunt farvann/brakkvann eller ute i åpen sjø).

Dagens skipssystemer for produksjon av drikkevann baserer seg hovedsakelig på bruk av evaporatorer, som destillerer sjøvann og krever store mengder høytemperatur (HT) restvarme fra fremdriftsmaskineriet når disse er i drift under sjøreise. Nyere skip tar dog i større grad i bruk omvendt osmose (RO) hyperfilter teknologi for drikkevannsproduksjon uten behov for restvarme tilgjengelig. Men disse RO anleggene kan på lik linje med evaporatorer kun være i drift når skipet er i fart, og i åpent farvann i.h.h.t. internasjonale og nasjonale helsekrav for drikkevannssystemer. Generelt for cruiseindustrien kan man si at skipene vil være 30-70%, med gjennomsnitt på 40-50% av tiden i et område/operasjon hvor de ikke kan produsere drikkevann.

Systemet baserer seg på at man gjør en rekke nye tiltak som signifikant bedrer den totale produksjonseffektiviteten, vannkvaliteten, stabilitetsoperasjonen av skipet ved at man tillates av internasjonale og nasjonale helsemyndigheter for drikkevannssystemer - å mellomlagre sanitært sjøvann (fødevann) på drikkevannslagertanker om bord, slik at dette kan benyttes som fødevann i omvendt osmose anlegget i perioder man normalt ikke har lov til å produsere drikkevann.

Med det nye systemet vil skipene kunne bli selvforsynt med drikkevann av beste kvalitet til laveste mulig produksjonskost, selv i seilingsområder man kun i en kort periode har tilgang på relativt rent fødevann/sjøvann til drikkevannsproduksjonsenhetene.

Oppfinnelseshøyde

Det mest sentrale ved oppfinnelsen er å oppnå helsemyndigheters godkjennelse for å kunne «mellomlagre» sjøvann om bord - for videre drikkevannsproduksjon når skipet er i områder det normalt ikke har lov til å produsere.

Det drivende prinsippet for myndighetene er at drikkevannskilden, i dette tilfellet sanitært sjøvann, forblir like rent eller renere enn det som ville blitt tatt inn direkte til omvendt osmose anlegget i åpen sjø, og at det et ikke er noen reell mulighet for at drikkevannskilden kan bli videre kontaminert, eller på noen måte får bakteriell oppvekst når fødevannet er på mellomlagertank.

Derfor bygger oppfinnelsen på at sanitær sjøvannet både må filtreres og desinfiseres etter sjøvannsinntak men like viktig bli lagret på segregerte/ internt uavhengige drikkevannstanker i.h.h.t. US Public Health selv om det her kun er snakk om behandlet sjøvann.

Alle godkjente drikkevannssystemer trenger minst to hygieniske barrierer, hvor en av disse skal sørge for at drikkevann blir desinfisert eller behandlet på annen måte for å fjerne, uskadelig-gjøre eller drepe smittestoffer. Alle godkjente drikkevannssystem om bord i skip har installert enten et UV-anlegg eller et halogenering/ kloreringssystem etter omvendt osmose anlegget, som i seg selv er betraktet som en barriere.

Oppfinnelsen vår ligger i at vi også innfører en ytterligere hygienisk barriere (for sjøvannet/fødevannet) før omvendt osmose anlegget, og dermed kan mellomlagre fødevannet men også sikre bedre drikkevannskvalitet for passasjerer i farvann med dårligere drikkevannskilde (f.eks. Yellow Sea utenfor Kina). Desinfisering ved hjelp av halogenering (klor, ozon el. liknende) av drikkevannskilden vil ikke være aktuelt siden dette vil ødelegge Omvendt osmose membranene over relativt kort tid. Den valgte teknologien vil være en kombinasjon av filtrering og UV-belysning/ ULF av fødevannet.

Oppfinnelsen over danner også utgangspunktet for flere andre oppfinnelser og prosessforbedringer beskrevet under. Det at vi nå kan fylle opp og mellomlagre på segregerte/ internt uavhengige drikkevannstanker opptil 1500 metriske tonn filtrert og desinfisert sanitært sjøvann under sjøreise for et stort cruiseskip, vil også si at vi kan «mellomlagre» omtrent 40 MW lavtemperatur (LT) overskuddsvarme fra e.g. framdriftsmaskineri el. liknende som ellers ikke ville blitt utnyttet i kalde områder (e.g.

Alaska eller på norskekysten). Dette forvarmede (til ca.30<0>C) og mellomlagrede fødevannet vil sørge for at omvendt osmose anlegget vil kunne produsere omtrent 40 % mer energieffektivt enn om fødevannet hadde holdt 5<0>C slik som det omkringliggende sjøvann.

Det nye systemet får således hybride egenskaper ved at sanitært sjøvann filtreres, desinfiseres og forvarmes mens skipet er i åpen sjø og har tilgang på overskuddsvarme og rent sjøvann -hvorpå det samme fødevannet etter å ha blitt fylt opp og mellomlagret på drikkevannstanker, kan sørge for at omvendt osmose (RO) anlegget fortsetter den døgnkontinuerlig produksjon når skipet kommer inn i forurenset/sensitivt miljøområde. Det vi si at omvendt osmose anlegget vil produsere med like høy energieffektivitet grunnet «lagring av varmeenergi over tid» (som et varmebatteri) samt like høy rensegrad grunnet filtrering og UV-behandlingen, når skipet ligger kai.

Ved forvarming og optimalisering av omvendt osmose (RO) anleggets membraner kan man gjenvinne nær 50 % drikkevann ut av sanitær sjøvannet (fødevannet). Alt fødevannet (100%) har på forhånd blitt UV-behandlet og filtrert ned til 5 micron tetthet, mens 50% av fødevannet blir restprodukt/overskudd omtalt som RO brine med ca. dobbelt så høyt saltinnhold som det opprinnelige fødevannet. Denne RO brinen har på sin side blitt behandlet til en høyere standard en IMO krav til renset ballastvann (D2), og ville normalt blitt pumpet over bord i åpen sjø.

Resterende del av fødevannet har blitt til godkjent drikkevann etter omvendt osmose anleggets prosess og klor/mineraliseringsetterbehandlingen. Etter at dette drikkevannet har blitt forbrukt går så videre tilbake via avløpssystemet og gjennom et «Advanced Wastewater treatment Plant» rensesystem (AWP) før det havner ned på gråvannstank, eller pumpes direkte over bord dersom man er utenfor 12 nautiske mil av kysten med skipet.

Vår oppfinnelse bygger videre på at vi samler både RO brinen og det gråvannet (gjennom AWP) fra forbruk, sammen på behandlet gråvannstank. Under landligge/ til kai vil omvendt osmose produksjonsanlegget produsere like mye drikkevann som RO brine (50/50). Alt drikkevannsforbruket vil bli til tilnærmet like mye renset gråvann. Like mye sanitært sjøvann (fødevann) vil bli forbrukt som total mengde av renset gråvann og RO brine produsert tilsammen. Med andre ord man må ha dobbelt så mye sanitært sjøvann tilgjengelig i forhold til drikkevannsforbruket i samme periode.

Når skipet kommer utenfor 12 nautiske mil fra kysten eller i åpen sjø, vil sanitær sjøvannstankene fylles opp igjen med filtrert og UV-behandlet rent sjøvann. Prinsippet er at sanitært sjøvannstankene fylles opp med tilsvarende mengde som går til forbruk før skipet er ute i åpen sjø igjen. Denne oppfyllingen skjer parallelt med at tilsvarende mengder renset gråvann pumpes over bord.

Oppfinnelsen vil på denne måten sørge for at skipet til enhver tid opprettholder sin optimale dypgang, både ved kai hvor intet pumpes hverken ut eller inn av gråvannstankene eller andre tanker. Og hvor man utenfor 12 nautiske mil eller i åpen sjø sørger for at fylling og tømming skjer simultant, med like volumstrømmer og kontrollert ved hjelp av automasjon.

Total beholdningen av renset gråvann ombord vil nå kun måtte avstemmes opp mot beholdningen av drivstoff - noe som gjør at hele stabilitetsoperasjonen inkludert trim, krenging- og dypgangskontroll har blitt betydelig forenklet for operatorene/navigatørene.

Oppfinnelsen med mellomlagring av store mengder behandlet sanitært sjøvann (fødevann) til omvendt osmose anlegget, på drikkevannstanker, vil sørge for at skipet ikke behøver å ha eget segregert ballastvannsystem installert. Skipet vil til enhver tid kunne tilfredsstille stabilitetskravene ved hjelp av det nye hybride og kontinuerlige drikkevannproduksjonssystemet. All stabilitetskontroll kan nå utføres ved hjelp av systemet for renset gråvann. Dermed trenger man heller ikke ballastvann rensesystemer i.h.h.t. til den nye IMO ballastvannkonvensjonen eller VGP, og skipet vil på denne måten også kunne konvertere eksisterende ballasttanker til behandlet gråvannstanker, som det vil være behov for ved lengre havneopphold.

Fordeler ved bruk av teknikken på en ny måte

System for kontinuerlig drikkevannsproduksjon om bord i cruise-, ekspedisjon- og passasjerskip, byr på følgende fordeler for rederne;

• Forvarming av sanitært sjøvann (fødevann) til omtrent 30<0>C innløpstemperatur i et omvendt osmose anlegg vil bedre energieffektiviteten i drikkevannsproduksjon med opptil 40 % i kalde strøk, dersom hyperfilter membranene blir tilpasset optimalt. Utnyttelse av skipets uutnyttede lavtemperatur (LT) restvarme fra e.g. framdriftsmaskineriets kjølevann under sjøreise, vil således bedre skipets totaløkonomi i form av energioptimalisering og derav betydelig reduksjon i drikkevannsproduksjonskostnadene.

• Skip som ligger store deler av tiden til kai, har lav hastighet med liten varmegenerering eller seiler i områder det normalt ikke er lov til å produsere drikkevann, må ofte få levert store deler av sitt drikkevannsbehov fra land til en høy kostnad med eventuelt også kvantitet- eller kvalitetsproblemer. Er ikke bunkring mulig fra land må ofte skipet bruke sine oljefyrte kjeler til en enda høyere kostnad for å få tilstrekkelig høytemperatur varmetilførsel til evaporatorene for å produsere tilstrekkelig med drikkevann (til forbruk og lagring) den korte tiden skipet er i åpen sjø.

• Desinfisering og forvarming av sanitært sjøvannet når skipet er i åpen sjø muliggjør at man kan mellomlagre fødevannet på drikkevannstanker og dermed også «energilagre» store mengder i form av lavtemperatur (LT) varme, for bruk når skipet ligger til kai.

• Med god balanse mellom forbruk og kontinuerlig drikkevannsproduksjon som det nye systemet vil gi, trenger ikke skipet like stor kapasitet på lagret drikkevann. Dette er grunnen til at noen av drikkevannstankene kan kobles fra resten av drikkevannssystemet og dedikeres til sanitær sjøvannssystemet til å mellomlagre fødevann på omtrent 30<0>C, til omvendt osmose anlegget.

● Ved tilstrekkelig kapasitet på drikkevannstankene for det mellomlagre fødevannet vil omvendt osmose anlegget kunne kjøre døgnkontinuerlig ifølge normale ruteplaner for cruiseskip som kun innimellom har overnatting i havn fra en dag til en annen. Skipet vil således kunne bli helt selvforsynt med drikkevann til lavest mulig kostnad og til best mulig kvalitet.

● Utnyttelsesgraden av eksisterende omvendt osmose anlegg vil kunne øke med over 100% slik at anleggene bør ombygges med god redundans.

● Skipet vil oppleve økt levetid på omvendt osmose system og komponenter samt økte serviceintervall da man unngår daglige start/stop av omvendt osmose anlegg som normalt gir økt beleggdannelse og forringelse av de kostbare membranene.

● Det vil også være mulig å skifte mellom normal produksjon i åpen sjø og til lukket produksjon direkte fra mellomlagertankene, i løpet av en sjøreise. Skipet kan f.eks. seile inn i et miljøsensitivt område, et sund, nær en oljeinstallasjon e.l. hvor man ikke ønsker noe inntak eller utslipp overhode, eller man kan stadig komme inn på grunt farvann (slik som i Østersjøen), hvor sand fra bunnen kan ødelegge omvendt osmose anleggets membraner, eller man kan ligge til ankers eller drifte i påvente av å seile videre, uten mulighet for å ta imot drikkevann fra land.

● Hele systemet for kontinuerlig drikkevannsproduksjon baserer seg på at skipet får noen timer i løpet av et døgn eller to i åpent rent farvann, slik at skipet kan kvitte seg med renset gråvann parallelt med å fylle opp mellomlagertankene med renset, forvarmet og desinfisert sanitær sjøvann.

● Hele stabilitetsoperasjonen for skipet vil bli kraftig forenklet. All stabilitetskontroll kan nå utføres ved hjelp av systemet for renset gråvann og eventuelt sanitær sjøvannssystemet. Kompensering for drivstoff forbruk vil være en gjenstående men relativt ukomplisert oppgave.

● Skipet vil ikke ha behov for et ballastvann rensesystem i.h.h.t. til den nye IMO ballastvannskonvensjonen, men skipet vil derimot kunne konvertere alle store eksisterende ballast tanker til bruk som renset gråvann, som det vil være betydelig behov for ved lengre havneopphold.

● Resirkulering av renset gråvann fra det avansert avløpsrensevannsystemet (AWP) som fødevann til et omvendt osmose anlegg for å øke tilgang på drikkevann under ekstreme forhold, kan utvide aksjonsradiusen betydelig for en rekke cruise- og ekspedisjonsskip.

• Store plasskrevende evaporatorer i ett og flere maskinrom vil kunne bli overflødige på eksisterende cruise skip, noe som ville kunne gi plass til annet nytt utstyr for videre energioptimalisering eller miljøforbedringer, i et ellers så overflyt maskinrom.

Oppfinnelsens tekniske komponent sammensetning:

Oppfinnelsen, med henvisning til krav 1, er «et system for kontinuerlig drikkevannsproduksjon om bord i skip, som omfatter en teknisk sammensetning med et separat sanitært sjøvannsinntak (1), sanitær rørsystem med automatisk styrte inntaksventiler (2), eget integrert automasjonssystem (20), filter- og UV behandlingsenhet for desinfisering av sjøvann (3), frekvensstyrt fødevannssirkulasjonspumpe (3a), høytemperatur og lavtemperatur varmevekslere for spillvarme-utnyttelse (4), segregerte mellomlagringstanker (8) skilt med kofferdam til skuteside eller til andre tanker ombord, ULF coiler for sanitær vannbehandling og inaktivering av bakterier i tank og rørsystem (8a), omvendt osmose drikkevannproduksjonsanlegg (7) bestående av systemforfiltre (5), høytrykkspumpe (6) og hyperfilter membran rekke (7a og 7b)».

Oppfinnelsen er basert på bruk av og integrering i skipets allerede godkjente sanitære sjøvannssystem, øvrige drikkevanns-, ballast-, og gråvannstanker med tilhørende rørsystemer, og «state-of the-art» omvendt osmose drikkevannsanlegg som beskrevet under kapittel «Teknikk som oppfinnelsen bygger på» side 3 og illustrert i Figur 1 vedlagt.

Systemet består av et sjøvannsinntak (1) og rørsystem for sanitært sjøvann med inntaksventil (2) til omvendt osmose anlegg (7).

En filter- og UV behandlingsenhet (3) med frekvensstyrt pumpe (3a) sørger for tilførsel av sanitær sjøvann i) direkte til omvendt osmose (RO) anlegget gjennom et (<5 micron) finfilter (5) i forkant av RO høytrykkspumpen (6), eller ii) til sanitær sjøvann mellomlagringstanker (8) for produksjon på et seinere tidspunkt når skipet f.eks. ligger til kai.

ULF sløyfer (8a) i sanitært sjøvann mellomlagringstanker (8) skal sørge for ytterligere sikring mot bakteriell vekst i tank i områder hvor kvaliteten på fødevannet er usikker (f.eks. i Amasonas)

En eller flere lavtemperatur (LT) varmevekslere (4) er installert på hoved-tilførselsrøret til omvendt osmose anlegget (7) og sanitær sjøvann mellomlagringstanker (8). Varmevekslerne (4) overfører varme energi fra lavtemperatur (LT) kilder som f.eks. framdriftsmaskineriets kjølesystem eller direkte/indirekte fra Evaporator brine dersom om dette utstyret er i operasjon. Det er også lagt opp ventilstyringer (4a) for mulig ettervarming når fødevannet tas fra mellomlagertankene.

Med referanse til figur 1, består et omvendt osmose anlegget (7) av et forfiltersystem (5), en høytrykkspumpe (6), et første steg (7a) og eventuelt et andre stegs (7b) hyperfilter omvendt osmose membran (< 0.001 micron) som hver av seg fungerer som en hygienisk barriere og arrangert i serie kan produsere svært rent (også teknisk) drikkevann direkte til dedikert drikkevannslagertanker (9).

Etter at drikkevann er sendt til forbruk (10) fra drikkevannstankene (9) vil alt avløpsvannet/ gråvannet (11) bli behandlet i et avansert avløpsvannrensesystem (AWP) (12). Gråvannet (13) vil dernest bli dumpet over bord (15), eller ledes ned på en gråvannstank (16) sammen med RO brine overskuddet (17) og dumpes først når skipet er utenfor 12 nautiske mil fra kysten.

Ventiler for avstenging av sjøvannsinntak og annet prosessutstyr er nøye kontrollert og regulert av ett eget integrert automasjon system (20).

Claims (7)

Patentkrav:

1) Et system for kontinuerlig drikkevannsproduksjon om bord i skip, som omfatter en teknisk sammensetning med et separat sanitært sjøvannsinntak (1), sanitær rørsystem med automatisk styrte inntaksventiler (2), eget integrert automasjonssystem (20), filter- og UV behandlingsenhet for desinfisering av sjøvann (3), frekvensstyrt fødevannssirkulasjonspumpe (3a), høytemperatur og lavtemperatur varmevekslere for spillvarmeutnyttelse (4), segregerte mellomlagringstanker (8) skilt med kofferdam til skuteside eller til andre tanker ombord, ULF coiler for sanitær vannbehandling og inaktivering av bakterier i tank og rørsystem (8a), omvendt osmose drikkevannproduksjonsanlegg (7) bestående av systemforfiltre (5), høytrykkspumpe (6) og hyperfilter membran rekke (7a og 7b).

2) Et system for kontinuerlig drikkevannsproduksjon om bord i skip ifølge krav 1, karakterisert ved at sanitært sjøvann (fødevann) til en omvendt osmose (7) drikkevannsanlegg blir filtrert- og UV behandlet/desinfisert (3) i et segregert sanitær rørsystem (2) direkte etter sjøvannsinntaket (1), når skipet er under fart og i åpen sjø hvor sjøvannskvaliteten er best mulig

3) Et system for kontinuerlig drikkevannsproduksjon om bord i skip ifølge krav 2, karakterisert ved at filtrert- og UV behandlet/desinfisert sanitært sjøvann (fødevann) blir forvarmet til ca.30<0>C via varmevekslere (4) knyttet til sanitær rørsystemet (2) på den kalde side og framdriftsmaskineriets høytemperatur (HT) og lavtemperatur (LT) kjølevann, evaporatorens brine utløp, eller andre kilder for spillvarme om bord.

4) Et system for kontinuerlig drikkevannsproduksjon om bord i skip ifølge krav 2 og 3, karakterisert ved at filtrert- og UV behandlet/desinfisert og forvarmet sanitært sjøvann (fødevann) ledes inn på segregerte mellomlagertanker (8) helt isolert fra andre tanker eller skutesider i.h.h.t. maritimt lovverk slik at skipet kan fortsette å produsere drikkevann kontinuerlig fra bakteriedødt fødevannet på disse mellomlagertankene gjennom eksisterende omvendt osmose (7) drikkevannsanlegg når skipet ligger til kai, ved ankers, seiler innaskjærs i elver eller er i forurenset/ miljøsensitivt farvann, avhengig av hvor stor kapasitet skipet har lagret av desinfisert sanitært sjøvann

5) Et system for kontinuerlig drikkevannsproduksjon om bord i skip ifølge krav 4, karakterisert ved at konsentratet (RO brine) (17) fra omvendt osmose (7) drikkevannsanlegg blir ledet ned på lagertanker (16) når skipet ligger til kai, ved anker, seiler innaskjærs i elver eller er i forurenset/ miljøsensitivt farvann, og således heller ikke endrer dypgangen på skipet i denne kondisjonen som ville inntruffet dersom konsentratet (RO brinen) (17) ble pumpet over bord (15).

6) Et system for kontinuerlig drikkevannsproduksjon om bord i skip ifølge krav 4 og 5, karakterisert ved at automasjonssystemet (20) vil sørge for at over bord (15) - og sjøkasse (1) og sanitær sjøvannsinntaksventiler (2) vil være innstilt i korrekt posisjon før man tillater kun intern drikkevannsproduksjon via omvendt osmose drikkevannsanlegget (7) fra sanitær sjøvanns-mellomlagertanken (8).

7) Et system for kontinuerlig drikkevannsproduksjon om bord i skip ifølge krav 4, karakterisert ved at sanitært sjøvann mellomlagertankene (8) også kan være utrustet med «Ultra-Low Frequency» (ULF) (8a og 14a) behandlingssløyfer for å inaktivere om mulig potensiell bakterie oppblomstring (legionalla, E-coli) i mellomlagertankene eller fra det avanserte avløpsrensesystem, selv etter UV behandling/desinfisering og før dette går tilbake som fødevann til omvendt osmose (7) drikkevannsproduksjon.