利用船用发动机的排出气体的压舱配重水处理方法及其处理装置的制作方法

专利名称：利用船用发动机的排出气体的压舱配重水处理方法及其处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种设置于船舶上，分离及去除压舱配重水中海洋微生物的压舱配重水处理方法及处理装置，尤其涉及一种利用从船用发动机排出的气体将压舱配重水中氢离子浓度调解为酸性，以此消灭上述海洋微生物，同时控制作为大气污染源的排出气体的新的压舱配重水处理方法及处理装置。
背景技术：
压舱配重水据了解，地球上生产的货物的80%是由船舶在国际上移动，为了此种船舶移动每年有大约30 50亿吨海水在国际上移动。目前的实情是，由于船舶的货物的国际性移动，附着在船舶外部或者被含在压舱配重水中被转移的外来海洋微生物正威胁着本地海洋生态系。通过该路径的外来种的流入认为是扰乱海洋生态系的原因之一，并且海洋生态系的扰乱不仅导致本地生物的灭种，还能破坏海洋生态环境，因此从这种观点来看，被视为是比起单纯的海洋污染更为严峻的现实。如上所述的压舱配重水(ballast water)是指,船舶卸货时，为了防止船舶稳定性的降低，与卸货量成比例的存于船舶内的海水，其中，船舶卸货时由于浮力导致其重心变高，船舶稳定性也随之降低。反之，船舶装货时，将会排出压舱配重水，排出量也与卸货量成比例。如上所述，对于船舶航行所必需的压舱配重水问题，随着国际间交易量的增加导致了被包含在压舱配重水中的生物个体的地理移动，并且该海洋微生物个体的移动被指出是扰乱海洋生态系的原因。关于压舱配重水的移动具体分析其现实，起因于压舱配重水排出的外国或者其他地域的海洋微生物种，如果适应于排出本地的环境时，随着发生旺盛的繁殖现象自然地在本地海域实现本土化，同时扩散到邻近海域。即，本地海洋生物资源将会受到很大的影响。 根据不同情况，外来种与本地种之间形成均衡状态也会发展为有利的情况，但是现实往往不会如此，本地海域的生态系因食物链能导致很大的变化，因此由于鱼种的变化不仅对经济方面还是不同种类的渔业生产也会导致决定性问题。总体而言，外来海洋微生物的流入将会诱导并不想发生的海洋生态系的变化，并且我们的生活随之也会受到无关于我们所想的很大的影响。参考仁川港和釜山港的统计，从新西兰、台湾、香港、新加坡、北太平洋、巴基斯坦及日本近海等地流入的压舱配重水中的海洋微生物种，即，浮游植物、浮游原生动物、浮游后生动物、其他浮游生物等，将这些海洋微生物种以种、属或者上位阶段分类群进行分类来看，则分类群共有7至53个。另外，分类的海洋微生物的出现的分类群共有170个(浮游植物硅藻、甲藻及其他90个；浮游后生动物56个；浮游原生动物24个)(Yoo et al. 2006)。压舱配重水中的各个海洋微生物是可以根据取水海域的分布得知，但是在压舱配重水的交换工作中压舱配重水并不是完全互相交替，而是以相互混合的状态存在。因此，如果考虑如上所述的现象，以上述海洋生物等作为处理对象标准消灭和处理压舱配重水中的海洋微生物，则会派生出更为有价值的有用的结果。因此，为了防止因上述压舱配重水的移动所能发生的生态、经济上的损失，并且为了保全生物多样性，国际海事组织(MO)于2004年2月通过了 “控制及管理船舶的压舱配重水与沉淀物的国际公约”。并且，规定了于2015年末为止，从事于国际航海的船舶上有义务安装压舱配重水处理装置。船舶排出气体具体来看船用发动机的排出气体的现状，则一般与船用发动机(大部分为才有柴油机)所排出的排出气体的选定有关的，作为被检测到的基础数据，优先可举例劳埃德-费尔普莱数据库(Lloyds-Fairplay Database)。根据上述数据库的显示,2007年度世界总船 数为45，620艘，以该数据为准计算二氧化碳的排出量，则36，638艘货船共排出有839. 95百万吨、2，801艘客船共排出有93. 67百万吨及6，281艘400GT级以下船舶共排出有9. 82百万吨，即，二氧化碳的总排出量为943. 44百万吨。因此，以此为依据可以推理出二氧化碳等大力贡献于海洋污染的事实。因此，“国际海事机构”也在推进对此的管制。另外，具体来看船舶排出气体的组成成分比例，大约为CO2 95. 48%, NO2 2. 76%, SO2 I. 10%, CO0. 11%,HC 0.33%及 PM 0. 22% (以 2004 年 MAN Diesel 为准)，但是于 2007 年从 45，620艘各种船舶中统计的全世界二氧化碳的排出量为943. 44百万吨，因此对于因船舶运航所发生的作为大气污染主犯的CO2的处理，被认为是与海洋微生物转移问题同等重要及当务之急的问题。到目前为止适用的压舱配重水的处理技术，一般趋势是大部分为联系存有海水的压舱配重水存储罐直接实施。因此，也会发生包含于海水中的海洋微生物在压舱配重水存储罐中旺盛生长的不必要的作用，因此认为对于海洋微生物的处理技术是必须必要而且非常重要的。因为海洋微生物的成长及繁殖导致二次污染问题，因此最小化该问题也有利于经济。并且，事先调节海洋微生物量，可以使后续海洋微生物的消灭过程更为容易、有效地推进。另外，分析提示的压舱配重水中海洋微生物的消灭方法，则大概可以分为氯过氧化物酶法、臭氧法、电解法、紫外线法及脱氧法等，该等方法各自具有如下问题。、氯过氧化物酶法、臭氧法等虽然杀菌效果很有效，但是还需要另外中和或者去除剩下的过氧化物，因此需要对应的多种附带设备等，并且应该采取压舱配重水的有关设备的腐蚀防止方法。电解法也与氯过氧化物酶法相同，虽然杀菌效果非常良好，但是滴定适当浓度及适量生产消灭海洋微生物的氯过氧化物酶是并不容易的问题，并且，此方法也会有与上述臭氧法等相同的腐蚀问题。紫外线法是虽然装置设备简单、装置运行比较容易，但是总要考虑紫外线灯的寿命及电容等必须配备的装置，同时大量消耗电能的问题也是要参考的事项。并且，脱氧法在装置设备方面虽然显得很简单，但是正确的工艺分析认为非常重要的因素，因此海洋微生物的消灭效果也可以认为有一定程度的不足。特别是，在美国专利(专利号为US6，722，933 B2)公开的内容有，使海洋微生物急剧增殖，适量投放微生物的食物经过一定时间后为急剧诱导缺氧加入焦亚硫酸钠以此控制氧气(在缺氧状态下可以生成硫化氢或者可以释放硫)，并且通过注入氮气或者利用真空装置排气的方法，总体而言，选择了压舱配重水中去除氧的方法来推进及控制海洋微生物的消灭。只是上述专利中海洋微生物食物的供给、焦亚硫酸钠的使用、氮气的使用等尚有需要改善的余地。即，由于食物的二次污染、由于焦亚硫酸钠的腐蚀问题、同时由于焦亚硫酸钠的二次污染及只为去氧的氮气的使用等均会导致其它的新问题。并且，美国专利(us2007/0261626 Al)中首先议论的核心技术为提高压舱配重水中的溶氧量，同时通过向海洋微生物供给食物助海洋微生物的急剧增殖后减压(underpressurized condition)至比大气压低的技术，在真空度为-2 _4psi范围内进行处理去除海洋微生物的方法。但是，由于食物的海洋微生物的增殖可以预测到由于剩余食物的二次污染，同时还有实际上对于大容量罐的减压不容易进行调整等操作的问题。
上述压舱配重水处理技术充分存有腐蚀防止到降低处理等问题。因此，现有的压舱配重水处理技术在通过消灭方法的消灭处理步骤后大部分紧随有被处理的压舱配重水的中和步骤。总体而言，如上所述导致的多种问题使全面再检讨在压舱配重水处理技术中海洋微生物的消灭处理方法，更是，导出了应当需要更能提高处理效果的经济的处理方法的结论。因此，作为前处理概念，打好事先精确过滤海水一次性去除海洋微生物，使能有效地消灭及处理海洋微生物的基础，提供了通过调节压舱配重水的PH，消灭及处理压舱配重水中的海洋微生物的方法。实际上，分析已公开的有关压舱配重水的处理方法的技术，调整压舱配重水的pH消灭海洋微生物的方法中，与提供调节pH的技术中利用从船用发动机排出的船用发动机排出气体(stack gas from marine engine)的方法,很难查到与此类似的各个内容。

发明内容
(一 )、需要解决的技术问题本发明提供一种压舱配重水的处理方法，在消灭及处理海洋微生物之前利用精确的过滤方法选择性分离及去除海洋微生物，以此提高消灭及处理海洋微生物的效率，并且最小化消灭及处理海洋微生物时伴有的上述副作用及随之的修复后处理的非常有效并且经济为主旨。并且为了实现本发明上述目的，本发明提供一种消灭海洋微生物的技术，首先精确过滤压舱配重水，随后调节压舱配重水的PH，尤其在pH调节中积极利用从船用发动机排出的排出气体，决定性参与船用排出气体的控制问题中。本发明提供一种新的压舱配重水处理方法，与上述有区别的技术目标是通过对海水的事先处理选择性分离海洋微生物，使有效地进行消灭及处理海洋微生物，并且利用CO2等诱导压舱配重水的氢离子浓度的变化，另外很好得符合国际海事机构的防止环境污染指南。(二)、技术方案为了解决上述技术问题，本发明提供一种压舱配重水处理方法，该方法为消灭压舱配重水中海洋微生物的方法，其特征在于，提高压舱配重水的氢离子浓度消灭海洋微生物。由于包含在海水的海洋微生物大部分在较低PH中死亡，因此通过调节pH消灭压舱配重水中的海洋微生物。此时,压舱配重水的氢离子浓度为pH5. 0以下为佳，pH为4. 0至5. 0为最佳。该结果是通过很多文献验证得到的，更低的PH会导致腐蚀等副作用，因此降低pH值，使其只能消灭海洋微生物，对pH调节有必要适当的技术性接近。如上所示，适用通过pH调节的海洋微生物的消灭方法时，最好是与压舱配重水罐一起建立另外的压舱配重水处理罐，推进海洋微生物的消灭工作。此时,作为前处理方法之一，提高待处理的压舱配重水的溶氧度，使海洋微生物的活跃地活动，虽然实际上会有所帮助，但是总体来看，以压舱配重水的海洋微生物处理为主旨，并不是提供或者有帮助的重要的技术问题。只是作为对于压舱配重水的前处理概念，对于该海水进行精确过滤，事先分离出50pm以上大小的海洋微生物，可以说是对于压舱配重水罐内部的海洋微生物的繁殖与生长的防止措施中的一个，并且从结果来看，认为是修复消灭及处理海洋微生物的一种方法。本发明另一个特征在于，如前所述，在调节pH时利用船用发动机排出的排出气体。即，过滤船用发动机的排出气体分离及去除颗粒物质(PM)等，向压舱配重水注入过滤过的船用发动机的排出气体，以此提高氢离子浓度，消灭及去除压舱配重水中海洋微生物。此时，最好是使船用发动机的排出气体通过热交换的方法降低船舶排出气体的温度后，再注入到压舱配重水。如此处理的理由为，利用CO2调节pH时，能很好地符合CO2气体的特 性，即根据亨利定律(Henry’ s Law)越冷却越能增加压舱配重水的CO2溶解度的特性的突破性处理步骤。作为附加效果，在压舱配重水排出罐内消灭及处理过海洋微生物的压舱配重水与船用发动机的排出气体进行热交换，以此提高待排出的压舱配重水的问题，使第二次消灭及处理在压舱配重水处理罐中没被消灭残留的剩余海洋微生物，同时排除及分离排出压舱配重水的CO2,使压舱配重水的pH与一般海水的pH接近，以此符合压舱配重水的排出条件。并且，上述压舱配重水的氢离子浓度不仅是可以注入船用发动机的排出气体，还可以注入酸性物质(例如液体状态的醋酸或者盐酸等)也能调节。即，本发明是包括利用船用发动机的排出气体，为了调节好PH值根据需要加入酸性物质变化氢离子浓度的步骤，本发明提供了利用排出气体的PH调节的突破性方法，同时更为具体地实现防止或者减少地球大气污染的卓越的效果。(三)、有益效果根据本发明提供的一种利用船用发动机的排出气体的压舱配重水的处理方法，通过调节压舱配重水中氢离子浓度(PH)去除压舱配重水中海洋微生物，与现有其它技术相t匕，能控制在消灭及去除海洋微生物时能导致的副作用。并且，最小化像防止腐蚀等修复附带设备，另外再次利用通过精密过滤进行前处理的海水作为压舱配重水，提高了海洋微生物的消灭效果，更为经济，效果更好。并且，根据本发明，利用从船舶产生的排出气体调节压舱配重水中氢离子浓度(pH)，可以实践性地参与到作为地球大气污染主原因的排出气体的控制。因此，不需要独立处理CO2所需的另外的设备，因此更为有利于环境，确保特别的经济效果。


图I为根据本发明较佳实施例的利用船用发动机排出气体的压舱配重水的处理方法的步骤图；图2为实施根据本发明较佳实施例的利用船用发动机排出气体的压舱配重水的处理方法的设备简要图。
具体实施例方式下面，结合附图详细说明本发明的利用船用发动机排出气体的压舱配重水的处理方法的具体实施例。图I为根据本发明较佳实施例的利用船用发动机排出气体的压舱配重水的处理方法的步骤图。如图I所示，根据本发明的压舱配 重水处理方法包括利用流入部过滤装置过滤流入的海水后作为压舱配重水利用的步骤Sio ;用压舱配重水罐运送过滤过的压舱配重水的步骤S20 ;利用压舱配重水处理罐运送压舱配重水的步骤S30 ;向压舱配重水处理罐中的压舱配重水注入船用发动机的排出气体，提高压舱配重水的氢离子浓度，根据需要向压舱配重水处理罐中压舱配重水加入酸性物质,调节压舱配重水的氢离子浓度的步骤S40 ；提高消灭及处理后排出的压舱配重水的温度，排除包含在压舱配重水的二氧化碳，最终将压舱配重水中氢离子浓度调节到与正常一般海水的氢离子浓度一致的步骤S50 ;及在排出经过消灭及处理的压舱配重水之前，再次进行过滤，然后排出的步骤S60。上述利用流入部过滤装置过滤流入的海水后作为压舱配重水利用的步骤SlO是指，在流入作为压舱配重水使用的海水的过程中，通过过滤装置事先分离及去除50 以上的海洋微生物后，存储可以作为压舱配重水利用的流入船舶的海水。用压舱配重水罐运送过滤过的压舱配重水的步骤S20是指，为了作为压舱配重水利用通过过滤过率掉海洋微生物的海水，利用压舱配重水罐运送的步骤。利用压舱配重水处理罐运送压舱配重水的步骤S30是指，为了消灭活在压舱配重水中的海洋微生物，利用压舱配重水处理罐运送的步骤。即，船舶经过一定时间或者经过一定居里后，到排出压舱配重水时，压舱配重水被压舱配重水处理装置运送，做消灭及去除海洋微生物的准备。特别是，压舱配重水处理罐为消灭及去除压舱配重水中海洋微生物的装置，利用耐酸性物质等事先处理压舱配重水处理罐内部，控制由于注入酸性物质或者注入船用发动机的排出气体等原因所导致的腐蚀问题。向压舱配重水处理罐中的压舱配重水注入船用发动机的排出气体，提高压舱配重水的氢离子浓度，根据需要向压舱配重水处理罐中压舱配重水加入酸性物质，调节压舱配重水的氢离子浓度的步骤S40是指，向利用压舱配重水处理装置运送的压舱配重水中注入船用发动机的排出气体，由此提高氢离子浓度，消灭压舱配重水中海洋微生物的步骤。特别是，上述船用发动机的排出气体通过另外的过滤器去除颗粒物质(PM)等异物，再通过热交换等方法进行冷却处理后注入到压舱配重水中。此时，在注入船用排出气体之前向压舱配重水处理罐注入压缩空气可以增值压舱配重水处理罐内的压舱配重水中的海洋微微生物。在注入上述船舶发动机的排出气体时，虽然因注入压缩空气增殖压舱配重水中海洋微生物能特别有助于海洋微生物的消灭效果，但是并不是具有任何特别的意义。船用排出气体为从船用发动机排出的气体，其中，二氧化碳(CO2)为典型气体，根据本发明的压舱配重水的处理方法提供利用二氧化碳控制地球大气污染的根本的、具有确切意义的效果。并且，由于船用排出气体的注入的压舱配重水中氢离子浓度换算为PH维持在5. 0以下比较好，维持在4. 0至5. 0最佳。这是均考虑到消灭海洋微生物的pH范围及对此有影响的有关设备等的腐蚀问题之后的数据。因此，使上述压舱配重水中氢离子浓度变为适当值，要调节注入的二氧化碳的量。并且，随着二氧化碳的注入得到适当的压舱配重水的PH值时，最好是中断二氧化碳的注入。并且，如果注入船用发动机的排出气体得不到所需水平的氢离子浓度时，或者船用发动机的排出气体的供给不顺畅时，向压舱配重水处理罐中加入酸性物质，以此调节压舱配重水的氢离子浓度消灭压舱配重水中海洋微生物。酸性物质典型的有醋酸或者盐酸等。向压舱配重水处理罐中注入存储在酸性物质存储罐中的醋酸或者盐酸，以此提高压舱配重水的氢离子浓度。即，根据本发明利用船用发动机的排出气体的压舱配重水的处理方法包括注入船用发动机的排出气体，根据需要注入酸性物质的步骤S40，可以相互互补性或者选择性调解压舱配重水处理罐中压舱配重水的氢离子浓度。并且，消灭了海洋微生物的压舱配重水被压舱配重水排出罐运送后，可以再次过滤后排出或者根据程度直接排出。根据氢离子浓度的变化存活在压舱配重水中典型的海洋微生物的死亡率如下表。表一
权利要求
1.压舱配重水的处理方法,其为消灭压舱配重水中海洋微生物的方法,其特征在于,包括 从压舱配重水罐到压舱配重水处理罐运送所述压舱配重水的步骤； 向压舱配重水处理罐中的压舱配重水注入船用发动机的排出气体，以此提高所述压舱配重水的氢离子浓度的步骤。
2.根据权利要求I所述的压舱配重水的处理方法，其特征在于，还包括，利用压舱配重水排出罐运送在所述压舱配重水处理罐中处理过的压舱配重水，提高所述压舱配重水排出罐内的压舱配重水的温度，以此消灭残留在所述压舱配重水中的海洋微生物，同时排气及去除所述压舱配重水中的二氧化碳，使所述压舱配重水的氢离子浓度接近于海水的氢离子浓度的步骤。
3.根据权利要求I所述的压舱配重水的处理方法，其特征在于，还包括，向所述压舱配重水处理罐中加入酸性物质，以此变化所述压舱配重水的氢离子浓度的步骤。
4.根据权利要求I所述的压舱配重水的处理方法，其特征在于，所述船用发动机的排出气体为过滤及去除烟子等颗粒物质(PM)，再通过热交换进行冷却处理后注入到所述压舱配重水中。
5.根据权利要求I所述的压舱配重水的处理方法，其特征在于，所述压舱配重水的氢尚子浓度为pH 5. O以下。
6.根据权利要求2所述的压舱配重水的处理方法，其特征在于，排出的所述压舱配重水的温度为55°C以上。
7.压舱配重水处理装置，其设置于船舶上分离及去除压舱配重水中海洋微生物，其特征在于，所述压舱配重水处理装置与存储压舱配重水用于船舶平衡的压舱配重水罐连接，使所述压舱配重水能自由移动，并且包括调节PH以此消灭及去除所述压舱配重水中存活的海洋微生物的压舱配重水处理罐，其中，向所述压舱配重水处理罐注入船舶的排出气体，以此调节压舱配重水的pH。
全文摘要
本发明提供一种船舶排出气体及压舱配重水处理方法及其装置，其同时处理威胁着海洋生态系的压舱配重水(ballast water)与导致地球温室化等的船舶排出气体。本发明着眼于压舱配重水中的海洋微生物在较低的pH(酸性)中死亡和利用船舶排出气体可以降低pH的亮点，是同时控制及防止海洋污染及大气污染的绿色处理方法。即，本发明其特征在于包括(1)将作为微生物处理对象的压舱配重水进行一次性过滤后存储于压舱配重水罐中利用的步骤；(2)从压舱配重水到压舱配重水处理罐运送压舱配重水后，通过热交换降低去除了颗粒物质(PM)等的船用发动机的排出气体的温度，然后使其与压舱配重水接触以此变化压舱配重水的氢离子浓度，即，调节压舱配重水的pH调节为酸性，以此一次性消灭及去除压舱配置水中的海洋微生物的步骤；(3)将通过pH调节消灭及处理了海洋微生物的压舱配重水运送到压舱配重水排出罐，并且提高通过与排气气体热交换之后排出的压舱配重水的温度，第二次又到残留海洋微生物的消灭，同时，有助于残留在压舱配重水中的二氧化碳和氮气的排气，最终，将压舱配重水的氢离子浓度与海水的氢离子浓度相同、转换为适合于排出的氢离子浓度的步骤。因此，本发明可以提供去除压舱配重水中海洋微生物的更为绿色更为有效的压舱配重水的处理装置。
文档编号C02F1/50GK102770377SQ201080052389
公开日2012年11月7日 申请日期2010年11月13日 优先权日2009年11月18日
发明者朴大喆, 李建栽, 赵盛柱 申请人:信刚高新技术(株)