用于压载水排放过程中的残余氧化剂中和装置和方法
【专利摘要】一种用于压载水排放过程中的残余氧化剂中和装置和方法，属于采用化学方法处理压载水的自动中和【技术领域】。该装置装有两个相同的中和药剂箱，中和药剂箱中的溶剂取自主管路中压载水，通过电磁阀的控制。当压载水排放主管路中余氯分析仪浓度大于0.2mg/L时，该装置自动启动，两个中和药剂箱中的溶液分别注入压载水排放主管路中，中和过程中两个中和药剂箱交替使用，不会出现中断现象。该装置自动控制，体积小、效率高、操作简单，实现在压载水排放过程中中和且符合国际海事组织的要求(TRO浓度小于0.2mg/L)。本发明可广泛应用于氧化法处理压载水的中和装置。
【专利说明】用于压载水排放过程中的残余氧化剂中和装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于海洋环境保护应用【技术领域】，涉及一种采用化学方法(臭氧法、电解法等)处理压载水，具体是指一种用于压载水排放过程中的残余氧化剂中和装置。
【背景技术】
[0002]压载水是指系指为控制船舶横顷、纵顷、吃水、稳性和应力而加装到船上的水及悬浮物质。船舶排放压载水是造成地理性隔离水体间有害生物传播的最主要途径。每年全球船舶携带的压载水大约有100亿吨，一艘载重10万吨货船携带的压载水量达到5 — 6万吨。与自然海洋生态环境相比，船舶压载水是一种特殊环境下的生态系统，经压载水驯化并存活的生物往往具有极强的生命力和竞争力。它们一旦释放到自然海洋环境中，就可能产生不可控制的“雪崩式”繁殖，对土著物种造成极大的冲击，甚至引起本地物种灭绝，引发一系列生态灾害。
[0003]目前压载水的处理方法主要有机械处理法、物理处理法、化学处理法和其他一些处理方法。其中机械方法包括过滤、气旋分离、稀释、沉降和浮选、高流速等；物理方法包括加热处理、放电处理、磁化处理、超声波处理、紫外线照射处理和Y射线处理等；化学方法主要是利用氯或氯化物、脱氧处理、过氧化氢、臭氧、羟基自由基等的热性做处理。据统计，通过国际海事组织(MO)认证的方法中化学方法占大多数。
[0004]压载水化学方法处理过程中，化学药剂与海水中的部分离子发生化学反应，衍生出复杂的次级产物种类，包含Cl2、C10_、ClO2、Br2, Br0_、NH2CUNH2Br等物质之总和，其中以BrCT占最大比例,这些产物的总和称之为总残余氧化剂(Total Residual Oxidant, TR0)。国际上一般常用余氯分析仪检测总残余氧化剂(TRO)的浓度。依据国际海事组织(MO)的要求，压载水系统管理指南(G8导则)及活性物质压载水认可程序(G9导则)指出总残余氧化剂(TRO)最大允许排放浓度为0.2mg/L,处理后的压载水排放时，若TRO大于0.2mg/L,必须使用中和系统进行中和，中和达标后方允许排放，以免对海洋环境造成危害。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明提供了一种可以自动添加中和剂的中和装置，适用于所有含有残余氧化剂(TRO)的处理后压载水。中和反应在排放过程中进行，中和药剂直接从主管路中抽取，不需另外添加；工作时，两个相同的中和药剂箱交替使用，不会出现中断现象。能安全、有效地降低压载水排放过程中的总残余氧化剂(TRO)，达到海事组织的排放标准(< 0.2mg/L)。
[0006]本发明解决其方法所采用的技术方案是:
[0007]—种在压载水排放过程中的残余氧化剂中和装置，该装置包括海水输送加载部分、分流按制部分、中和装置、计量泵、止回阀和检测部分，
[0008]海水输送加载部分包括压载水排放管路、压载水输送分管路、离心泵、流量计和阀门，压载水输送分管路接入压载水排放管路中，经过离心泵、流量计、阀门进入中和装置管路；
[0009]分流按制部分采用四个电磁阀:入口左侧电磁阀A、入口右侧电磁阀B、出口左侧电磁阀C和出口右侧电磁阀D，入口左侧电磁阀A和入口右侧电磁阀B设在中和装置的入口处，用于控制压载水的进入方向；出口左侧电磁阀C和出口右侧电磁阀D设在中和装置的出口处，用来控制压载水处理后的流出。
[0010]中和处理部分分为左侧中和装置和右侧中和装置，左侧中和装置包括压差变送器A、中和药剂箱A、液位传感器A和固体给料箱A，右侧中和装置包括中和药剂箱B、固体给料箱B、液位传感器B、压差变送器B，固体给料箱A与固体给料箱B完全相同，固体给料箱的底部有两层隔板，第一层均布直径为1mm的微孔，装置工作时，第二层向下打开。
[0011]中和药剂箱A与中和药剂箱B的底部装有自动启动的搅拌机。固体给料箱A与固体给料箱B中的药品为硫代硫酸钠(Na2S2O3)固体粉末，中和药剂箱A和中和药剂箱B中硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液的浓度为0.01mol/L。
[0012]计量泵连接分流控制部分的电磁阀C和电磁阀D，止回阀和计量泵相接，保证处理后的压载水单方向流动。
[0013]检测部分包括排放中检测的余氯分析仪A和中和后检测的余氯分析仪B，余氯分析仪A实时检测处理后的压载水，余氯分析仪B实时检测中和后的压载水。
[0014]本发明的 装置工作过程如下:
[0015]压载水输送分管路接入压载水排放管路中，直接抽取排放管路中的海水作为原料；抽取的压载水经过离心泵、流量计、阀门进入装置管路；
[0016]通过入口左侧电磁阀A和入口右侧电磁阀B控制管路中压载水的方向，启动中和药剂箱A或中和中和药剂箱B ；
[0017]压差变送器A与液位传感器A监控中和药剂箱A的液位，压差变送器B与液位传感器B监控中和药剂箱B的液位，当液位到达限定位时，固体给料箱A或固体给料箱B下板打开，投放固体粉末(Na2S2O3粉末)，药剂箱中底部的搅拌机启动，搅拌lmin。
[0018]压载水处理后排放时，压载水主管上的余氯分析仪A进行实时检测，当检测管路中的余氯浓度大于0.2mg/L时，打开出口左侧电磁阀C或出口右侧电磁阀D，计量泵启动，配好的硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液通过止回阀注入主管路中与排放压载水充分混合，余氯分析仪B对中和后压载水进行检测，检测达标后排放，不达标则重新加载到装置中进行中和。
[0019]本发明的益处是:本中和装置体积小、效率高、操作简单；在排放管路中安装，不需更改船舶中压载水排放管路。中和系统的两个中和药剂箱交替使用的，有效防止中和剂在配药的时候出现中断的情况，确保中和过程不间断。中和剂与压载水的反应速度极快，约为Is~2s，实现在压载水排放过程中中和且符合国际海事组织的要求(TR0浓度小于
0.2mg/L)。本发明可广泛应用于化学法处理压载水的中和过程。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]附图是本发明是压载水排放过程中，本装置中和管路中TRO的示意图。
[0021]图中:I压载水输送分管路；2离心泵；3流量计；4阀门；5压差变送器A ；6中和药剂箱A ；7液位传感器A ；8固体给料箱A ；9-1入口左侧电磁阀A ；9~2入口右侧电磁阀B ;9_3出口左侧电磁阀C ；9-4出口右侧电磁阀D ；10中和药剂箱B、ll固体给料箱B ；12液位传感器B ;13压差变送器B ;14计量泵；15排放中检测的余氯分析仪A和A ;16止回阀；17中和后检测的余氯分析仪B ；18压载水排放管路。
【具体实施方式】
[0022]以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的实施例。
[0023]本发明是一种在压载水排放时中和压载水中总残余氧化剂(TRO)的装置，该装置是这样实现的，当压载水在主管路18排放时，系统中的余氯分析仪A15供电，指示灯变亮，同时启动中和药剂箱A6，打开电磁阀9A，中和药剂箱A6中的溶剂从主管路18中抽取，经过压载水输送分管路1、离心泵2、流量计3、阀门4，压差变送器A5与液位传感器A7监控中和药剂箱A6的液位，当液位到达限定位时，固体给料箱AS下板打开，投放固体硫代硫酸钠粉末(N%S203)，中和药剂箱A6底部的搅拌机启动，搅拌lmin，配制的硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液浓度为0.01mol/L，配好后的中和剂等待计量泵14的注入。压载水排放时，余氯分析仪A15对处理后的压载水进行检测，当余氯分析仪A15的显示数值高于0.2mg/L时，其浓度信号被中和药剂箱A6对应的计量泵14控制器接收，打开电磁阀9-3，根据检测的余氯分析仪浓度，控制器自动调节计量泵14转速，从而控制中和药剂(硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液)与主管路压载水的配比流量，实现定量中和排放压载水中的总残余氧化剂(TRO)。当中和药剂箱A6液位低于设定值时，差压变送器A5将信号传递给液位传感器A7，液位传感器A7显示达到需填充药剂的液位时，打开电磁阀9-2，装置自动启动中和药剂箱B10，压差变送器B13与液位传感器B12监控中和药剂箱BlO的液位，步骤同上，当中和药剂箱A6中的溶液到达最低位时，打开电磁阀9-4，使用中和药剂箱B10。如此，中和药剂箱A6与中和药剂箱BlO交替使用，不会出现中断现象。中和后的压载水经余氯分析仪B17检测达标后随着管路排放到海洋中，如未达 标，重新加载到装置中进行中和。
[0024]本中和装置体积小、效率高、操作简单；在排放管路中安装，不需更改船舶中压载水排放管路。中和装置的两个中和药剂箱交替使用的，有效防止中和剂在配药的时候出现中断的情况，确保中和过程不间断。中和剂与压载水的反应速度极快，约为Is~2s，实现在压载水排放过程中中和且符合国际海事组织的要求(TR0浓度小于0.2mg/L)。本发明可广泛应用于化学法处理压载水的中和排放过程。
【权利要求】
1.一种用于压载水排放过程中的残余氧化剂中和装置，其特征在于，该装置包括海水输送加载部分、分流按制部分、中和装置、计量泵、止回阀和检测部分， 海水输送加载部分包括压载水排放管路、压载水输送分管路、离心泵、流量计和阀门，压载水输送分管路接入压载水排放管路中，经过离心泵、流量计、阀门进入中和装置管路； 分流按制部分采用四个电磁阀:入口左侧电磁阀A、入口右侧电磁阀B、出口左侧电磁阀C和出口右侧电磁阀D，入口左侧电磁阀A和入口右侧电磁阀B设在中和装置的入口处，用于控制压载水的进入方向；出口左侧电磁阀C和出口右侧电磁阀D设在中和装置的出口处，用来控制压载水处理后的流出。 中和处理部分分为左侧中和装置和右侧中和装置，左侧中和装置包括压差变送器A、中和药剂箱A、液位传感器A和固体给料箱A，右侧中和装置包括中和药剂箱B、固体给料箱B、液位传感器B、压差变送器B; 计量泵连接分 流控制部分的电磁阀C和电磁阀D，止回阀和计量泵相接，保证处理后的压载水单方向流动； 检测部分包括排放中检测的余氯分析仪A和中和后检测的余氯分析仪B，余氯分析仪A实时检测处理后的压载水，余氯分析仪B实时检测中和后的压载水。
2.根据权利要求1所述的用于压载水排放过程中的残余氧化剂中和装置，其特征在于，固体给料箱A与固体给料箱B完全相同，固体给料箱的底部有两层隔板，第一层均布直径为1_的微孔，装置工作时，第二层向下打开；固体给料箱A与固体给料箱B中的药品为硫代硫酸钠固体粉末，中和药剂箱A和中和药剂箱B中硫代硫酸钠溶液的浓度为0.01mol/L0
3.根据权利要求1或2所述的用于压载水排放过程中的残余氧化剂中和装置，其特征在于，中和药剂箱A与中和药剂箱B的底部装有自动启动的搅拌机。
4.用于压载水排放过程中的残余氧化剂中和方法，其特征在于，该方法采用的装置包括海水输送加载部分、分流按制部分、中和装置、计量泵、止回阀和检测部分，海水输送加载部分包括压载水排放管路、压载水输送分管路、离心泵、流量计和阀门，压载水输送分管路接入压载水排放管路中，经过离心泵、流量计、阀门进入装置管路；分流按制部分采用四个电磁阀，入口左侧电磁阀A、入口右侧电磁阀B、出口左侧电磁阀C和出口右侧电磁阀D，入口左侧电磁阀A和入口右侧电磁阀B设在中和装置的入口处，用于控制压载水的进入方向；出口左侧电磁阀C和出口右侧电磁阀D设在中和装置的出口处，用来控制压载水处理后的流出；中和处理部分分为左侧中和装置和右侧中和装置，左侧中和装置包括压差变送器A、中和药剂箱A、液位传感器A、固体给料箱A，右侧中和装置包括中和药剂箱B、固体给料箱B、液位传感器B、压差变送器B，固体给料箱A与固体给料箱B完全相同，底部有两层隔板，第一层均布直径为1mm的微孔，装置工作时，第二层向下打开；固体给料箱A与固体给料箱B中的药品为硫代硫酸钠固体粉末，中和药剂箱A和中和药剂箱B中硫代硫酸钠溶液的浓度为0.01mol/L冲和药剂箱A与中和药剂箱B，底部装有自动启动的搅拌机；计量泵连接分流控制部分的电磁阀C和电磁阀D，止回阀和计量泵相接，保证处理后的压载水单方向流动；检测部分包括排放中检测的余氯分析仪A和中和后检测的余氯分析仪，余氯分析仪A实时检测处理后的压载水，余氯分析仪B实时检测中和后的压载水； 具体过程如下:压载水输送分管路接入压载水排放管路中，直接抽取排放管路中的海水作为原料；抽取的压载水经过离心泵、流量计、阀门进入装置管路；通过入口左侧电磁阀A和入口右侧电磁阀B控制管路中压载水的方向，启动中和药剂箱A或中和中和药剂箱B ;压差变送器A与液位传感器A监控中和药剂箱A的液位，压差变送器B与液位传感器B监控中和药剂箱B的液位，当液位到达限定位时，固体给料箱A或固体给料箱B下板打开，投放Na2S2O3固体粉末，药剂箱中底部的搅拌机启动，搅拌Imin ;压载水处理后排放时，压载水主管上的余氯分析仪A进行实时检测，当检测管路中的余氯浓度大于0.2mg/L时，打开出口左侧电磁阀C和出口右侧电磁阀D，计量泵启动，配好的硫代硫酸钠溶液通过止回阀注入主管路中与排放压载水充分混合，余氯分析仪B对中和后压载水进行检测，检测达标后排放，不达标则重新加载到装置中进行中 和。
【文档编号】C02F1/66GK103979661SQ201410201450
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】薛晓红, 白敏冬, 白敏菂, 杨波 申请人:大连海事大学