船舶压载水处理系统的制作方法

本发明涉及一种船舶压载水处理系统，更特别地涉及一种船舶压载水处理系统，它能灭菌处理存储在多个压载舱内存储的压载水，这些压载舱设置在船舶内，并接纳海水以改善船舶的稳定性。

背景技术

总体上，诸如lng运输工具、lpg运输工具、集装箱船、散装货轮和油轮等船舶被设计为在海上交通中运输货物。因此，当货物从船舶上卸载时，船的重心可被向上偏移，导致该船舶不稳定。

换言之，当由于从船舶卸载货物而使船舶吃水(也即是，当船舶承载给出的负载时，它浸在水里的深度)变浅，船体挠度(指船舶的向上弯曲，当船的中心升高，同时通过在该船舶的船首和船尾集中加载货物，由于更重的重量而使船首和船尾降低时)在海上航行过程中增加，而施加到船舶的剪切力和纵向弯矩也会增加。

此外，在海上航行过程中，船舶可被暴露为波浪撞击船的底部，也就是砰击现象，也会遭受螺旋桨飞车现象，此时螺旋桨不能完全浸没在水中，从水面上浮露，导致推进力性能下降或者在螺旋桨和主引擎上的荷载变化增加，以及由于在水中船舵的浸没不足而导致机动性恶化的问题。

因此，为了解决这样的问题，诸如lng运输工具、lpg运输工具、集装箱船、散装货轮和油轮等船舶被提供为带有多个存储海水的压载舱以便改善船舶的稳定性。这里，存储在压载舱内的水是指压载水。

压载水用于提供吃水和吃水差(定义为船舶的纵向倾角)的稳定调整，取决于在船舶上负载的货物的量。如上所述，在货物完成从船舶卸载之后，如果压载水不被供应进入船舶，很难使船舶仅以它的内在重量来维持足够的吃水。

因此，船舶的船首能严重地从水面浮出，或者船舶的螺旋桨浸没在海水中严重不足，因而导致船首砰击、推进力性能恶化或者机动性恶化。因此，有必要使船舶使用压载水。

然而，压载水的应用产生了一个问题，那就是，由于微生物或者海洋生物在将压载水供应进入压载舱或者排出压载舱的过程中，会发生海洋污染。

也即是，在一个国家供应进入船舶的压载水被倾倒如另一个具有完全不同环境的国家时，一个国家的多种外来物质、微生物、病毒和其他有机材料能干扰另一个国家的海洋生态系统。

考虑到这样的危险，从2009年开始实施强化的压载水和沉淀物的国际规范，它要求压载水仅能在水中的99％微生物被灭菌处理后才能被排出，以便避免包括在压载水内的毒性微生物的传播繁殖。因此，关于压载水和沉淀物的强化的国际规范增加了压载水的处理困难，也促使关于压载水装置的多种技术的开发。

在传统技术之中，在传统的过滤型压载水处理装置中，诸如浮游生物等水下生物被沉淀。为了去除沉淀的水下生物，这些装置必须在清洁之前被拆卸，因而提供了复杂的清洁程序，也难以去除除了一些浮游生物之外的毒性病毒。

而且，在压载水处理装置中，通过海水的电解会产生次氯酸钠，它被加入到压载水中，用于压载水的灭菌，仅有一些微生物能通过间接方法而被去除，因而提供了较低的灭菌效率，也难以控制灭菌材料。

此外，压载水处理装置分别应用过滤装置和电解装置，通过多种方式执行压载水的灭菌，因而需要非常复杂的操作机构和较大的空间。

而且，这样的装置能通过间接方式消灭一些微生物，因而提供了较低的灭菌效率，并难以控制灭菌材料。

技术实现要素：

技术问题

本发明的一个方面是提供一种船舶水处理系统，它是直接注入型系统，允许将臭氧直接供应进入压载管道，并能通过产生臭氧气泡而使臭氧充分溶解在压载水中。

技术方案

根据本发明的一个方面，一种船舶压载水处理系统包括：臭氧起泡单元，被设置在压载水流经的管道内，用于将所述单元供应的臭氧转变为气泡；海水供应渠道，被提供为分离的管线，不是所述管道的分支，所述渠道的一端连接到所述臭氧起泡单元，用于将海水通过所述渠道供应到所述臭氧起泡单元；以及海水泵单元，被提供在所述海水供应渠道内，用于将海水泵入所述臭氧起泡单元。

所述臭氧起泡单元可包括：气泡喷嘴，连接到所述海水供应渠道的一端，用于利用海水将所供应的臭氧转变为臭氧微气泡；以及散布单元，被提供到所述气泡喷嘴的出口，用于散布所述臭氧微气泡。

所述管道可包括主管道，以及可拆卸地连接在所述主管道的部件之间的连接管道。所述臭氧起泡单元可被设置在所述连接管道内。

所述连接管道的两端可具有与主管道相同的直径，所述连接管道的中央部分具有比它的两端更大的直径，以使得所述臭氧气泡通过所述连接管道而被散布。

所述臭氧起泡单元可被放置在所述连接管道的中央部分。

所述海水泵单元可包括：泵，被设置在所述海水供应渠道内；以及电动机，被提供到所述泵，用于操作所述泵。

所述臭氧可以是从臭氧发生单元供应的，所述臭氧发生单元可被设置在甲板上。所述臭氧发生单元可包括：氧气发生器，被设置在所述甲板上；氧气存储罐，被设置在所述甲板上，用于存储由所述氧气发生器产生的氧气；以及臭氧发生器，被设置在所述甲板上，用于利用从所述氧气存储罐所供应的氧气来产生臭氧。

所述氧气发生器、所述氧气存储罐和所述臭氧发生器可被设置在容器内，所述容器可被放置在所述甲板上。

由所述臭氧发生器所产生的臭氧可以是通过套管而被供应进入所述臭氧起泡单元。

根据本发明的另一个方面，一种船舶压载水处理系统包括：臭氧起泡单元，可拆卸地连接到压载水流经的管道的部分，所述臭氧起泡单元采用海水将供应进入所述管道部分的臭氧转变为臭氧微气泡；其中，海水是通过分离的管线来供应，而不是从所述管道分流的。

有益效果

本发明的具体实施方式能这样获得对于压载水的充分灭菌效果：通过直接将臭氧气泡供应进入压载水流经的管道，同时通过将海水流经分离的渠道来供应，而不是流经压载水管道来供应，以致恒定量的臭氧能在恒定速率被产生。

附图说明

图1是根据本发明的一个具体实施方式所述的船舶压载水处理系统的示意图。

图2是图1所示的船舶压载水处理系统的平面图，图中，臭氧发生单元是被设置在甲板上。

图3是图1所示的船舶压载水处理系统的主要部件的示意图。

图4示意性地显示了在图1所示的船舶压载水处理系统中臭氧发生单元与套管的安装位置。

图5示意性地显示了在使用中的根据本发明的具体实施方式所述的船舶压载水处理系统。

具体实施方式

本发明的上述方面和其他方面、特征以及优势将从以下具体实施方式结合所附的附图的详细描述中获得清楚的理解。

在下文中，本发明的示例性具体实施方式将根据所附的附图来详细描述。类似的部件在所有附图中将会被标注为类似的附图标记。

图1是根据本发明的一个具体实施方式所述的船舶压载水处理系统的示意图。图2是图1所示的船舶压载水处理系统的平面图，其中臭氧发生单元是被设置在甲板上。图3是图1所示的船舶压载水处理系统的主要部件的示意图。图4示意性地显示了在图1所示的船舶压载水处理系统中臭氧发生单元与套管的安装位置。

参考这些附图，根据本发明的一个具体实施方式所述的船舶压载水处理系统(1)包括：臭氧起泡单元(100)，被设置在压载水流经的管道(l)内，用于将所述单元供应的臭氧转变为气泡；海水供应渠道(200)，被提供为分离的管线，不是所述管道(l)的分支，所述渠道的一端连接到所述臭氧起泡单元(100)，用于将海水通过所述渠道供应到所述臭氧起泡单元(100)；海水泵单元(300)，被提供在所述海水供应渠道(200)内，用于将海水泵入所述臭氧起泡单元(100)；以及臭氧发生单元(400)，被设置在穿的甲板(d)上。

正如图1所示，臭氧起泡单元(100)是被设置在管道(l)内，并利用海水将所供应的臭氧转变成为臭氧微气泡，同时分散地排出这些臭氧微气泡，以致这些臭氧微气泡能被溶解在宽表面面积的压载水中。

在这个具体实施方式中，正如图3所示，臭氧起泡单元(100)包括：连接到海水供应渠道(200)的一端的气泡喷嘴(110)，它利用海水将所供应的臭氧转变为臭氧微气泡；以及散布单元(120)，被提供到该气泡喷嘴(110)的出口，用于散布这些臭氧微气泡。

正如图3所示，臭氧供应管道(ol)是可拆卸地连接到臭氧起泡单元(100)的气泡喷嘴(110)，从臭氧起泡单元产生的气泡通过该臭氧供应管道(ol)流入气泡喷嘴(110)(参见图2)。

所述管道包括主管道以及在所述主管道的部件之间的连接管道；所述臭氧起泡单元是被设置在所述连接管道内。

在这个具体实施例中，气泡喷嘴(110)是被提供在那里，该处具有与臭氧供应管道(ol)相连接的臭氧流动通道(未示出)，并具有与海水供应渠道(200)相连接的海水流动通道(未示出)。

此外，海水流动通道的瓶颈部分具有比其它部分更窄的直径，该瓶颈部分是形成在海水流动通道的区域内，在该区域处，臭氧流动通道与海水流动通道相汇接。在该瓶颈部分中，会产生负压，该负压迫使所供应的臭氧从臭氧流动通道中被吸入海水流动通道，以致所供应的臭氧被转变成为臭氧微气泡，并与海水一起通过气泡喷嘴的出口而排出。

而且，气泡喷嘴(110)的出口可以被提供为具有气泡层(未示出)，该气泡层具有多个细孔，当所供应的臭氧流经该气泡层时，在那里能促进产生臭氧微气泡。

正如图3所示，臭氧起泡单元(100)的散布单元(120)是被提供到气泡喷嘴(110)的出口，该散布单元的一部分的内部流动通道被连接到海水流动通道，该部分的内部流动通道具有与海水流动通道相同的直径，在该散布单元的远离气泡喷嘴(110)的出口的其它区域内的内部流动通道具有比海水流动通道更大的直径，因而臭氧微气泡可在那里被散布。

在这个具体实施方式中，臭氧起泡单元(100)被图示为一个实施例，它可由本领域已知的任意气泡喷嘴来代替。此外，该臭氧起泡单元(100)可以仅由气泡喷嘴(110)组成，而不包括散布单元(120)。

正如图3所示，在这个具体实施例中，压载水流经的管道(l)包括主管道(l1)和连接管道(l2)，该连接管道(l2)是可拆卸地连接在主管道(l1)的部件之间，臭氧起泡单元(100)可以是被设置在该连接管道(l2)的中央部分内。

此外，正如图3所示，连接管道(l2)的两端具有与主管道(l1)相同的直径，而连接管道(l2)的中央部分具有比它的两端的直径(d)更大的直径(d)。具有这个结构，在连接管道(l2)内的压载水的流速是在管道的中央部分减慢的，因而提供了这样的优势，即促使臭氧气泡的散布。

进一步，在主管道(l1)与连接管道(l2)之间的接口处可设置凸缘，以致可通过穿过凸缘的螺栓和螺母而使主管道(l1)与连接管道(l2)互相连接。

而且，为了便于安装和连接臭氧起泡单元(100)、海水供应渠道(200)、海水泵单元(300)以及臭氧供应管道(ol)，连接管道的上侧的一部分可被切断，通过螺栓和螺母可拆卸地连接到那里。

正如图1和图3所示，海水供应渠道(200)是在其一端连接到气泡喷嘴(110)，以便将海水供应到气泡喷嘴(110)，该海水供应渠道是被提供为分离的管线，而不是压载水流经的管道(l)的分支。

结果，恒定量的海水可以恒定速率被供应进入气泡喷嘴(110)，不会受到在管道(l)内流动的压载水的流量和流速的影响，因而保证以恒定速率产生臭氧微气泡。

特别地，当在管道(l)内的压载水或从管道(l)分流的管线是被用于产生微气泡时，臭氧微气泡的产生量和产生速度取决于在该管道(l)内的压载水。

因此，在管道(l)未充分注入压载水的情况下，因为在被导入气泡喷嘴(110)的压载水的量有限制，期望产生的臭氧微气泡不能被确保，或者仅有小量的臭氧微气泡能被产生。

然而，在这个具体实施方式中，海水能被稳定地和精确地通过海水供应渠道(200)来供应，该渠道是分离的管线，独立于所述管道(l)，因而使得能恒定地产生臭氧微气泡。

此外，海水供应渠道(200)是在它的另一侧连接到船舷水管(未示出)或大海。

海水泵单元(300)用于以高速率将海水供应到气泡喷嘴(110)，该单元包括：泵(310)，被提供在所述海水供应渠道(200)内；以及电动机(320)，被设置在泵(310)的上侧，以便操作该泵(310)，正如图1和图3所示。

正如图2中所示，臭氧发生单元(400)是被设置在甲板(d)上，并产生臭氧以供应臭氧气泡。将臭氧发生单元(400)设置在甲板(d)上的这个结构能解决由于窄的安装空间导致的复杂的操作问题，而在现有技术的情形中，臭氧发生单元是被设置在船舶内，一旦发生紧急情况，本发明的结构能使有毒气体在甲板上被稀释到空气中，而不是扩散到船舶内，因而提供了安全性。

在这个具体实施例中，臭氧发生单元(400)可被设置在容器(c)内部，正如在图2中所示。这个结构使得容易工作，并为臭氧发生单元的安装和移动提供方便。

正如图2中所示，臭氧发生单元(400)包括：氧气发生器(410)，被设置在甲板(d)上，它采用所供应的空气来产生氧气；氧气存储罐(420)，被设置在甲板(d)上，它存储由氧气发生器(410)产生的氧气；臭氧发生器(430)，被设置在甲板(d)上，它利用从氧气存储罐(420)所供应的氧气来产生臭氧，水冷却器(440)被配置用于消除在产生臭氧过程中产生的热量；以及控制面板(450)，它控制这些部件(410)至((440))。

臭氧发生器(430)可以静默放电方式来产生臭氧，具有诸如玻璃或陶瓷材料等介电材料，该材料被插入在电极之间，氧气被供应进入放电空间，施加6kv～15kv的高电压到这些电极以诱导在放电空间产生臭氧的反应。

由臭氧发生器(430)产生的臭氧气体可以1l/min的流速而被供应进入所述管道(l)，压载水流经该管道(l)，以致该管道(l)具有170g/cm³的臭氧浓度和2mg/l的臭氧注入量。

在这个具体实施例中，为了去除在产生臭氧过程中产生的热量，臭氧发生器(430)可以采用水冷却器(440)来冷却该臭氧发生器(430)，正如在图1中所示。该水冷却器(440)可采用冷冻的新鲜水来执行冷却功能，具有高温度的新鲜水通过热交换后可被再次通过冷却器来进行冷却。

进一步，由臭氧发生器(430)产生的臭氧是通过臭氧供应管道(ol)而被供应到臭氧起泡单元(100)，该臭氧起泡单元被设置在船舶的底部，该臭氧供应管道穿过封闭的空间。臭氧传输管可能承受由于臭氧的特性带来的腐蚀。因此，在这个具体实施例中，为了避免臭氧的泄漏，采用臭氧传输管作为冗余，即使在某个传输管发生腐蚀，臭氧仍能通过该臭氧供应管道(ol)被传输，可以套管的方式来实现，正如图4中所示。

进一步，臭氧供应管道(ol)可被提供为具有至少一个阀(未示出)，它可通过控制器(未示出)而被打开或关闭。而且，所述管道(l)可被这样提供，即至少一个气泡传感器(未示出)可安装在管道(l)内，该气泡传感器能测量气泡的产生量，且该控制器可以基于由气泡传感器所测量的气泡所产生的量而调节提供给臭氧供应管道(ol)的至少一个阀的打开程度以及泵(310)的能量。

图5示意性地显示了在使用中的本发明的船舶压载水处理系统。以下，将结合图5来描述根据这个具体实施方式所述的船舶压载水处理系统的操作。

在臭氧发生单元(400)中产生的臭氧通过臭氧供应管道(ol)而被供应到臭氧起泡单元(100)。该臭氧起泡单元(100)采用从海水供应渠道(200)供应的海水将所供应的臭氧转变成为臭氧微气泡。

此外，所述臭氧起泡单元(100)散布臭氧微气泡，以致这些臭氧微气泡能被溶解在宽表面面积的压载水中。可见，这些臭氧微气泡能更有效地散布，因为由于连接管道(l2)的中央部分的直径比主管道(l1)的直径更大导致压载水以下降的流速流入。

进一步，在这个具体实施方式中，在臭氧起泡单元(100)内产生的臭氧微气泡是采用通过海水供应渠道(200)所供应的海水来携带的，而不是通过压载水流经的管道(l)，因此在管道(l)内的压载水的流量或流速不会影响臭氧微气泡，因而提供了这样的优势，即以恒定的速率产生恒定量的臭氧微气泡。

因此，在这个具体实施方式中，臭氧被转变为气泡，接着气泡被直接供应进入压载水流经的管道，因而使能够对压载水充分灭菌，而海水被供应用于产生臭氧气泡，通过分离的管线来供应，而不是通过压载水流经的管道来供应，因而提供了这样的优势，即以恒定的速率产生恒定量的臭氧微气泡。

虽然一些具体实施例已经结合附图进行了描述，但本领域技术人员应当明确的是，本发明并不限于这些具体实施例，多种不同的修饰、改变和变动都可被做出，它们都不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明的保护范围应当仅由所附的权利要求来限定。