专利名称：一种远洋船舶的减排节能装置系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种船舶排放的废气废水处理转换的装置系统，具体是涉及一种主要由微藻对远洋船舶日常废水废气的处理同时产生可利用燃料的装置系统。
背景技术：
微藻是指一些个体较小的单细胞或群体的藻类。它是低等植物，种类繁多，分布在各种水域内的一个种群，目前有约2万余种吧，像我们知道的绿藻、螺旋藻、小球藻都是其中的一种。多数微藻都是自养性的，利用光合作用的效率非常高，产生的代谢物种类也很多。比如有些种类的微藻在光合作用过程中，会水解产生氢气，有些在生长繁殖过程中体内能够积累大量的油脂、脂肪酸，有些微藻在次生代谢过程中产生烃类物质，这些产物通过热解、酯交换反应等现代技术手段，就可分别转变为甲烷气、甲醇、烃或燃料油等。微藻很小，通常为单细胞，可是地球上的生物每年通过光合作用产生的生物质，其中40%应归功于藻类的光合作用，它直接将太阳能转化为化学能，能量只需一次转化；它繁殖快，培养周期短，可获得大量生物量，单位面积产量是高等植物的数倍；脂类含量比其他油料作物如玉米、油菜、麻风树等要高很多，如葡萄藻、杜氏藻和小球藻等，大多含有30— 50%左右脂类，有的甚至高达80%。也就是说，把它转化为生物质燃料比如燃料油的效率是最高的，进行化学利用是最有价值的。另外，它生长和繁殖在水域中，不会引起与农业、牧业用地竞争的矛盾。由于以上多方面的优势，微藻被认为是当今最有开发前途实现能源转化的物资之一。栽培藻类非常容易，这单细胞有机体只需要阳光、水和二氧化碳就能生长。在仅仅一天时间里，藻类的数量便能够翻两番，而且它还可帮助人们除去空气中的碳和废水中的氮，同时具有颇高的环保效益。藻类吸取废气中的二氧化碳，利用阳光和水进行光合作用生成糖类，这些糖类随后经新陈代谢转变为蛋白质和脂肪。随着藻类的繁殖，容器里的油脂越来越多。将这些油脂提取出来，利用一些现有技术，就可制成生物柴油和乙醇。占地面积1平方公里的“藻类农场”每年可处理5万吨二氧化碳另一方面，藻类也是一种太阳能生物燃料，能够在不产生含碳污染物的提下产生能量，解决能源供应问题。在油价屡创新高、核能利用率不高而危险性较高的情况下，藻类这种产能功能显重要。藻类粉碎后可以用作生物柴油给料，有助于减轻航空等行业对环境的污染。即使是生产生物柴油剩余的藻类残渣，也可作为一种富含矿物质的肥料用于农业生产。对藻类减排产能的研究在世界各地展开，研究者包括澳大利亚、德国和美国等国学术专家，以及美国能源部、石油巨头英荷壳牌石油公司、美国飞机制造商波音公司等机构的研究人员。日本汽车部件供应商电装(Denso)公司本周宣布，将着手研究藻类能否吸收其工厂排放的二氧化碳。[0010]美国麻省理工学院成功完成藻类减排系统测试后发现，烟气经藻类处理后二氧化碳含量下降50 %至58 %，氧化氮含量下降85 %。如此优良的可将废气废水进行转换的微藻资源如何将其充分使用、利用好是摆在科技人员面前的重要课题。船舶，尤其是远洋航行的船舶，在海上行驶时间很长，在运行途中会产生大量的废气、废水，以往均是直接排放于海洋和大气中的，随着船舶远洋运输事业的发展，随着对地球环境的污染增大，减少和消除排放的呼声和要求也日益增强，为了更好地保护人类赖以生存的地球环境，必须对船舶运行中产生的机械废水废气及生活废水进行处理，减少排放， 当然，如有可能变废为宝，制造成新能源将是一项重大的贡献。本实用新型人通过长期观察和实践，发现了此宝贵的课题，拟予以将两者进行科学合理的结合，解决现有远洋船舶航运中的缺陷，产生积极的效果。
发明内容本实用新型的目的是利用现有的微藻技术并结合船舶游轮的系统设计，提供一种能够吸收处理游轮所产生的废水废气，经微藻光合作用，减少不利排放的装置系统，所述系统由以下技术方案实现。一种远洋船舶的减排节能装置系统，其特征在于所述装置系统包括微藻处理子系统、废气收集利用系统和废水收集利用系统；所述微藻处理子系统由多根管状的光生物反应器排列配置在船舶最上层甲板上，每根光生物反应器的两端经阀门相互并联连接；连接后的一端接通微藻注入接口，且在接通微藻注入接口的管路上还接有通往其它子系统的出口和通往冲洗管路的入口；连接后的另一端接通微藻排出接口，且在接通微藻排出接口的管路上还有通往其它子系统的入口和通往冲洗管路的入口；所述废气收集利用系统动力设备排放的废气由两路接出，一路直接由废气排出口接出，一路经冷却塔、洗涤塔进入废气收集罐，废气收集罐上方由管道经管道风机接入光生物反应器，在光生物反应器内的上半部分水平设置渗透膜，在渗透膜的上方，由管道连接氢气收集罐；所述废水收集利用系统来自生活污水总管通入污水预处理装置，继而进入废水存放舱，再由废水输送泵送入位于高位的废水重力柜，废水重力柜经阀门下方是内部水平设置渗透膜的光生物反应器。进一步，所述微藻处理子系统的微藻注入接口、冲洗管路和微藻排出接口分别经各自的阀门与多根并联连接的光生物反应器相连接。一种远洋船舶的减排节能装置系统，所述装置系统包括微藻处理子系统、废气收集利用系统和废水收集利用系统；一组置于船舶最上层甲板能接受到阳光的微藻系统。所述微藻系统有以下功能 废物处理功能，微藻的注入、排出功能，废气注入功能，废水注入功能，清洗功能。废物处理在“光生物反应器”内完成，“光生物反应器”是一组装满藻类的透明管道。收集系统收集的废气与水混合后进入管道，管道内的藻类吸收二氧化碳，用于光合作用。光生物反应器采用支管式设计，每个支管进出由遥控阀门控制，当需要对一个光生物反应器支管进行维护时不影响其他光生物反应器的工作。动力装置废气收集系统将动力装置产生的一部分二氧化碳旁通，经过洗涤塔过滤和冷却塔清洗，储存于废气收集罐中。利用管道风机将二氧化碳打入至光生物反应器，同时控制反应罐内的二氧化碳浓度。与生活污水处理系统结合的船舶黑灰水收集系统；将船员生活所产生的废水通过收集系统收集处理，由污水预处理装置对废水进行生化预处理，消除有害菌群和异味，然后提供给微藻使用。采用重力柜加支管的注入方式有利于每组光生物反应器中的废水量控制。氢气收集使用系统在光生物反应器靠近顶部位置设一层渗透膜，具有小分子体积的氢气可以穿透这层膜，而后被收集至专用氢气收集罐，被收集的氢气可以和船用燃料混合使用，从而达到节能目的。本实用新型的有益效果本实用新型吸收了微藻系统的成熟技术和船舶系统设计的特点，将两者结合起来，形成一套适合于船舶配备的具有明显节能减排作用的微藻处理系统。该系统充分利用了远洋船舶长途行驶，产生大量废气废水的排放量，又利用面积很大的船舶甲板，光照充足的特点，经过独特的配置，既处理了废气污水，又变废为宝，处理过程中产生了氢气，与船用燃料混合使用，从而达到增能节能的效果。本实用新型原理清晰，效果明显，易于操作，适用于各种具有大开敞甲板的船舶，为将来的节能环保型船舶设计开发提供了一个新的研究努力方向，具有很大的潜在经济和市场价值。
图1为本实用新型远洋船舶的减排节能装置系统之一的微藻处理子系统结构配置图；图2为本实用新型中的废气收集利用系统结构配置图；图3为本实用新型中的废水收集利用系统结构配置图。图中，1是微藻注入接口，2是其它子系统，3是阀门，4是光生物反应器，5是微藻排出接口，6是冲洗管路，7是废气排出口，8是冷却塔，9是洗涤塔，10是管道风机，11是氢气收集罐，12是光生物反应器，13是渗透膜，14是废气收集罐，15是动力装置，16是生活污水总管，17废水预处理装置，18是废水存放舱，19是废水输送泵，20是废水重力柜。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施作一详细描述一种远洋船舶的减排节能装置系统，其特征在于所述装置系统包括微藻处理子系统、废气收集利用系统和废水收集利用系统；所述微藻处理子系统由多根管状的光生物反应器4排列配置在船舶最上层甲板上，每根光生物反应器4的两端经阀门3相互并联连接；连接后的一端接通微藻注入接口 1，且在接通微藻注入接口 1的管路上还接有通往其它子系统2的出口和通往冲洗管路6的入口；连接后的另一端接通微藻排出接口 5，且在接通微藻排出接口 5的管路上还有通往其它子系统2的入口和通往冲洗管路6的入口 ；所述废气收集利用系统动力设备15排放的废气由两路接出，一路直接由废气排出口 7接出，一路经冷却塔8、洗涤塔9进入废气收集罐14，废气收集罐14上方由管道经管道风机10接入光生物反应器12，在光生物反应器12内的上半部分水平设置渗透膜13，在渗透膜13的上方，由管道连接氢气收集罐11 ；所述废水收集利用系统来自生活污水总管16通入污水预处理装置17，继而进入废水存放舱18，再由废水输送泵19送入位于高位的废水重力柜20，废水重力柜20经阀门下方是内部水平设置渗透膜13的光生物反应器12。进一步，所述微藻处理子系统的微藻注入接口 1、冲洗管路6和微藻排出接口 5分别经各自的阀门与多根并联连接的光生物反应器4相连接。具体步骤和方法可按下述要求操作。1)打开每个子系统的微藻注入阀门，也可以是遥控阀门，由码头注入高活性微藻。注入完毕后关闭注入阀门，同时打开冲洗系统将注入管道上的残留微藻冲洗干净。2)采用重力注入方式将废水注入光生物反应器用废水输送泵将废水打入到位于高处的重力柜中，重力柜中有液位开关，可以控制废水输送泵的启停。在30%液位时液位开关控制废水输送泵打开，当注入废水达到90%重力柜液位时，液位开关控制废水输送泵停止。重力柜上有若干注入支管连接至光生物反应器，每个支管上设置自动控制阀门，当反应器中液位达到饱和液位时，注入管自动关闭。3)利用多支管管道风机将废气储存罐中二氧化碳打入至光生物反应器，光生物反应器的透气管上装有防渗透膜，可阻止二氧化碳的溢出。同时反应器内设有压力开关，当管内压力达到一定值时关停二氧化碳输送风机。4)光合反应所生产的氢气可以透过渗透膜，注入至氢气收集系统。5)航次结束后返回码头，打开管道上的遥控排出阀，将藻类残渣排岸，同时打开清洗阀将整个处理系统管路清洗干净。
权利要求1.一种远洋船舶的减排节能装置系统，其特征在于所述装置系统包括微藻处理子系统、废气收集利用系统和废水收集利用系统所述微藻处理子系统由多根管状的光生物反应器(4)排列配置在船舶最上层甲板上，每根光生物反应器的两端经阀门(3)相互并联连接；连接后的一端接通微藻注入接口(1)，且在接通微藻注入接口(1)的管路上还接有通往其它子系统O)的出口和通往冲洗管路(6)的入口 ；连接后的另一端接通微藻排出接口(5)，且在接通微藻排出接口( 的管路上还有通往其它子系统O)的入口和通往冲洗管路(6)的入口 ；所述废气收集利用系统动力设备(1 排放的废气由两路接出，一路直接由废气排出口(7)接出，一路经冷却塔(8)、洗涤塔(9)进入废气收集罐(14)，废气收集罐(14)上方由管道经管道风机(10)接入光生物反应器(12)，在光生物反应器(1 内的上半部分水平设置渗透膜(13)，在渗透膜(1 的上方，由管道连接氢气收集罐(11)；所述废水收集利用系统来自生活污水总管(16)通入污水预处理装置(17)，继而进入废水存放舱(18)，再由废水输送泵(19)送入位于高位的废水重力柜00)，废水重力柜 (20)经阀门下方是内部水平设置渗透膜(1 的光生物反应器(12)。
2.根据权利要求1所述远洋船舶的减排节能装置系统，其特征在于所述微藻处理子系统的微藻注入接口(1)、冲洗管路(6)和微藻排出接口( 分别经各自的阀门与多根并联连接的光生物反应器(4)相连接。
专利摘要本实用新型涉及一种船舶排放的废气废水处理转换的装置系统，一种远洋船舶的减排节能装置系统，微藻处理子系统由多根管状的光生物反应器(4)排列配置在船舶最上层甲板上，一端接通微藻注入接口(1),另一端接通微藻排出接口(5)；废气收集利用系统动力设备(15)排放的废气的一路经冷却塔(8)、洗涤塔(9)进入废气收集罐(14)，上方由管道经管道风机(10)接入光生物反应器(12)在渗透膜(13)的上方，由管道连接氢气收集罐(11)；废水收集利用系统来自生活污水总管(16)通入污水预处理装置(17)，继而进入废水存放舱(18)，再由废水输送泵(19)送入位于高位的废水重力柜(20),废水重力柜(20)下方是光生物反应器(12)。本实用新型提供了一套适合于船舶配备的具有明显节能减排作用的微藻处理系统。
文档编号B63J4/00GK202170016SQ201120179279
公开日2012年3月21日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者刘亿, 周妍, 张桂湘, 李俊 申请人:上海船舶研究设计院