压载水处理系统和方法
【专利摘要】本发明涉及压载水处理系统和方法。提供了压载水和/或冷却水杀生处理和杀菌系统和方法。所述系统利用氧化还原电位控制将电催化产生的杀生剂的添加或浓度调节到船舶浮力系统的杀菌水平和船舶冷却水系统的生物附着水平。所述杀菌和生物附着控制系统在提供适当处理的同时能降低船舶部件发生腐蚀和在某些情形下产生不期望的杀菌副产物的可能性。
【专利说明】压载水处理系统和方法
[0001] 本申请是申请日为2008年8月14日，申请号为200880111557. 5,发明名称为"压 载水处理系统和方法"的申请的分案申请。
[0002] 发明背景 1.发明领域
[0003] 本发明涉及船舶浮力系统杀菌及生物附着处理系统和方法，特别是涉及利于氧化 还原电位值来调节和控制电催化产生氯基氧化剂或杀生剂。
[0004] 2.相关技术讨论
[0005] 氯基杀菌系统通常利用干燥氯气、散装次氯酸钠和原位氯或次氯酸钠电解发生器 中的任何一种。海水电解制氯已被用于陆基工业和海上应用中的冷却系统（如使用海水作 为冷却剂的系统）的生物污染控制。自清洗套管式电化学电池的开发导致了电解氯化在船 上应用中的使用，如用于发动机冷却系统和空调及其他辅助系统的生物附着控制。
[0006] 陆基氯化系统的典型系统布置如图1所示。从进水口或水源1抽取海水并通过泵 2将其泵送穿过电解发生器3。将包含杀生剂的发生器3排出液输入储罐5。由电源4向电 解氯发生器3提供电流。
[0007] 储罐5通常装有一或多个鼓风机6以将氢气副产物稀释或分散到安全的浓度。可 以通过旋流分离器代替所述鼓风机和储罐来直接除去氢气。陆基系统可以产生较高浓度 (约500-2000ppm氯）的次氯酸盐溶液。可以利用一或多个计量泵7通常通过分配装置8 向应用点计量提供氯。应用点通常为向另一过程例如但不限于冷却回路9提供水的进入 池。
[0008] 在某些应用中，脱氯系统和方法可以利用氧化-中和剂,如亚硫酸氢钠，在饮用水 或冷却水的排放或使用之前对其进行下游处理。
[0009] 船舶利用压载水舱来提供稳定性和机动性。通常，在港口卸货操作之后或过程中， 压载舱被充入水。在另一港口如果装货的话，可以排出所述压载水。事实上，所述压载水将 被从第一港口转移到第二港口，所以可能会在第二港口引入水生有害物种（ANS)。ANS迁移 可能会是有害的生态问题。船上电解氯化系统，如图1B所示，通常设计成在含氯的水的直 接注入下产生低氯输出。在船上电解氯化系统中，通常从海水吸入箱1或总管使用增压泵2 向电解发生器3提供海水。通常通过电源4为发生器3提供电力。通常通过分配装置8将 来自发生器3的产物流注入海水吸入箱1。在船上系统中，冷却水通常被排出船外D并可通 过从源11引入中和剂，如亚硫酸氢钠，加以脱氯，以将其中的氯浓度降至容许的排放水平， 通常低于0.lppm。
[0010] 一般，使用氯分析器来监测和保持处理过的水中的残余氯浓度。然而，这些系统并 没有考虑可能进行压载操作的不同港口在需氯量方面的不同。例如，需氯量可能会受海水 中的氮化合物浓度影响，而氮化合物浓度在不同港口和不同季节之间由于例如藻类水面增 殖的原因会有显著不同。图2显示了荷兰Texel岛附近的北海中铵和硝酸盐水平的季节变 化（由RoyalNetherlandsInstituteforOceanographicResearch(NI0Z)提供）。需氯 量的波动可能会在不同的船上系统中产生高于所期望或可接受的氧化剂浓度，比如高游离 氯浓度，该浓度随后又会加快乃至促进船舶系统和例如但不限于压载水泵、管道和储罐在 内的辅助单元操作的腐蚀。所述差异还会促进杀菌副产物（DBP)的形成。
[0011] 发明概述
[0012] 本发明的一或多个方面涉及船上水处理系统。所述处理系统可包括压载水源； 用于测量和传递表示压载水氧化还原电位的测量信号的传感器；用于向压载水中引入杀 生剂的杀生剂源；和用于从传感器接收测量信号并至少部分基于所述测量信号和在约 200mV-约900mV范围内的目标0RP(氧化还原电位）值，产生和向杀生剂源传递输出信号以 调节杀生剂向压载水中的输入率的控制器。
[0013] 本发明的一或多个方面涉及处理待引入压载舱的水的方法。在其某些实施方案 中，此处理待引入压载舱的水的方法可包括向所述水中引入杀生剂；和调节杀生剂的引入 率以在所述水中实现在约200mV-约900mV范围内的目标水氧化还原电位值。
[0014] 本发明的一或多个方面涉及改进具有与海水源连接的压载舱的压载水系统的方 法。在其某些实施方案中，所述改进压载水系统的方法可包括将电解装置的入口连接到海 水源，将电解装置的出口连接到脱气罐的入口，和将控制器连接到电解装置和设置在脱气 罐出口下游的氧化还原电位传感器，所述控制器用于调节电解装置的操作参数以在待引入 压载舱的海水中实现在约200mV-约900mV范围内的目标氧化还原电位值。
[0015] 本发明的一或多个方面涉及位于水体中的船舶之上的船上水处理系统。所述处理 系统可包括含至少一种氯化物的水源、与所述水源和水体至少之一流体连接的过滤器、流 体连接到所述过滤器下游的压载舱、用于测量和传递表示海水氧化还原电位的测量信号的 传感器、用于向所述压载舱中引入杀生剂的杀生剂源、以及控制器；其中所述控制器用于从 所述传感器接收信号并至少部分基于所述测量信号和在约200mV-约1000mV范围内的目标 氧化还原电位值，产生并向所述杀生剂源传递输出信号以调节所述杀生剂向待引入过滤器 的水和压载舱至少之一中的引入率。
[0016] 本发明的一个方面涉及一种改进具有与海水源连接的压载舱的压载水系统的方 法，包括：
[0017] 将电解装置的入口连接到海水源；
[0018] 将电解装置的出口连接到脱气罐的入口；和
[0019] 将控制器连接到电解装置和设置在脱气罐出口下游的氧化还原电位传感器，所述 控制器设置成调节电解装置的操作参数以在待引入压载舱的海水中实现在约200mV_约 900mV范围内的目标氧化还原电位值。
[0020] 所述目标氧化还原电位值可以在约500mV-约750mV的范围内。
[0021] 所述方法可以进一步包括将所述脱气罐出口连接到压载舱的入口。
[0022] 所述方法可以进一步包括将所述脱气罐出口连接到海水源。
[0023] 所述氧化还原电位传感器可以设置在连接于所述海水源与所述压载舱之间的过 滤器上游。
[0024] 本发明的一个方面涉及一种船上水处理系统，其包括：
[0025] 海水源；
[0026] 用于测量和传递表示压载水氧化还原电位（0RP)的测量信号的传感器；
[0027] 用于向所述海水中引入杀生剂的杀生剂源；和
[0028] 用于从所述传感器接收测量信号并至少部分基于所述测量信号和在约200mV_约 900mV范围内的目标0RP值而产生和向所述杀生剂源传递输出信号以调节所述杀生剂向所 述海水中的输入率的控制器。
[0029] 所述杀生剂源可以包括用于产生卤素基杀生剂的电解装置。
[0030] 所述电解装置可以包括与所述海水源流体连接的入口，并可以设置为用于产生次 氯酸盐化合物。
[0031] 所述电解装置的第一出口可以流体连接在压载水源的出口下游和所述电解装置 的入口上游。
[0032] 所述电解装置的第二出口可以流体连接在所述电解装置的入口下游和压载舱的 入口上游。
[0033] 所述电解装置可以包括与压载水源流体连接的入口，并可以设置为用于产生次氯 酸盐化合物和氧化物。
[0034] 所述控制器可以设置为用于提供能调节穿过电解装置的至少约1000Amp/m2的工 作电流密度的输出信号。
[0035] 所述目标0RP值可以在约500mV-约750mV的范围内。
[0036] 所述船上水处理系统可以进一步包括流体连接在所述电解装置下游的脱气罐。
[0037] 所述海水源可以包括流体连接到船上冷却水系统的海水吸入箱。
[0038] 所述控制器可以设置成用于控制杀生剂向海水吸入箱中的引入率以在被引入船 上冷却系统的水中实现目标的生物附着控制值。
[0039] 所述目标0RP值可以基于规定的杀菌要求。
[0040] 本发明的一个方面涉及一种处理待引入压载舱的水的方法，包括：
[0041] 向所述水中引入杀生剂；和
[0042] 调节杀菌剂的引入率以在所述水中实现在约200mV-约900mV范围内的目标水氧 化还原电位值。
[0043] 引入杀生剂可以包括产生含至少一种卤化物的杀生剂流。
[0044] 调节杀生剂的引入率可以包括调节杀生剂发生器的操作参数以实现在约 500mV-约750mV范围内的目标水氧化还原电位值。
[0045] 所述方法可以进一步包括向所述水源中引入一部分杀生剂流。
[0046] 所述方法可以进一步包括调节杀生剂向所述水源中的添加率以达到期望的生物 附着控制杀生剂浓度。
[0047] 所述水源可以包括流体连接到船上冷却系统的海水吸入箱。
[0048] 所述方法可以进一步包括在电解装置中电解一部分来自所述水源的水以产生杀 生剂流。
[0049] 电解一部分来自所述水源的水可以包括产生含次氯酸盐的杀生剂流。
[0050] 电解一部分来自所述水源的水可以包括产生含次氯酸盐和氧化物的杀生剂流。
[0051] 本发明的一个方面涉及一种位于水体中的船舶上的船上水处理系统，包括：
[0052] 含至少一种氯化物的水源；
[0053] 与所述水源和水体中至少之一流体连接的过滤器；
[0054] 流体连接到所述过滤器下游的压载舱；
[0055] 用于测量和传递表示海水氧化还原电位的测量信号的传感器；
[0056] 用于向所述压载舱中引入杀生剂的杀生剂源；和
[0057] 控制器，其用于从所述传感器接收测量信号并至少部分基于所述测量信号和在约 200mV-约1000mV范围内的目标氧化还原电位值而产生并向所述杀生剂源传递输出信号以 调节所述杀生剂向至少一个压载舱和向待引入过滤器的水中的引入率。
[0058] 所述目标氧化还原电位值可以在约650ppm_约750ppm的范围内。
[0059] 所述传感器可以包括金尖端电极。
[0060] 所述船上水处理系统可以包括用于测量压载舱内的水的游离氯浓度和氧化还原 电位中至少之一的第二传感器。
[0061] 所述第二传感器可以用于测量和传递表示待从压载舱排出的水的游离氯浓度、总 氯浓度和氧化还原电位值中至少之一的第二测量信号。
[0062] 所述控制器可以进一步设置成用于接收所述第二测量信号并至少部分基于该第 二测量信号和目标游离氯浓度、目标总氯浓度和第二目标氧化还原电位值中至少之一而产 生第二输出信号。
[0063] 所述第二目标氧化还原电位值可以在200mV-500mV的范围内。
[0064] 本发明的一个方面涉及一种船上水处理系统，其包括：
[0065] 海水源；
[0066] 用于测量和传递表示压载水氧化还原电位（0RP)的测量信号的传感器；
[0067] 用于向所述海水中引入杀生剂的杀生剂源；和
[0068] 用于从所述传感器接收测量信号并至少部分基于所述测量信号和在约200mV_约 1000mV范围内的目标0RP值而产生和向所述杀生剂源传递输出信号以调节所述杀生剂向 所述海水中的输入率的控制器。
[0069] 所述杀生剂源可以包括用于产生卤素基杀生剂的电解装置。
[0070] 所述电解装置可以包括与压载水源流体连接的入口，并可以设置为用于产生次氯 酸盐化合物和氧化物。
[0071] 所述控制器可以设置为用于提供能调节穿过电解装置的至少约l〇〇〇Amp/m2的工 作电流密度的输出信号。
[0072] 所述目标0RP值可以在约650mV-约750mV的范围内。
[0073] 所述船上水处理系统可以进一步包括流体连接在所述电解装置下游的脱气罐。
[0074] 所述海水源可以包括流体连接到船上冷却水系统的海水吸入箱。
[0075] 所述控制器可以设置成用于调节杀生剂向海水吸入箱中的引入率以在被引入船 上冷却系统的水中实现目标的生物附着控制值。
[0076] 所述目标0RP值可以基于规定的杀菌要求。
[0077] 所述控制器可以设置成通过时滞回路为所述杀生剂提供能有效地使水生有害物 种（ANS)中的至少一部分失活的时间，同时最小化可能的对船体结构的腐蚀伤害和杀菌副 产物（DBP)形成
[0078] 本发明的一个方面涉及一种处理待引入压载舱的水的方法，包括：
[0079] 向所述水中引入杀生剂，其中引入杀生剂包括产生含至少一种卤化物的杀生剂 流；和
[0080] 调节杀生剂的引入率以在所述水中实现在约200mV-约1000mV范围内的目标水氧 化还原电位值。
[0081] 调节杀生剂的引入率可以包括调节杀生剂发生器的操作参数以实现在约 650mV-约750mV范围内的目标水氧化还原电位值。
[0082] 所述方法可以进一步包括向所述水源中引入一部分杀生剂流。
[0083] 所述方法可以进一步包括调节杀生剂向所述水源中的添加率以达到期望的生物 附着控制杀生剂浓度。
[0084] 所述水源可以包括流体连接到船上冷却系统的海水吸入箱。
[0085]水处理工艺可以以分批方式进行，其中为氯的氧化剂浓度可以随时间降低，且目 标0RP为初始0RP。
[0086]水处理工艺可以连续地进行，其中可以确定目标0RP的上限以将相应的氯水平保 持在约1.Oppm以下的范围内，或者可以提供不超过可接受的腐蚀速率的条件。
[0087] 所述方法可以进一步包括在电解装置中电解一部分来自所述水源的水以产生杀 生剂流。
[0088] 电解一部分来自所述水源的水可以包括产生含次氯酸盐的杀生剂流。
[0089] 电解一部分来自所述水源的水可以包括产生含次氯酸盐和氧化物的杀生剂流。
[0090]附图简述
[0091] 附图不是按比例绘制的。其中，在不同附图中各个相同或近似相同的部件用相同 数字表示。为清楚起见，可能并未在每个附图中都标明所有部件。
[0092] 在附图中：
[0093] 图1A和1B是陆基（图1A)和船上（图1B)氣化系统的不意图；
[0094] 图2是在荷兰Texel岛附近的北海中在一年中某一段时间内铵和硝酸盐的浓度变 化图；
[0095] 图3是在荷兰Texel岛附近的北海中在一年的某一段时间内海水的pH变化图；
[0096] 图4是脊髓灰质炎病毒的失活率相对于氧化电位的变化图；
[0097] 图5是根据本发明的某些方面所述的杀生剂产生和监测体系的示意图；
[0098] 图6是根据本发明的某些方面所述的船上杀菌系统的示意图；
[0099] 图7是在远洋航行的液化天然气（LNG)运输船上进行的测试中记录的用氯处理过 的冷却水中的0RP读数图；
[0100] 图8是测量的氧化还原电位相对于可能与本发明的某些方面相应的水体中的游 离氯浓度的变化图，其中所述水体的pH为7. 5和8. 5 ;
[0101] 图9是测量的氧化还原电位和水体中的游离氯浓度相对于可能与本发明的某些 方面相应的加氯量的变化图；
[0102] 图10是测量的氧化还原电位和水体中的游离氯浓度相对于可能与本发明的某些 方面相应的加氯量的变化图；
[0103] 图11A是在用10mg/L氯处理过的海水样品中0RP和氯浓度随时间的变化图；
[0104] 图11B是在用5mg/L氯处理过的海水样品中0RP和氯浓度随时间的变化图；
[0105] 图11C是用足以在海水样品中产生约750毫伏的初始0RP的氯处理后，在所述样 品中ORP和氯浓度随时间的变化图；
[0106] 图12A是在添加了lppm尿素和不同水平的氯的人工海水中0RP相对于游离氯的 变化图；
[0107] 图12B是在添加了lppm甘氨酸和不同水平的氯的人工海水中0RP相对于游离氯 的变化图；
[0108] 图12C是在添加了lppm甘氨酸和不同氯剂量水平的人工海水中0RP以及总的、游 离和结合氯浓度随时间的变化图；和
[0109] 图13是可用于实施本发明的某些方面的控制系统的示意图。
[0110] 详细说明
[0111] 本公开的某些方面提供可以特别是减少ANS传播的可能性和在某些情形下提供 具有可接受的杀生剂水平的排放压载水的压载水处理系统和方法。本公开的其它方面提 供在将处理过的水从固定或移动设备中排放之前无需进一步的纠正子系统和方法就能控 制杀生剂浓度的处理系统和方法。本公开的其它方面提供在船舶的压载水内保持足以纠正 ANS的氧化还原电位值的处理系统和方法。本公开的其余方面还提供可控电解处理压载水 的系统和方法。本公开的另外一些方面还提供能补偿负载或需求变化的系统和方法。本发 明的某些有利方面提供能降低产生过量或不期望的氧化性杀生剂水平的可能性的系统和 方法。本公开的其它方面还提供对现有移动或固定电解水设施的改型或改进。本公开更进 一步的方面还有利地在于利用迄今为止未认识到的0RP范围控制的处理系统。本公开的 其它方面还涉及促进上述任一方面。
[0112] 例如，在某些情形下，本发明涉及用于处理船舶浮力系统中的压载水的杀菌系统 和方法以及在其它船舶系统中的生物附着控制或处理。所述处理系统可以，至少部分地，基 于压载水的至少一个可测量的特征。本发明的某些方面可以提供最小水平的杀生剂，如氧 化剂，但仍能提供乃至确保压载水的杀菌；优选地同时最小化含水结构的腐蚀以及最小化 可能有害的杀菌副产物的形成。在某些实施方案中，本发明的处理系统可以，至少部分地， 基于待处理或正在处理的水的氧化还原电位。本发明的某些具体方面提供的系统和方法能 有利地提供最低水平的游离有效氯，或提供能确保对压载水的有效杀菌并同时最小化船体 结构和辅助单元操作的腐蚀和在某些情形下最小化或至少降低可能的有害杀菌副产物的 形成的游离有效氯浓度。
[0113] 本发明的一或多个方面特别涉及用于冷却水系统和压载水系统的船上处理系统。 所述处理系统可以包括压载水、海水、含氯化物的水或其组合的源；用于测量和传递表示压 载水氧化还原电位的测量信号的传感器；用于向压载水中引入杀生剂的杀生剂源；和用于 从传感器接收测量信号并至少部分基于所述测量信号和在约200mV-约1000mV范围内的目 标0RP值产生和向杀生剂源传递输出信号以调节杀生剂向压载水中的输入率的控制器。在 某些情形下，所述杀生剂源可以包括用于产生卤素基杀生剂的电解装置。在其它情形下，所 述电解装置可以包括与压载水、海水、含氯化物的水或其组合的源流体连接的入口，并可设 置为产生次氯酸盐化合物。所述电解装置可以包括与压载水、海水、含氯化物的水或其组合 的源的出口在其下游和电解装置入口上游的位置流体连接的第一出口。在某些情形下，所 述电解装置可以包括流体连接到压载舱入口上游和电解装置入口下游的第二出口。所述电 解装置通常设置为产生次氯酸盐化合物和氧化物。在某些情形下，输出信号通常调节穿过 电解装置的至少约l〇〇〇Amp/m2的电流密度。在船上水处理系统的更进一步的实施方案中， 目标0RP值在约500mV-约750mV的范围内。进一步地，目标0RP值可以基于政令或规定 的杀菌要求。控制器还可以设置成控制杀生剂向海水吸入箱中的引入率以在被引入船上冷 却系统的水中实现目标的生物附着控制值。船上水可进一步包括流体连接在电解装置下游 的脱气罐。压载水、海水、含氯化物的水或其组合的源可以为海水吸入箱，其可以流体连接 到船上冷却水系统。
[0114] 本发明的一或多个方面涉及处理待引入压载舱的水的方法。在其某些实施方案 中，此处理待引入压载舱的水的方法可包括向所述水中引入杀生剂；和调节杀生剂的引入 率以在所述水中实现在约200mV-约1000mV范围内的目标水氧化还原电位值。引入杀生剂 可以包括产生含至少一种卤化物的杀生剂流的步骤。调节杀生剂的引入率可以包括调节杀 生剂发生器的操作参数以实现在约500mV-约750mV范围内的目标水氧化还原电位值的一 或多个操作。所述处理待引入压载舱的水的方法可进一步包括向所述水源中引入一部分杀 生剂流的一或多个操作。所述处理待引入压载舱的水的方法可进一步包括调节杀生剂向所 述水源中的添加率以达到期望的生物附着控制杀生剂浓度。在某些优选实施方案中，所述 处理水的方法可包括在电解装置中电解一部分来自所述水源的水以产生杀生剂流。电解一 部分来自所述水源的水可以包括产生含次氯酸盐的杀生剂流和在某些情形下含次氯酸盐 和氧化物的杀生剂流的一或多个操作。所述水源可以包括流体连接到船上冷却系统的海水 吸入箱。
[0115] 本发明的一或多个方面涉及改进具有与海水源连接的压载舱的压载水系统的方 法。在其某些实施方案中，所述改进压载水系统的方法可以包括将电解装置的入口连接到 海水源，将电解装置的出口连接到脱气罐的入口，和将控制器连接到电解装置和设置在脱 气罐出口下游的氧化还原电位传感器。所述控制器优选地设置成调节电解装置的操作参数 以在待引入压载舱的海水中实现在约200mV-约1000mV范围内的目标氧化还原电位值。所 述目标氧化还原电位值可以在约500mV-约750mV的范围内。所述改进压载水系统的方法 可以进一步包括将脱气罐出口连接到压载舱的入口。此外，所述改进压载水系统的方法还 可以包括将脱气罐出口连接到海水源。所述方法可以包括将氧化还原电位传感器设置在连 接在海水源与压载舱之间的过滤器上游。海水源可以包括海水吸入箱或有利地储蓄着含氯 化物的水的水箱。所述船上水处理系统可以具有在650ppm-750ppm范围内的目标氧化还 原电位值。所述传感器可以包括金尖端电极。所述船上水处理系统可以进一步包括用于测 量压载舱内的水的游离氯浓度和氧化还原电位中至少之一的第二传感器。所述船上水处理 系统可以具有用于测量和传递代表待从压载舱排出的水的游离氯浓度、总氯浓度和氧化还 原电位值中至少之一的第二测量信号的第二传感器。所述船上水处理系统可以包括进一步 设置成接收所述第二测量信号并至少部分基于该第二测量信号和目标游离氯浓度、目标总 氯浓度和第二目标氧化还原电位值中至少之一产生第二输出信号的控制器。所述第二目标 氧化还原电位值可以在200mV-500mV的范围内。
[0116] 本发明的一或多个方面涉及位于水体中的船舶上的船上水处理系统。所述处理系 统可以包括含至少一种氯化物的水源、与所述水源和水体中至少之一流体连接的过滤器、 流体连接到所述过滤器下游的压载舱、用于测量和传递表示海水氧化还原电位的测量信号 的传感器、用于向所述压载舱中引入杀生剂的杀生剂源、以及控制器；其中所述控制器用于 从所述传感器接收测量信号并至少部分基于所述测量信号和在约200mV-约lOOOmV范围内 的目标氧化还原电位值而产生并向所述杀生菌剂源传递输出信号以调节所述杀生剂向至 少一个压载舱和待引入过滤器的水中的引入率。
[0117] 船上水处理系统的进一步的实施方案可以包括海水、含氯化物的水或其混合物的 源，当船舶不处于海水中时，该源可以为用于储存海水、含氯化物的水或其混合物的存储容 器。由此，例如，当船舶经过淡水体时，海水可以蓄积和储存在一或多个水箱中并供本文记 述的一或多个杀生剂源利用。事实上，在某些实施方案中，具有两个或更多压载舱的船舶可 以使用任何一个压载舱来储存海水并随后使用至少一部分储存的海水作为用于杀生剂源 的所述含氯化物的水源。
[0118] 本发明的一或多个方面提供船舶水系统的生物附着控制。例如，用于杀菌的电催 化产生的试剂也可用于抑制船舶冷却系统的生物附着，通常以小于用于杀菌的氧化剂浓 度。
[0119] 需氯量可能与能与氯反应的无机和有机化合物的存在有关。在满足需氯量之前， 可能不会有可用于杀菌的游离氯。如果存在氮化合物，则可以形成氯胺，其被认为是比游离 氯弱的杀生剂。氯剂量（CD)通常取决于总残余氯（TRC)和需氯量（需#)。如关系式（1) 所示：
[0120] TRC=剂量氯-需氯 (1)
[0121] 总残余氯可以用关系式（2)表示：
[0122] TRC=[氯胺]+ [游离氯] (2)
[0123] 当存在时，游离氯如H0C1通常按照关系式（3)离解：
[0124] H0C1 -H++0Cr (3)
[0125] 次氯酸（H0C1)是优选的杀生剂。然而，用TRC来表征氯化处理的效力并不能提供 对杀菌效力的准确预测，特别是对于处理从受污染的海港泵送到船上的压载水更是如此， 因为氯胺浓度的差异可产生从低至小于5ppm到高达40ppm的有效TRC范围。如果使用过 量的游离氯来补偿该需求差异，则会导致不期望的腐蚀危险，如船舶钢结构的腐蚀，以及形 成可能有毒的杀菌副产物如三卤甲烷（THM)，其通常取决于需氯量和游离有效氯水平。
[0126] 本发明因此提供能将杀生剂的添加或引入可靠地控制在能产生对例如压载水的 有效杀菌的水平的系统和方法。事实上，本发明的某些方面提供能减少过氯化可能性的系 统和方法。本发明的其它方面可涉及使得可以选择、监测和调节有效杀生剂剂量的系统和 方法，其中所述有效杀生剂剂量将最小化或降低产生腐蚀和副产物的可能性。本发明的优 选方面提供不依赖于当地海水条件如需氯量、污染程度和pH而对在任何港口的压载水的 有效杀菌，其可以通过利用本公开的某些方面保持足够的由测量的0RP或氧化还原电位表 示的杀生剂氧化强度来保证。
[0127] 在本发明的一或多个实施方案中可以使用用于测量水的氧化还原电位的至少一 个0RP探针或传感器。测量的电位可以由在水中活性最大的氧化或还原剂来定义，在本发 明的某些方面中，所述在水中活性最大的氧化或还原剂一般将为H0C1。但是，由于海水中通 常含有约50ppm-约60ppm的溴化钠，利用氯的海水杀菌可以至少部分地通过溴化物例如按 照反应式（4)转化成的次溴酸来实现。
[0128]HOCl+NaBr-NaCl+HOBr (4)
[0129] 某具体应用的氧化还原电位Eh通常根据能斯脱方程（5)确定。
【权利要求】
1. 一种改进具有与海水源连接的压载舱的压载水系统的方法，包括： 将电解装置的入口连接到海水源； 将电解装置的出口连接到脱气罐的入口；和 将控制器连接到电解装置和设置在脱气罐出口下游的氧化还原电位传感器，所述控 制器设置成调节电解装置的操作参数以在待引入压载舱中的海水中实现在约200mV-约 lOOOmV范围内的目标氧化还原电位（ORP)值。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述目标氧化还原电位值在约650mV-约750mV的 范围内。
3. 根据权利要求2所述的方法，进一步包括将所述脱气罐出口连接到压载舱的入口。
4. 根据权利要求3所述的方法，进一步包括将所述脱气罐出口连接到海水源，其中压 载水源能够是流体地连接到船上冷却水系统的海水吸入箱。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述氧化还原电位传感器设置在连接于所述海水 源与所述压载舱之间的过滤器上游。
6. -种船上水处理系统，其包括： 海水源； 传感器，其用于测量和传递表示压载水氧化还原电位（0RP)的测量信号； 杀生剂源，其用于向所述海水中引入杀生剂；和 控制器，其用于从所述传感器接收所述测量信号并至少部分基于所述测量信号和在约 200mV-约lOOOmV范围内的目标0RP值而产生和向所述杀生剂源传递输出信号，以调节所述 杀生剂向所述海水中的输入率。
7. 根据权利要求6所述的船上水处理系统，其中所述杀生剂源包括用于产生卤素基杀 生剂的电解装置。
8. 根据权利要求7所述的船上水处理系统，其中所述电解装置包括与所述海水源流体 连接的入口，并设置为用于产生次氯酸盐化合物。
9. 根据权利要求8所述的船上水处理系统，其中所述电解装置的第一出口流体连接在 压载水源的出口下游和所述电解装置的入口上游。
10. 根据权利要求9所述的船上水处理系统，其中所述电解装置的第二出口流体连接 在所述电解装置的入口下游和压载舱的入口上游。
【文档编号】C02F1/467GK104355370SQ201410601728
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2008年8月14日 优先权日:2007年8月15日
【发明者】V·佐罗塔斯基, L·隆巴多, R·韦德尔, I·A·伊万特, M·乌普约翰 申请人:伊沃夸水处理技术有限责任公司