一种过滤、惰性气体船舶压载水联合处理装置及方法与流程

本发明涉及一种联合处理船舶压载水处理装置，具体涉及一种过滤、惰性气体船舶压载水联合处理装置及方法。

背景技术

为了有效的控制船舶压载水传播有害水生物和病原体，国际海事组织(imo)于2004年通过了《国际船舶压载水和沉积物控制和管理公约》，并规定将在获得占全球商船吨位35％的30个国家批准后一年生效，目的正是为防止船舶压载水中水生物的扩散对海洋环境造成毁灭性打击。《压载水公约》规定所有新建船舶必须安装压载水处理系统，并对现有船舶追溯实施，所有未安装压载水处理系统的远洋船舶，均不得进入国际海事组织成员国港口。

目前，国内外对压载水处理，涉及的处理技术主要有紫外线法、电解、臭氧和脱氧等压载水处理方式。但众多研究证实，这几种方法都存在或多或少的问题，如紫外线法存在能耗高，对海水的水质和设备密封性要求较高等问题；电解法存在电解海水产生的大量活性物质会对保护涂层和金属产生腐蚀破坏作用，会产生致癌物质，对海水造成二次污染等问题；臭氧法存在的主要问题是需要足够的空间去存放臭氧发生器，有很强的腐蚀性，臭氧产生设备造价较高且臭氧是一种高毒性物质，会对人体会产生危害。脱氧法是通过向封闭的压载水舱中加入耗氧物质(如na2so3、so2、na2s2o5等)造成缺氧环境，从而杀死鱼类、无脊椎动物幼虫和好氧细菌等。该方法对好养生物的杀灭率很高，但该方法的缺点是不能处理厌氧菌，而且加入的药品对压载舱也有腐蚀作用。针对脱氧法在压载水处理中的不足，本发明提出对压载水舱不加入na2so3、so2、na2s2o5等化学物质，而是利用船舶自身配备的惰气系统产生的惰性气体(n2、co2和o2)处理压载水，充入的co2会降低海水的ph值，使海水呈弱酸性，从而可以杀死厌氧菌。本发明没有加入化学物质，不会形成二次污染；同时压载水处理过程是脱除水中溶解氧的一个过程，可以避免船体氧化铁或锈的形成，延长船体寿命；由于大多数船舶已安装惰性气体系统，不需要再另外设有惰性气体发生舱，节约了空间和能耗。

技术实现要素：

发明目的是针对现有技术存在的不足，提供一种过滤、惰性气体船舶压载水联合处理装置。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种过滤、惰性气体船舶压载水联合处理装置，包括惰性气体发生器装置和压载水处理装置，其特征在于：所述惰性气体发生器装置包括洗涤泵7、风机8、燃油泵9、燃烧室10和洗涤塔11；所述压载水处理装置包括压载泵2、旋流分流器3、过滤器4、气液混合装置5和压载舱6；其中，

所述压载泵2的入口将海水1泵入到管路中，压载泵2通过管路连通第一阀门d1的入口；所述第一阀门d1的出口通过管路连通旋流分离器3的入口；所述旋流分流器3的上出口通过管路连通第二阀门d2的入口；所述第二阀门d2的出口通过管路连通过滤器4的入口；所述过滤器4的右出口通过管路连通第三阀门d3的的入口；所述第三阀门d3的出口通过管路连通气液混合装置5的入口；所述气液混合装置5的出口通过管路连通第四阀门d4的入口；所述第四阀门d4的出口通过管路连通压载舱6的下入口；所述压载舱6的出口通过管路连通第十阀门d10入口；所述第十阀门d10的出口通过管路连通卸载泵15的入口；所述旋流分流器3的下出口通过管路依次连通第九阀门d9和卸载泵15的入口；所述过滤器4的下出口通过管路依次连通第八阀门d8和卸载泵15的入口；所述洗涤塔11的出口即惰性气体的出口一路通过管路依次连通第五阀门d5、第六阀门d6、气液混合装置5的上入口，另一路通过管路依次连通第五阀门d5、第七阀门d7、压载舱6的上入口。

进一步，所述第一阀门d1至第十阀门d10均为电磁阀。

进一步，所述压载舱6上部还连接有新型呼吸阀；其工作原理为当压载舱6内的压力达到预设的压力时，呼吸阀将把压载舱6内的气体排出，当压载舱6内的气体低于预设的压力时，呼吸阀将自动关闭。

进一步，所述过滤器4为y型过滤器，其精度范围为10～50μm。

进一步，所述惰性气体发生器装置为产生氮气、二氧化碳和少量氧气的独立性惰性气体发生装置；压载时，预设定氮气、二氧化碳和氧气的质量百分比分别为85％、12％和3％；卸载时，预设定氮气和氧气的质量百分比分别为79％和21％。

进一步，所述气液混合装置依顺序由渐缩段、喉部、渐扩段和混合段构成；其中混合段装有旋流叶片，用于加速气液的混合；喉部和渐缩段入口段的直径的比例为1：(25～50)。

进一步，所述压载舱6中还设置有用于检测溶解氧含量的溶解氧检测仪；当压载后，压载舱6中溶解氧含量低于0.3mg/l时，关闭第四阀门d4、第五阀门d5和第六阀门d6；当卸载时，压载舱6中的溶解氧含量在6mg/l～15mg/l时，关闭第五阀门d5和第七阀门d7。

进一步，所述旋流分流器的入口采用螺线形入口。

本发明的一种过滤、惰性气体船舶压载水联合处理装置的工作方法，包括压载和卸载两种：

一、压载工作方法

正常压载时，启动压载泵2和惰性气体发生器装置12，打开第一阀门d1、第二阀门d2、第三阀门d3、第四阀门d4、第五阀门d5和第六阀门d6，关闭第七阀门d7、第八阀门d8、第九阀门d9和第十阀门d10，所述海水1经过压载泵2和管路送入旋流分流器3的入口，海水1经过旋流分流器3后，完成气固的分离，去除大于50μm的海水杂质，部分10-50μm的海水杂质；所述旋流分流器3的下出口通过管路将分离出来的海水杂质送往舷外；所述旋流分流器3右出口通过管路将处理过的海水送入y型过滤器4的入口；由滤网过滤掉海水中的部分10-50μm的杂质；所述y型过滤器4处理后的海水通过管路送入气液混合装置5的渐缩段b1，在喉部b2与经过预设的惰性气体体积比例分别为85％、12％和3％的惰性气体混合，随后进入渐扩段b3和气液混合段b4，在混合段b4布置有旋流叶片，利用旋流叶片的剪切作用以加速惰性气体和海水的混合，在气液混合装置中完成气液混合并在混合器中充分混合后通过管路送入压载舱6中；当溶解氧检测仪13检测到压载舱6中溶解氧含量低于0.3mg/l时，停止充入惰性气体，关闭压载泵2、惰性气体发生器装置12、第4阀门d4、第5阀门d5和第6阀门d6，此时压载舱中形成一个低氧弱酸的环境，从而杀死微生物。

二、卸载工作方法

正常卸载时，为了防止脱氧的压载水对当地微生物造成破坏，需要向压载舱6中的压载水充氧；启动惰性气体发生器装置12，打开第五阀门d5和第七阀门d7，关闭第一阀门d1、第二阀门d2、第三阀门d3、第四阀门d4、第六阀门d6、第八阀门d8、第九阀门d9和第十阀门d10；充入预设氮气和氧气的体积比例分别为79％和21％的惰性气体，当溶解氧检测仪13检测到压载舱中溶解氧含量在6mg/l～15mg/l时，停止充入惰性气体，关闭惰性气体发生器装置12、第五阀门d5和第七阀门d7；启动卸载泵15，打开第八阀门d8、第九阀门d9和第十阀门d10，关闭第一阀门d1、第二阀门d2、第三阀门d3、第四阀门d4、第五阀门d5、第六阀门d6和第七阀门d7；所述压载舱6中的海水1通过管道送入卸载泵15的入口；所述卸载泵15将海水送往舷外排放。

与现有技术相比，本发明具有的优点和有益效果：

本发明的装置是一种利用船舶上自身配备的惰气系统发生装置处理压载水的过程。处理过程未添加任何化学剂及相关的投药装置，不会对水质产生污染；处理过程不需要再安装惰性气体发生器，只需使用船上自带的惰性气体发生装置，节约了空间和能耗；相比于现有国内只通入氮气处理压载水的脱氧方法，由于通入的惰性气体含有co2，使海水呈弱酸性，可以兼顾杀死厌氧微生物，惰性气体处理微生物的效率高达93％以上；惰性气体通入压载水中使压载舱中造成缺氧弱酸的环境，可以降低压载舱的吸氧腐蚀，此处理方式可以降低85％以上的压载舱腐蚀,因而可以避免船体氧化铁或锈的形成，延长船体寿命；因此，本发明具有减少清舱功耗，降低维护成本，运行成本低、结构合理、效率高和降低腐蚀等优点。

附图说明

图1是本发明的过滤、惰性气体船舶压载水联合处理装置构造示意图；

图2是y型过滤器结构示意图；

图3是气液混合装置示意图；

附图标记说明

图1标记说明：

图中：1为海水、2为压载泵、3为旋流分流器、4为过滤器、5为气液混合装置、6为压载舱、7为洗涤泵、8为风机、9为燃油泵、10为燃烧室、11为洗涤塔、12为惰性气体发生装置、13为溶解氧检测仪、14为新型呼吸阀、15为卸载泵、16为舷外。

d1为第一阀门、d2为第二阀门、d3为第三阀门、d4为第四阀门、d5为第五阀门、d6为第六阀门、d7为第七阀门、d8为第八阀门、d9为第九阀门、d10为第十阀门。

图2标记说明：

图中：a1为滤网、a2为壳体。

图3标记说明：

图中：b1为渐缩段、b2为喉部、b3为渐扩段、b4为气液混合段。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为本发明的一种过滤、惰性气体船舶压载水联合处理装置，包括惰性气体发生器装置和压载水处理装置，惰性气体发生器装置包括洗涤泵7、风机8、燃油泵9、燃烧室10和洗涤塔11；所述压载水处理装置包括压载泵2、旋流分流器3、过滤器4、气液混合装置5和压载舱6。

所述压载泵2的入口将海水1泵入到管路中，压载泵2通过管路连通第一阀门d1的入口；所述第一阀门d1的出口通过管路连通旋流分离器3的入口；所述旋流分流器3的上出口通过管路连通第二阀门d2的入口；所述第二阀门d2的出口通过管路连通过滤器4的入口；所述过滤器4的右出口通过管路连通第三阀门d3的的入口；所述第三阀门d3的出口通过管路连通气液混合装置5的入口；所述气液混合装置5的出口通过管路连通第四阀门d4的入口；所述第四阀门d4的出口通过管路连通压载舱6的下入口；所述压载舱6的出口通过管路连通第十阀门d10入口；所述第十阀门d10的出口通过管路连通卸载泵15的入口；所述旋流分流器3的下出口通过管路依次连通第九阀门d9和卸载泵15的入口；所述过滤器4的下出口通过管路依次连通第八阀门d8和卸载泵15的入口；所述洗涤塔11的出口即惰性气体的出口一路通过管路依次连通第五阀门d5、第六阀门d6、气液混合装置5的上入口，另一路通过管路依次连通第五阀门d5、第七阀门d7、压载舱6的上入口。

其中，所述管路上连接的第一阀门d1至第十阀门d10全部设为电磁阀；

所述气液混合装置5混合段b4装有旋流叶片；

所述y型过滤器4的下出口通过第八阀门d8连通卸载泵15。

本发明所述的过滤、惰性气体船舶压载水联合处理装置的工作原理：

根据亨利定律和道尔顿定律，将惰性气体通入压载水中后，舱内的气体随着注入的压载水的体积增加，压缩舱内的空气，使其压载舱内的空气进入新型呼吸阀，排入大气，继续充入惰性气体，惰性气体的分压占据绝对的优势，将溶解于压载水中的溶解氧驱除，在保持密闭的压载舱内处于正压情况下，惰性气体会始终处于优势状态，以达到杀灭微生物的目的。此外由于通入的惰性气体中含有的二氧化碳会降低压载水的ph值引起高碳酸血症，可以兼顾杀死厌氧微生物。

本发明的一种过滤、惰性气体船舶压载水联合处理装置的工作方法，包括压载和卸载两种：

一、压载工作方法

正常压载时，启动压载泵2和惰性气体发生器装置12，打开第一阀门d1、第二阀门d2、第三阀门d3、第四阀门d4、第五阀门d5和第六阀门d6，关闭第七阀门d7、第八阀门d8、第九阀门d9和第十阀门d10，所述海水1经过压载泵2和管路送入旋流分流器3的入口，海水1经过旋流分流器3后，完成气固的分离，去除大于50μm的海水杂质，部分10-50μm的海水杂质；所述旋流分流器3的下出口通过管路将分离出来的海水杂质送往舷外；所述旋流分流器3右出口通过管路将处理过的海水送入y型过滤器4的入口；由滤网过滤掉海水中的部分10-50μm的杂质；所述y型过滤器4处理后的海水通过管路送入气液混合装置5的渐缩段b1，在喉部b2与经过预设的惰性气体体积比例分别为85％、12％和3％的惰性气体混合，随后进入渐扩段b3和气液混合段b4，在混合段b4布置有旋流叶片，利用旋流叶片的剪切作用以加速惰性气体和海水的混合，在气液混合装置中完成气液混合并在混合器中充分混合后通过管路送入压载舱6中；当溶解氧检测仪13检测到压载舱6中溶解氧含量低于0.3mg/l时，停止充入惰性气体，关闭压载泵2、惰性气体发生器装置12、第4阀门d4、第5阀门d5和第6阀门d6，此时压载舱中形成一个低氧弱酸的环境，从而杀死微生物。

二、卸载工作方法

正常卸载时，为了防止脱氧的压载水对当地微生物造成破坏，需要向压载舱6中的压载水充氧；启动惰性气体发生器装置12，打开第五阀门d5和第七阀门d7，关闭第一阀门d1、第二阀门d2、第三阀门d3、第四阀门d4、第六阀门d6、第八阀门d8、第九阀门d9和第十阀门d10；充入预设氮气和氧气的体积比例分别为79％和21％的惰性气体，当溶解氧检测仪13检测到压载舱中溶解氧含量在6mg/l～15mg/l时，停止充入惰性气体，关闭惰性气体发生器装置12、第五阀门d5和第七阀门d7；启动卸载泵15，打开第八阀门d8、第九阀门d9和第十阀门d10，关闭第一阀门d1、第二阀门d2、第三阀门d3、第四阀门d4、第五阀门d5、第六阀门d6和第七阀门d7；所述压载舱6中的海水1通过管道送入卸载泵15的入口；所述卸载泵15将海水送往舷外排放。

上述过程是过滤、惰性气体处理船舶压载水的压载和卸载的详细操作过程和方法。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，任何熟悉本技术领域的技术人员，当可根据本发明作出各种相应的等效改变和变形，都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。