[發明專利]一種在排放過程中臭氧處理船舶壓載水的方法

無效

• 申請號: 200810012426.3
• 申請日: 2008-07-17
• 公開（公告）號: CN101327994A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 白敏冬;張芝濤;白敏菂;楊波;薛曉紅;白希堯
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C02F1/78;C02F1/50;C02F1/28
• 代理公司: 大連理工大學專利中心
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發明屬于等離子體物理和海洋環境保護應用技術領域，涉及到一種在排放過程中臭氧處理船舶壓載水的方法。

背景技術

外來有害生物入侵性傳播造成的災害，已被全球環境基金組織(GEF)認定為海洋面臨的四大威脅之一。船舶排放的壓載水是造成地理性隔離水體間有害生物傳播的最主要途徑。每年全球船舶攜帶的壓載水約100億噸，一艘載重10萬噸貨船攜帶的壓載水量可達5-6萬噸，平均每立方米壓載水有浮游動植物1.1億個、細菌103億個、病毒104億個，每天全球在壓載水中攜帶的生物有3000-4000種，僅在一個壓載水艙中就有存活腰鞭毛蟲胞囊3億個，艙底的沉積物中有22500個/cm3浮游植物孢子。到目前為止，已確認500種左右的生物物種是由船舶壓載水傳播的。與自然海洋生態環境相比，船舶壓載水是一種特殊環境下的生態系統，經壓載水馴化并存活的生物往往具有極強的生命力和競爭力。它們一旦釋放到自然海洋環境中，就可能產生不可控制的“雪崩式”繁殖，對土著物種造成極大的沖擊，甚至引起本地物種滅絕，引發一系列生態災害。事實表明，船舶壓載水是導致全球范圍內海洋生物多樣性破壞的主要原因之一，也是造成有害寄生蟲和病原體的大面積迅猛傳播的重要途徑之一。入侵物種給全球經濟帶來巨大損失，據不完全統計，這種損失每年以近百億美元的速度遞增。船舶壓載水引起的外來有害生物入侵規模仍在擴大，因此，國際海事組織IMO向全世界緊急呼吁尋找有效的壓載水治理方法。

臭氧是一種強氧化劑，具有很高的標準氧化還原電位(2.07V)，分解后的產物為O2，不存在二次污染。因此，被廣泛應用于飲用水、含酚、含氰等工業廢水、醫院廢水、游泳池水處理等。由于臭氧在陸地上的水處理中顯示了無法比擬的優勢，因此一些公司、學者進行了臭氧處理船舶壓載水的研究。2003年美國專利6,516,738，提供了一種臭氧通入壓載艙進行壓載水處理的方法，該方法包括：電源，臭氧發生器，調壓器(控制供給臭氧發生器的電壓)，臭氧傳輸系統(使臭氧從臭氧發生器傳輸到壓載艙)，和一系列平行放置的泵組成的增壓系統。該方法是從壓載水輸運管道中取出一部分壓載水，臭氧溶解于壓載水后再重新注入壓載水輸運管道，最后輸運至壓載艙，在壓載艙中完成殺滅有害水生生物和病原體。由于該方法是將臭氧注入壓載水艙進行壓載水處理，因此需要一套增壓系統使臭氧克服壓載艙液面對供水管路產生的負壓影響，該系統由12個增壓泵，及其輔助的馬達和冷卻扇組成。由于臭氧氣體需要5～10h才能輸運到壓載艙，因此，附加的增壓系統帶來的能耗是巨大的。另外由于壓載艙體積龐大，臭氧很難混合均勻，因此殺滅時間長，無法實現在排放壓載水過程中殺滅入侵生物。另外存在殘留臭氧嚴重腐蝕壓載艙，設備龐大，處理費用高等問題。

發明內容

本發明的目的是克服現有臭氧處理壓載水技術中的不足，提供一種不用將臭氧輸送到壓載艙中，而是在排放過程中臭氧處理船舶壓載水的方法。該方法將從臭氧發生器中產生的高濃度臭氧高效溶解于從壓載水主排放管路中取出1/4～1/20的壓載水，制成高濃度臭氧水溶液，然后再打入壓載水主排放管路中，殺死其中的有害水生生物和病原體，實現了在線在壓載水排放過程中治理壓載水。該方法不僅可以有效殺滅壓載水中的有害水生生物和病原體，同時能改善壓載水水質，是一種操作簡便，成本低廉，無任何殘留藥劑的壓載水處理方法。

本發明解決其方法所采用的技術方案是：

步驟1.本發明使用的原料氣體為空氣，空氣經過氣體預處理系統制成濃度為93％的氧氣，氧氣進入臭氧發生器中制成濃度為80～250g/m3的臭氧氣體。

步驟2.從壓載水排放管路中取出1/4～1/20的壓載水進入壓載水輸運分管路中，進入過濾器去掉大的生物體和雜質，然后利用水質、生物在線檢測系統分析壓載水的水質指標及生物的種類、數量等，可以根據壓載水的水質、生物指標調整加入的臭氧氣體的濃度和劑量。

步驟3.取出的部分壓載水分成2~20個支路分別經過1個射流器與臭氧氣體接觸，制成4～24mg/L的臭氧水溶液，臭氧的傳質效率達到98％，各支路的臭氧水溶液在液液混合器中與壓載水排放管路中的壓載水進行均勻混溶，在排放管路中形成的臭氧水濃度為0.4～2.5mg/L，臭氧致死壓載水的有害水生生物和病原體的生化反應速率常數107L/mol·s～1010L/mol·s，致死的生化反應時間為5s～10s。因此，實現在壓載水排放管路中完成殺滅其中有害水生生物和病原體，包括：細菌、弧菌、單胞藻、原生動物和病毒，其致死率達到96％～100％。