[發明專利]在輸運管道中氧活性粒子注入處理船舶壓載水方法

有效

• 申請號: 201010602305.1
• 申請日: 2010-12-14
• 公開（公告）號: CN102173485A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 白敏冬;張芝濤;白敏菂;薛曉紅;楊波;張拿慧
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: C02F1/50
• 分類號: C02F1/50
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 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，涉及到一種在輸運管道中氧活性粒子注入處理船舶壓載水方法。

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。而現有的壓載水處理設備和方法都存在許多問題：

1)“在航深海更換壓載水的方法”耗能高，且操作、運行時間過長；

2)為保證殺滅微生物而過量加氯的方法不但加重腐蝕船艙中的設施更會產生致癌有機氯化物，在船上存放數噸的液氯會存在泄露、爆炸等安全問題；

3)目前可采用的方法如在航更換處理或在目的地港口進行岸上處理都存在安全和能耗大，或當地政府投資幾樣口維護設置管理等問題。因此，開發一種簡單、有效的在線治理壓載水的方法迫在眉睫。

船舶壓載水的治理，應遵循高級(先進)氧化技術(AOT或AOP)的要求，從源頭上解決治理過程中的環境污染問題，力求實現零污染、零廢物排放。為此，采用綠色強氧化劑羥基自由基(·OH)是首選的方法，·OH(E₀＝2.80V)與氟的氧化能力相當，是進攻性最強的化學物質之一，它幾乎能和所有的生物大分子、有機物和無機物發生不同類型的化學反應。羥基自由基具有極強的殺滅海洋入侵生物的特性，可在壓載水輸送過程中殺滅海洋入侵生物。

羥基自由基的主要產生方法有光催化法(UV+TiO₂)、光輻射(UV)、Fe²⁺(Feton)反應、UV(紫外光)+O₃(臭氧)、UV+H₂O₂(過氧化氫)、超聲波分解及其協同作用等，已被有效地應用于去除污水中有機、有害污染物和地下水、飲用水處理等方面。但上述羥基自由基產生方法存在的問題：(1)制取·OH的濃度和產生量小，只能在小范圍內進行實驗與應用研究；(2)加工羥基自由基時需外加大量的藥劑及催化劑如H₂O₂、O₃、TiO₂、Fe²⁺(鐵鹽)，大多是以H₂O₂、O₃作為反應主體，存在治理成本高以及使用H₂O₂的安全等問題；(3)化學反應速率常數低于3L/mol·s，完成化學反應時間在20min-90min；(4)應用過程中需外加高效鼓泡塔反應器、旋轉填料床反應器、流化床光催化反應器、撞擊流反應器等龐大設備，以便強化生化反應速率及提高處理效率；(5)由于紫外線照射(UV)穿透性能力差，需外加龐大的紫外線輻射設備，難以應用于治理大型船舶壓載水上。

發明內容