[實用新型]利用高壓脈沖電場處理壓載水中活體生物的裝置

有效

• 申請號: 201220221538.1
• 申請日: 2012-05-17
• 公開（公告）號: CN202594837U
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 馮道倫;許樂平;劉剛;時繼東;陳春陽;胡安邦
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: C02F1/48
• 分類號: C02F1/48
• 代理公司: 上海衡方知識產權代理有限公司 31234
• 代理人: 王福新

技術領域

本實用新型涉及船舶壓載水處理設備，尤其涉及一種利用高壓脈沖電場處理壓載水中活體生物的裝置。

背景技術

遠洋船舶航行過程中，壓載是一種必然狀態。船舶在加裝壓載水的同時。當地的水生物也隨之被裝入到壓載艙中，直至航程結束后隨壓載水排放到目的地海域。船舶壓載水和沉積物的隨意排放會造成有害水生物滋生和病原體傳播，破壞不同海域生物的生態平衡，嚴重威脅著海洋環境。為此，國際海事組織(international?maritime?organization，IMO)對由船舶壓載水引發的海洋環境問題給予了高度重視，早在1973年IMO大會上，壓載水問題，特別是與有害病原體遷移有關的問題就被提了出來；自1990年開始將解決船舶壓載水問題納入其海上環境保護委員會的議程，進行全面的研究，著手相關指南、規則、公約的研究與制定，開始相關技術研究與設備開發。

目前研究開發或者得到應用的壓載水處理方法較多，總的來說，依據處理原理的差異可以劃分為物理處理與化學處理兩種類型。

物理處理方法通過不同手段分離、排除或滅殺海水中的危害性生物與物質，主要手段包括過濾、離心分離、加熱、紫外線等。

過濾法。過濾法是一種通過過濾裝置濾除海水中的一定體積微生物或其他污染物的處理方法。過濾法可直接濾除部分外來生物，通過選擇合適的網目，可以去除不同的生物種群。這種方法的有效性無庸質疑，但缺陷也非常明顯，如病毒和細菌，其最小直徑的只有0.02μm和0.1μm，原生動物最小的是2μm，雙鞭毛藻最小的是3μm，濾網網目越多，過濾需要的壓力就越大，而且很快就需要反沖洗，否則過濾就無法進行下去。實際上海水，尤其是沿海的壓載水本身含有許多懸浮物，會使過濾更加困難，如果網目太少就失去作用了。因此，該方法的可行性存在一定的問題。

離心法。離心法是一種利用旋轉部件對海水進行重力分離，以除去與重與海水存在差異的微粒和生物體的方法。這種方法可以除去大多數多細胞動物和植物、卵、幼蟲、孢子(包括進入到淤泥中有害藻類的休眠期孢子)和有害的病原體細菌。但是在處理與海水比重相近的生物(水母，毛鄂類動物)時，處理效果受到限制；此外，設備尺寸較大，對安裝空間要求較高，尤其當處理量較大時，設備在船上的安裝就顯得極為困難。因此在一些處理流量大的實船上基本沒能得發展與應用。

加熱法。從最新的研究來看，40℃～45℃通常足以殺死或抑活壓載水中有害水生物。低溫長時間比高溫短時間更有效。溫度在38℃～50℃，加熱持續時間為2～4小時，可殺滅大部分生物，但是如果生物是以休眠胞子的形式存在，可能需要更高的溫度，而且很難達到殺滅的效果。加熱處理在船上實現存在的主要問題是，必須改裝管系，產生熱應力，熱源不足，冬季處理效果差等。

紫外線法。在波長為240～260nm處，尤其在253.7nm處對壓載水中的生物和病原體有殺滅的作用。該方法應用的主要問題是，因為沿岸水中因含有大量的懸浮物質會阻擋紫外線對生物和病原體的照射，含有的另一種“黃色物質”(即溶解性有機物)，對紫外線中l=254nm的波長有強烈的吸收作用，這兩者都會影響處理效果，而且能耗很大。另外，如果壓載水含鐵量高的話，會沉積在石英燈管上，也影響處理效果。紫外線處理在很大程度上依賴于微生物的大小和形態，海藻由于其尺寸和顏色的原因，需要的劑量比細菌大，藍綠海藻對紫外線抵抗性特強，殺死它需要的輻射量比殺死細菌需要的數量大2～3級。這種處理方法另一缺點是一些較小的生物可能在較大生物的影子下未予處理就離開了紫外線處理單元，而且混濁的水會降低紫外線的穿透力。

化學處理法就是通過藥物的作用來殺死有害生物達到消除或減輕壓載水對環境的危害，其主要方法有以下幾種：

氯或氯化物處理法。氯或氯化物是一種很好的殺菌藥物在陸地被廣泛用作水處理劑。實驗結果表明有效氯為5mg/l處理海水能殺滅其中99.85%的異養細菌，100%的弧菌和85.2%的糞大腸菌群，有效氯為20mg/l處理海水能殺滅海水中幾乎所有的細菌。氯化方法處理船舶壓載水是比較可行的方法，但它的不足之處是它會造成加快艙壁腐蝕的作用并放出氯臭味。

臭氧法。臭氧對細菌病毒的殺滅效果較高，且用量少接觸時間短不產生鹵化反應。但由于臭氧處于高度不穩定狀態，只能現場制備不能像液氯那樣工業化生產，因此在費用上常高于加氯處理。臭氧消毒的設備投資及運行費用較一般消毒方法高，用在船上處理壓載水時成本高，不易為船主所接受。臭氧發生設備及投配裝置比較復雜，投加量不易調節需要具有較高的技術水平進行管理和維護，不適應艙舶的環境空間和技術力量。