[發(fā)明專利]一種壓艙水處理設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610124698.7
• 申請日: 2016-03-03
• 公開（公告）號: CN105585182A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金晨光
• 申請（專利權(quán)）人: 金晨光
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06
• 代理公司: 北京尚德技研知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11378
• 代理人: 嚴勇剛;段澤賢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)保及防腐蝕領(lǐng)域的水處理工藝，尤其涉及一種專用于船舶 壓艙水的處理設(shè)備。

背景技術(shù)

船舶運輸占世界貿(mào)易運輸量的三分之二。船舶為保持穩(wěn)定性，卸貨后需 要添入約占船舶載重30％的水來壓艙，此類水稱為壓艙水或壓載水。壓艙水 因需要在船舶卸貨時補充，并又在裝貨時排掉，通常是在兩個不同的水域中 進行，因此會構(gòu)成對接受壓艙水沿岸的污染，構(gòu)成健康風(fēng)險與生物入侵災(zāi)難。 總量每年高達百億噸，因此國際海事組織(IMO)自2007年制定公約，規(guī)定 了壓艙水的排放標(biāo)準(zhǔn)，用于控制風(fēng)險，包括2003年生效的IMOD1以及2009 年的IMOD2，當(dāng)前世界各國均參照上述標(biāo)準(zhǔn)進行控制。

現(xiàn)有壓艙水處理技術(shù)，主要包括沉淀過濾、殺菌消毒以及防腐三個方面。

1.沉淀過濾技術(shù)

沉淀過濾技術(shù)一般是通過物理分離方法去除水中的顆粒物質(zhì)，比較典型 物理型技術(shù)是利用水力旋流裝置對大顆粒物質(zhì)進行物理分離，之后采用轉(zhuǎn)盤 過濾，纖維過濾，砂濾等緊湊裝置進一步過濾掉小顆粒物質(zhì)，便于后續(xù)的殺 菌消毒處理。

2.殺菌消毒處理

殺菌消毒處理主流工藝可概括為兩大類，一類是化學(xué)合成加藥法，另一 類是高級氧化法。

化學(xué)合成加藥法是利用化學(xué)反應(yīng)原理生成氧化劑(一般為氣態(tài))，再經(jīng)過 噴射或混合器注入水中，包括臭氧發(fā)生器以及二氧化氯發(fā)生器，其中美國專 利申請US20010996135A公開的二氧化氯發(fā)生系統(tǒng)比較有代表性，其采用了 美國ECOLAB公司的PURATE技術(shù)，相較于傳統(tǒng)的二氧化氯發(fā)生工藝，避 免了氯氣的使用，直接采用氯酸鈉(48％)與雙氧水(8％)的穩(wěn)定混合液與硫酸 反應(yīng)，降低了生產(chǎn)成本。但是這種方法存在較大安全隱患，首先氯酸鈉與雙 氧水混合液屬于易燃易爆品，尤其遇到還原物質(zhì)時候很容易發(fā)生爆炸，而另 一藥劑硫酸具有高腐蝕性，泄露會造成很大危害，兩種反應(yīng)物都需要高等級 的存儲、運輸與防護措施；其次，其反應(yīng)生成二氧化氯氣體，再利用水射器 將氣體射入水中溶解，二氧化氯屬于高毒性易爆氣體，即使當(dāng)前普遍采用的 負壓真空投加方式也無法避免發(fā)生泄漏事故。

高級氧化法是利用高級氧化工藝(AOPs)原理直接產(chǎn)生羥基從而生成氧 化劑，對水中細菌、微生物進行殺滅，最終達到壓艙水排放標(biāo)準(zhǔn)的方式，為 近年來的研究熱點，因此種方式最為安全環(huán)保，成本效益有很大提升空間。 船用的AOPs因為對系統(tǒng)的緊湊與安全性非常敏感，主流技術(shù)路線均是通過 直接處理壓艙水，以期在壓艙水中直接產(chǎn)生氧化劑進行殺菌消毒。當(dāng)前AOPs 又分為兩大類，一類是通過特定波長紫外線照射海水激發(fā)羥基對并反應(yīng)生成 臭氧進行消毒，另一類是通過電極直接電解海水產(chǎn)生次氯酸鹽進行直接消毒。

例如中國專利申請200780043793中所表述的紫外線消毒工藝比較典型， 采用紫外線消毒優(yōu)點是受水溫影響小，不像電解工藝對鹽度有要求，但缺點 很明顯，一方面其發(fā)生效率受到水中濁度、色度的影響大，對抗性藻類微生 物處理能力弱有局限；同時大功率的發(fā)生器對電能要求高，發(fā)熱大，需要嚴 格的防爆要求及冷卻措施，此外，紫外線發(fā)生燈管易沉淀結(jié)垢，需要頻繁地 清理及更換，維護工作量較大，此類技術(shù)較適用于水質(zhì)簡單、且具備較好管 理條件的船舶環(huán)境。

采用直接電解海水的方法，通常是采用型穩(wěn)陽極對含有一定鹽度的壓艙 水進行電解，產(chǎn)生以次氯酸鈉為主的氧化劑進行殺菌消毒。例如，中國專利 申請CN201010230119中采用電解氯化鈉溶液生產(chǎn)以次氯酸鈉，該現(xiàn)有技術(shù) 采用了對稱設(shè)計的復(fù)式串聯(lián)鈦基金屬氧化物(氧化釕)電極，可生產(chǎn)出約3500 ppm濃度以有效氯(FAC)計的氧化劑溶液。按照其公開的11kg/h有效氯(FAC) 的生產(chǎn)量參數(shù)，需要9.6m²的分8組串聯(lián)的電極(有效陽極面積為4.8m²)， 工作電流為1500A。可換算得實際工作電流密度只有約300A/m²，電流效率 只有70％。由于工作電流密度與電流效率是衡量發(fā)生器空間占用與電極使用 量的直觀參數(shù)，在給定FAC產(chǎn)率得條件下，更高的電流密度與電流效率意味 著更少的電極面積使用量與更小的空間占用。