申請(qǐng)日2013.08.28
公開(kāi)(公告)日2017.04.12
IPC分類號(hào)B63J4/00; C02F1/30; C02F1/34
摘要
本發(fā)明的實(shí)施例涉及在船上或海輪上的壓載水處理系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)包括過(guò)濾系統(tǒng)、紫外線滅菌系統(tǒng)和生物淤積控制系統(tǒng)，其適合于甚至在沒(méi)有壓載和卸壓載過(guò)程期間提供海洋生物的繁殖的連續(xù)控制。
權(quán)利要求書
1.一種適合于在海輪上壓載和卸壓載水的壓載水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：
適于從壓載水移除粒子的主過(guò)濾系統(tǒng);
包括至少一個(gè)生物淤積控制(BFC)單元和至少一個(gè)紫外線(UV)滅菌室的生物控制處理系統(tǒng)，
其中紫外線滅菌室包括適于在壓載和卸壓載過(guò)程期間照射過(guò)濾后的壓載水的至少一個(gè)紫外線(UV)燈，
其中所述生物淤積控制單元設(shè)置在所述主過(guò)濾系統(tǒng)、流體地連接到所述主過(guò)濾系統(tǒng)或從所述主過(guò)濾系統(tǒng)連接的第一管、所述紫外線滅菌室、以及流體地連接到所述紫外線滅菌室或從所述紫外線滅菌室連接的第二管中的至少一個(gè)處，以及
其中，在沒(méi)有壓載和卸壓載過(guò)程期間，紫外線滅菌室的紫外線燈適配為停用，所述生物淤積控制單元適配為至少間歇地產(chǎn)生和通過(guò)所述壓載水傳播在至少一個(gè)希望的隨時(shí)間變化的頻率范圍內(nèi)的多個(gè)電磁波，以連續(xù)地控制海洋生物在壓載水中和在與所述壓載水接觸的多個(gè)表面上的繁殖。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)紫外線燈是發(fā)光二極管(LED)紫外線燈。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中紫外線滅菌室進(jìn)一步包括將過(guò)濾后的壓載水與所述至少一個(gè)發(fā)光二極管紫外線燈分開(kāi)的石英玻璃和層壓玻璃之一。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中紫外線滅菌室進(jìn)一步包括至少一個(gè)汞合金紫外線燈。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)頻率范圍是在50赫茲到2,000,000赫茲內(nèi)，所述多個(gè)電磁波具有在12V到200V的范圍內(nèi)的由示波器測(cè)量的脈沖峰到峰電壓。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)頻率范圍是在50赫茲到200,000赫茲內(nèi)，所述多個(gè)電磁波具有在12V到200V的范圍內(nèi)的由示波器測(cè)量的脈沖峰到峰電壓。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述生物淤積控制單元適合于產(chǎn)生具有不同的脈沖頻率范圍的多個(gè)電磁波，該多個(gè)電磁波被分別地選擇以控制尺寸大于50微米的海洋生物、尺寸在10微米到50微米之間的海洋生物、和細(xì)菌的繁殖。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在壓載和卸壓載過(guò)程期間，生物淤積控制單元適合于產(chǎn)生并通過(guò)壓載水傳播在至少一個(gè)希望的頻率范圍內(nèi)的多個(gè)電磁波，以連續(xù)地控制海洋生物在壓載水中和在與壓載水接觸的多個(gè)表面上的繁殖。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括適合于在卸壓載過(guò)程期間從所述主過(guò)濾系統(tǒng)產(chǎn)生的廢壓載水的二次過(guò)濾系統(tǒng)，所述二次過(guò)濾系統(tǒng)適合于過(guò)濾所述廢壓載水。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中二次過(guò)濾系統(tǒng)適合于減少?gòu)U壓載水的量高達(dá)99%。
11.一種處理在海輪上的壓載水的方法，該方法包括：
使壓載水通過(guò)主過(guò)濾系統(tǒng)以從壓載水移除粒子;
在壓載和卸壓載過(guò)程期間，通過(guò)紫外線(UV)光照射和生物淤積控制的結(jié)合給過(guò)濾后的壓載水滅菌;
在壓載過(guò)程期間，將滅菌后的壓載水接收在壓載艙中;以及
在沒(méi)有壓載和卸壓載過(guò)程期間，通過(guò)以下方式控制海洋生物在壓載水中和在與壓載水接觸的多個(gè)表面上的繁殖：
至少間歇地產(chǎn)生在至少一個(gè)希望的隨時(shí)間變化的頻率范圍內(nèi)的多個(gè)電磁波，以及
傳播多個(gè)電磁波到主過(guò)濾系統(tǒng)、流體地連接到所述主過(guò)濾系統(tǒng)或從該主過(guò)濾系統(tǒng)連接的第一管、紫外線滅菌室和流體地連接紫外線滅菌室或從該紫外線滅菌室連接的第二管中的至少一個(gè)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中通過(guò)紫外線光照射給過(guò)濾后的壓載水滅菌包括提供紫外線滅菌室和在紫外線滅菌室中的至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED)紫外線燈。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中提供至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED)紫外線燈包括提供將過(guò)濾后的壓載水與至少一個(gè)發(fā)光二極管紫外線燈分開(kāi)的石英玻璃和層壓玻璃之一，其中所述石英玻璃和層壓玻璃之一適合于從紫外線光照射移除UVA和UVB。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中通過(guò)紫外線光照射給過(guò)濾后的壓載水滅菌進(jìn)一步包括在紫外線滅菌室中提供至少一個(gè)汞合金紫外線燈。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中產(chǎn)生多個(gè)電磁波包括產(chǎn)生由示波器測(cè)量的脈沖峰到峰電壓在12V到200V范圍內(nèi)的在50赫茲到2,000,000赫茲范圍內(nèi)的多個(gè)電磁波。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中產(chǎn)生多個(gè)電磁波包括產(chǎn)生由示波器測(cè)量的脈沖峰到峰電壓在12V到200V范圍內(nèi)的在50赫茲到200,000赫茲范圍內(nèi)的多個(gè)電磁波。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其中產(chǎn)生多個(gè)電磁波進(jìn)一步包括產(chǎn)生具有不同的脈沖頻率范圍的多個(gè)電磁波，其分別被選擇為控制尺寸大于50微米的海洋生物、尺寸在10微米到50微米之間的海洋生物和細(xì)菌的繁殖。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其中在壓載或卸壓載過(guò)程期間，給過(guò)濾后的壓載水滅菌包括產(chǎn)生并通過(guò)壓載水傳播在至少一個(gè)希望的頻率范圍內(nèi)的多個(gè)電磁信號(hào)。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，其中進(jìn)一步包括:
在卸壓載過(guò)程期間，在通過(guò)過(guò)濾將粒子從壓載水移除之后，在二次過(guò)濾系統(tǒng)處接收廢壓載水，通過(guò)所述二次過(guò)濾系統(tǒng)從廢水移除粒子以減少?gòu)U壓載水的量。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括：
儲(chǔ)存由所述二次過(guò)濾系統(tǒng)排出的廢壓載水，該由所述二次過(guò)濾系統(tǒng)排出的廢壓載水的體積是進(jìn)入所述二次過(guò)濾系統(tǒng)的廢壓載水的體積的1%。
說(shuō)明書
具有連續(xù)生物淤積控制的壓載水處理的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明的實(shí)施例涉及船上或海輪上的壓載水處理系統(tǒng)和方法，其通過(guò)非化工工藝提供了有效且連續(xù)的生物淤積控制。
背景技術(shù)
包括微生物的不需要的海洋生物通過(guò)船的壓載水穿越世界的運(yùn)輸已經(jīng)打破了許多區(qū)域的生態(tài)平衡。因而，控制由壓載水全世界范圍運(yùn)輸?shù)暮Ｑ笊镉绕涫遣皇軞g迎的物種的侵移已經(jīng)變?yōu)閲?guó)際海事組織(IMO)的強(qiáng)制性要求。
現(xiàn)有的壓載水處理系統(tǒng)廣泛地被分類為涉及活性物質(zhì)的處理和沒(méi)有活性物質(zhì)的處理。涉及活性物質(zhì)的處理需要增加化學(xué)品來(lái)殺死壓載水中的海洋生物，然而，化學(xué)品的使用已經(jīng)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了負(fù)面影響。沒(méi)有活性物質(zhì)的處理典型地涉及物理方法例如紫外線(UV)光滅菌并且由于它對(duì)環(huán)境的最小的影響而更受青睞。然而，沒(méi)有活性物質(zhì)的處理具有若干主要缺點(diǎn)，包括但不限于以下所述：
1.傳統(tǒng)的沒(méi)有使用活性物質(zhì)的紫外線系統(tǒng)具有高紫外線能量消耗的主要缺點(diǎn)。因?yàn)楝F(xiàn)有的過(guò)濾系統(tǒng)不能移除>50微米的生物，紫外線滅菌系統(tǒng)必須使用非常高的功率來(lái)殺死已經(jīng)通過(guò)所述過(guò)濾器的從微小尺寸的細(xì)菌到包括>50微米的生物的更大的生物的所有生物。
此外，在高混濁度的入口壓載水的狀況下，高的混濁度會(huì)屏蔽來(lái)自紫外線光源的有效的紫外線照射，由此妨礙水處理功效。
因而，很高的能量消耗將是傳統(tǒng)的用于壓載水滅菌處理的紫外線系統(tǒng)所要求的。大多數(shù)情況下，為了迎合來(lái)自傳統(tǒng)的紫外線壓載水處理系統(tǒng)的額外的紫外線處理能量需求，安裝額外的發(fā)電機(jī)是必需的，尤其地對(duì)于具有高壓載能力的船只，例如油輪，液化天然氣(LNG)運(yùn)輸船和散裝運(yùn)輸船。在大部分的船只中，在船上安裝額外的發(fā)電機(jī)由于空間限制以及經(jīng)濟(jì)上不可行而并不可行。由于這個(gè)緣故，許多大壓載能力船的船主不愿意使用更環(huán)境友好的紫外線壓載水處理。
2.大部分現(xiàn)有的壓載水處理系統(tǒng)使用過(guò)濾系統(tǒng)以在過(guò)濾后的水經(jīng)受紫外線滅菌之前移除較大的粒子和生物。如果在壓載過(guò)程期間回洗水或回沖水從壓載水被獲取的同一位置處排出船外，那么這不會(huì)違反IMO規(guī)章。然而，如果水在與壓載位置不同的另一位置被卸壓載，由于IMO規(guī)章，回洗水不能排出到船外，因?yàn)樵撍徽J(rèn)為是外來(lái)源。一些系統(tǒng)因此旁通(bypass)過(guò)濾系統(tǒng)但是這不可避免地危及卸壓載的性能。一些其它的系統(tǒng)增加紫外線能力來(lái)補(bǔ)償過(guò)濾系統(tǒng)的旁通但這進(jìn)一步增加了能量需求。然而其他的系統(tǒng)儲(chǔ)存回洗水但是由于大量的回洗水，船裝貨承載能力顯著地減小。
3.生物淤積是微生物，植物，藻類，或動(dòng)物在濕的或浸沒(méi)的人造結(jié)構(gòu)例如船殼和海水入口管上的不期望的聚集或生長(zhǎng)，并且是一嚴(yán)重的問(wèn)題，其可以使船只緩慢，阻塞管路，加速腐蝕，并引起對(duì)環(huán)境的損害�，F(xiàn)有的過(guò)濾和/或水力旋流器系統(tǒng)大體上設(shè)計(jì)成用于移除尺寸大于50微米的粒子或活生物。然而，IMO規(guī)章還要求控制尺寸在10微米到50微米之間的活微生物，這是關(guān)鍵的且仍超過(guò)傳統(tǒng)的用于壓載水系統(tǒng)的水力旋流器或過(guò)濾系統(tǒng)的有效控制范圍。因?yàn)檫^(guò)濾系統(tǒng)大體上在移除尺寸在10微米到50微米之間的生物是無(wú)效的，現(xiàn)有的壓載水物理處理系統(tǒng)使用紫外線光來(lái)殺死在該尺寸范圍內(nèi)的活生物。然而，10微米到50微米尺寸的生物比細(xì)菌大得多并且使用紫外線殺死在該尺寸范圍內(nèi)的生物會(huì)需要非常高的能量。結(jié)果，在現(xiàn)有的壓載水處理系統(tǒng)中的紫外線系統(tǒng)的能量消耗典型地非常高。
紫外線光能夠殺死或移除僅在接觸點(diǎn)附近的海洋生物和細(xì)菌。超過(guò)接觸點(diǎn)，無(wú)法控制生物和細(xì)菌的再生長(zhǎng)。在浸沒(méi)表面中繁殖的活生物和細(xì)菌會(huì)移植于粘附到這些表面的生物膜中�，F(xiàn)有的紫外線光和傳統(tǒng)的過(guò)濾系統(tǒng)不能從這些表面移除活生物或生物膜。
許多現(xiàn)有的紫外線系統(tǒng)使用汞蒸汽管，該汞蒸汽管在當(dāng)由來(lái)自該管中的發(fā)射器的電子或由外部產(chǎn)生的通過(guò)磁電管發(fā)送到該管中的微波轟擊時(shí)產(chǎn)生紫外線光。汞蒸汽管由于它們的長(zhǎng)管結(jié)構(gòu)易于損壞。在損壞的情況下，汞蒸汽將漏入壓載水中從而污染環(huán)境。
紫外線光的特性不利地受到水混濁度的影響，因此對(duì)在高混濁度的水中航行的船只的效果小得多。
4.在用于任何壓載水處理系統(tǒng)的定型試驗(yàn)期間，試驗(yàn)場(chǎng)所管線系統(tǒng)被滅菌并且生物淤積在開(kāi)始所述試驗(yàn)之前被凈化。許多現(xiàn)有的壓載水處理系統(tǒng)由于滅菌和凈化的生物淤積系統(tǒng)狀況而能夠簡(jiǎn)單地通過(guò)所述定型試驗(yàn)。隨后，在實(shí)際的船用實(shí)踐中，許多這些定型系統(tǒng)會(huì)未達(dá)到實(shí)際的船用應(yīng)用特性。
因此，消除現(xiàn)有系統(tǒng)的上述及其他問(wèn)題的壓載水處理系統(tǒng)是非常期望的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了壓載水處理系統(tǒng)和方法，其能夠提供生物淤積控制來(lái)滿足IMO規(guī)章并且仍不需要化學(xué)品或高的能量消耗。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，適合于船上或海輪上的壓載和卸壓載水的壓載水處理系統(tǒng)包括：適于從壓載水移除粒子的主過(guò)濾系統(tǒng);包括至少一個(gè)生物淤積控制(BFC)單元和至少一個(gè)紫外線(UV)滅菌室的生物控制處理系統(tǒng)，其中紫外線滅菌室包括適于在壓載和卸壓載過(guò)程期間照射過(guò)濾后的壓載水的至少一個(gè)紫外線(UV)燈，其中BFC單元設(shè)置在主過(guò)濾系統(tǒng)、流體地連接到該主過(guò)濾系統(tǒng)或從其連接的第一管、紫外線滅菌室和流體地連接到紫外線滅菌室或從其連接的第二管之一處，其中在沒(méi)有壓載和卸壓載過(guò)程期間，紫外線滅菌室的紫外線燈適配為停用，BFC單元適配為至少間歇地產(chǎn)生和通過(guò)壓載水傳播在至少一個(gè)希望的隨時(shí)間變化的頻率范圍內(nèi)的多個(gè)電磁波，以連續(xù)地控制海洋生物在壓載水中和在與壓載水接觸的多個(gè)表面上的繁殖。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種處理在船上或海輪上的壓載水的方法，該方法包括：使壓載水通過(guò)主過(guò)濾系統(tǒng)以從壓載水移除粒子;在壓載或卸壓載過(guò)程期間，通過(guò)紫外線(UV)光照射和生物淤積控制給過(guò)濾后的壓載水滅菌;在壓載過(guò)程期間，將滅菌后的壓載水接收在壓載艙中;以及在沒(méi)有壓載和卸壓載過(guò)程期間，通過(guò)至少間歇地產(chǎn)生在至少一個(gè)希望的隨時(shí)間變化的頻率范圍內(nèi)的多個(gè)電磁波并且將該多個(gè)電磁波傳播到主過(guò)濾系統(tǒng)、流體地連接到主過(guò)濾系統(tǒng)或從其連接的第一管、紫外線滅菌室和流體地連接到紫外線滅菌室或從其連接的第二管中的至少一個(gè)來(lái)控制海洋生物在壓載水中和在與壓載水接觸的多個(gè)表面上的繁殖。
本發(fā)明的上述及其他的特征將在下面的段落中更詳細(xì)地描述。
