專利名稱：船舶壓載水綜合處理系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及對船舶壓載艙內的壓載水進行處理的裝置。
背景技術：
長期以來，船舶一直使用壓載水來保證穩性和航行安全。根據具體營運的需要，對 船舶的壓載艙注入或排出壓載水，以達到下述目的(1)調整船舶的吃水和船體縱、橫向的 平穩及安全的穩心高度；(2)減少船體變形，避免引起過大的彎曲力矩和剪切力，降低船體 振動；(3)改善船舶空艙時的適航性。據相關數據顯示，全球船舶每年攜帶的壓載水約有120億噸，每天存在于船舶壓 載水中隨船周游世界的生物多達7000種，許多細菌、植物和動物經過數月的航程仍存活于 壓載水及其沉積物中，當船舶到港口裝貨時，這些生物隨著壓載水被排放到港口國水域。可 能影響該水域的水環境，對該水域海產品產量以及人類健康受到威脅，甚至可能引起生態 災難。為此，IMO (國際海事組織)制定了《關于控制和管理船舶壓載水，減少有害水生物 和病原體傳播的指南》，并要求各國政府緊急應用該指南。之后，IMO又制定了《國際船舶壓 載水和沉積物控制與管理公約》(簡稱《公約》)，并于2004年2月13日通過。該《公約》為 全球壓載水管理和控制提供了具有國際法律約束力的規定。在最近的IMO海環會第59次 會議上，IMO的海事環境保護委員會(MEPC)批準了為確保處理壓載水所用化學品安全裝運 和儲存的指南，以及因處理過程導致對船舶和船員風險制定的安全程序指南。對于壓載水 的排放標準要求更趨嚴格，船舶壓載水的處理也更為重要。目前，船舶壓載水處理方法大致可分為以下幾類 1、一般清除法
(1)深海更換法。該法被認為是目前處理壓載水的理想方法，其通過在船舶航行到深海 區時，用深海區的海水置換掉壓載艙內的壓載水，實現對壓載水的處理。包括排空更換法、 注入頂出法等。(2)清潔壓載法，該法是指在壓載時采取一些預防性措施，如避免在淺水處取水， 避免在取水時攪動底泥，避免在疾病流行和水藻爆發的地區取水。但可供取水的區域受到 限制。(3)岸上處理法，把壓載水排放到岸上的污水處理廠進行處理，由于存在處理量 大、時間長、占地面積大、設備利用低等問題，導致運行成本大幅度提高。2、物理化學法清除法
(1)紫外線輻射法。使用紫外線處理裝置，通過紫外線輻射殺死壓載水中的有害水生物 和病原體，如原生物及細菌，動、植物及微生物。然而，紫外線處理在很大程度上依賴微 生物的大小和形態。那些面積/容積之比較小的微生物不易受輻射影響。(2)加熱處理法。利用換熱裝置，將船舶柴油機冷卻系統余熱對壓載水進行加溫， 通過高溫殺死壓載水中的動、植物及微生物。這種方法壓載水的溫度難以提升到很高，對以休眠胞子形式存在的生物效果不好，殺滅這些休眠胞子可能需要更高的溫度。(3)超聲波法。利用超聲波處理裝置，通過超聲波的各種直接或間接反應對水生物 及病原體產生致命作用。超聲波可以產生熱量、壓力波偏向，形成半真空或半真空狀態從而 脫氧導致浮游生物死亡。然而，在健康和安全方面，一些轉換環節可能會產生噪音，而且超 聲波還可能有一些目前未知的牽涉到船舶結構完整性和人員頻繁接觸在超聲波中引發的 健康方面的問題。3、生物清除法
生物清除法。目前對使用生物技術來去除或減少壓載水和沉積物中水生物的研究還只 是停留在理論上。加入新的物種對壓載水中可能存在的多種多樣的微生物和植物也許不會 有太大效果。而且新加入物種的轉移和釋放也是一個問題。基因工程也同樣如此。船舶壓載水引起的危害已經引起國際社會的廣泛關注，盡管已有公開的多種方法 處理船舶壓載水，但到目前為止哪一種單一方法都很難滿足國際海事組織(IMO)的要求。 通過分析比較目前多種壓載水處理方法和裝置的優缺點，認為單一的壓載水處理方法及裝 置滿足不了 IMO關于壓載水處理要求。
發明內容
本發明旨在給出一種安全、有效、節能、環保的船舶壓載水綜合處理系統。本發明的所述的船舶壓載水綜合處理系統，包括壓載水預處理過濾裝置、壓載水 處理箱和壓載水艙，壓載水進口管路上安裝有壓載水進口閥和進水泵，壓載水出口管路上 安裝有壓載水出口閥和排水泵，壓載水預處理過濾裝置、壓載水處理箱和壓載水艙均設有 進水管與壓載水進口管路相連通，壓載水預處理過濾裝置的出水管連通壓載水處理箱，壓 載水處理箱內安裝有一種以上對壓載水中的有害水生物及病原體進行殺死處理的物理化 學法處理裝置，壓載水處理箱的出水管又連接壓載水艙，壓載水艙的出水管連通壓載水出 口管路，壓載水艙內設置有深海水更換裝置，所述壓載水預處理過濾裝置、壓載水處理箱和 壓載水艙的進水管上均安裝有可控制開閉的閥門。本發明所述的船舶壓載水綜合處理系統，壓載水預處理過濾裝置、壓載水處理箱 和壓載水艙與壓載水進口管路分別通過各自的進水管連通，通過控制各自進水管上閥門的 開閉，可控制壓載水是否進入到其中。當壓載水預處理過濾裝置進水管閥門打開，壓載水處理箱和壓載水艙的進水管的 閥門關閉時，壓載水依次流經壓載水預處理過濾裝置和壓載水處理箱，經壓載水預處理過 濾裝置濾除固體雜質后，進入壓載水處理箱中經物理化學法處理裝置對壓載水中的有害水 生物及病原體進行殺死處理，而后在進入壓載水艙。當壓載水處理箱的進水管閥門打開，壓載水預處理過濾裝置和壓載水艙的進水管 的閥門關閉時，壓載水不經過壓載水預處理過濾裝置，而僅流經壓載水處理箱，經壓載水處 理箱中的各種物理化學法處理裝置對壓載水中的有害水生物及病原體進行殺死處理后，就 進入壓載水艙中。當壓載水艙的進水管閥門打開，壓載水預處理過濾裝置和壓載水處理箱的進水管 的閥門關閉時，壓載水不經過壓載水預處理過濾裝置和壓載水處理箱，直接進入壓載水艙 中。
本發明所述的船舶壓載水綜合處理系統，通過控制閥門的開閉，可控制處理系統 中的處理設備是否投入工作，可靈活適應不同舷外水水質情況下對壓載水的不同處理要 求。在保證處理質量的情況下，能盡量降低能源的消耗，提高環保性能。當舷外水水質差，混有植物、垃圾、貝殼、泥沙等顆粒大的雜物，且同時有害水生物 及病原體也不符合IMO要求時，可控制舷外水先進入壓載水預處理過濾裝置中，經過濾裝 置濾除雜物后，再進入壓載水處理箱中，由壓載水處理箱內的壓載水處理裝置對壓載水中 的有害水生物和病原體進行殺死處理之后，再進入壓載水艙。當舷外水水質中等，雜物較少時，但有害水生物及病原體也不符合IMO要求時，可 控制讓壓載水直接由進水管路進入壓載水處理箱中，由壓載水處理箱中的各種物理化學法 壓載水處理設備，除去壓載水中的有害水生物和病原體，使壓載水符合IMO的要求，而后再 進入壓載水艙中。當舷外水水質較好，已經符合IMO的要求時，可控制讓壓載水直接進入壓載水艙 中。此外，無論舷外水水質如何，只要船舶航行的航線經過深海區，此情況下，在船舶 泵入壓載水時，可控制關閉壓載水預處理過濾裝置和壓載水處理箱的進水管上的閥門，讓 壓載水直接進入壓載水艙中。而在船舶航行至深海區時，在通過啟動壓載水艙內設置的深 海水更換裝置，將深海海水更換壓載水艙中的壓載水。
圖1為一種船舶壓載水綜合處理系統示意圖； 圖2為一種船舶壓載水綜合處理系統示意圖。
具體實施例方式
實施例1，一種船舶壓載水綜合處理系統，如圖1，包括壓載水預處理過濾裝置4、壓載 水處理箱11、壓載水艙12，壓載水進口管路和壓載水出口管路，所述壓載水進口管路上安 裝有壓載水進口閥1和進水泵2，壓載水出口管路上安裝有壓載水出口閥14和排水泵15。 壓載水預處理過濾裝置可由一個或多個過濾器組成，一個、二個、三個、甚至更多(過濾器 的數量根據水量和水質確定)，圖中過濾裝置由三個過濾器4a、4b、4c并聯而成，過濾裝置通 過進水管連通壓載水進口管路，進水管分成三條進水支管，分別與三個過濾器連通，三個過 濾器的進水支管上分別安裝有進水閥3a、3b、3c，三個過濾器的出水支管上分別安裝出水閥 6a、6b、6c，三條出水支管交匯后連接到壓載水處理箱11中，壓載水處理箱11內安裝多種物 理化學法處理裝置，如紫外線處理裝置11a、臭氧處理裝置lib、微波處理裝置11c、電解次 氯酸鈉處理裝置lid、電催化處理裝置lie等，壓載水處理箱11的出水管連通壓載水艙12， 壓載水艙的出水管連通壓載水出口管路，其上安裝有閥門13。壓載水處理箱11和壓載水艙 12還有單獨與壓載水進口管路連通的進水管，進水管上分別安裝可開閉的閥門10a、10b。進水泵和排水泵可為同一具有吸、排水功能的吸排水泵16，如圖2，當需要向壓載 水艙內加入壓載水時，打開壓載水進口閥1，啟動吸排水泵16作為吸水泵使用，而當需要將 壓載水艙內的壓載水排出時，打開壓載水出口閥14，啟動吸排水泵16作為排水泵使用。為了避免壓載水預處理過濾裝置的過濾器被堵塞，過濾器設有可自動反沖洗裝 置，可用水或壓縮空氣反沖洗。如圖1、圖2，過濾器的出口端連通反沖管9，反沖管與反沖動力裝置對接，反沖動力裝置可為壓縮空氣，也可為高壓水，反沖管9上安裝閥門，過濾器的 入口端連接排渣管，排渣管上也安裝閥門。如圖1，壓載水預處理過濾裝置的三個過濾器的 出口端分別設置反沖管，各反沖管均與反沖動力裝置7連通，其上分別安裝反沖控制閥5a、 5b、5c，三個過濾器的入口端分別設置有排渣管，各排渣管同時與收集箱8連通，排渣控制 閥8a、8b、8c分別安裝在各排渣管上。當過濾器內雜質過多導致過濾器堵塞時，可啟動反沖 動力裝置7，打開反沖控制閥和排渣控制閥將過濾器內的雜質排入收集箱8中，從而保證過 濾裝置的正常工作。上述船舶壓載水綜合處理系統，通過控制各閥門(包括壓載水預處理過濾裝置的 進水閥與出水閥，壓載水處理箱的進水管上的閥門、壓載水艙進水管上的閥門)可控制壓載 水進入壓載水艙前是否流經壓載水預處理過濾裝置和/或壓載水處理箱。控制進水閥3a、3b、3c和出水閥6a、6b、6c打開，閥門IOa關閉，閥門IOb關閉，壓 載水流經壓載水預處理過濾裝置和壓載水處理箱后，再進入壓載水艙。控制進水閥3a、3b、3c和出水閥6a、6b、6c關閉，閥門IOa打開，閥門IOb關閉，壓 載水僅不流經壓載水預處理過濾裝置，流過壓載水處理箱后，進入壓載水艙。控制進水閥3a、3b、3c和出水閥6a、6b、6c關閉，閥門IOa關閉，閥門IOb打開，壓 載水僅不經過壓載水預處理過濾裝置和壓載水處理箱，直接進入壓載水艙。上述船舶壓載水綜合處理系統，對船舶壓載水可分多種工況進行綜合處理 第一種，對水質差的淺海、江里、碼頭附近水域抽進來的船舶壓載水，發現混有植物、垃
圾、貝殼、泥沙等顆粒大的雜物，要采取壓載水先經預處理過濾裝置清除雜物。控制打開壓 載水預處理過濾裝置的各過濾器的進水閥3a、3b、3c，出水閥6a、6b、6c，過濾器4a、4b、4c工 作，讓壓載水通過過濾器4a、4b、4c，實現過濾處理，減少壓載水中的雜質。預處理后的壓載水，進入壓載水處理箱11，經箱內的多種物理化學法處理裝置 (如紫外線處理裝置11a、臭氧處理裝置lib、微波處理裝置11c、電解次氯酸鈉處理裝置 lid、電催化處理裝置lie等)進行物理化學法處理，殺死壓載水中的部分有害水生物和病 原體，使壓載水符合IMO的要求。壓載水處理箱11中的各種物理化學法處理裝置可分別設置各自的啟動開關，啟 動開關可人工控制，也可通過控制器自動控制。針對壓載水中的有害水生物和病原體的具 體情況，可選擇使用壓載水處理箱中的某一種處理裝置，或組合使用其中的兩種或多種處 理裝置，對壓載水進行處理，使壓載水符合IMO標準。經合格處理后的壓載水再進入船舶壓 載水艙12。第二種，對水質中等的淺海、江里、碼頭附近水域抽進來的船舶壓載水，發現雜物 較少，但所含有害水生物和病原體不滿足《公約》規定。可通過控制閥門的開閉，可讓壓載 水不經過壓載水預處理過濾裝置，而僅進入壓載水處理箱11通過物理化學法對有害水生 物和病原體進行處理后，再進入壓載水艙內。處理時，不對壓載水進行預處理，免除了預處 理消耗的大量功率，降低了處理成本。打開閥門10a，壓載水直接進入壓載水處理箱11、經 壓載水處理項中的多種物理化學法處理裝置(紫外線處理裝置11a、臭氧處理裝置lib、微 波處理裝置11c、電解次氯酸鈉處理裝置lid、電催化處理裝置lie等)中的一種、二種或多 種處理裝置，對壓載水中的有害水生物和病原體進行殺死處理，使符合IMO標準后，進入船 舶壓載水艙12。
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第三種，水質較好，符合IMO標準時，可不對壓載水進行預處理和物理化學法處 理，而直接進入壓載水艙。關閉控制閥10a、關閉進水閥3a、3b、3c和出水閥5a、5b、5c，打開 控制閥10b，讓壓載水直接進入船舶壓載水艙12中，其更進一步的降低了處理成本。此外，對于船舶航線經過符合《公約》要求的深海區的情況，無論壓載水為上述三 種情況中的哪一種，均可不對壓載水不進行處理，直接進入壓載水艙，在船舶航行至深海區 時，將壓載水艙內的壓載水更換為深海區的海水。深海水更換壓載水可將原壓載水排出后，泵入深海水反復沖洗的方式進行，其通 常需要經過三次以上沖洗才能滿足IMO的要求，深海水更換消耗功率極大、效率低，不環保。為了便于在深海區對壓載水進行更換，壓載水艙12內可設置深海水更換結構。所 述深海水更換結構，可為水囊式結構，如圖1，壓載水艙包括多個艙體，各艙體內設置兩個相 互緊貼的彈性水囊17a、17b，每個彈性水囊17a、17b均設置各自的進水管路和出水管路，進 水管路和出水管路上均安裝有控制開閉的閥門。港口泵入壓載水時，將其中一個水囊的進水管路的閥門打開，出水管路閥門關閉， 將壓載水泵入其中，使該水囊漲大，將另一未裝水水囊壓扁。換水時，將盛裝壓載水的水囊 的進水管路上的閥門關閉、排水管路上的閥門打開，未裝水的水囊進水管理閥門打開，排水 管路上的閥門關閉，深海水由進水管路泵入水囊。此時，該水囊因深海水的注入逐漸漲大， 擠壓原盛裝壓載水的水囊，將原盛裝壓載水的水囊內的壓載水擠出，直至壓扁，將原壓載水 完全排出。其深海水更換可靠，僅一次即可實現徹底更換，更換效率高、功耗小、成本低、環 保。深海水更換結構也可為水槽式結構，如圖2，壓載水艙包括多個艙體，各艙體設置 為圓管狀或方管狀，其內安裝有與艙體截面形狀一致的隔板18，隔板可沿壓載水艙內移動， 其四周與艙體壁面間安裝有密封條，將艙體的兩側隔開，在艙體兩側的端部均設置有進水 管和出水管，進水管和出水管上均安裝有閥門。港口泵入壓載水時，壓載水可從艙體一端 的進水管路進入，將隔板推至艙體的另一端，使壓載水僅處于隔板一側的艙體內。換水時， 將原裝有壓載水一側的出水管上的閥門打開，進水管閥門關閉，而將另一側的進水管閥門 打開，出水管閥門關閉，使深海水從另一側進入艙體中，推動隔板向原盛裝壓載水的一側移 動，使深海水逐漸灌入該側的艙體中，而將另一側的原壓載水從艙體中排出。其深海水更換 同樣可靠，僅一次即可實現徹底更換，更換效率高、功耗小、成本低、環保。壓載水艙的入口與壓載水處理箱的入口間可通過旁通管路連通，旁通管路上安裝 可開閉的控制閥10c，如圖2。通過控制進水閥3a、3b、3c和出水閥6a、6b、6c打開，閥門IOa關閉，閥門IOb關 閉，閥門IOc打開，壓載水可流經壓載水預處理過濾裝置后不流過壓載水處理箱，隨后進入 壓載水艙。其在處理混有大顆粒雜質，但有害水生物和病原體卻符合IMO要求的水質時，能 夠僅對壓載水進行預處理，而不進行其它處理，即不進入壓載水處理箱中進行物理化學法 處理，即可直接送入壓載水艙中。使船舶壓載水綜合處理系統能夠更好的適應上述水質的 處理，處理更具有針對性，處理效率更高、功耗更小，也更環保。此外，上述結構，對于航線經過深海區的船舶，水質中混有大顆粒雜志的情況下，能夠在壓載水進入壓載水艙前，僅對壓載水進行預處理，將其中的大顆粒雜質濾除。從而 能夠減少進入壓載水艙的大顆粒雜志，能夠防止大顆粒雜志對深海水更換結構的損害，如 對于水囊式結構的深海水更換結構，其能夠避免因大顆粒尖銳雜質進入水艙后對水囊的損害。
權利要求
船舶壓載水綜合處理系統，其特征在于: 包括壓載水預處理過濾裝置、壓載水處理箱和壓載水艙，壓載水進口管路上安裝有壓載水進口閥和壓載水泵，壓載水出口管路上安裝有壓載水出口閥，壓載水預處理過濾裝置、壓載水處理箱和壓載水艙均設有進水管與壓載水進口管路相連通，壓載水預處理過濾裝置的出水管連通壓載水處理箱，壓載水處理箱內安裝有一種以上通過物理清除法對壓載水中的有害水生物和病原體進行殺死處理的壓載水處理裝置，壓載水處理箱的出水管又連接壓載水艙，壓載水艙的出水管連通壓載水出口管路，壓載水艙內設置有深海水更換裝置，所述壓載水預處理過濾裝置、壓載水處理箱和壓載水艙的進水管上均安裝有可控制開閉的閥門。
2.根據權利要求1所述的船舶壓載水綜合處理系統，其特征在于壓載水艙的入口與 壓載水處理箱的入口間通過旁通管路連通，旁通管路上安裝控制閥。
3.根據權利要求1所述的船舶壓載水綜合處理系統，其特征在于壓載水處理箱內安 裝的對壓載水中有害水生物和病原體進行殺死處理的物理化學法處理裝置包f括電解次氯 酸鈉處理裝置、電催化處理裝置、紫外線處理裝置、臭氧處理裝置、微波處理裝置、超聲波處 理裝置中的一種或者幾種。
4.根據權利要求1所述的船舶壓載水綜合處理系統，其特征在于壓載水艙內的深海 水更換結構為水囊式結構，壓載水艙包括多個艙體，各艙體內設置有兩個相互緊貼的彈性 水囊，每個彈性水囊均設置各自的進水管路和出水管路，進水管路和出水管路上均安裝有 控制開閉的閥門。
5.根據權利要求1所述的船舶壓載水綜合處理系統，其特征在于壓載水艙內的深海 水更換結構為水槽式結構，壓載水艙包括多個艙體，各艙體為圓管狀或方管狀，其內安裝有 與艙體截面形狀一致可在艙體內移動的隔板，隔板四周與艙體壁面間安裝有密封條，將艙 體的兩側隔開，在艙體兩側的端部均設置有進水管和出水管，進水管和出水管上均安裝有 閥門。
全文摘要
本發明公開了一種船舶壓載水綜合處理系統，包括壓載水預處理過濾裝置、壓載水處理箱和深海水更換裝置。其壓載水預處理過濾裝置、壓載水處理箱和深海水更換裝置的工作情況可以控制，可根據船舶壓載水的不同水質情況以及不同港口國的要求，對壓載水進行不同的處理，以保證壓載艙內的壓載水滿足IMO規定。符合安全、有效、環保、可操作及經濟的要求。
文檔編號C02F9/04GK101935127SQ20101029660
公開日2011年1月5日 申請日期2010年9月29日 優先權日2010年9月29日
發明者蘇漢明 申請人:南通海景船舶壓載水處理系統股份有限公司