[发明专利]利用正弦脉冲电场处理船舶压载水中活体生物的装置

说明书

技术领域

本发明涉及船舶压载水处理领域，具体地，涉及一种正弦脉冲电场处理船舶压载水中活体生物的装置。

背景技术

 随着全球经济一体化进程的不断加快，国际物流行业也迅速增长，船舶运输是全球物流链中重要的一环。据统计，国际贸易中的货物90％以上是通过船舶转运的。远洋船舶航行过程中，压载是一种必然状态。船舶在加装压载水的同时。当地的水生物也随之被装入到压载舱中，直至航程结束后随压载水排放到目的地海域。这其中，极少量的生物会因环境合适，缺乏天敌等原因在异域大规模繁衍，造成有害水生物滋生和病原体传播，破坏不同海域生物的生态平衡，严重威胁着海洋环境。由于船舶压载水引起的海洋生态破坏事故已不胜枚举，全球环保基金组织(GEF)将其列为海洋的四大危害之一。因此，压载水在排放之前应对其中的活体生物进行治理，并使处理后的压载水达到IMO所提出的压载水排放标准。

目前，船舶压载水中微生物的灭活处理是航运业面临的一个难题，很多处理技术都难以完全满足IMO提出的安全、实用、经济、有效和环境容许的标准。依据其原理，可以把现有的压载水处理技术分为物理处理与化学处理两种类型，其具体状况如下：

物理处理方法是通过不同手段分离、排除或灭杀海水中的危害性生物与物质，主要手段包括过滤、离心分离、加热、紫外线等。

过滤法。过滤是一种通过过滤装置滤除海水中的一定体积微生物或其他污染物的处理方法。过滤法可直接滤除部分外来生物，通过选择合适的网目，可以去除不同的生物种群。过滤法存在的问题是：像病毒和细菌最小的只有0.02μm和0.1μm，原生动物最小的是2μm，双鞭毛藻最小的是3μm，滤网网目越多，过滤需要的压力就越大，而且很快就需要反冲洗，不然的话，过滤就无法进行下去。实际上海水，尤其是沿海的压载水本身含有许多悬浮物，会使过滤更加困难。因此，该方法通常用于对压载水的前处理，以减轻后继处理的负担。

离心法。离心分离是一种利用旋转部件对海水中不同密度的组份进行分离，以除去比重与海水存在差异的微粒和生物体的方法。这种方法可以除去大多数多细胞动物和植物、卵、幼虫、孢子和有害的病原体细菌。但是在处理与海水比重相近的生物时，处理效果受到限制；此外，设备尺寸较大，对安装空间要求较高，尤其当处理量较大时，设备在船上的安装就显得极为困难。

加热法。从最新的研究来看，40℃-45℃通常足以杀死或抑活压载水中有害水生物。低温长时间比高温短时间更有效。温度在38℃-50℃，加热持续时间为2-4小时，可杀灭大部分生物，但是如果生物是以休眠胞子的形式存在，可能需要更高的温度，而且很难达到杀灭的效果。加热处理在船上实现存在的主要问题是：热源不足，产生热应力以及冬季处理效果差。

紫外线法。波长为240-260nm，尤其253.7nm的紫外线对压载水中的生物和病原体有杀灭的作用。该方法目前被许多的压载水处理系统所采用，表明该方法能有效的灭活压载水中的活体微生物。该方法应用的主要问题是，沿岸水中含有大量的悬浮物质会阻挡紫外线对生物和病原体的照射，且水中含有的溶解性有机物，对254nm的紫外线有强烈的吸收作用，这两者都会影响处理效果，且加大处理能耗。另外，如果压载水含铁量高，会沉积在石英灯管上，也影响处理效果。紫外线处理在很大程度上依赖于微生物的大小和形态。海藻由于其尺寸和颜色的原因，需要的剂量比细菌大，蓝绿海藻对紫外线抵抗性特强，杀死它需要的辐射量比杀死细菌需要的数量大2-3级。这种处理方法另一缺点是一些较小的生物可能在较大生物的影子下未经处理就离开了紫外线处理单元。

化学处理法就是通过药物的作用来杀死有害生物达到消除或减轻压载水对环境的危害。其主要方法有以下几种。

氯或氯化物处理法。氯或氯化物是一种很好的杀菌药物在陆地被广泛用作水处理剂。实验结果表明：5mg/l的有效氯能杀灭海水中99.85%的异养细菌，100%的弧菌和85.2%的粪大肠菌群。20mg/l 的有效氯能杀灭海水中几乎所有的细菌。氯化方法处理的不足在于：产生的余氯可能会加快舱壁腐蚀的作用并放出氯臭味，余氯还会与水中的有机物生成具有潜在致癌性的物质，对排放水域具有潜在的二次污染。

臭氧法。臭氧对细菌病毒的杀灭效果较高，且用量少接触时间短不产生卤化反应。但由于臭氧处于高度不稳定状态，只能现场制备，制备效率受影响，且臭氧消毒的设备投资费用较一般消毒方法高，用在船上处理压载水时成本高，不容易为船主所接受。此外，还存在臭氧发生设备及投配装置比较复杂，投加量不易调节，需要具有较高的技术水平进行管理和维护等问题。