[发明专利]一种压舱水处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及环保及防腐蚀领域的水处理工艺，尤其涉及一种专用于船舶 压舱水的处理设备。

背景技术

船舶运输占世界贸易运输量的三分之二。船舶为保持稳定性，卸货后需 要添入约占船舶载重30％的水来压舱，此类水称为压舱水或压载水。压舱水 因需要在船舶卸货时补充，并又在装货时排掉，通常是在两个不同的水域中 进行，因此会构成对接受压舱水沿岸的污染，构成健康风险与生物入侵灾难。 总量每年高达百亿吨，因此国际海事组织(IMO)自2007年制定公约，规定 了压舱水的排放标准，用于控制风险，包括2003年生效的IMOD1以及2009 年的IMOD2，当前世界各国均参照上述标准进行控制。

现有压舱水处理技术，主要包括沉淀过滤、杀菌消毒以及防腐三个方面。

1.沉淀过滤技术

沉淀过滤技术一般是通过物理分离方法去除水中的颗粒物质，比较典型 物理型技术是利用水力旋流装置对大颗粒物质进行物理分离，之后采用转盘 过滤，纤维过滤，砂滤等紧凑装置进一步过滤掉小颗粒物质，便于后续的杀 菌消毒处理。

2.杀菌消毒处理

杀菌消毒处理主流工艺可概括为两大类，一类是化学合成加药法，另一 类是高级氧化法。

化学合成加药法是利用化学反应原理生成氧化剂(一般为气态)，再经过 喷射或混合器注入水中，包括臭氧发生器以及二氧化氯发生器，其中美国专 利申请US20010996135A公开的二氧化氯发生系统比较有代表性，其采用了 美国ECOLAB公司的PURATE技术，相较于传统的二氧化氯发生工艺，避 免了氯气的使用，直接采用氯酸钠(48％)与双氧水(8％)的稳定混合液与硫酸 反应，降低了生产成本。但是这种方法存在较大安全隐患，首先氯酸钠与双 氧水混合液属于易燃易爆品，尤其遇到还原物质时候很容易发生爆炸，而另 一药剂硫酸具有高腐蚀性，泄露会造成很大危害，两种反应物都需要高等级 的存储、运输与防护措施；其次，其反应生成二氧化氯气体，再利用水射器 将气体射入水中溶解，二氧化氯属于高毒性易爆气体，即使当前普遍采用的 负压真空投加方式也无法避免发生泄漏事故。

高级氧化法是利用高级氧化工艺(AOPs)原理直接产生羟基从而生成氧 化剂，对水中细菌、微生物进行杀灭，最终达到压舱水排放标准的方式，为 近年来的研究热点，因此种方式最为安全环保，成本效益有很大提升空间。 船用的AOPs因为对系统的紧凑与安全性非常敏感，主流技术路线均是通过 直接处理压舱水，以期在压舱水中直接产生氧化剂进行杀菌消毒。当前AOPs 又分为两大类，一类是通过特定波长紫外线照射海水激发羟基对并反应生成 臭氧进行消毒，另一类是通过电极直接电解海水产生次氯酸盐进行直接消毒。

例如中国专利申请200780043793中所表述的紫外线消毒工艺比较典型， 采用紫外线消毒优点是受水温影响小，不像电解工艺对盐度有要求，但缺点 很明显，一方面其发生效率受到水中浊度、色度的影响大，对抗性藻类微生 物处理能力弱有局限；同时大功率的发生器对电能要求高，发热大，需要严 格的防爆要求及冷却措施，此外，紫外线发生灯管易沉淀结垢，需要频繁地 清理及更换，维护工作量较大，此类技术较适用于水质简单、且具备较好管 理条件的船舶环境。

采用直接电解海水的方法，通常是采用型稳阳极对含有一定盐度的压舱 水进行电解，产生以次氯酸钠为主的氧化剂进行杀菌消毒。例如，中国专利 申请CN201010230119中采用电解氯化钠溶液生产以次氯酸钠，该现有技术 采用了对称设计的复式串联钛基金属氧化物(氧化钌)电极，可生产出约3500 ppm浓度以有效氯(FAC)计的氧化剂溶液。按照其公开的11kg/h有效氯(FAC) 的生产量参数，需要9.6m²的分8组串联的电极(有效阳极面积为4.8m²)， 工作电流为1500A。可换算得实际工作电流密度只有约300A/m²，电流效率 只有70％。由于工作电流密度与电流效率是衡量发生器空间占用与电极使用 量的直观参数，在给定FAC产率得条件下，更高的电流密度与电流效率意味 着更少的电极面积使用量与更小的空间占用。