[发明专利]船舶压载水及尾气脱硫脱硝一体化处理系统

说明书

本发明提供一种船舶压载水及尾气脱硫脱硝一体化处理系统，包括海水进口、海水泵、水力空化发生器、臭氧机、管道式紫外光消毒器、鼓泡塔、超声波发射器、烟气扩散管、烟气出口、超声波发生器、循环泵、除尘器、烟气进口、至少一个压载水舱、排液泵、压载水排放管路和脱硝装置。本发明通过基于水力空化、超声空化及臭氧氧化的高级氧化技术结合紫外光杀菌进行船舶压载水及尾气脱硫脱硝的一体化处理，同时利用压载水中未反应完全的·OH及臭氧进一步氧化处理废气中的SO_X及NO_X，氧化生成的NO₃^‑通过脱硝装置脱除，使得船舶排出的废气及压载水满足IMO排放法规的相关要求。

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其是涉及一种船舶压载水及尾气脱硫脱硝一体化处理系统。

背景技术

船舶航运承担了全球90％的贸易运量，而船舶在行驶过程中排放的硫氧化物(SO_X)及氮氧化物(NO_X)对大气造成了严重的污染，同时，船舶压载水未经处理排放造成的海洋外来物种入侵已多次造成恶劣的影响。为了防止船舶尾气造成的空气污染及压载水带来的外来物种入侵，国际海事组织(IMO)早已制定了一系列海洋防污染公约以限制船舶尾气及压载水的排放。

目前，尾气中SO_X的处理手段主要有石灰石/石膏法，该法利用石灰石或生石灰作为吸收剂，对SO₂进行吸收并生成CaSO₃，经氧化转变为CaSO₄后排出，但该法初始投资大，占地面积大，副产物产量大，同时船上需要储备大量的石灰石。海水法则利用自身碱度脱除烟气中的SO₂，有效节约淡水资源，吸收的二氧化硫转化为硫酸盐，可直接排放到海水中，不存在废物处理的问题。钠碱法则是利用NaOH吸收SO₂生成Na₂SO₃，经氧化转变为无害的Na₂SO₄排放或回收，该方法已成功应用到船舶尾气脱硫处理中。

尾气中NO_X的处理手段主要有SCR法(选择性催化还原技术)，是目前应用最广，技术最成熟的烟气脱硝技术，但该方法投资及运行费用大，需配置大量的催化剂及尿素，同时需要注意防止催化剂中毒及失效。氧化吸收法则利用氧化剂氧化吸收NO_X，先生成NO₃^-后再对NO₃^-进行吸收处理，但诸如H₂O₂、O₃、NaClO₂等氧化剂都存在消耗量大等问题。

压载水处理技术主要有电解法、臭氧法、紫外法等，但电解法能耗大，且对设备腐蚀性强；紫外法则受海水浊度影响较大；臭氧法则存在占地空间大，能耗高的问题。

船舶压载水处理技术及尾气脱硫脱硝技术目前都已有成熟的工程应用，且单独一项污染物的处理成本都在可接受的范围内，但是当船舶需要配套三种处理设备时，所需要占用的船舶空间及配套成本都大大增加。考虑到压载水、SO_X、NO_X都可以采用氧化法进行处理，故使用高级氧化法同时处理压载水及尾气脱硫脱硝的技术就有了应用的可能。高级氧化法以产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)为特点，可以使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质，主要技术手段包括臭氧氧化、水力空化及超声空化等。臭氧氧化法既可通过臭氧直接氧化处理物，又可利用其分解生成的·OH氧化处理物，但臭氧处理污水时，往往因为其与水溶液的传质效果差，无法很快溶入水溶液，而造成处理效果不理想。水力空化则通过利用节流件，使节流处的流体压力降低至饱和蒸气压以下并生成空泡，当流体流过节流件以后，空泡随着压力回升而破灭，并产生·OH，水力空化是一种无二次污染的氧化技术，其独特的产生方式会使流体具有高湍流强度，故在水力空化段通入臭氧，可增强臭氧的传质效果，进而加强臭氧的氧化效果。超声空化则是利用超声波在微小的区域内瞬间产生高温高压，并生成·OH从而去除难降解有机物，处理效果好。