專利名稱：水處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如下的水處理通過消滅水中存在的水生有機物、或者將這些水生有 機物的數(shù)量減少到它們不能作為群落而生存的程度來消除水生有機物。本發(fā)明尤其適用于 對船只攜帶的壓載水的處理，在將壓載水排出到遠(yuǎn)離裝水地點的海洋或湖泊中時會對環(huán)境 產(chǎn)生不希望的影響。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的船只通常在它們的船體內(nèi)的容器中攜載有壓載水，以平衡和穩(wěn)定船只并提 高其可操縱性。在貨物裝載上船和船只下水時，要排出壓載水。類似地，在卸載貨物時，壓 載水將被泵送到壓載艙內(nèi)以維持所需的平衡。 因為基于此方式而泵送至船內(nèi)和船外的水量很大，并且因為所裝載和排出的壓載 水的水中生存有種類眾多的有機物，所以，公知的是，長時間以來都有通常是從遠(yuǎn)方帶來的 外來物種被釋放到海水和淡水中。這些有機物涵蓋了從微小浮游生物到相當(dāng)大的遠(yuǎn)洋魚 類，并包括處于其繁殖周期的各個階段的各種病原菌和微生物(原生動物)。在它們到達(dá)的 水中，它們中的一些很少有天敵，而且如果它們在這些水中找到合適的食物源，它們會在其 新的領(lǐng)地中快速繁殖并有可能主宰該新的領(lǐng)地。因而，它們可能成為有害物種，并對它們的 新棲居地的生態(tài)穩(wěn)定性帶來威脅。 世界上公認(rèn)這一問題是對水生環(huán)境的嚴(yán)重威脅，而且國際海事組織("IM0")在 2004年2月達(dá)成一項協(xié)議，該協(xié)議要求船主采取嚴(yán)格而系統(tǒng)的步驟對他們船只內(nèi)的壓載水 進(jìn)行消毒。這項協(xié)議還在批準(zhǔn)的過程中，而且涉及其實施中要采用的技術(shù)的具體條文還在 討論中。 申請人:先前提交了一份南非專利申請2005/10473 (2007年5月3日公開，公開號 為W0 2007/049139)，其描述了一種基于空穴化與化學(xué)殺生操作以及引入臭氧相結(jié)合的壓 載水處理系統(tǒng)，其中化學(xué)殺生操作是通過電解產(chǎn)生的氯氣和其他氣體實現(xiàn)的。盡管單獨來 看，這些操作中的每一個在壓載水處理中都是公知的，而且在2005/10473提交日時的確如 此，但是其中公開的組合卻不是公知的，且這些操作之間的相互影響的效果也不是公知的 或者說未被理解。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種處理船只上的壓載水的方法，該方法包括從船 只所在的水體(通常但并非一定如此，從與該水體流體連通的海水箱)將水抽入設(shè)置在船 上的管道的入口 ；使所述水沿著管道流動并通過引發(fā)空穴化的反應(yīng)器，該反應(yīng)器構(gòu)造成在 水通過該反應(yīng)器時在水中引發(fā)空穴化；以及通過管道將水排出到船只內(nèi)的壓載艙中；所述 方法的特征在于，通過沿著管道內(nèi)聯(lián)地安裝在所述引發(fā)空穴化的反應(yīng)器下游的泵使得水流 動通過所述管道。 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種處理船只上的壓載水的方法，該方法包括將水
4泵送通過反應(yīng)器；對所述反應(yīng)器內(nèi)的水進(jìn)行電解，從而以每升通過所述反應(yīng)器的水0. 4至
1. 0微克之間的量將次氯酸鈉引入水中；以及使所述反應(yīng)器內(nèi)的水空穴化。 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種處理船只上的壓載水的方法，該方法包括從船
只所在的水體中泵送其內(nèi)有一定濃度的活有機物的水；通過使水空穴化并結(jié)合空穴化和電
解來降低活的有機物的濃度，以達(dá)到2004年IM0壓載水公約的附則"船只的壓載水和沉積
物的控制和管理法規(guī)"的D-2條款所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)；以及，將處理過的水排出到船內(nèi)的壓載艙中。 可以以每小時160至320m3之間的體積流量、優(yōu)選以每小時約280m3的體積流量將 水泵送通過所述反應(yīng)器。替代地，在使用較大反應(yīng)器的情況下，可以以每小時450至1000m3 之間的體積流量、優(yōu)選以每小時約640m3的體積流量將水泵送通過所述反應(yīng)器?？梢砸悦?秒2至3. 5米之間的平均速度、優(yōu)選以大約每秒3米的速度將水泵送通過所述反應(yīng)器。
電解反應(yīng)可構(gòu)造成以每升0. 4至1. 0微克之間的量來產(chǎn)生次氯酸鈉，優(yōu)選以每升 水0. 5毫克的量。 此外，可將臭氧引入到水中。可以以每升O. 001至O. l克的量、優(yōu)選以每升約0.01 克的量將臭氧引入所述水中。臭氧可在船上產(chǎn)生，優(yōu)選通過電暈放電生成臭氧的方式產(chǎn)生。 替代地，可通過紫外線或其他公知的臭氧生成方法來產(chǎn)生臭氧。優(yōu)選地，在使水空穴化之前 將臭氧引入到水中。 沿著水流動通過所述反應(yīng)器的流程2到3米之間的距離內(nèi)或連續(xù)或間歇地使所述 水空穴化。在1秒到5秒之間的、優(yōu)選約5秒的時段內(nèi)或連續(xù)或間歇地使所述水空穴化。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種設(shè)備，該設(shè)備構(gòu)造成用于對船只內(nèi)的壓載水進(jìn) 行處理，所述設(shè)備包括引發(fā)空穴化的反應(yīng)器，該反應(yīng)器構(gòu)造成在從其內(nèi)流動通過的水中產(chǎn) 生空穴化，該反應(yīng)器內(nèi)聯(lián)地位于在船只的海水箱和壓載艙之間延伸的管道內(nèi)；以及用于將 水沿著從海水箱到壓載艙的管道泵送通過所述引起空穴化的反應(yīng)器的泵；所述設(shè)備的特征 在于，所述泵沿著管道內(nèi)聯(lián)地定位在所述引起空穴化的反應(yīng)器的下游。 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種設(shè)備，該設(shè)備構(gòu)造成用于對船只內(nèi)的壓載水進(jìn) 行處理，該設(shè)備包括適于內(nèi)聯(lián)地置于在船只的海水箱和壓載艙之間延伸的管道內(nèi)的反應(yīng) 器，所述反應(yīng)器包括構(gòu)造成用于對從所述海水箱穿過所述反應(yīng)器流動到所述壓載艙的水進(jìn) 行電解的至少一對電極，并包括用于在流動的水中引發(fā)空穴化的裝置。 用于引發(fā)空穴化的裝置可以在反應(yīng)器內(nèi)的導(dǎo)管的直徑上有變化，并且可包括設(shè)置 在水的流路中且用來引發(fā)空穴化的葉片、板和/或其他障礙物。
所述設(shè)備還可包括適于從水中去除顆粒物質(zhì)的過濾器。 所述反應(yīng)器可包括多個模塊，每個模塊包括以下項之一 構(gòu)造成用于對從所述海 水箱穿過所述反應(yīng)器流到壓載艙的水進(jìn)行電解的至少一對電極；用于在流動的水中引發(fā)空 穴化的裝置；或臭氧注入裝置。 所述反應(yīng)器可包括彼此串聯(lián)連接的多個這種模塊。 替代地，如果因為空間有限或存在其他約束，則有用的是所述反應(yīng)器可包括串聯(lián) 連接的多個這種模塊，一部分管道將這種模塊中的一個連接到這種模塊中的另一個。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種組件，該組件包括多個這種模塊，這些模塊構(gòu)造 成用于組裝成如上所述的反應(yīng)器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種設(shè)備，該設(shè)備包括多個本文所述的反應(yīng)器，這些 反應(yīng)器通過歧管并聯(lián)連接。 本說明書中的術(shù)語"反應(yīng)器"用來表示沿著一部分管道內(nèi)聯(lián)地定位的系統(tǒng)，在該系 統(tǒng)中進(jìn)行水處理過程，所述水處理過程可以是電解、直接注入殺生氣體、或空穴化。申請人 期望這些過程相結(jié)合地進(jìn)行，因此，總體上用"反應(yīng)器"指其中進(jìn)行一種以上的這些過程的 單個單元。然而，在如本說明書所述的模塊化布置的情況下，其中每個模塊都構(gòu)成這里定義 的"反應(yīng)器"，以單數(shù)形式的表述的"反應(yīng)器"應(yīng)理解成指的是這些模塊的組合。而且，應(yīng)當(dāng) 理解，"引起空穴化"的反應(yīng)器旨在表示構(gòu)造成在流動通過所述反應(yīng)器的水中引起空穴化的 反應(yīng)器；于是，這里所說的"引起空穴化的反應(yīng)器"還可以包括或可以不包括用于進(jìn)行電解 或直接注入殺生氣體的裝置。


在附圖中 圖1為安裝成在船上使用的本發(fā)明的水處理系統(tǒng)的示意圖。 圖2為本發(fā)明的反應(yīng)器的側(cè)視圖。 圖3為以縱向剖視的方式示出的圖2的反應(yīng)器的側(cè)視圖。 圖4為以縮小比例示出的圖2的反應(yīng)器的透視圖。 圖5為圖2的反應(yīng)器的第一模塊的透視圖。 圖6為以縮小比例示出的圖2的反應(yīng)器的第二模塊的透視圖，包括分解視圖。 圖7為圖2的反應(yīng)器的第三模塊的端視圖。 圖8為圖7所示的第三模塊的剖面?zhèn)纫晥D。 圖9為圖7所示的第三模塊的透視圖。 圖10為圖2所示的反應(yīng)器的第四模塊的透視圖。 圖10A、10B和IOC為第四模塊的替代實施例的多組視圖，它們可替代圖IO所示的 模塊。 圖11為用于圖1所示系統(tǒng)的電子控制面板的框圖。 圖12為圖11的電子控制面板模塊的輪廓圖。 圖13為本發(fā)明的水處理系統(tǒng)的替代實施例的示意圖，該水處理系統(tǒng)安裝成在船
上使用并構(gòu)造成用于具有一對壓載艙的船只。 圖14為顯示了申請人進(jìn)行的試驗的結(jié)果的表格。
具體實施例方式
圖1至圖12所示的設(shè)備是水處理設(shè)備的優(yōu)選實施例，其適用于處理具有常規(guī)壓載 艙和常規(guī)壓載水泵的典型遠(yuǎn)洋船只的壓載水。該設(shè)備將是一種設(shè)計成滿足M0決議MEPC 53/24要求的具有成本效益的高效系統(tǒng)。 該設(shè)備包括反應(yīng)器1，該反應(yīng)器1連接到在內(nèi)設(shè)于船只內(nèi)的海水箱101與一個或多 個壓載艙102之間延伸的管道100內(nèi)。壓載水泵103優(yōu)選在反應(yīng)器1的下游處也連接到管 道100內(nèi)。 通過電子控制面板模塊200對反應(yīng)器1進(jìn)行自動控制，該電子控制面板模塊200連接至一個或多個遠(yuǎn)程監(jiān)控單元201。 申請人:目前對兩種型號的反應(yīng)器1進(jìn)行了測試，這兩種型號的反應(yīng)器1分別適于 安裝在具有6英寸(15. 2cm)和10英寸(25. 4cm)的壓載水管系統(tǒng)的船只上。(這兩種型 號之間的區(qū)別一般來說不明顯，除了所指出的或者本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的之外，在本說 明書中對這兩種型號不做區(qū)分。)每小時能處理的壓載水的量取決于所安裝的反應(yīng)器的型 號。例如，6英寸的反應(yīng)器每小時能處理的壓載水高達(dá)320m 而10英寸的反應(yīng)器每小時能 處理的壓載水能高達(dá)640m3。 自動操作和遠(yuǎn)程監(jiān)控使得船員能在進(jìn)行壓載水操作的同時繼續(xù)他們正常的任務(wù)。 此外，相對小的尺寸使得該系統(tǒng)對于改造操作來說是一種理想的選擇。能在歧管內(nèi)安裝一 組反應(yīng)器，從而將反應(yīng)器的輸出容量提高到額定處理容量，以適合于安裝在特定船只上的 壓載水泵的容量。模塊化的結(jié)構(gòu)還允許將該反應(yīng)器的模塊分開，從而能安裝在非連續(xù)或操 作不便的空間內(nèi)。 反應(yīng)器1利用以下三個處理來運行，即
-引入臭氧；
_電解；以及
-空穴化。 在本發(fā)明的系統(tǒng)中，這些處理的正常運行只需要船上產(chǎn)生的能量，并且，除了船只 周圍的空氣以及被處理的水本身之外，不需要輸入物質(zhì)。 已知臭氧具有殺生屬性，尤其是攻擊細(xì)胞壁，并且長期用于飲用水的消毒。
海水的電解產(chǎn)生了諸如氫氣和氧氣的各種氣體，并且尤其產(chǎn)生了次氯酸鈉和有限 量的三鹵甲烷、三溴甲烷。已知次氯酸鈉尤其具有殺生屬性。另外，相信引入到水中的電流 對某些有機物有不良影響。 另外，相信在空穴化之前將氣體引入到壓載水流中能夠增強空穴化及其效果。 術(shù)語"空穴化"指的是在液體中形成由蒸汽或氣體填充的空穴，并且包括使水在恒
壓下沸騰時形成氣泡以及香檳酒和碳酸軟飲料由于溶解氣體的擴散而冒泡的常見現(xiàn)象。然
而，在本發(fā)明中，所涉及到的空穴化是由于流動的壓載水的動態(tài)作用所產(chǎn)生的局部壓力降
低而引起的，而沒有環(huán)境溫度的變化。此語境中的空穴化的特征在于爆炸性增長，并發(fā)生在
管線內(nèi)的適當(dāng)?shù)牡蛪汉透咚俳M合下。 此外，本發(fā)明的優(yōu)選實施例還包括過濾器104，該過濾器104沿著管道100內(nèi)聯(lián)地 定位在壓載水進(jìn)入壓載艙102之前的位置上。 如圖2所示，反應(yīng)器1由316L不銹鋼或任何其他的可用于壓載水管線的材料制 成，并包括三個模塊，即，第一模塊300、第二模塊400、第三模塊500以及第四模塊600。每 個模塊利用M12不銹鋼螺栓、墊圈和螺母(未示出)相互連接。通過在所述模塊之間裝配 有耐水/耐化學(xué)的襯墊(未示出)來實現(xiàn)水密完整性。至船只的壓載水管道100的連接分 別是經(jīng)由通向反應(yīng)器1的入口 301和出口 601的標(biāo)準(zhǔn)凸緣實現(xiàn)的。這些連接處布置有耐水 /耐化學(xué)的襯墊。所有的凸緣、接頭、襯墊和焊縫都針對特定壓力和溫度進(jìn)行了測試，以確保 與IMP要求的兼容性和一致性。 該反應(yīng)器的內(nèi)表面用陶瓷噴涂環(huán)氧型涂層進(jìn)行處理。該保護性涂層的目的在于三 個方面
-保護反應(yīng)器的內(nèi)表面不受海水的腐蝕；-保護該內(nèi)表面不受系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的空穴化的破壞；-通過產(chǎn)生有助于反應(yīng)器工作的壓電力來輔助壓載水的處理。 臭氧氣體被供給到第一模塊300內(nèi)。第一模塊300和第二模塊400每個都具有五
個電極(這些電極未示出，但是位于電極殼體302、401內(nèi))的電解池。第二模塊400、第三
模塊500和第四模塊600每個都包括空穴化板403、501 、603，并且第二模塊400和第四模塊
600每個都具有采樣點402、602，這些采樣點402、602用于連接傳感器(pH值和水的鹽度)
并且在需要時可從這些采樣點402、602獲取水的樣本。 具體如圖5所示，第一模塊300通過凸緣301連接至管道100。第一模塊300具有直徑大致對應(yīng)于管道100的直徑的入口部303。入口部303設(shè)有臭氧氣體入口 304，該臭氧氣體入口 304操作地連接到臭氧氣體發(fā)生器202。臭氧氣體通過文丘里噴頭(未示出)注入到壓載水內(nèi)。緊接著該入口部303，第一模塊300具有其內(nèi)發(fā)生電解的電化學(xué)反應(yīng)器部305。電化學(xué)反應(yīng)器部305在其上游端處具有從入口部303向外延伸的環(huán)形板306。電化學(xué)反應(yīng)器部305在入口部303的下游具有從環(huán)形板306延伸的柱狀壁307，從而限定出直徑比入口部303的直徑大的歧管部308。電化學(xué)反應(yīng)器部305在更下游處具有中央管部309以及周向間隔開的五個電極殼體管部302，中央管部309和電極殼體管部302都與歧管部308流體連通。第一環(huán)形板306設(shè)有繞其均勻間隔開且與電極殼體管部302位置對應(yīng)的端口 (未示出)。每個端口均設(shè)有裝配在該端口內(nèi)的對應(yīng)電極安裝板(未示出)，該電極安裝板上安裝有一個或多個電極(未示出)。在運行中，在電極安裝板裝配到所述端口內(nèi)的情況下，電極沿著電極殼體管部302延伸。電化學(xué)反應(yīng)器部的這一布置方式使得可容易地維護電極。第一模塊300在其下游端處具有凸緣310，該凸緣310在其內(nèi)具有孔311，從而允許與中央管部309和電極殼體管部302流體連通。 第二模塊400包括空穴化腔室404和另一電化學(xué)反應(yīng)器405。第二模塊400具有上游端406和下游端407。該第二模塊在上游端406處設(shè)有凸緣408，用于與第一模塊300相連?？昭ɑ皇?04具有柱狀部409，該柱狀部409的直徑大致等于第一模塊300的歧管部308的直徑。緊接著該柱狀部409，空穴化腔室404具有截頭圓錐部410，其直徑減小以適合直徑減小的管部411，該管部411的直徑對應(yīng)于與管道100的直徑。在空穴化腔室404內(nèi)，第二模塊400設(shè)有平行于第二模塊400的縱向軸線延伸的四根桿412，這四根桿412上安裝有一對葉板413和一對空穴化板403。葉板413在它們的外周上具有一組葉片，這些葉片傾斜從而在運行中產(chǎn)生旋渦以使水流過。如圖6所示，空穴化板403每個都包括具有多個小孔的板。還設(shè)有管狀間隔件414，所述管狀間隔件414用于沿著桿412設(shè)定葉板413和空穴化板403的位置。 在空穴化腔室404的壁內(nèi)設(shè)有用于監(jiān)控目的的出口 402。 第二模塊400的另一電化學(xué)反應(yīng)器405大致與第一模塊300的電化學(xué)反應(yīng)器305相同。 第三模塊500包括形成空穴化腔室的延伸管，該延伸管的直徑對應(yīng)于柱狀部409。第三模塊500包括一組空穴化板501。在所示的實施例中，這些包括一組角狀部。盡管這些角狀部示出為它們的頂點指向上游，但是申請人的試驗表明這類空穴化板在倒置時、即頂點指向下游時更有效。
8
第四模塊600包括與第二模塊400的空穴化腔室404大致類似的空穴化腔室604，且在每個端部處設(shè)有用于分別與第三模塊500和管道100相連的凸緣605、606。第四模塊600還設(shè)有用于監(jiān)控目的的出口 602 。 第四模塊的替代實施例在圖10A、10B和IOC中示出。這些替代實施例具有結(jié)構(gòu)不同的空穴化板。應(yīng)當(dāng)意識到，本說明書中所描述的空穴化板的各種構(gòu)造都可用于設(shè)計成引發(fā)空穴化的任何部件。 本系統(tǒng)使用BallastSafe BSFcH-1. 0過濾系統(tǒng)104來從水中去除顆粒、物體和有機物。壓載水從壓載水泵103通過過濾器104。過濾器104可裝配在管道內(nèi)的任何位置，只要位于管道內(nèi)的任何支管之前并在其進(jìn)入壓載水箱102之前。過濾系統(tǒng)104能通過標(biāo)準(zhǔn)凸緣或特定的管道聯(lián)接件連接到壓載水管道工程100。壓載水經(jīng)由入口管進(jìn)入過濾器104，并先通過粗孔濾篩以去除任何大的顆粒，然后通過優(yōu)選為40微米的細(xì)孔濾篩。按如下方法對所述濾篩進(jìn)行清洗-在接收到?jīng)_洗指令時沖洗粗孔濾篩(建議每四小時一次)。-在接收到?jīng)_洗指令時沖洗細(xì)孔濾篩(建議每兩小時一次)，或在檢測到濾篩兩側(cè)存在預(yù)定壓力差時沖洗該細(xì)孔濾篩。 可將從過濾篩沖洗下來的"濾餅"直接丟棄到船外。 圖11示出了電子控制面板模塊200的框圖。電子控制面板模塊200的設(shè)備包括可編程邏輯控制器("PLC")203、控制切換裝置204、整流器205以及一對臭氧發(fā)生器202，該臭氧發(fā)生器帶有冷卻器以控制和維持臭氧的輸出和溫度。電子控制面板模塊200容納在海事應(yīng)用認(rèn)可的水密電氣箱內(nèi)。對電子控制面板模塊200的供電線路應(yīng)當(dāng)經(jīng)過與電子控制面板模塊200相結(jié)合運行的壓載水泵103的控制切換裝置。采用這樣的構(gòu)造確保該系統(tǒng)能夠在壓載水泵103啟動時立即運行。PLC203控制工作循環(huán)并管理對反應(yīng)器1的所有監(jiān)控和警報。PLC 203的控制能涉及到反應(yīng)器1的所有方面?？蓮腜LC得到的輸出使得能實時運行并且能將各個反應(yīng)器部件的狀況連接至本地PC 206，從而可對反應(yīng)器1進(jìn)行全面監(jiān)控。電極狀況、水溫、反應(yīng)器運行狀態(tài)和壓載水流量也通過PLC 203進(jìn)行監(jiān)控，并記錄在PC206上。PLC 203能監(jiān)控多達(dá)8個模擬回路和16個數(shù)字輸入，從而允許處理各個使用者的要求。在出現(xiàn)故障的情況下，PLC 203發(fā)出聲頻警報和視覺警報，這些聲頻警報和視覺警報在遠(yuǎn)程監(jiān)控單元201上示出或發(fā)出。這些監(jiān)控單元可例如位于反應(yīng)器安裝處、位于壓載控制室內(nèi)和船橋上。使用遠(yuǎn)程監(jiān)控單元控制器201直接在壓載控制室內(nèi)或船橋上執(zhí)行響應(yīng)于這些警報消息的操作，例如，緊急停止反應(yīng)器、旁通等。在需要時，PLC 203能連結(jié)到現(xiàn)有的壓載水控制室電路，并且還能直接連結(jié)到船橋上，從而使得值班人員能完全控制反應(yīng)器和壓載水運行。電子控制面板模塊200配置有110安培/48V整流器205，該整流器205經(jīng)由強電DC電纜向反應(yīng)器1內(nèi)的電極供電。整流器205的輸出極性在PLC 203的控制下自動切換。該極性轉(zhuǎn)換確保在電極上不形成沉積。在電子控制面板模塊200內(nèi)安裝有兩個臭氧發(fā)生器202。每個發(fā)生器202都包括電路板、電源模塊、高頻變電器、電極和臭氧反應(yīng)器(電暈放電管)。設(shè)有冷卻器單元來維持環(huán)境空氣和臭氧發(fā)生器的溫度。 臭氧氣體通過管道從發(fā)生器202輸送到反應(yīng)器1，并經(jīng)由反應(yīng)器一通電就運行的文丘里系統(tǒng)(Venturi system)擴散到壓載水內(nèi)。在該系統(tǒng)內(nèi)，臭氧氣體包含在壓載水中，并在大約幾秒鐘內(nèi)溶解在海水中。利用封裝在不銹鋼管套內(nèi)的特氟隆(Teflon)管將臭氧
9引導(dǎo)至反應(yīng)器。裝配有止回閥來確保臭氧不返回到傳送系統(tǒng)內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)確保沒有臭氧氣體釋放到周圍空氣內(nèi)，從而消除或大大降低了對船員的可能傷害。 對臭氧發(fā)生器202的冷卻是通過包含有冷卻器和熱交換單元的封閉管路系統(tǒng)進(jìn)行的。冷卻系統(tǒng)管路工程采用直徑為lOmm的管道以及一系列止回閥，從而確保該冷卻系統(tǒng)的安全性。在反應(yīng)器l接通時立即就通過螺線管啟動該冷卻系統(tǒng)。請注意，該冷卻系統(tǒng)起到了雙重作用，即，其為臭氧發(fā)生器提供冷卻，并還對臭氧氣體從中產(chǎn)生的周圍空氣提供冷卻。 臭氧發(fā)生器202具有兩類連接器用于冷卻水的輸入連接器和用于臭氧的輸出連接器，即，錐形的1/4"BSPT或者1/4"NPS。 遠(yuǎn)程監(jiān)控單元201包括具有圖形顯示器的智能圖形終端，該智能圖形終端與PLC203 —起工作以提供對系統(tǒng)的控制和監(jiān)控措施。 通常，當(dāng)啟動相應(yīng)的壓載水泵103時，反應(yīng)器1和過濾器104自動啟動。然而，還
提供有手動控制，以在維護時或在船員需要時使用。可用的控制如下
_反應(yīng)器啟動/停止
-過濾器啟動/停止
_旁路應(yīng)用/關(guān)閉 以下狀況將導(dǎo)致出現(xiàn)警報顯示，并伴隨著聲頻警報信號-反應(yīng)器事故停車-整流器故障-電極故障或需要更換-溫度過高-臭氧發(fā)生器故障(03發(fā)生器1和03發(fā)生器2) 整流器故障或臭氧發(fā)生器故障警報是重要的警報，因為它表明系統(tǒng)的效率下降。
優(yōu)選地，反應(yīng)器1裝配在船只的壓載水泵103的入口 /吸入側(cè)，且位于海水箱101之后。然而，在需要時它能安裝在壓載水泵103之后。反應(yīng)器l能安裝成豎直或水平結(jié)構(gòu)。能在歧管/短艙內(nèi)安裝多個反應(yīng)器，以將反應(yīng)器的輸出容量提高到額定處理容量，以適合于安裝在特定船只上的壓載水泵的容量。過濾器104能水平或豎直地安裝。
在所示的實施例中，反應(yīng)器和過濾器都需要400V、60Hz的AC電源。如所示的那樣，對于6英寸的系統(tǒng)來說，反應(yīng)器和過濾器的功耗電量為大約7kW。當(dāng)然，耗電量會根據(jù)船只的結(jié)構(gòu)和所安裝的系統(tǒng)的流量而變化。不過，預(yù)計每個6英寸反應(yīng)器單元的耗電量為7-10kW。 通過起重機或兩個安裝技術(shù)人員易于運送各個模塊。無需重型起重裝置或設(shè)備，然而，為了容易安裝，可采用500kg的鏈?zhǔn)狡鹬貦C或電起重機。 值得注意的是，為了在現(xiàn)有船只中進(jìn)行安裝，反應(yīng)器1能以任何姿勢安裝，即，豎直安裝、水平安裝或以任何角度安裝，這取決于船上的可用空間。該單元安裝或裝配到管路中的角度將不會影響反應(yīng)器的運行性能。該反應(yīng)器是模塊化的并且能以單獨部分的形式提供，然后運送到經(jīng)確認(rèn)的地點并在現(xiàn)場組裝，即無需對船只的結(jié)構(gòu)作大的改動。如果在船只內(nèi)在海水箱和壓載水泵之間沒有足夠的空間，則反應(yīng)器能安裝在壓載水泵之后。替代地，能為將通向優(yōu)選位置并然后返回到壓載水泵的其他管路工程做好準(zhǔn)備。請注意，如果采用該方法，必須小心確保其他管路工程、彎管等不會不利地影響壓載水通過該系統(tǒng)時的流量。在安裝困難的情況下，可將呈分體部分形式的三個腔室安裝在該管道工程內(nèi)。在這種安裝的情況下，必須要考慮諸如至分體部分的電連接之類的因素。 申請人:已進(jìn)行了多次試驗，試驗結(jié)果在圖14中以表格示出。在圖14中，描述語"腔室l"、"腔室2"和"腔室3"分別指第一模塊300、第二模塊400和第四模塊600。描述語"腔室4"指第三模塊500。描述語"03"表示引入了臭氧的試驗。描述語"VAT"表示進(jìn)行了電解的試驗(首字母縮寫詞VAT指在試驗中使用的可變安培變電器/整流器)。反應(yīng)器的產(chǎn)出量利用整流器來提供，從而給予電極以固定的最優(yōu)輸出。應(yīng)指出的是，關(guān)于試驗50b，反應(yīng)器內(nèi)各部分的直徑構(gòu)造使得盡管沒有空穴化板也能引發(fā)空穴化。這些試驗是利用6英寸反應(yīng)器、使用45kW的泵進(jìn)行的，所產(chǎn)生的通過反應(yīng)器的流量為每小時220m 不過在試驗58b中，使用的是90kW的泵，所產(chǎn)生的通過該反應(yīng)器的流量為每小時320m3。
通過進(jìn)行這些試驗，申請人得出結(jié)論由于加入了產(chǎn)生次氯酸鈉和其他氣體的電解過程，提高了基于空穴化的系統(tǒng)的有效性。盡管這些在海水中進(jìn)行的試驗對于另外將臭氧引入到申請人設(shè)想的劑量的水中是否能提高這此描述的空穴化-電解組合的效果沒有說服力，但是申請人認(rèn)為引入臭氧將提高系統(tǒng)在淡水中的效率，因為在淡水中電解將產(chǎn)生更少或不產(chǎn)生殺生氣體。另外，在與空穴化過程相結(jié)合使用時，與已知的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中提供的殺生氣體量相比，達(dá)到所要求的殺滅率所需的殺生氣體量明顯更低。因此，這導(dǎo)致功率需求更低，且潛在的有害化學(xué)物的量也更少。 盡管本說明書描述了本發(fā)明的具體實施例，但對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說明顯的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，能做出各種改變。
權(quán)利要求
一種用于降低一定量的水中存在的水生有機污染物的方法，所述方法包括通過細(xì)長的管道系統(tǒng)從被水生有機物污染的開放水體中泵送水，所述水的體積流量在所述系統(tǒng)中的所有點處都相同，且在所述系統(tǒng)中的任一點處，所述水都具有壓頭和速度頭；所述方法還包括將所述水引導(dǎo)至艙中；其特征在于將所述水泵送通過包括有直徑變化的管路系統(tǒng)的反應(yīng)器單元，從而在所述系統(tǒng)中的第一點處，通過增加該第一點處的所述水的速度頭來使得所述水的壓頭降低到大氣壓力以下的水平，從而空穴化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述水在被泵送通過所述反應(yīng)器單元后被排到 船只的壓載艙內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過泵將所述水抽取通過所述反應(yīng)器，所述泵沿 著所述管道系統(tǒng)定位在所述反應(yīng)器的下游。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，以每秒2至3. 5米之間的平均速度將水泵送通過 所述反應(yīng)器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，以大約每秒3米的速度將水泵送通過所述反應(yīng)器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，以每小時160至320m3之間的體積流量將水泵送 通過所述反應(yīng)器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，以每小時約280m3的體積流量將水泵送通過所述 反應(yīng)器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，以每小時450至1000m3之間的體積流量將水泵 送通過所述反應(yīng)器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，以每小時約640m3的體積流量將水泵送通過所述 反應(yīng)器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述水在所述反應(yīng)器中被電解，從而以通過所 述反應(yīng)器的每升水中含有0. 4至1. 0微克之間的量將次氯酸鈉引入所述水中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，將臭氧引入到通過所述反應(yīng)器的水中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，以每升O. 001至O. 1克的量將臭氧引入所述水中。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，以每升約0. 01克的量將臭氧引入所述水中。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述臭氧在船上產(chǎn)生。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述臭氧通過電暈放電生成臭氧的方式產(chǎn)生。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在使水空穴化之前將所述臭氧引入到水中。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的方法，包括以下步驟在將處理過的水排到 船內(nèi)的壓載艙中之前，通過使水空穴化并結(jié)合空穴化和電解來降低活的有機物的濃度，以 達(dá)到2004年MO壓載水公約的附則"船只的壓載水和沉積物的控制和管理法規(guī)"的D-2條 款所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。
18. —種用于降低水體中的水生有機物的設(shè)備，所述設(shè)備包括反應(yīng)器，該反應(yīng)器具有細(xì) 長管道系統(tǒng)，該細(xì)長管道系統(tǒng)具有上游端和下游端，且該管道系統(tǒng)被構(gòu)造成允許水以恒定 的體積流量在該細(xì)長管道系統(tǒng)內(nèi)流動，所述設(shè)備的特征在于，所述管道系統(tǒng)限定了多個部 分，所述多個部分包括第一漸縮部分以及第一反應(yīng)器部分，該第一漸縮部分具有大致截頭圓錐的形狀，并具有下游端和上游端，所述下游端限定了具有第一直徑的第一開口 ，所述上 游端限定了具有第二直徑的第二開口 ，所述第二直徑大于所述第一直徑；該第一反應(yīng)器部 分呈具有第三直徑的大致柱形，該第三直徑大于所述第一直徑，所述第一反應(yīng)器部分通過 徑向布置的連接器連接至所述第一漸縮部分的所述下游端，使得所述管道系統(tǒng)的直徑在所 述漸縮部分內(nèi)的所述第一開口的下游立即突然增大；其中，所述第一直徑的大小確定為在 通過所述管道系統(tǒng)向下游流動的水中引起空穴化。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，包括沿著所述管道系統(tǒng)定位在所述反應(yīng)器單元的下 游的泵。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述反應(yīng)器包括至少一對電極，所述電極構(gòu)造 成對流動通過所述反應(yīng)器的水進(jìn)行電解。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述反應(yīng)器包括臭氧注入裝置。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述臭氧通過電暈放電來產(chǎn)生。
23. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，該設(shè)備的尺寸和結(jié)構(gòu)構(gòu)造成在運行中，在沿著水流 動通過所述管道系統(tǒng)的流程2到3米之間的距離內(nèi)或連續(xù)或間歇地使所述水空穴化。
24. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，該設(shè)備的尺寸和結(jié)構(gòu)構(gòu)造成在運行中，在1到5秒 之間的時段內(nèi)或連續(xù)或間歇地使所述水空穴化。
25. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，該設(shè)備的尺寸和結(jié)構(gòu)構(gòu)造成在運行中，在約5秒的 時段內(nèi)或連續(xù)或間歇地使所述水空穴化。
26. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述反應(yīng)器包括多個模塊，每個模塊包括以下 項之一 構(gòu)造成用于對流動通過所述反應(yīng)器的水進(jìn)行電解的至少一對電極；用于在流動的 水中引發(fā)空穴化的裝置；或者臭氧注入裝置。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中，所述反應(yīng)器包括彼此串聯(lián)連接的多個這種模塊。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中，所述反應(yīng)器包括串聯(lián)連接的多個這種模塊，一 部分管道將這些模塊中的一個連接到這些模塊中的另一個。
29. —種模塊，包括以下項之一 構(gòu)造成用于對流動通過所述反應(yīng)器的水進(jìn)行電解的 至少一對電極；用于在流動的水中引發(fā)空穴化的裝置；或者臭氧注入裝置；所述模塊構(gòu)造 成被包括在根據(jù)權(quán)利要求26所述的反應(yīng)器單元內(nèi)。
30. —種組件，該組件包括多個如權(quán)利要求29所述的模塊，這些模塊構(gòu)造成用于組裝 成如權(quán)利要求26所述的設(shè)備。
31. —種設(shè)備，該設(shè)備包括多個根據(jù)權(quán)利要求18所述的反應(yīng)器，這些反應(yīng)器通過歧管 并聯(lián)連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于降低一定量的水中存在的水生有機污染物的方法，該方法包括從被水生有機物污染的開放水體將水泵送通過包括有直徑變化的管路系統(tǒng)的反應(yīng)器單元，從而在系統(tǒng)中的一點處，通過增加該點處的水的速度頭使得水的壓頭降低到大氣壓力以下的水平，從而空穴化。本發(fā)明還包括一種用于該方法的設(shè)備。
文檔編號C02F1/34GK101754933SQ200880020641
公開日2010年6月23日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日
發(fā)明者伊恩道格拉斯·弗羅姆, 伯納德·雅各布斯 申請人:瑞索斯布拉斯特技術(shù)有限公司