申请日2013.08.28
公开(公告)日2015.06.03
IPC分类号B63J4/00; C02F1/34; C02F1/30
摘要
本发明的实施例涉及在船上或海轮上的压载水处理系统和方法。所述系统包括过滤系统、紫外线灭菌系统和生物淤积控制系统，其适合于甚至在没有压载和卸压载过程期间提供海洋生物的繁殖的连续控制。
权利要求书
1.一种适合于在船上或海轮上压载和卸压载水的压载水处理系统，该系 统包括：
适于从压载水移除粒子的主过滤系统;
包括至少一个生物淤积控制(BFC)单元和至少一个紫外线(UV)灭 菌室的生物控制处理系统，
其中紫外线灭菌室包括适于在压载和卸压载过程期间照射过滤后的压 载水的至少一个紫外线(UV)灯，
其中所述生物淤积控制单元设置在所述主过滤系统、流体地连接到所述 主过滤系统或从所述主过滤系统连接的第一管、所述紫外线灭菌室、以及流 体地连接到所述紫外线灭菌室或从所述紫外线灭菌室连接的第二管中的至 少一个处，以及
其中，在没有压载和卸压载过程期间，紫外线灭菌室的紫外线灯适配为 停用，所述生物淤积控制单元适配为至少间歇地产生和通过所述压载水传播 在至少一个希望的随时间变化的频率范围内的多个电磁波，以连续地控制海 洋生物在压载水中和在与所述压载水接触的多个表面上的繁殖。
2.如权利要求1所述的系统，其中至少一个紫外线灯是发光二极管 (LED)紫外线灯。
3.如权利要求2所述的系统，其中紫外线灭菌室进一步包括将过滤后的 压载水与所述至少一个发光二极管紫外线灯分开的石英玻璃和层压玻璃之 一。
4.如权利要求2所述的系统，其中紫外线灭菌室进一步包括至少一个汞 合金紫外线灯。
5.如权利要求1所述的系统，其中至少一个频率范围是在50赫兹到 2,000,000赫兹内，所述多个电磁波具有在12V到200V的范围内的由示波器 测量的脉冲峰到峰电压。
6.如权利要求1所述的系统，其中至少一个频率范围是在50赫兹到 200,000赫兹内，所述多个电磁波具有在12V到200V的范围内的由示波器 测量的脉冲峰到峰电压。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述生物淤积控制单元适合于产生具 有不同的脉冲频率范围的多个电磁波，该多个电磁波被分别地选择以控制尺 寸大于50微米的海洋生物、尺寸在10微米到50微米之间的海洋生物、和 细菌的繁殖。
8.如权利要求1所述的系统，其中在压载和卸压载过程期间，生物淤积 控制单元适合于产生并通过压载水传播在至少一个希望的频率范围内的多 个电磁波，以连续地控制海洋生物在压载水中和在与压载水接触的多个表面 上的繁殖。
9.如权利要求1所述的系统，进一步包括适合于在卸压载过程期间从所 述主过滤系统产生的废压载水的二次过滤系统，所述二次过滤系统适合于过 滤所述废压载水。
10.如权利要求9所述的系统，其中二次过滤系统适合于减少废压载水的 量高达99%。
11.一种处理在船上或海轮上的压载水的方法，该方法包括：
使压载水通过主过滤系统以从压载水移除粒子;
在压载和卸压载过程期间，通过紫外线(UV)光照射和生物淤积控制 的结合给过滤后的压载水灭菌;
在压载过程期间，将灭菌后的压载水接收在压载舱中;以及
在没有压载和卸压载过程期间，通过以下方式控制海洋生物在压载水中 和在与压载水接触的多个表面上的繁殖：
至少间歇地产生在至少一个希望的随时间变化的频率范围内的多 个电磁波，以及
传播多个电磁波到主过滤系统、流体地连接到所述主过滤系统或从 该主过滤系统连接的第一管、紫外线灭菌室和流体地连接紫外线灭菌室或从 该紫外线灭菌室连接的第二管中的至少一个。
12.如权利要求11所述的方法，其中通过紫外线光照射给过滤后的压载 水灭菌包括提供紫外线灭菌室和在紫外线灭菌室中的至少一个发光二极管 (LED)紫外线灯。
13.如权利要求12所述的方法，其中提供至少一个发光二极管(LED) 紫外线灯包括提供将过滤后的压载水与至少一个发光二极管紫外线灯分开 的石英玻璃和层压玻璃之一，其中所述石英玻璃和层压玻璃之一适合于从紫 外线光照射移除UVA和UVB。
14.如权利要求12所述的方法，其中通过紫外线光照射给过滤后的压载 水灭菌进一步包括在紫外线灭菌室中提供至少一个汞合金紫外线灯。
15.如权利要求11所述的方法，其中产生多个电磁波包括产生由示波器 测量的脉冲峰到峰电压在12V到200V范围内的在50赫兹到2,000,000赫兹 范围内的多个电磁波。
16.如权利要求11所述的方法，其中产生多个电磁波包括产生由示波器 测量的脉冲峰到峰电压在12V到200V范围内的在50赫兹到200,000赫兹范 围内的多个电磁波。
17.如权利要求11所述的方法，其中产生多个电磁波进一步包括产生具 有不同的脉冲频率范围的多个电磁波，其分别被选择为控制尺寸大于50微 米的海洋生物、尺寸在10微米到50微米之间的海洋生物和细菌的繁殖。
18.如权利要求11所述的方法，其中在压载或卸压载过程期间，给过滤 后的压载水灭菌包括产生并通过压载水传播在至少一个希望的频率范围内 的多个电磁信号。
19.如权利要求11所述的方法，其中进一步包括:
在卸压载过程期间，在通过过滤将粒子从压载水移除之后，在二次过滤 系统处接收废压载水，通过所述二次过滤系统从废水移除粒子以减少废压载 水的量。
20.如权利要求19所述的方法，进一步包括：
储存由所述二次过滤系统排出的废压载水，该由所述二次过滤系统排出 的废压载水的体积是进入所述二次过滤系统的废压载水的体积的1%。
说明书
具有连续生物淤积控制的压载水处理的系统和方法
技术领域
本发明的实施例涉及船上或海轮上的压载水处理系统和方法，其通过非 化工工艺提供了有效且连续的生物淤积控制。
背景技术
包括微生物的不需要的海洋生物通过船的压载水穿越世界的运输已经 打破了许多区域的生态平衡。因而，控制由压载水全世界范围运输的海洋生 物尤其是不受欢迎的物种的侵移已经变为国际海事组织(IMO)的强制性要 求。
现有的压载水处理系统广泛地被分类为涉及活性物质的处理和没有活 性物质的处理。涉及活性物质的处理需要增加化学品来杀死压载水中的海洋 生物，然而，化学品的使用已经对环境产生了负面影响。没有活性物质的处 理典型地涉及物理方法例如紫外线(UV)光灭菌并且由于它对环境的最小 的影响而更受青睐。然而，没有活性物质的处理具有若干主要缺点，包括但 不限于以下所述：
1.传统的没有使用活性物质的紫外线系统具有高紫外线能量消耗的主要 缺点。因为现有的过滤系统不能移除>50微米的生物，紫外线灭菌系统必须 使用非常高的功率来杀死已经通过所述过滤器的从微小尺寸的细菌到包括 >50微米的生物的更大的生物的所有生物。
此外，在高混浊度的入口压载水的状况下，高的混浊度会屏蔽来自紫外 线光源的有效的紫外线照射，由此妨碍水处理功效。
因而，很高的能量消耗将是传统的用于压载水灭菌处理的紫外线系统所 要求的。大多数情况下，为了迎合来自传统的紫外线压载水处理系统的额外 的紫外线处理能量需求，安装额外的发电机是必需的，尤其地对于具有高压 载能力的船只，例如油轮，液化天然气(LNG)运输船和散装运输船。在大 部分的船只中，在船上安装额外的发电机由于空间限制以及经济上不可行而 并不可行。由于这个缘故，许多大压载能力船的船主不愿意使用更环境友好 的紫外线压载水处理。
2.大部分现有的压载水处理系统使用过滤系统以在过滤后的水经受紫外 线灭菌之前移除较大的粒子和生物。如果在压载过程期间回洗水或回冲水从 压载水被获取的同一位置处排出船外，那么这不会违反IMO规章。然而， 如果水在与压载位置不同的另一位置被卸压载，由于IMO规章，回洗水不 能排出到船外，因为该水被认为是外来源。一些系统因此旁通(bypass)过 滤系统但是这不可避免地危及卸压载的性能。一些其它的系统增加紫外线能 力来补偿过滤系统的旁通但这进一步增加了能量需求。然而其他的系统储存 回洗水但是由于大量的回洗水，船装货承载能力显著地减小。
3.生物淤积是微生物，植物，藻类，或动物在湿的或浸没的人造结构例 如船壳和海水入口管上的不期望的聚集或生长，并且是一严重的问题，其可 以使船只缓慢，阻塞管路，加速腐蚀，并引起对环境的损害。现有的过滤和 /或水力旋流器系统大体上设计成用于移除尺寸大于50微米的粒子或活生 物。然而，IMO规章还要求控制尺寸在10微米到50微米之间的活微生物， 这是关键的且仍超过传统的用于压载水系统的水力旋流器或过滤系统的有 效控制范围。因为过滤系统大体上在移除尺寸在10微米到50微米之间的生 物是无效的，现有的压载水物理处理系统使用紫外线光来杀死在该尺寸范围 内的活生物。然而，10微米到50微米尺寸的生物比细菌大得多并且使用紫 外线杀死在该尺寸范围内的生物会需要非常高的能量。结果，在现有的压载 水处理系统中的紫外线系统的能量消耗典型地非常高。
紫外线光能够杀死或移除仅在接触点附近的海洋生物和细菌。超过接触 点，无法控制生物和细菌的再生长。在浸没表面中繁殖的活生物和细菌会移 植于粘附到这些表面的生物膜中。现有的紫外线光和传统的过滤系统不能从 这些表面移除活生物或生物膜。
许多现有的紫外线系统使用汞蒸汽管，该汞蒸汽管在当由来自该管中的 发射器的电子或由外部产生的通过磁电管发送到该管中的微波轰击时产生 紫外线光。汞蒸汽管由于它们的长管结构易于损坏。在损坏的情况下，汞蒸 汽将漏入压载水中从而污染环境。
紫外线光的特性不利地受到水混浊度的影响，因此对在高混浊度的水中 航行的船只的效果小得多。
4.在用于任何压载水处理系统的定型试验期间，试验场所管线系统被灭 菌并且生物淤积在开始所述试验之前被净化。许多现有的压载水处理系统由 于灭菌和净化的生物淤积系统状况而能够简单地通过所述定型试验。随后， 在实际的船用实践中，许多这些定型系统会未达到实际的船用应用特性。
因此，消除现有系统的上述及其他问题的压载水处理系统是非常期望 的。
发明内容
本发明的实施例提供了压载水处理系统和方法，其能够提供生物淤积控 制来满足IMO规章并且仍不需要化学品或高的能量消耗。
根据本发明的一个方面，适合于船上或海轮上的压载和卸压载水的压载 水处理系统包括：适于从压载水移除粒子的主过滤系统;包括至少一个生物 淤积控制(BFC)单元和至少一个紫外线(UV)灭菌室的生物控制处理系 统，其中紫外线灭菌室包括适于在压载和卸压载过程期间照射过滤后的压载 水的至少一个紫外线(UV)灯，其中BFC单元设置在主过滤系统、流体地 连接到该主过滤系统或从其连接的第一管、紫外线灭菌室和流体地连接到紫 外线灭菌室或从其连接的第二管之一处，其中在没有压载和卸压载过程期 间，紫外线灭菌室的紫外线灯适配为停用，BFC单元适配为至少间歇地产生 和通过压载水传播在至少一个希望的随时间变化的频率范围内的多个电磁 波，以连续地控制海洋生物在压载水中和在与压载水接触的多个表面上的繁 殖。
根据本发明的另一个方面，一种处理在船上或海轮上的压载水的方法， 该方法包括：使压载水通过主过滤系统以从压载水移除粒子;在压载或卸压 载过程期间，通过紫外线(UV)光照射和生物淤积控制给过滤后的压载水 灭菌;在压载过程期间，将灭菌后的压载水接收在压载舱中;以及在没有压 载和卸压载过程期间，通过至少间歇地产生在至少一个希望的随时间变化的 频率范围内的多个电磁波并且将该多个电磁波传播到主过滤系统、流体地连 接到主过滤系统或从其连接的第一管、紫外线灭菌室和流体地连接到紫外线 灭菌室或从其连接的第二管中的至少一个来控制海洋生物在压载水中和在 与压载水接触的多个表面上的繁殖。
本发明的上述及其他的特征将在下面的段落中更详细地描述。