申請日2013.08.28
公開(公告)日2015.06.03
IPC分類號B63J4/00; C02F1/34; C02F1/30
摘要
本發明的實施例涉及在船上或海輪上的壓載水處理系統和方法。所述系統包括過濾系統、紫外線滅菌系統和生物淤積控制系統，其適合于甚至在沒有壓載和卸壓載過程期間提供海洋生物的繁殖的連續控制。
權利要求書
1.一種適合于在船上或海輪上壓載和卸壓載水的壓載水處理系統，該系 統包括：
適于從壓載水移除粒子的主過濾系統;
包括至少一個生物淤積控制(BFC)單元和至少一個紫外線(UV)滅 菌室的生物控制處理系統，
其中紫外線滅菌室包括適于在壓載和卸壓載過程期間照射過濾后的壓 載水的至少一個紫外線(UV)燈，
其中所述生物淤積控制單元設置在所述主過濾系統、流體地連接到所述 主過濾系統或從所述主過濾系統連接的第一管、所述紫外線滅菌室、以及流 體地連接到所述紫外線滅菌室或從所述紫外線滅菌室連接的第二管中的至 少一個處，以及
其中，在沒有壓載和卸壓載過程期間，紫外線滅菌室的紫外線燈適配為 停用，所述生物淤積控制單元適配為至少間歇地產生和通過所述壓載水傳播 在至少一個希望的隨時間變化的頻率范圍內的多個電磁波，以連續地控制海 洋生物在壓載水中和在與所述壓載水接觸的多個表面上的繁殖。
2.如權利要求1所述的系統，其中至少一個紫外線燈是發光二極管 (LED)紫外線燈。
3.如權利要求2所述的系統，其中紫外線滅菌室進一步包括將過濾后的 壓載水與所述至少一個發光二極管紫外線燈分開的石英玻璃和層壓玻璃之 一。
4.如權利要求2所述的系統，其中紫外線滅菌室進一步包括至少一個汞 合金紫外線燈。
5.如權利要求1所述的系統，其中至少一個頻率范圍是在50赫茲到 2,000,000赫茲內，所述多個電磁波具有在12V到200V的范圍內的由示波器 測量的脈沖峰到峰電壓。
6.如權利要求1所述的系統，其中至少一個頻率范圍是在50赫茲到 200,000赫茲內，所述多個電磁波具有在12V到200V的范圍內的由示波器 測量的脈沖峰到峰電壓。
7.如權利要求1所述的系統，其中所述生物淤積控制單元適合于產生具 有不同的脈沖頻率范圍的多個電磁波，該多個電磁波被分別地選擇以控制尺 寸大于50微米的海洋生物、尺寸在10微米到50微米之間的海洋生物、和 細菌的繁殖。
8.如權利要求1所述的系統，其中在壓載和卸壓載過程期間，生物淤積 控制單元適合于產生并通過壓載水傳播在至少一個希望的頻率范圍內的多 個電磁波，以連續地控制海洋生物在壓載水中和在與壓載水接觸的多個表面 上的繁殖。
9.如權利要求1所述的系統，進一步包括適合于在卸壓載過程期間從所 述主過濾系統產生的廢壓載水的二次過濾系統，所述二次過濾系統適合于過 濾所述廢壓載水。
10.如權利要求9所述的系統，其中二次過濾系統適合于減少廢壓載水的 量高達99%。
11.一種處理在船上或海輪上的壓載水的方法，該方法包括：
使壓載水通過主過濾系統以從壓載水移除粒子;
在壓載和卸壓載過程期間，通過紫外線(UV)光照射和生物淤積控制 的結合給過濾后的壓載水滅菌;
在壓載過程期間，將滅菌后的壓載水接收在壓載艙中;以及
在沒有壓載和卸壓載過程期間，通過以下方式控制海洋生物在壓載水中 和在與壓載水接觸的多個表面上的繁殖：
至少間歇地產生在至少一個希望的隨時間變化的頻率范圍內的多 個電磁波，以及
傳播多個電磁波到主過濾系統、流體地連接到所述主過濾系統或從 該主過濾系統連接的第一管、紫外線滅菌室和流體地連接紫外線滅菌室或從 該紫外線滅菌室連接的第二管中的至少一個。
12.如權利要求11所述的方法，其中通過紫外線光照射給過濾后的壓載 水滅菌包括提供紫外線滅菌室和在紫外線滅菌室中的至少一個發光二極管 (LED)紫外線燈。
13.如權利要求12所述的方法，其中提供至少一個發光二極管(LED) 紫外線燈包括提供將過濾后的壓載水與至少一個發光二極管紫外線燈分開 的石英玻璃和層壓玻璃之一，其中所述石英玻璃和層壓玻璃之一適合于從紫 外線光照射移除UVA和UVB。
14.如權利要求12所述的方法，其中通過紫外線光照射給過濾后的壓載 水滅菌進一步包括在紫外線滅菌室中提供至少一個汞合金紫外線燈。
15.如權利要求11所述的方法，其中產生多個電磁波包括產生由示波器 測量的脈沖峰到峰電壓在12V到200V范圍內的在50赫茲到2,000,000赫茲 范圍內的多個電磁波。
16.如權利要求11所述的方法，其中產生多個電磁波包括產生由示波器 測量的脈沖峰到峰電壓在12V到200V范圍內的在50赫茲到200,000赫茲范 圍內的多個電磁波。
17.如權利要求11所述的方法，其中產生多個電磁波進一步包括產生具 有不同的脈沖頻率范圍的多個電磁波，其分別被選擇為控制尺寸大于50微 米的海洋生物、尺寸在10微米到50微米之間的海洋生物和細菌的繁殖。
18.如權利要求11所述的方法，其中在壓載或卸壓載過程期間，給過濾 后的壓載水滅菌包括產生并通過壓載水傳播在至少一個希望的頻率范圍內 的多個電磁信號。
19.如權利要求11所述的方法，其中進一步包括:
在卸壓載過程期間，在通過過濾將粒子從壓載水移除之后，在二次過濾 系統處接收廢壓載水，通過所述二次過濾系統從廢水移除粒子以減少廢壓載 水的量。
20.如權利要求19所述的方法，進一步包括：
儲存由所述二次過濾系統排出的廢壓載水，該由所述二次過濾系統排出 的廢壓載水的體積是進入所述二次過濾系統的廢壓載水的體積的1%。
說明書
具有連續生物淤積控制的壓載水處理的系統和方法
技術領域
本發明的實施例涉及船上或海輪上的壓載水處理系統和方法，其通過非 化工工藝提供了有效且連續的生物淤積控制。
背景技術
包括微生物的不需要的海洋生物通過船的壓載水穿越世界的運輸已經 打破了許多區域的生態平衡。因而，控制由壓載水全世界范圍運輸的海洋生 物尤其是不受歡迎的物種的侵移已經變為國際海事組織(IMO)的強制性要 求。
現有的壓載水處理系統廣泛地被分類為涉及活性物質的處理和沒有活 性物質的處理。涉及活性物質的處理需要增加化學品來殺死壓載水中的海洋 生物，然而，化學品的使用已經對環境產生了負面影響。沒有活性物質的處 理典型地涉及物理方法例如紫外線(UV)光滅菌并且由于它對環境的最小 的影響而更受青睞。然而，沒有活性物質的處理具有若干主要缺點，包括但 不限于以下所述：
1.傳統的沒有使用活性物質的紫外線系統具有高紫外線能量消耗的主要 缺點。因為現有的過濾系統不能移除>50微米的生物，紫外線滅菌系統必須 使用非常高的功率來殺死已經通過所述過濾器的從微小尺寸的細菌到包括 >50微米的生物的更大的生物的所有生物。
此外，在高混濁度的入口壓載水的狀況下，高的混濁度會屏蔽來自紫外 線光源的有效的紫外線照射，由此妨礙水處理功效。
因而，很高的能量消耗將是傳統的用于壓載水滅菌處理的紫外線系統所 要求的。大多數情況下，為了迎合來自傳統的紫外線壓載水處理系統的額外 的紫外線處理能量需求，安裝額外的發電機是必需的，尤其地對于具有高壓 載能力的船只，例如油輪，液化天然氣(LNG)運輸船和散裝運輸船。在大 部分的船只中，在船上安裝額外的發電機由于空間限制以及經濟上不可行而 并不可行。由于這個緣故，許多大壓載能力船的船主不愿意使用更環境友好 的紫外線壓載水處理。
2.大部分現有的壓載水處理系統使用過濾系統以在過濾后的水經受紫外 線滅菌之前移除較大的粒子和生物。如果在壓載過程期間回洗水或回沖水從 壓載水被獲取的同一位置處排出船外，那么這不會違反IMO規章。然而， 如果水在與壓載位置不同的另一位置被卸壓載，由于IMO規章，回洗水不 能排出到船外，因為該水被認為是外來源。一些系統因此旁通(bypass)過 濾系統但是這不可避免地危及卸壓載的性能。一些其它的系統增加紫外線能 力來補償過濾系統的旁通但這進一步增加了能量需求。然而其他的系統儲存 回洗水但是由于大量的回洗水，船裝貨承載能力顯著地減小。
3.生物淤積是微生物，植物，藻類，或動物在濕的或浸沒的人造結構例 如船殼和海水入口管上的不期望的聚集或生長，并且是一嚴重的問題，其可 以使船只緩慢，阻塞管路，加速腐蝕，并引起對環境的損害。現有的過濾和 /或水力旋流器系統大體上設計成用于移除尺寸大于50微米的粒子或活生 物。然而，IMO規章還要求控制尺寸在10微米到50微米之間的活微生物， 這是關鍵的且仍超過傳統的用于壓載水系統的水力旋流器或過濾系統的有 效控制范圍。因為過濾系統大體上在移除尺寸在10微米到50微米之間的生 物是無效的，現有的壓載水物理處理系統使用紫外線光來殺死在該尺寸范圍 內的活生物。然而，10微米到50微米尺寸的生物比細菌大得多并且使用紫 外線殺死在該尺寸范圍內的生物會需要非常高的能量。結果，在現有的壓載 水處理系統中的紫外線系統的能量消耗典型地非常高。
紫外線光能夠殺死或移除僅在接觸點附近的海洋生物和細菌。超過接觸 點，無法控制生物和細菌的再生長。在浸沒表面中繁殖的活生物和細菌會移 植于粘附到這些表面的生物膜中。現有的紫外線光和傳統的過濾系統不能從 這些表面移除活生物或生物膜。
許多現有的紫外線系統使用汞蒸汽管，該汞蒸汽管在當由來自該管中的 發射器的電子或由外部產生的通過磁電管發送到該管中的微波轟擊時產生 紫外線光。汞蒸汽管由于它們的長管結構易于損壞。在損壞的情況下，汞蒸 汽將漏入壓載水中從而污染環境。
紫外線光的特性不利地受到水混濁度的影響，因此對在高混濁度的水中 航行的船只的效果小得多。
4.在用于任何壓載水處理系統的定型試驗期間，試驗場所管線系統被滅 菌并且生物淤積在開始所述試驗之前被凈化。許多現有的壓載水處理系統由 于滅菌和凈化的生物淤積系統狀況而能夠簡單地通過所述定型試驗。隨后， 在實際的船用實踐中，許多這些定型系統會未達到實際的船用應用特性。
因此，消除現有系統的上述及其他問題的壓載水處理系統是非常期望 的。
發明內容
本發明的實施例提供了壓載水處理系統和方法，其能夠提供生物淤積控 制來滿足IMO規章并且仍不需要化學品或高的能量消耗。
根據本發明的一個方面，適合于船上或海輪上的壓載和卸壓載水的壓載 水處理系統包括：適于從壓載水移除粒子的主過濾系統;包括至少一個生物 淤積控制(BFC)單元和至少一個紫外線(UV)滅菌室的生物控制處理系 統，其中紫外線滅菌室包括適于在壓載和卸壓載過程期間照射過濾后的壓載 水的至少一個紫外線(UV)燈，其中BFC單元設置在主過濾系統、流體地 連接到該主過濾系統或從其連接的第一管、紫外線滅菌室和流體地連接到紫 外線滅菌室或從其連接的第二管之一處，其中在沒有壓載和卸壓載過程期 間，紫外線滅菌室的紫外線燈適配為停用，BFC單元適配為至少間歇地產生 和通過壓載水傳播在至少一個希望的隨時間變化的頻率范圍內的多個電磁 波，以連續地控制海洋生物在壓載水中和在與壓載水接觸的多個表面上的繁 殖。
根據本發明的另一個方面，一種處理在船上或海輪上的壓載水的方法， 該方法包括：使壓載水通過主過濾系統以從壓載水移除粒子;在壓載或卸壓 載過程期間，通過紫外線(UV)光照射和生物淤積控制給過濾后的壓載水 滅菌;在壓載過程期間，將滅菌后的壓載水接收在壓載艙中;以及在沒有壓 載和卸壓載過程期間，通過至少間歇地產生在至少一個希望的隨時間變化的 頻率范圍內的多個電磁波并且將該多個電磁波傳播到主過濾系統、流體地連 接到主過濾系統或從其連接的第一管、紫外線滅菌室和流體地連接到紫外線 滅菌室或從其連接的第二管中的至少一個來控制海洋生物在壓載水中和在 與壓載水接觸的多個表面上的繁殖。
本發明的上述及其他的特征將在下面的段落中更詳細地描述。
