壓載水處理系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及壓載水處理系統(tǒng)和方法。提供了壓載水和/或冷卻水殺生處理和殺菌系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)利用氧化還原電位控制將電催化產生的殺生劑的添加或濃度調節(jié)到船舶浮力系統(tǒng)的殺菌水平和船舶冷卻水系統(tǒng)的生物附著水平。所述殺菌和生物附著控制系統(tǒng)在提供適當處理的同時能降低船舶部件發(fā)生腐蝕和在某些情形下產生不期望的殺菌副產物的可能性。
【專利說明】壓載水處理系統(tǒng)和方法
[0001] 本申請是申請日為2008年8月14日，申請?zhí)枮?00880111557. 5,發(fā)明名稱為"壓 載水處理系統(tǒng)和方法"的申請的分案申請。
[0002] 發(fā)明背景 1.發(fā)明領域
[0003] 本發(fā)明涉及船舶浮力系統(tǒng)殺菌及生物附著處理系統(tǒng)和方法，特別是涉及利于氧化 還原電位值來調節(jié)和控制電催化產生氯基氧化劑或殺生劑。
[0004] 2.相關技術討論
[0005] 氯基殺菌系統(tǒng)通常利用干燥氯氣、散裝次氯酸鈉和原位氯或次氯酸鈉電解發(fā)生器 中的任何一種。海水電解制氯已被用于陸基工業(yè)和海上應用中的冷卻系統(tǒng)（如使用海水作 為冷卻劑的系統(tǒng)）的生物污染控制。自清洗套管式電化學電池的開發(fā)導致了電解氯化在船 上應用中的使用，如用于發(fā)動機冷卻系統(tǒng)和空調及其他輔助系統(tǒng)的生物附著控制。
[0006] 陸基氯化系統(tǒng)的典型系統(tǒng)布置如圖1所示。從進水口或水源1抽取海水并通過泵 2將其泵送穿過電解發(fā)生器3。將包含殺生劑的發(fā)生器3排出液輸入儲罐5。由電源4向電 解氯發(fā)生器3提供電流。
[0007] 儲罐5通常裝有一或多個鼓風機6以將氫氣副產物稀釋或分散到安全的濃度?？?以通過旋流分離器代替所述鼓風機和儲罐來直接除去氫氣。陸基系統(tǒng)可以產生較高濃度 (約500-2000ppm氯）的次氯酸鹽溶液?？梢岳靡换蚨鄠€計量泵7通常通過分配裝置8 向應用點計量提供氯。應用點通常為向另一過程例如但不限于冷卻回路9提供水的進入 池。
[0008] 在某些應用中，脫氯系統(tǒng)和方法可以利用氧化-中和劑,如亞硫酸氫鈉，在飲用水 或冷卻水的排放或使用之前對其進行下游處理。
[0009] 船舶利用壓載水艙來提供穩(wěn)定性和機動性。通常，在港口卸貨操作之后或過程中， 壓載艙被充入水。在另一港口如果裝貨的話，可以排出所述壓載水。事實上，所述壓載水將 被從第一港口轉移到第二港口，所以可能會在第二港口引入水生有害物種（ANS)。ANS遷移 可能會是有害的生態(tài)問題。船上電解氯化系統(tǒng)，如圖1B所示，通常設計成在含氯的水的直 接注入下產生低氯輸出。在船上電解氯化系統(tǒng)中，通常從海水吸入箱1或總管使用增壓泵2 向電解發(fā)生器3提供海水。通常通過電源4為發(fā)生器3提供電力。通常通過分配裝置8將 來自發(fā)生器3的產物流注入海水吸入箱1。在船上系統(tǒng)中，冷卻水通常被排出船外D并可通 過從源11引入中和劑，如亞硫酸氫鈉，加以脫氯，以將其中的氯濃度降至容許的排放水平， 通常低于0.lppm。
[0010] 一般，使用氯分析器來監(jiān)測和保持處理過的水中的殘余氯濃度。然而，這些系統(tǒng)并 沒有考慮可能進行壓載操作的不同港口在需氯量方面的不同。例如，需氯量可能會受海水 中的氮化合物濃度影響，而氮化合物濃度在不同港口和不同季節(jié)之間由于例如藻類水面增 殖的原因會有顯著不同。圖2顯示了荷蘭Texel島附近的北海中銨和硝酸鹽水平的季節(jié)變 化（由RoyalNetherlandsInstituteforOceanographicResearch(NI0Z)提供）。需氯 量的波動可能會在不同的船上系統(tǒng)中產生高于所期望或可接受的氧化劑濃度，比如高游離 氯濃度，該濃度隨后又會加快乃至促進船舶系統(tǒng)和例如但不限于壓載水泵、管道和儲罐在 內的輔助單元操作的腐蝕。所述差異還會促進殺菌副產物（DBP)的形成。
[0011] 發(fā)明概述
[0012] 本發(fā)明的一或多個方面涉及船上水處理系統(tǒng)。所述處理系統(tǒng)可包括壓載水源； 用于測量和傳遞表示壓載水氧化還原電位的測量信號的傳感器；用于向壓載水中引入殺 生劑的殺生劑源；和用于從傳感器接收測量信號并至少部分基于所述測量信號和在約 200mV-約900mV范圍內的目標0RP(氧化還原電位）值，產生和向殺生劑源傳遞輸出信號以 調節(jié)殺生劑向壓載水中的輸入率的控制器。
[0013] 本發(fā)明的一或多個方面涉及處理待引入壓載艙的水的方法。在其某些實施方案 中，此處理待引入壓載艙的水的方法可包括向所述水中引入殺生劑；和調節(jié)殺生劑的引入 率以在所述水中實現(xiàn)在約200mV-約900mV范圍內的目標水氧化還原電位值。
[0014] 本發(fā)明的一或多個方面涉及改進具有與海水源連接的壓載艙的壓載水系統(tǒng)的方 法。在其某些實施方案中，所述改進壓載水系統(tǒng)的方法可包括將電解裝置的入口連接到海 水源，將電解裝置的出口連接到脫氣罐的入口，和將控制器連接到電解裝置和設置在脫氣 罐出口下游的氧化還原電位傳感器，所述控制器用于調節(jié)電解裝置的操作參數以在待引入 壓載艙的海水中實現(xiàn)在約200mV-約900mV范圍內的目標氧化還原電位值。
[0015] 本發(fā)明的一或多個方面涉及位于水體中的船舶之上的船上水處理系統(tǒng)。所述處理 系統(tǒng)可包括含至少一種氯化物的水源、與所述水源和水體至少之一流體連接的過濾器、流 體連接到所述過濾器下游的壓載艙、用于測量和傳遞表示海水氧化還原電位的測量信號的 傳感器、用于向所述壓載艙中引入殺生劑的殺生劑源、以及控制器；其中所述控制器用于從 所述傳感器接收信號并至少部分基于所述測量信號和在約200mV-約1000mV范圍內的目標 氧化還原電位值，產生并向所述殺生劑源傳遞輸出信號以調節(jié)所述殺生劑向待引入過濾器 的水和壓載艙至少之一中的引入率。
[0016] 本發(fā)明的一個方面涉及一種改進具有與海水源連接的壓載艙的壓載水系統(tǒng)的方 法，包括：
[0017] 將電解裝置的入口連接到海水源；
[0018] 將電解裝置的出口連接到脫氣罐的入口；和
[0019] 將控制器連接到電解裝置和設置在脫氣罐出口下游的氧化還原電位傳感器，所述 控制器設置成調節(jié)電解裝置的操作參數以在待引入壓載艙的海水中實現(xiàn)在約200mV_約 900mV范圍內的目標氧化還原電位值。
[0020] 所述目標氧化還原電位值可以在約500mV-約750mV的范圍內。
[0021] 所述方法可以進一步包括將所述脫氣罐出口連接到壓載艙的入口。
[0022] 所述方法可以進一步包括將所述脫氣罐出口連接到海水源。
[0023] 所述氧化還原電位傳感器可以設置在連接于所述海水源與所述壓載艙之間的過 濾器上游。
[0024] 本發(fā)明的一個方面涉及一種船上水處理系統(tǒng)，其包括：
[0025] 海水源；
[0026] 用于測量和傳遞表示壓載水氧化還原電位（0RP)的測量信號的傳感器；
[0027] 用于向所述海水中引入殺生劑的殺生劑源；和
[0028] 用于從所述傳感器接收測量信號并至少部分基于所述測量信號和在約200mV_約 900mV范圍內的目標0RP值而產生和向所述殺生劑源傳遞輸出信號以調節(jié)所述殺生劑向所 述海水中的輸入率的控制器。
[0029] 所述殺生劑源可以包括用于產生鹵素基殺生劑的電解裝置。
[0030] 所述電解裝置可以包括與所述海水源流體連接的入口，并可以設置為用于產生次 氯酸鹽化合物。
[0031] 所述電解裝置的第一出口可以流體連接在壓載水源的出口下游和所述電解裝置 的入口上游。
[0032] 所述電解裝置的第二出口可以流體連接在所述電解裝置的入口下游和壓載艙的 入口上游。
[0033] 所述電解裝置可以包括與壓載水源流體連接的入口，并可以設置為用于產生次氯 酸鹽化合物和氧化物。
[0034] 所述控制器可以設置為用于提供能調節(jié)穿過電解裝置的至少約1000Amp/m2的工 作電流密度的輸出信號。
[0035] 所述目標0RP值可以在約500mV-約750mV的范圍內。
[0036] 所述船上水處理系統(tǒng)可以進一步包括流體連接在所述電解裝置下游的脫氣罐。
[0037] 所述海水源可以包括流體連接到船上冷卻水系統(tǒng)的海水吸入箱。
[0038] 所述控制器可以設置成用于控制殺生劑向海水吸入箱中的引入率以在被引入船 上冷卻系統(tǒng)的水中實現(xiàn)目標的生物附著控制值。
[0039] 所述目標0RP值可以基于規(guī)定的殺菌要求。
[0040] 本發(fā)明的一個方面涉及一種處理待引入壓載艙的水的方法，包括：
[0041] 向所述水中引入殺生劑；和
[0042] 調節(jié)殺菌劑的引入率以在所述水中實現(xiàn)在約200mV-約900mV范圍內的目標水氧 化還原電位值。
[0043] 引入殺生劑可以包括產生含至少一種鹵化物的殺生劑流。
[0044] 調節(jié)殺生劑的引入率可以包括調節(jié)殺生劑發(fā)生器的操作參數以實現(xiàn)在約 500mV-約750mV范圍內的目標水氧化還原電位值。
[0045] 所述方法可以進一步包括向所述水源中引入一部分殺生劑流。
[0046] 所述方法可以進一步包括調節(jié)殺生劑向所述水源中的添加率以達到期望的生物 附著控制殺生劑濃度。
[0047] 所述水源可以包括流體連接到船上冷卻系統(tǒng)的海水吸入箱。
[0048] 所述方法可以進一步包括在電解裝置中電解一部分來自所述水源的水以產生殺 生劑流。
[0049] 電解一部分來自所述水源的水可以包括產生含次氯酸鹽的殺生劑流。
[0050] 電解一部分來自所述水源的水可以包括產生含次氯酸鹽和氧化物的殺生劑流。
[0051] 本發(fā)明的一個方面涉及一種位于水體中的船舶上的船上水處理系統(tǒng)，包括：
[0052] 含至少一種氯化物的水源；
[0053] 與所述水源和水體中至少之一流體連接的過濾器；
[0054] 流體連接到所述過濾器下游的壓載艙；
[0055] 用于測量和傳遞表示海水氧化還原電位的測量信號的傳感器；
[0056] 用于向所述壓載艙中引入殺生劑的殺生劑源；和
[0057] 控制器，其用于從所述傳感器接收測量信號并至少部分基于所述測量信號和在約 200mV-約1000mV范圍內的目標氧化還原電位值而產生并向所述殺生劑源傳遞輸出信號以 調節(jié)所述殺生劑向至少一個壓載艙和向待引入過濾器的水中的引入率。
[0058] 所述目標氧化還原電位值可以在約650ppm_約750ppm的范圍內。
[0059] 所述傳感器可以包括金尖端電極。
[0060] 所述船上水處理系統(tǒng)可以包括用于測量壓載艙內的水的游離氯濃度和氧化還原 電位中至少之一的第二傳感器。
[0061] 所述第二傳感器可以用于測量和傳遞表示待從壓載艙排出的水的游離氯濃度、總 氯濃度和氧化還原電位值中至少之一的第二測量信號。
[0062] 所述控制器可以進一步設置成用于接收所述第二測量信號并至少部分基于該第 二測量信號和目標游離氯濃度、目標總氯濃度和第二目標氧化還原電位值中至少之一而產 生第二輸出信號。
[0063] 所述第二目標氧化還原電位值可以在200mV-500mV的范圍內。
[0064] 本發(fā)明的一個方面涉及一種船上水處理系統(tǒng)，其包括：
[0065] 海水源；
[0066] 用于測量和傳遞表示壓載水氧化還原電位（0RP)的測量信號的傳感器；
[0067] 用于向所述海水中引入殺生劑的殺生劑源；和
[0068] 用于從所述傳感器接收測量信號并至少部分基于所述測量信號和在約200mV_約 1000mV范圍內的目標0RP值而產生和向所述殺生劑源傳遞輸出信號以調節(jié)所述殺生劑向 所述海水中的輸入率的控制器。
[0069] 所述殺生劑源可以包括用于產生鹵素基殺生劑的電解裝置。
[0070] 所述電解裝置可以包括與壓載水源流體連接的入口，并可以設置為用于產生次氯 酸鹽化合物和氧化物。
[0071] 所述控制器可以設置為用于提供能調節(jié)穿過電解裝置的至少約l〇〇〇Amp/m2的工 作電流密度的輸出信號。
[0072] 所述目標0RP值可以在約650mV-約750mV的范圍內。
[0073] 所述船上水處理系統(tǒng)可以進一步包括流體連接在所述電解裝置下游的脫氣罐。
[0074] 所述海水源可以包括流體連接到船上冷卻水系統(tǒng)的海水吸入箱。
[0075] 所述控制器可以設置成用于調節(jié)殺生劑向海水吸入箱中的引入率以在被引入船 上冷卻系統(tǒng)的水中實現(xiàn)目標的生物附著控制值。
[0076] 所述目標0RP值可以基于規(guī)定的殺菌要求。
[0077] 所述控制器可以設置成通過時滯回路為所述殺生劑提供能有效地使水生有害物 種（ANS)中的至少一部分失活的時間，同時最小化可能的對船體結構的腐蝕傷害和殺菌副 產物（DBP)形成
[0078] 本發(fā)明的一個方面涉及一種處理待引入壓載艙的水的方法，包括：
[0079] 向所述水中引入殺生劑，其中引入殺生劑包括產生含至少一種鹵化物的殺生劑 流；和
[0080] 調節(jié)殺生劑的引入率以在所述水中實現(xiàn)在約200mV-約1000mV范圍內的目標水氧 化還原電位值。
[0081] 調節(jié)殺生劑的引入率可以包括調節(jié)殺生劑發(fā)生器的操作參數以實現(xiàn)在約 650mV-約750mV范圍內的目標水氧化還原電位值。
[0082] 所述方法可以進一步包括向所述水源中引入一部分殺生劑流。
[0083] 所述方法可以進一步包括調節(jié)殺生劑向所述水源中的添加率以達到期望的生物 附著控制殺生劑濃度。
[0084] 所述水源可以包括流體連接到船上冷卻系統(tǒng)的海水吸入箱。
[0085]水處理工藝可以以分批方式進行，其中為氯的氧化劑濃度可以隨時間降低，且目 標0RP為初始0RP。
[0086]水處理工藝可以連續(xù)地進行，其中可以確定目標0RP的上限以將相應的氯水平保 持在約1.Oppm以下的范圍內，或者可以提供不超過可接受的腐蝕速率的條件。
[0087] 所述方法可以進一步包括在電解裝置中電解一部分來自所述水源的水以產生殺 生劑流。
[0088] 電解一部分來自所述水源的水可以包括產生含次氯酸鹽的殺生劑流。
[0089] 電解一部分來自所述水源的水可以包括產生含次氯酸鹽和氧化物的殺生劑流。
[0090]附圖簡述
[0091] 附圖不是按比例繪制的。其中，在不同附圖中各個相同或近似相同的部件用相同 數字表示。為清楚起見，可能并未在每個附圖中都標明所有部件。
[0092] 在附圖中：
[0093] 圖1A和1B是陸基（圖1A)和船上（圖1B)氣化系統(tǒng)的不意圖；
[0094] 圖2是在荷蘭Texel島附近的北海中在一年中某一段時間內銨和硝酸鹽的濃度變 化圖；
[0095] 圖3是在荷蘭Texel島附近的北海中在一年的某一段時間內海水的pH變化圖；
[0096] 圖4是脊髓灰質炎病毒的失活率相對于氧化電位的變化圖；
[0097] 圖5是根據本發(fā)明的某些方面所述的殺生劑產生和監(jiān)測體系的示意圖；
[0098] 圖6是根據本發(fā)明的某些方面所述的船上殺菌系統(tǒng)的示意圖；
[0099] 圖7是在遠洋航行的液化天然氣（LNG)運輸船上進行的測試中記錄的用氯處理過 的冷卻水中的0RP讀數圖；
[0100] 圖8是測量的氧化還原電位相對于可能與本發(fā)明的某些方面相應的水體中的游 離氯濃度的變化圖，其中所述水體的pH為7. 5和8. 5 ;
[0101] 圖9是測量的氧化還原電位和水體中的游離氯濃度相對于可能與本發(fā)明的某些 方面相應的加氯量的變化圖；
[0102] 圖10是測量的氧化還原電位和水體中的游離氯濃度相對于可能與本發(fā)明的某些 方面相應的加氯量的變化圖；
[0103] 圖11A是在用10mg/L氯處理過的海水樣品中0RP和氯濃度隨時間的變化圖；
[0104] 圖11B是在用5mg/L氯處理過的海水樣品中0RP和氯濃度隨時間的變化圖；
[0105] 圖11C是用足以在海水樣品中產生約750毫伏的初始0RP的氯處理后，在所述樣 品中ORP和氯濃度隨時間的變化圖；
[0106] 圖12A是在添加了lppm尿素和不同水平的氯的人工海水中0RP相對于游離氯的 變化圖；
[0107] 圖12B是在添加了lppm甘氨酸和不同水平的氯的人工海水中0RP相對于游離氯 的變化圖；
[0108] 圖12C是在添加了lppm甘氨酸和不同氯劑量水平的人工海水中0RP以及總的、游 離和結合氯濃度隨時間的變化圖；和
[0109] 圖13是可用于實施本發(fā)明的某些方面的控制系統(tǒng)的示意圖。
[0110] 詳細說明
[0111] 本公開的某些方面提供可以特別是減少ANS傳播的可能性和在某些情形下提供 具有可接受的殺生劑水平的排放壓載水的壓載水處理系統(tǒng)和方法。本公開的其它方面提 供在將處理過的水從固定或移動設備中排放之前無需進一步的糾正子系統(tǒng)和方法就能控 制殺生劑濃度的處理系統(tǒng)和方法。本公開的其它方面提供在船舶的壓載水內保持足以糾正 ANS的氧化還原電位值的處理系統(tǒng)和方法。本公開的其余方面還提供可控電解處理壓載水 的系統(tǒng)和方法。本公開的另外一些方面還提供能補償負載或需求變化的系統(tǒng)和方法。本發(fā) 明的某些有利方面提供能降低產生過量或不期望的氧化性殺生劑水平的可能性的系統(tǒng)和 方法。本公開的其它方面還提供對現(xiàn)有移動或固定電解水設施的改型或改進。本公開更進 一步的方面還有利地在于利用迄今為止未認識到的0RP范圍控制的處理系統(tǒng)。本公開的 其它方面還涉及促進上述任一方面。
[0112] 例如，在某些情形下，本發(fā)明涉及用于處理船舶浮力系統(tǒng)中的壓載水的殺菌系統(tǒng) 和方法以及在其它船舶系統(tǒng)中的生物附著控制或處理。所述處理系統(tǒng)可以，至少部分地，基 于壓載水的至少一個可測量的特征。本發(fā)明的某些方面可以提供最小水平的殺生劑，如氧 化劑，但仍能提供乃至確保壓載水的殺菌；優(yōu)選地同時最小化含水結構的腐蝕以及最小化 可能有害的殺菌副產物的形成。在某些實施方案中，本發(fā)明的處理系統(tǒng)可以，至少部分地， 基于待處理或正在處理的水的氧化還原電位。本發(fā)明的某些具體方面提供的系統(tǒng)和方法能 有利地提供最低水平的游離有效氯，或提供能確保對壓載水的有效殺菌并同時最小化船體 結構和輔助單元操作的腐蝕和在某些情形下最小化或至少降低可能的有害殺菌副產物的 形成的游離有效氯濃度。
[0113] 本發(fā)明的一或多個方面特別涉及用于冷卻水系統(tǒng)和壓載水系統(tǒng)的船上處理系統(tǒng)。 所述處理系統(tǒng)可以包括壓載水、海水、含氯化物的水或其組合的源；用于測量和傳遞表示壓 載水氧化還原電位的測量信號的傳感器；用于向壓載水中引入殺生劑的殺生劑源；和用于 從傳感器接收測量信號并至少部分基于所述測量信號和在約200mV-約1000mV范圍內的目 標0RP值產生和向殺生劑源傳遞輸出信號以調節(jié)殺生劑向壓載水中的輸入率的控制器。在 某些情形下，所述殺生劑源可以包括用于產生鹵素基殺生劑的電解裝置。在其它情形下，所 述電解裝置可以包括與壓載水、海水、含氯化物的水或其組合的源流體連接的入口，并可設 置為產生次氯酸鹽化合物。所述電解裝置可以包括與壓載水、海水、含氯化物的水或其組合 的源的出口在其下游和電解裝置入口上游的位置流體連接的第一出口。在某些情形下，所 述電解裝置可以包括流體連接到壓載艙入口上游和電解裝置入口下游的第二出口。所述電 解裝置通常設置為產生次氯酸鹽化合物和氧化物。在某些情形下，輸出信號通常調節(jié)穿過 電解裝置的至少約l〇〇〇Amp/m2的電流密度。在船上水處理系統(tǒng)的更進一步的實施方案中， 目標0RP值在約500mV-約750mV的范圍內。進一步地，目標0RP值可以基于政令或規(guī)定 的殺菌要求。控制器還可以設置成控制殺生劑向海水吸入箱中的引入率以在被引入船上冷 卻系統(tǒng)的水中實現(xiàn)目標的生物附著控制值。船上水可進一步包括流體連接在電解裝置下游 的脫氣罐。壓載水、海水、含氯化物的水或其組合的源可以為海水吸入箱，其可以流體連接 到船上冷卻水系統(tǒng)。
[0114] 本發(fā)明的一或多個方面涉及處理待引入壓載艙的水的方法。在其某些實施方案 中，此處理待引入壓載艙的水的方法可包括向所述水中引入殺生劑；和調節(jié)殺生劑的引入 率以在所述水中實現(xiàn)在約200mV-約1000mV范圍內的目標水氧化還原電位值。引入殺生劑 可以包括產生含至少一種鹵化物的殺生劑流的步驟。調節(jié)殺生劑的引入率可以包括調節(jié)殺 生劑發(fā)生器的操作參數以實現(xiàn)在約500mV-約750mV范圍內的目標水氧化還原電位值的一 或多個操作。所述處理待引入壓載艙的水的方法可進一步包括向所述水源中引入一部分殺 生劑流的一或多個操作。所述處理待引入壓載艙的水的方法可進一步包括調節(jié)殺生劑向所 述水源中的添加率以達到期望的生物附著控制殺生劑濃度。在某些優(yōu)選實施方案中，所述 處理水的方法可包括在電解裝置中電解一部分來自所述水源的水以產生殺生劑流。電解一 部分來自所述水源的水可以包括產生含次氯酸鹽的殺生劑流和在某些情形下含次氯酸鹽 和氧化物的殺生劑流的一或多個操作。所述水源可以包括流體連接到船上冷卻系統(tǒng)的海水 吸入箱。
[0115] 本發(fā)明的一或多個方面涉及改進具有與海水源連接的壓載艙的壓載水系統(tǒng)的方 法。在其某些實施方案中，所述改進壓載水系統(tǒng)的方法可以包括將電解裝置的入口連接到 海水源，將電解裝置的出口連接到脫氣罐的入口，和將控制器連接到電解裝置和設置在脫 氣罐出口下游的氧化還原電位傳感器。所述控制器優(yōu)選地設置成調節(jié)電解裝置的操作參數 以在待引入壓載艙的海水中實現(xiàn)在約200mV-約1000mV范圍內的目標氧化還原電位值。所 述目標氧化還原電位值可以在約500mV-約750mV的范圍內。所述改進壓載水系統(tǒng)的方法 可以進一步包括將脫氣罐出口連接到壓載艙的入口。此外，所述改進壓載水系統(tǒng)的方法還 可以包括將脫氣罐出口連接到海水源。所述方法可以包括將氧化還原電位傳感器設置在連 接在海水源與壓載艙之間的過濾器上游。海水源可以包括海水吸入箱或有利地儲蓄著含氯 化物的水的水箱。所述船上水處理系統(tǒng)可以具有在650ppm-750ppm范圍內的目標氧化還 原電位值。所述傳感器可以包括金尖端電極。所述船上水處理系統(tǒng)可以進一步包括用于測 量壓載艙內的水的游離氯濃度和氧化還原電位中至少之一的第二傳感器。所述船上水處理 系統(tǒng)可以具有用于測量和傳遞代表待從壓載艙排出的水的游離氯濃度、總氯濃度和氧化還 原電位值中至少之一的第二測量信號的第二傳感器。所述船上水處理系統(tǒng)可以包括進一步 設置成接收所述第二測量信號并至少部分基于該第二測量信號和目標游離氯濃度、目標總 氯濃度和第二目標氧化還原電位值中至少之一產生第二輸出信號的控制器。所述第二目標 氧化還原電位值可以在200mV-500mV的范圍內。
[0116] 本發(fā)明的一或多個方面涉及位于水體中的船舶上的船上水處理系統(tǒng)。所述處理系 統(tǒng)可以包括含至少一種氯化物的水源、與所述水源和水體中至少之一流體連接的過濾器、 流體連接到所述過濾器下游的壓載艙、用于測量和傳遞表示海水氧化還原電位的測量信號 的傳感器、用于向所述壓載艙中引入殺生劑的殺生劑源、以及控制器；其中所述控制器用于 從所述傳感器接收測量信號并至少部分基于所述測量信號和在約200mV-約lOOOmV范圍內 的目標氧化還原電位值而產生并向所述殺生菌劑源傳遞輸出信號以調節(jié)所述殺生劑向至 少一個壓載艙和待引入過濾器的水中的引入率。
[0117] 船上水處理系統(tǒng)的進一步的實施方案可以包括海水、含氯化物的水或其混合物的 源，當船舶不處于海水中時，該源可以為用于儲存海水、含氯化物的水或其混合物的存儲容 器。由此，例如，當船舶經過淡水體時，海水可以蓄積和儲存在一或多個水箱中并供本文記 述的一或多個殺生劑源利用。事實上，在某些實施方案中，具有兩個或更多壓載艙的船舶可 以使用任何一個壓載艙來儲存海水并隨后使用至少一部分儲存的海水作為用于殺生劑源 的所述含氯化物的水源。
[0118] 本發(fā)明的一或多個方面提供船舶水系統(tǒng)的生物附著控制。例如，用于殺菌的電催 化產生的試劑也可用于抑制船舶冷卻系統(tǒng)的生物附著，通常以小于用于殺菌的氧化劑濃 度。
[0119] 需氯量可能與能與氯反應的無機和有機化合物的存在有關。在滿足需氯量之前， 可能不會有可用于殺菌的游離氯。如果存在氮化合物，則可以形成氯胺，其被認為是比游離 氯弱的殺生劑。氯劑量（CD)通常取決于總殘余氯（TRC)和需氯量（需#)。如關系式（1) 所示：
[0120] TRC=劑量氯-需氯 (1)
[0121] 總殘余氯可以用關系式（2)表示：
[0122] TRC=[氯胺]+ [游離氯] (2)
[0123] 當存在時，游離氯如H0C1通常按照關系式（3)離解：
[0124] H0C1 -H++0Cr (3)
[0125] 次氯酸（H0C1)是優(yōu)選的殺生劑。然而，用TRC來表征氯化處理的效力并不能提供 對殺菌效力的準確預測，特別是對于處理從受污染的海港泵送到船上的壓載水更是如此， 因為氯胺濃度的差異可產生從低至小于5ppm到高達40ppm的有效TRC范圍。如果使用過 量的游離氯來補償該需求差異，則會導致不期望的腐蝕危險，如船舶鋼結構的腐蝕，以及形 成可能有毒的殺菌副產物如三鹵甲烷（THM)，其通常取決于需氯量和游離有效氯水平。
[0126] 本發(fā)明因此提供能將殺生劑的添加或引入可靠地控制在能產生對例如壓載水的 有效殺菌的水平的系統(tǒng)和方法。事實上，本發(fā)明的某些方面提供能減少過氯化可能性的系 統(tǒng)和方法。本發(fā)明的其它方面可涉及使得可以選擇、監(jiān)測和調節(jié)有效殺生劑劑量的系統(tǒng)和 方法，其中所述有效殺生劑劑量將最小化或降低產生腐蝕和副產物的可能性。本發(fā)明的優(yōu) 選方面提供不依賴于當地海水條件如需氯量、污染程度和pH而對在任何港口的壓載水的 有效殺菌，其可以通過利用本公開的某些方面保持足夠的由測量的0RP或氧化還原電位表 示的殺生劑氧化強度來保證。
[0127] 在本發(fā)明的一或多個實施方案中可以使用用于測量水的氧化還原電位的至少一 個0RP探針或傳感器。測量的電位可以由在水中活性最大的氧化或還原劑來定義，在本發(fā) 明的某些方面中，所述在水中活性最大的氧化或還原劑一般將為H0C1。但是，由于海水中通 常含有約50ppm-約60ppm的溴化鈉，利用氯的海水殺菌可以至少部分地通過溴化物例如按 照反應式（4)轉化成的次溴酸來實現(xiàn)。
[0128]HOCl+NaBr-NaCl+HOBr (4)
[0129] 某具體應用的氧化還原電位Eh通常根據能斯脫方程（5)確定。
【權利要求】
1. 一種改進具有與海水源連接的壓載艙的壓載水系統(tǒng)的方法，包括： 將電解裝置的入口連接到海水源； 將電解裝置的出口連接到脫氣罐的入口；和 將控制器連接到電解裝置和設置在脫氣罐出口下游的氧化還原電位傳感器，所述控 制器設置成調節(jié)電解裝置的操作參數以在待引入壓載艙中的海水中實現(xiàn)在約200mV-約 lOOOmV范圍內的目標氧化還原電位（ORP)值。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中所述目標氧化還原電位值在約650mV-約750mV的 范圍內。
3. 根據權利要求2所述的方法，進一步包括將所述脫氣罐出口連接到壓載艙的入口。
4. 根據權利要求3所述的方法，進一步包括將所述脫氣罐出口連接到海水源，其中壓 載水源能夠是流體地連接到船上冷卻水系統(tǒng)的海水吸入箱。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中所述氧化還原電位傳感器設置在連接于所述海水 源與所述壓載艙之間的過濾器上游。
6. -種船上水處理系統(tǒng)，其包括： 海水源； 傳感器，其用于測量和傳遞表示壓載水氧化還原電位（0RP)的測量信號； 殺生劑源，其用于向所述海水中引入殺生劑；和 控制器，其用于從所述傳感器接收所述測量信號并至少部分基于所述測量信號和在約 200mV-約lOOOmV范圍內的目標0RP值而產生和向所述殺生劑源傳遞輸出信號，以調節(jié)所述 殺生劑向所述海水中的輸入率。
7. 根據權利要求6所述的船上水處理系統(tǒng)，其中所述殺生劑源包括用于產生鹵素基殺 生劑的電解裝置。
8. 根據權利要求7所述的船上水處理系統(tǒng)，其中所述電解裝置包括與所述海水源流體 連接的入口，并設置為用于產生次氯酸鹽化合物。
9. 根據權利要求8所述的船上水處理系統(tǒng)，其中所述電解裝置的第一出口流體連接在 壓載水源的出口下游和所述電解裝置的入口上游。
10. 根據權利要求9所述的船上水處理系統(tǒng)，其中所述電解裝置的第二出口流體連接 在所述電解裝置的入口下游和壓載艙的入口上游。
【文檔編號】C02F1/467GK104355370SQ201410601728
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2008年8月14日 優(yōu)先權日:2007年8月15日
【發(fā)明者】V·佐羅塔斯基, L·隆巴多, R·韋德爾, I·A·伊萬特, M·烏普約翰 申請人:伊沃夸水處理技術有限責任公司