專利名稱:壓載水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理船舶壓載水以降低生物污染的方法以及用于該方法的設(shè)備。
背景技術(shù)：
當(dāng)船舶在一個港口卸載貨物時，為了防止出發(fā)的卸荷的或者部分負(fù)荷的船舶在海上是不穩(wěn)定的，通常在該港口向船舶的壓載艙中抽入海水。該操作可能并且通常導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐暮Ｑ笪锓N(例如細(xì)菌和多細(xì)胞物種)進(jìn)入壓載艙。當(dāng)船舶到達(dá)其到裝貨的下一個依靠港時，必須抽出壓載水。如果這種水包含活的生物材料，可能會導(dǎo)致如下面所解釋的該港口的海洋環(huán)境的生物污染。
所有現(xiàn)代的船舶已經(jīng)集成了壓載水布置，包括泵、過濾器、管道、通風(fēng)設(shè)備和儲艙。壓載水艙可以位于夾壁船體中的船皮之間，但是也可以是任何其它的空隙空間或者適于該目的的空間。當(dāng)船舶已經(jīng)全部或者部分卸載其貨物時，它將行駛至另一個港口以在船上裝載另一份貨物。在貨艙或儲艙是部分空的或者空的狀況下返程時，可以用水填充壓載艙，從而在海上穩(wěn)定船舶，以保證推進(jìn)器和舵適當(dāng)?shù)慕]，實現(xiàn)合理的船舶平衡(trim)和/或保證不超過關(guān)于船舶結(jié)構(gòu)完整性的任何結(jié)構(gòu)上的限制。壓載艙通常用卸貨港口、補(bǔ)給港口(donor port)附近的海水填充。當(dāng)?shù)竭_(dá)它將接收新貨物的受貨港口時，將壓載水排入周圍的海中。
這種壓載水的全世界運輸引起對其環(huán)境影響的關(guān)注。當(dāng)用港口的水填充壓載艙時，這種水將包含大量補(bǔ)給港口的代表性的有機(jī)體?？梢允呛２?、藻類、魚的幼蟲、魚、軟體動物或其他的活生物、不同種類的寄生蟲、細(xì)菌和病毒等。當(dāng)在世界上的另一個港口排放出時，這些有機(jī)體可能在生態(tài)系統(tǒng)中找到未被占據(jù)的小生境并且開始繁殖而不存在天敵。已知在其天然產(chǎn)地以外的環(huán)境中已引入了植物和動物物種并且在新的區(qū)域?qū)е聡?yán)重的問題。
為了降低引入外來水生物種的危險，政府間的管理機(jī)制已經(jīng)制訂了國際慣例—船舶壓載水和沉積物的控制和管理的國際慣例。認(rèn)為這是保護(hù)生物多樣性的重要步驟。根據(jù)這些條例，新建造的船舶必須具備船上處理壓載水的裝置，從而白2009年開始在排放點(受貨港口)保證限定的壓載水性能標(biāo)準(zhǔn)。所有船舶從2016年開始符合相同的要求。目前還沒有有效、可行的用于船用設(shè)施的技術(shù)來按照前述條例處理壓載水。一些工業(yè)水處理技術(shù)可以滿足慣例中設(shè)置的處理質(zhì)量，但是可能具有與船上使用不兼容的特性或者甚至不能結(jié)合入船舶中。
除了在本領(lǐng)域中在公海中的壓載水交換外，過濾是最常用且簡單的降低壓載水中不想要的有機(jī)體濃度的方法。大多數(shù)商船在通海閥箱(sea chest)和/或船體裝置處通過15毫米的篩網(wǎng)或類似物篩濾壓載水。這種簡單的篩濾板可以與氣旋分離器結(jié)合。但是，這種過濾/分離結(jié)構(gòu)只能除去較大的有機(jī)體，例如魚、無脊椎動物和大型植物，而其它對于壓載水典型的有機(jī)體，例如細(xì)菌、病毒、真菌、原生動物、浮游生物和更高生命形式的卵和幼蟲將會通過。
氣旋分離器基于流體(在本情況中是壓載水)和顆粒(存在的物種/有機(jī)體)密度差異的原理工作。對于壓載水應(yīng)用，這種差異并不總是存在。因此，氣旋分離器對于壓載水分離應(yīng)用不是可行的。
細(xì)網(wǎng)眼的過濾器可以完全除去卵和幼蟲以及大的浮游生物和原生動物。但是，這些過濾器將產(chǎn)生增加的背壓，在工作期間不久會堵塞并且已經(jīng)證明不足以在所述流速下過濾壓載水。
在公海上的壓載水交換是目前唯一用于處理壓載水轉(zhuǎn)移操作風(fēng)險的積極主動的船上措施。根據(jù)公海的水比用于壓載的海岸或者港口水包含更低的有機(jī)體濃度，因此對受貨港口具有更低危險的假設(shè)，這種實踐的原理是簡單的稀釋原理。
從授予Browning的美國專利第5,932,112號中，已知一種除去壓載水的氧氣從而殺死有機(jī)體的系統(tǒng)。在真空過程中除去氧氣，隨后注入來自船舶機(jī)器的廢氣。研究已經(jīng)表明去氧對于殺死動物侵入物(幼蟲、幼體和成體型)是非常有效的，但是對于其它物種，特別是那些適應(yīng)低氧環(huán)境或者具有抵抗階段的生物，例如孢囊可能是不太有效的。注入包含高含量CO/CO2的熱廢氣因為會促進(jìn)腐蝕而表現(xiàn)為不太可取的。
授予McNulty的WO 03/093176公開了壓載水處理的系統(tǒng)和方法。通過其中加入以微細(xì)氣泡的氧氣汽提氣的文丘里注射器抽水。由于氣泡大的表面，水中存在的氧氣與汽提氣交換。然后，將水抽到壓載艙中，在那里將氧氣排出。該系統(tǒng)既具有殺滅有機(jī)體的作用，又具有抑制腐蝕的作用。但是，同上述的系統(tǒng)一樣，一些有機(jī)體會從處理中存活下來。
挪威專利314625(Forinnova AS)描述了通過在水中建立過飽和的氣體條件來處理壓載水的方法。當(dāng)魚暴露于氣體過飽和的水中時，它們會產(chǎn)生“氣泡疾病”(gas bubble disease)，也稱作“潛水員病”(divers’disease)。過飽和的氣體將替換血液中的氧氣，并且在血液和身體組織中產(chǎn)生氣泡。優(yōu)選的氣體是空氣，但是一般認(rèn)為在一些應(yīng)用中可以使用氮氣。過飽和將有效地殺死更大的有機(jī)體，例如魚(具有循環(huán)系統(tǒng)的有機(jī)體)，但是對于小的有機(jī)體，例如浮游生物是不太有效的或無效的。
因此，日益需要可以降低或者消除由排放的壓載水導(dǎo)致生物污染的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容從一個方面來看，本發(fā)明提供了一種壓載水處理方法，其包括從水源(例如周圍的海、湖泊或河流)通過過濾器抽水至水運(water-going)船舶的壓載艙；提高至少一部分所述水的溶解氮含量至其氮飽和含量之上的水平，從而當(dāng)結(jié)束抽水時所述壓載艙中的水處于其氮飽和含量之上及其氧飽和含量之下；在所述壓載艙的頂部空間中維持大于大氣氮含量(摩爾％)的氣氛；從所述壓載艙中將水抽入至所述船舶周圍的水中；以及使從所述壓載艙中抽出的水在其進(jìn)入所述船舶周圍的所述水中之前經(jīng)受微生物殺滅作用。
從另一個方面來看，本發(fā)明提供了一種水運船舶壓載水的處理設(shè)備，所述設(shè)備包括第一泵，其用于通過過濾器抽水至壓載艙中；過濾器，通過所述過濾器由所述第一泵抽水；導(dǎo)管，其用于通過所述過濾器從所述第一泵運載水至所述壓載艙；氮氣引入器，其用于向由所述第一泵抽到所述壓載艙的水中引入氮氣；任選地與所述氮氣引入器連接的或可連接的氮氣源；第二泵，其從所述壓載艙抽水使水通過導(dǎo)管并排出所述船舶(可以任選地并且優(yōu)選地是所述第一泵)；以及微生物殺滅裝置，布置其以殺死從所述壓載艙中抽出并排出所述船舶的水中的微生物。
從再另一個方面來看，本發(fā)明提供一種具有壓載水艙的水運船舶，其特征在于所述船舶進(jìn)一步包括根據(jù)本發(fā)明的用于處理壓載水的設(shè)備。
當(dāng)要裝入壓載艙中的壓載水的氮化具有殺死壓載水中夾帶的或者壓載艙中存在的單細(xì)胞或多細(xì)胞有機(jī)體的主要作用時，根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備的進(jìn)一步優(yōu)點是氮氣過飽和的壓載水也用于降低壓載艙的腐蝕。因為修理或更換腐蝕的壓載水艙在船舶的整修中是最昂貴的項目之一，所以這是特別有利的。
壓載水艙的腐蝕極大地限制了船舶的使用壽命。目前，船隊的操作員試圖通過油漆壓載艙的內(nèi)表面來延長船舶的使用壽命。這是昂貴且困難的任務(wù)，特別是在油漆它們之前必須從壓載艙中除去大量的泥和殘渣。
至少出于上述原因，壓載水艙中的保護(hù)性涂層(例如油漆)的腐蝕和/或氧化是全世界船舶公司主要關(guān)心的事情。壓載艙是任何船舶重要的結(jié)構(gòu)元件，并且這些區(qū)域中的腐蝕將危害船舶的結(jié)構(gòu)完整性并且有效地限制了船舶的壽命。壓載艙初始涂有防腐蝕涂層系統(tǒng)。通過在水和空氣之間暴露的不斷變化，涂層隨時間逐漸風(fēng)化并退化，直至通常在大約5-10年后必須更換。從那時起，就不斷地存在壓載艙的修理、油漆脫落和重漆。這可以在修船廠的修理工作期間發(fā)生或者由港口之間由船上的雇用船員進(jìn)行。在一些船舶中，特別是具有年頭的船舶，不能給壓載艙涂漆。
主要的腐蝕機(jī)理是當(dāng)金屬物體暴露于氧化性的環(huán)境中時，通常在濕潤或潮濕的條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。壓載艙中的腐蝕是由于船舶艙結(jié)構(gòu)的鋼與用作電解質(zhì)的含鹽海水，以及空氣中的或者溶解于水中的氧氣接觸所引起的。有幾個因素影響由氧化以及腐蝕造成的涂層降解速率。通常在鍍層向外的面上，在頂部壓載艙的上部中發(fā)現(xiàn)最高的腐蝕速率。這可以通過由日曬平均溫度增加、豐富的氧氣(空氣)供應(yīng)、海水的飛濺以及導(dǎo)致水的周期冷凝和干燥的周期溫度變化的綜合效應(yīng)來解釋。
防腐蝕措施的發(fā)展已經(jīng)產(chǎn)生了受環(huán)境法規(guī)中改變(限制使用某些有毒化合物)影響的改進(jìn)的防腐蝕涂層，以及更好地實施多部分環(huán)氧和其它涂層的配制物。研究已經(jīng)表明當(dāng)壓載艙是滿的時，通過使壓載水去氧可以實現(xiàn)壓載艙中腐蝕全面降低大約90％。如果當(dāng)壓載艙是空的時也降低氧氣水平時可以進(jìn)一步增強(qiáng)這種作用。通過直接向壓載艙施用“汽提”氣，例如氮氣可以實現(xiàn)去氧。對于高效地替換溶解的氧氣的氣體，它必須比氧氣更容易地在水中溶解。
很清楚本發(fā)明的各個方面提供了壓載艙腐蝕問題的解決方案。
根據(jù)本發(fā)明的用來將壓載水裝入壓載艙并且通常還從壓載艙排放壓載水的泵可以是常規(guī)的壓載水泵。盡管可以在服務(wù)船舶(servicevessel)、船塢或者除船舶外的別處布置這種泵，但它優(yōu)選是在船上安裝。這些泵通常具有100-12000m3/小時，例如400-1000m3/小時的容量。
進(jìn)入的壓載水通過的過濾器優(yōu)選具有對于留下多細(xì)胞有機(jī)體足夠小的孔徑。如果需要，可以使用足夠小至留下細(xì)菌的孔徑。過濾器具有10-100μm，尤其是20-50μm的孔徑。優(yōu)選過濾器是自動背部沖洗的機(jī)械過濾器。在通過過濾器之前或之后，可以向壓載水中引入氮氣。但是，在通過過濾器之后引入是優(yōu)選的。
可以將氮氣引入部分或者所有流入的壓載水中。在本發(fā)明的一些實施方案中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)只氮化部分壓載水流是更加經(jīng)濟(jì)的。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果分離流向壓載艙的水并且向分離的水流之一，例如包括總水流的5-80％，優(yōu)選8-30％的水流中引入氮氣，可以獲得非常滿意的結(jié)果。但是，引入氮氣的量優(yōu)選使得在停止抽水時壓載艙中的壓載水飽和至少110％的氮氣，更優(yōu)選飽和至少120％的氮氣，再更優(yōu)選飽和至少130％的氮氣，例如飽和高達(dá)135％或者甚至145％的氮氣。優(yōu)選使用溶解氣體傳感器連續(xù)或者間斷地監(jiān)測壓載艙中壓載水的含氮量。特別優(yōu)選地在運輸期間，即直至壓載水排放時監(jiān)測含氮量。使用高達(dá)145％氮氣過飽和的壓載水，在密閉的壓載艙中容易維持氮氣的過飽和至10-15天，即對于大多數(shù)航行足夠長的時間。
本發(fā)明的方法和設(shè)備中使用的氮氣注射器可以是將氮氣引入水中以實現(xiàn)氮氣過飽和的任何適當(dāng)裝置，例如供給氮氣超壓的多孔管。但是，特別優(yōu)選注射器是文丘里注射器，即水管的收縮段，在該段的壁上具有氮氣注射口。例如，在US-B-6505648中描述了一種這種文丘里注射器。優(yōu)選在管路中在水的壓力以上的壓力下將氮氣送入入口。但是，使用文丘里注射器時僅氮化一部分總水流并且布置另一個泵迫使水通過所述結(jié)構(gòu)是特別優(yōu)選的。典型地，根據(jù)泵容量，在這種文丘里注射器處的氮氣流速可以是10-220m3/小時，優(yōu)選25-100m3/小時，尤其是35-80m3/小時。
盡管優(yōu)選使用大體上純的氮氣(例如至少90％的N2，尤其是至少95％的N2，更特別地是至少99％的N2)作為向氮氣注射器的進(jìn)料，只要酸性或氧化性氣體(例如氧氣或氧化物)的含量是低的，更低純度的氮氣是可接受的。通常，優(yōu)選進(jìn)料氣的含氮量是85％或更大。因此，可以使用氮氣/希有氣體的混合物，但是這也不是經(jīng)濟(jì)上合理的。尤其優(yōu)選含氧量小于15％，特別是小于10％，更特別是小于2％，尤其是小于1％。向氮氣注射器的氮氣供應(yīng)可以再次是船上或者船下進(jìn)行的。船上供應(yīng)通常是優(yōu)選的，因為它可以在運輸中將進(jìn)一步的氮氣理想地供應(yīng)給壓載艙。供應(yīng)可以采取任何方便的形式，例如氮氣發(fā)生器、壓縮氣體儲罐、液化氣儲罐等等。
如果不使用壓縮或者液化氣體儲罐，優(yōu)選在氮氣供應(yīng)線路中結(jié)合泵和/或熱交換器。
在裝載壓載水之前、期間或者之后，如果需要可以用氮氣(或者其它貧氧氣體)沖洗壓載艙。壓載艙的頂部空間也優(yōu)選配備氣體傳感器，特別是氮氣和/或氧氣傳感器，從而保證在運輸期間頂部空間相對于空氣是氧不足的?？蛇x地，氣體傳感器可以位于壓載艙的外部并且布置成從壓載艙內(nèi)部接收樣品。如果氧氣含量升高，通過添加氮氣可以增加頂部空間的氮氣含量。如此，可以降低壓載艙腐蝕。也特別優(yōu)選的是使空的或者部分空的壓載艙維持在富氮、缺氧的氣氛下，從而即使在沒有壓載水的情況中也能抑制腐蝕。
為了提高正被裝入壓載艙中的壓載水處理的殺生物效應(yīng)，優(yōu)選在從壓載水吸入口到壓載艙的水管中加入進(jìn)一步的微生物殺滅裝置。它可以是如下面關(guān)于壓載水排放所述的微生物殺滅裝置(并且實際上甚至可以是同一裝置)；但是在該水管內(nèi)部使用空化發(fā)生器，例如推進(jìn)器(或者它們的前沿類似物)是尤其優(yōu)選的。熱以及更尤其是化學(xué)處理是不優(yōu)選的。
壓載艙優(yōu)選配備有閥，使得可以排出頂部空間的過壓并且例如通過允許空氣或者更優(yōu)選地是氮氣進(jìn)入而可以校正頂部空間中的負(fù)壓。典型地，由至少40-120mmH2O，更優(yōu)選至少50mmH2O，例如大約60mmH2O的與大氣的壓力差來起動該閥。當(dāng)壓力差小于預(yù)設(shè)界限時，閥應(yīng)該關(guān)閉。一個閥可以對過壓和負(fù)壓起反應(yīng)，或者可以使用對過壓起反應(yīng)的閥與對負(fù)壓起反應(yīng)的閥的組合。
還優(yōu)選在泵后面布置孔徑或篩目大小不大于2mm，優(yōu)選不大于1mm的較粗的過濾器。還優(yōu)選在壓載水的進(jìn)入口處，即壓載水從周圍水源(例如海水、湖泊或河流)中進(jìn)入的地方布置粗過濾器或者網(wǎng)格或者篩網(wǎng)，從而防止吸入魚、野草，或者其它較大的殘渣。
當(dāng)要進(jìn)行壓載水的排放時，使用壓載水泵將壓載水抽出壓載艙，穿過微生物殺滅裝置和氮氣引發(fā)器并且進(jìn)入周圍的水中。微生物殺滅裝置用來殺滅在壓載水裝載時存活的以及在運輸期間已經(jīng)在壓載艙中生長的微生物。可以使用任何適當(dāng)?shù)奈⑸餁缙?，但是?yōu)選不使用通過添加殺微生物的化學(xué)試劑來實現(xiàn)其殺生物作用的裝置。合適裝置的典型實例包括將排放的水暴露于電擊、照射、臭氧、加熱，或者壓力變化的裝置，例如紫外線或者超聲照射、電擊(例如使用AC或DC 100-500V，典型地200-300V，并且高達(dá)150Amp，例如20-50Amp)、文丘里臭氧注射器、空化裝置等等。使用電處理是一個特別優(yōu)選的實施方案。
在本發(fā)明特別優(yōu)選的實施方案中，設(shè)備包括布置來向從壓載艙排放的壓載水中引入氧氣的氧氣引入器。如此，可以排放含氧量與壓載水要排放入的周圍水的含氧量接近的水。這將防止對于當(dāng)?shù)厮袡C(jī)體的不理想的影響。氧氣引入器可以采取任何方便的形式，例如如對上面的氮氣引入器所述，但是文丘里引入器是優(yōu)選的。氧氣引入器典型地可以使用來自氧氣源，例如加壓的儲罐、或者空氣或者富氧空氣中的氧氣。例如，可以使用含氧量高達(dá)40％的富氧空氣。可選地，氧氣引入器可以從氮氣發(fā)生器中接收氧氣進(jìn)氣。在設(shè)備中的微生物殺滅裝置涉及氮氣引入或者其它缺氧氣體引入的情況中，所述氧氣引入器將優(yōu)選位于殺滅裝置的下游。
在氣體引入器(例如N2或者O2引入器)的下游，水管優(yōu)選可以包含靜態(tài)混合器，例如在與流向成+和-45°交替布置的具有皺折的波紋擋板，如WO 03/016460中所述。
根據(jù)本發(fā)明的處理壓載水的船舶可以包含一個壓載艙或者多個，通常是兩個或多個壓載艙。這些艙可以是劃分出隔間的并且所述船舶可以提供有在運輸期間在壓載艙或隔艙之間轉(zhuǎn)移壓載水的泵。如果是這種情況，優(yōu)選該設(shè)備提供有在這種轉(zhuǎn)移之前、期間或之后將氮氣引入壓載艙或隔艙頂部空間中的裝置。另外，這種轉(zhuǎn)移抽運電路如果需要可以結(jié)合氮氣注射器以維持壓載水的氮氣過飽和。
盡管如上所述，非常優(yōu)選地氮化要裝入壓載艙中的壓載水，過濾，尤其是細(xì)孔徑過濾(例如使用濾袋)，和在從壓載水吸入口到壓載艙和/或從壓載艙到壓載水排放口的水管中布置的微生物殺滅裝置，尤其是電(例如電擊)殺滅裝置的組合本身是新穎的并且形成了本發(fā)明的另一個方面。因此，從該方面來看，本發(fā)明提供了壓載水處理的方法，其包括從水源(例如周圍的海、湖泊或河流)通過過濾器抽水至水運船舶的壓載艙；將水從所述壓載艙抽入至所述船舶周圍的水中；以及使抽往所述壓載艙的和來自所述壓載艙的水在釋放入所述船舶周圍的所述水中之前經(jīng)受微生物殺滅作用。
從再另一個方面來看，本發(fā)明還提供了用于水運船舶處理壓載水的設(shè)備，所述設(shè)備包括第一泵，其用于通過過濾器抽水至壓載艙中；過濾器，通過所述過濾器由所述第一泵抽水；導(dǎo)管，其用于通過所述過濾器從所述第一泵運載水至所述壓載艙；以及微生物殺滅裝置，布置其以殺死抽往所述壓載艙的和來自所述壓載艙的水中的微生物。
在這種方法和設(shè)備中，再次優(yōu)選包括在排放前向壓載水中引入氧氣，從而避免缺氧壓載水的排放對當(dāng)場水生有機(jī)體的不理想的影響。
在此公開的本發(fā)明的另一個方面涉及與如上所述的現(xiàn)有技術(shù)方法相比在殺死壓載水中不理想的有機(jī)體方面更有效的處理壓載水的方法和布置，并且提供了對壓載艙中的腐蝕改善的保護(hù)。
因此，從一個方面來看，本發(fā)明提供了處理壓載水的方法，所述方法包括從第一儲水器中抽水；向水中添加蒸汽；向水中添加另外的氣態(tài)材料；在水中引入空化作用；和將水輸送到第二儲水器中。
從另一個方面來看，本發(fā)明提供了處理壓載水的布置，其包括從第一儲水器中抽水的泵，其特征在于所述布置包括向水中添加蒸汽的裝置；向水中添加另外的氣態(tài)材料的裝置；在水中引入空化作用的裝置；將水輸送到第二儲水器的裝置。
從再另一個方面來看，本發(fā)明提供了用于如上所定義的布置中的處理壓載水的裝置，其特征在于所述裝置包括向液體處理裝置中供應(yīng)壓載水的液體入口管、與所述入口管連接的進(jìn)水室、與所述進(jìn)水室連接的圓錐形段、與所述圓錐形段連接的管道、與所述管道連接的空化室、與所述空化室連接的并從所述空化室傳輸液體的液體出口管、以及至少一個向所述進(jìn)水室供應(yīng)蒸汽和另外的氣態(tài)材料的供氣管。
從另一個方面來看，本發(fā)明提供了用于如上所定義的布置中的處理壓載水的裝置，其特征在于所述裝置包括向液體處理裝置中供應(yīng)液體的液體入口管、與所述入口管連接的錐形段、與所述錐形段連接的空化室、與所述空化室連接的并且從所述空化室傳輸液體的液體出口管、向進(jìn)水室供應(yīng)蒸汽和另外的氣態(tài)材料的裝置。
基于空化的系統(tǒng)使壓載水中存在的有機(jī)體暴露于與有效地破壞生物體組織和細(xì)胞膜的脈沖沖擊波(pulsed shock waves)一致的極端物理條件下。整體工藝將除去水中溶解的大多數(shù)氧氣并且能夠在壓載艙中建立控制的近乎無氧的氛圍。近乎無氧的氛圍將進(jìn)一步消除可能從脈沖沖擊波中存活但是需要剩余的氧氣來存活的任何有機(jī)體，并且起著防止任何其它的有機(jī)體潛在的再生長的作用。它還將降低艙中任何防腐涂層或油漆系統(tǒng)的表面氧化，并且有效地使腐蝕速率降低基本上大約90％或者甚至更大。壓載艙中的無氧氛圍將消除在所述艙中爆炸的危險；這對于運載油或化學(xué)藥品或者在航行期間可能產(chǎn)生爆炸性氣氛的任何其它貨物的任何船舶是特別適合的。作為用來從水中除去溶解氧的裝置的結(jié)果，水將變得過飽和并因此使有機(jī)體，特別是具有復(fù)雜循環(huán)系統(tǒng)的有機(jī)體暴露于氣泡病中。通過不同的研究已經(jīng)證明死亡率是高的。已經(jīng)證明其它具有不太復(fù)雜的循環(huán)系統(tǒng)的有機(jī)體當(dāng)暴露于過飽和下時也是易受傷害的。特別是在過飽和程度增加的情況中。
總之，在進(jìn)入、排放或者進(jìn)入與排放時，在注入點或者接近注入點處向壓載水線路施用包含氧氣汽提氣的蒸汽。這將產(chǎn)生抽吸或者推進(jìn)作用，用來將壓載水輸送到設(shè)備并增加水速及由此降低水的內(nèi)壓。所述蒸汽和氣體混合物將改變水的氣態(tài)組成并因此改變包括其蒸發(fā)點的特性。在過程的某個點處，壓力將達(dá)到發(fā)生空化的水平或者接近該水平，產(chǎn)生與脈沖沖擊波一致的極端物理條件。這些條件將破壞水中大部分有機(jī)體。
注入水中的蒸汽/氣體的組合將替換水中大部分的溶解氧?？栈饔米陨韺⒃鰪?qiáng)去氧過程，導(dǎo)致殘留在水中的氧氣含量的進(jìn)一步降低。在空化后，流體將是兩相的液相和氣相。
因為液相將是飽和的或者過飽和的，所以主要由釋放的氧氣組成的氣相將保持穩(wěn)定并且將不會溶解回液相中。
處理水中氧氣的替換將促進(jìn)殺滅已經(jīng)在空化步驟中存活的有機(jī)體，并且保護(hù)壓載艙不受腐蝕和涂層不被氧化。添加蒸汽將推進(jìn)水流過，因此實現(xiàn)以能量高效的方式獲得穩(wěn)定的空化作用所需的流速。這將不需要過大的泵。因為將促進(jìn)在水中形成大量的小氣泡，而這代表了大的表面積，所以對氧氣交換這也是有益的。使用蒸汽作為介質(zhì)在液體中溶解氣體被認(rèn)為是比現(xiàn)有技術(shù)方法更加高效的。
氣體將是氣態(tài)材料，即除水之外的在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(STP)下是氣體的某種物質(zhì)。為了在吸入時處理水，氣體應(yīng)該含有小于15摩爾％，優(yōu)選小于10摩爾％，或者如果可行的話，小于5％或者小于1％的氧氣，其余是氮氣或者希有氣體。在排放時，氣體應(yīng)該優(yōu)選包含大于15摩爾％的氧氣。
因此，在從海水中抽入并且直至將其輸送到壓載艙中或者排出船外所能獲得的短的時間跨度中可以高效地處理水。為了實現(xiàn)更高程度的物種消除或者某些其它所需的特性，該過程可以與其它處理原理、設(shè)備或者方法結(jié)合。這可能涉及到壓載水排放口處的接收設(shè)施。
如上所述，對于船舶通常的做法是在船舶裝載其目的貨物之前將壓載艙中運載的水排放入大海中。有關(guān)國家的國家法律定義了船舶必須排放壓載水處距海岸的距離。例如，加拿大法律定義了船舶抽空壓載艙水距海岸的距離為200海里。
由試圖確定是否在距海岸適當(dāng)?shù)木嚯x處已經(jīng)抽空壓載艙的有關(guān)國家的海岸當(dāng)局評定對這些要求的遵守。目前不可能在遵守相關(guān)法律下證實已經(jīng)抽空船舶的壓載艙的主張，至少是由于要求船舶抽空壓載艙處的距離。
因此需要一種系統(tǒng)，其有助于海岸當(dāng)局確定是否已經(jīng)遵守了相關(guān)國家法律。
因此，在此公開的本發(fā)明的另一個方面提供了壓載水控制系統(tǒng)，其包括控制單元和數(shù)據(jù)存儲裝置，設(shè)置所述控制單元以接收已經(jīng)抽空壓載水艙的指示和船舶坐標(biāo)的指示并且在所述數(shù)據(jù)存儲裝置中存儲所述兩種指示。
通過詢問數(shù)據(jù)存儲裝置，給海岸當(dāng)局提供了確定排放壓載艙水精確位置的方法。
控制單元和數(shù)據(jù)存儲單元可以是任何適當(dāng)?shù)牟贾谩＠?，可以提供常?guī)的具有數(shù)據(jù)存儲裝置，例如硬盤驅(qū)動器等的微型計算機(jī)。可選地，可以將該系統(tǒng)結(jié)合并集成入船舶控制系統(tǒng)中。
如果需要，數(shù)據(jù)存儲裝置可以遠(yuǎn)離船舶并且可以存儲與一個以上的船舶的壓載水進(jìn)入和/或排放相關(guān)的數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)的一個實例是互聯(lián)網(wǎng)可接入的數(shù)據(jù)庫。
可以使用任何適當(dāng)?shù)难b置確定船舶的位置。優(yōu)選地，為了保證精度，使用全球定位系統(tǒng)(GPS)給控制單元提供船舶的坐標(biāo)?？梢酝ㄟ^與船舶導(dǎo)航系統(tǒng)通訊來提供船舶的坐標(biāo)。可選地，可以使用例如用無線電發(fā)射機(jī)三角測量的其它技術(shù)來提供或確定位置。
控制單元可以通過來自壓載水排放泵的或者控制系統(tǒng)的控制信號，例如表示壓載艙是空的或者已經(jīng)抽空了的信號來確定壓載艙已經(jīng)抽空?？蛇x地，控制單元可以從位于壓載水艙中或者附近的液位傳感器或者其它合適的傳感器接收例如通過液位的實質(zhì)變化表示壓載艙已經(jīng)抽空的信號。
優(yōu)選地，表示抽空了壓載艙的信號是或者包括完全抽空艙的指示。例如，這可以是通過水位傳感器或者表示排放泵運轉(zhuǎn)時間的計時器進(jìn)行的。
優(yōu)選在數(shù)據(jù)存儲裝置，例如在數(shù)據(jù)庫中存儲已經(jīng)抽空壓載艙的指示和當(dāng)壓載艙被排空時船舶位置的指示。
還可以布置控制單元和數(shù)據(jù)存儲裝置來記錄卸載的時間、裝載的時間、水溫等。使用適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳎€可以布置控制單元和數(shù)據(jù)存儲裝置來記錄壓載艙中的壓載水條件或者關(guān)于壓載水的其它信息，例如鹽度、N2含量等?？梢栽诖暗恼麄€航程中記錄并且存儲這些信息。
還可以給數(shù)據(jù)庫和/或控制單元提供關(guān)于特定國家法律的信息并且可以設(shè)置來通過比較船舶的位置與法律來顯示是否已經(jīng)遵守了法律。因此，海岸當(dāng)局可以容易地確定船舶是否已經(jīng)遵守了法律。
優(yōu)選地，海岸當(dāng)局借助合適的通訊鏈路(communication link)還可以遠(yuǎn)程獲取船舶數(shù)據(jù)，使得海岸當(dāng)局不必在船舶在港口停靠前調(diào)查船舶。
可以將船舶數(shù)據(jù)直接傳送給海岸當(dāng)局或者可選地傳送給可以代表海岸當(dāng)局驗證數(shù)據(jù)的第三方，然后據(jù)此通知海岸當(dāng)局。舉例來說，這種第三方可以是例如DNV的組織。在這種布置下，例如通過衛(wèi)星跟蹤等，可以與船舶數(shù)據(jù)獨立地確定船舶的位置。
如上所述，在一種布置下，可以使用位于壓載艙中或者附近的適當(dāng)傳感器在船舶的航程中監(jiān)測壓載水的條件。如此，可以維持壓載艙內(nèi)的條件處于最優(yōu)的水平。
但是，特別是當(dāng)位于壓載艙內(nèi)時，傳感器在延長的操作時期后容易劣化。
因此，為了克服這個問題，傳感器優(yōu)選位于壓載艙外部并且使用合適的導(dǎo)管或多個導(dǎo)管與艙實現(xiàn)流體連接。優(yōu)選布置傳感器，將壓載水返回壓載艙中，從而維持壓載艙的體積同時連續(xù)監(jiān)測壓載水條件。
因此，從再另一個方面來看，提供了壓載水艙監(jiān)測設(shè)備，其包括至少一個具有位于壓載水艙內(nèi)的第一端和與至少一個傳感器流體連通的第二端的導(dǎo)管，其中所述至少一個傳感器位于所述壓載水艙的外部。
可以布置傳感器監(jiān)測許多參數(shù)，例如含氧量、含氮量、鹽度、pH和溫度。因而，可以在延長時期內(nèi)密切地監(jiān)測壓載水以及壓載艙中的變化。
傳感器可以從末端位于壓載艙中不同位置上的多個導(dǎo)管中接收壓載水。優(yōu)選布置傳感器從每個壓載艙并且特別是從通常最難到達(dá)的船舶底部的壓載艙空腔中接收壓載水。
壓載水可以借助許多從傳感器向壓載艙各部分延伸的固定導(dǎo)管與傳感器連通。可選地，傳感器可以與一個或者多個布置成延伸入壓載艙中的可延伸的導(dǎo)管連接，從而能夠從壓載艙內(nèi)的特定位置接收壓載水。在這種布置下，可以布置導(dǎo)管在固定到壓載艙上的導(dǎo)向裝置或軌道上移動，從而準(zhǔn)確地在艙周圍引導(dǎo)導(dǎo)管。
這種布置還可以與上述的壓載水控制單元連接，從而允許監(jiān)測壓載艙內(nèi)的條件并與GPS和時間數(shù)據(jù)匹配。
在壓載艙的裝載和卸載期間，當(dāng)水位改變時使氣體進(jìn)入或排出艙中是重要的。傳統(tǒng)的船舶具備可以打開使空氣運動的壓載艙閥。另外，需要提供在船舶航程中允許艙中熱變化的閥。例如，進(jìn)入熱帶將增加壓載艙中的溫度，從而增加頂部空間的壓力。船舶分類協(xié)會要求充分的通風(fēng)來避免壓力增大(或壓力不足)。
如本文所公開，在向壓載艙內(nèi)引入氮氣的情況中，還需要在引入氮氣時使空氣離開壓載艙。
因此，需要能夠調(diào)節(jié)壓載艙內(nèi)壓力并且根據(jù)船舶分類協(xié)會的要求給壓載艙提供充分通風(fēng)的閥。
因此，從再另一個方面來看，提供了船用壓載水艙卸壓閥(pressure relief valve)，其包括具有第一和第二部分以及位于其間的中間部分的導(dǎo)管，使用時布置該中間部分包含液體從而在所述第一和第二部分之間提供密封。
導(dǎo)管例如可以由彎成U-段的管道形成，其中在U-段中定義了所述中間部分并且第一和第二部分在通常與其垂直的方向延伸。這種布置對于用于上甲板基本上高于壓載艙頂部的船舶是特別方便的。此外，可以方便地將其安裝到從壓載艙向上甲板水平線延伸的現(xiàn)有導(dǎo)管中。
可選地，所述第一和第二部分可以由通常同心的導(dǎo)管形成。在這種布置下，第一部分的末端伸入通常是具有密封端的管狀形式并且布置來接收大量流體的第二部分中。因而，在第一部分的末端和第二部分的密封端之間形成中間部分。這種布置對于上甲板水平線通常與壓載艙頂部同高的情況是特別方便的。
優(yōu)選選擇液體的量以與艙中最大可允許壓力相應(yīng)。
在操作中，第二部分優(yōu)選與壓載艙連接并且第一部分布置成與大氣連通。當(dāng)例如通過引起氮氣而艙中壓力增加時，空氣被替換并且通過中間部分的流體鼓泡。
很清楚中間部分主要起著使氣體根據(jù)第一和第二部分之間壓力差以及中間部分中所含流體的高度在任一方向中流動的氣鎖(air-lock)作用。
在任一種布置中，可以提供打開使氣體快速進(jìn)入或者離開壓載艙或多個艙的單獨的閥。這在裝載和卸載壓載艙時是優(yōu)選的，而在引入氮氣期間可以使用上述的閥在頂部空間保留惰性氣體。
很清楚這種閥可以是壓載水艙的集成部分或者可選地是可以方便地后安裝到現(xiàn)有壓載水艙上的閥。
很清楚可以方便地單獨利用、或者彼此組合利用在下面的實施方案、說明書和權(quán)利要求
中說明的特征以提供完整的壓載水處理系統(tǒng)。
現(xiàn)在進(jìn)一步通過實施例并且結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的實施方案。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的示意圖；圖2顯示了安裝在船舶中并且與船舶結(jié)構(gòu)集成的設(shè)備(用于這種示例性目的具體船舶是雙層殼船體)；圖3是閉路水處理裝置(C3)剖面的示意圖；圖4是水處理裝置另一個實施方案的剖面的示意圖；圖5顯示了當(dāng)用周圍海中的水填充船舶壓載艙時的布置；圖6顯示了當(dāng)隨后將水再次排放入海洋中時的布置；圖7顯示了船舶與海岸當(dāng)局通訊數(shù)據(jù)的布置；圖8顯示了在第一種布置中的壓載艙壓力閥；和圖9顯示了在第二種布置中的壓載艙壓力閥。
參考圖1，顯示了具有壓載艙102和壓載水泵103的船舶101(由虛線表示)。
泵103在將壓載水借助1mm的過濾器106和25μm的過濾器107穿過前通過導(dǎo)管104和粗過濾器105，并且通過導(dǎo)管108、109、1010和1011而抽入壓載艙102中。大約10％的水流通過水管109導(dǎo)入，并且由附加的泵1012抽取，通過其中從空氣壓縮機(jī)1014和氮氣產(chǎn)生器1015注入加壓的氮氣于該液流中的文丘里氮氣注射器1013。氮化的液流和未氮化的液流在導(dǎo)管1011中再聯(lián)合并且在大約130％的氮氣飽和下進(jìn)入壓載艙102中。氮氣形成的氣泡通常使氮氣填充艙的頂部空間1016。壓載艙102具備與監(jiān)控器1019連接的氮氣傳感器1017和1018。頂部空間還具備閥1027，其在響應(yīng)于頂部空間的壓力超過或者不足60mmH2O時打開(圖8和9中顯示了閥的兩種不同布置)。可選地，閥1027可以用來排出頂部空間中的過壓力并且額外的任選線路1020可以用來在頂部空間和/或空艙中的氮氣含量落入特定所需水平時引入氮氣。
圖2顯示了傳統(tǒng)的雙層殼船舶，其可以是已經(jīng)配備有本發(fā)明壓載水處理系統(tǒng)的油輪或者任何其它種類的船舶。船舶包括在船殼間安裝了壓載艙3的雙層殼船體。船舶由推進(jìn)機(jī)械4驅(qū)動。泵5從周圍的海中抽水通過壓載水處理裝置7。使用膜技術(shù)等從空氣中分離氧氣和氧氣，從呼吸或者受控大氣通風(fēng)裝置9向壓載水處理裝置供應(yīng)氮氣。還給壓載水處理裝置供應(yīng)從任何廢熱(例如從廢氣)或者從鍋爐8產(chǎn)生的蒸汽。在大多數(shù)船舶中已經(jīng)通常安裝蒸汽產(chǎn)生器；蒸汽用來加熱重質(zhì)燃料。同時從壓載水系統(tǒng)中除去從壓載水中釋放的氧氣，并且或者通過與單個艙或者一組艙連接的通風(fēng)設(shè)備29或者通過借助氣體控制裝置9經(jīng)管道11或12集成的艙通風(fēng)系統(tǒng)排入大氣中。借助管道10將水抽入壓載艙中。管道11、12連接壓載艙的頂部與用于控制艙中氣體含量的氣體控制裝置9。對于這種布置不可行的船舶，傳統(tǒng)上保證直接向甲板上方通風(fēng)，但是由過壓閥控制來保證不將空氣吸入各個艙中。圖2中所示的系統(tǒng)還可以在壓載水處理裝置7之前包括任選的過濾裝置。
圖3中描述了壓載水處理裝置7。它由與進(jìn)口壓載水管6集成的圓柱形進(jìn)水室21組成。圓柱形進(jìn)水室21后面是形成狹窄的圓柱形管23的圓錐形段22。圓柱形管23與用作空化室24的更寬的段或室連接。圓錐形段22和/或狹窄的圓柱形管23可以包括螺旋形狀的邊緣或者葉片32。葉片32誘導(dǎo)旋轉(zhuǎn)運動，給流體流過賦予動量。
在進(jìn)水室21中插入或者結(jié)合一個或多個注射管25。這種/這些注射管25從外部裝置8和9接收蒸汽和氮氣，并且向進(jìn)水室21中輸送氣體?？梢跃驮谶M(jìn)入注射管25(未顯示)前在混合室中混合氣體，或者在圍繞進(jìn)水管6的環(huán)狀歧管26中混合。氣體混合物在進(jìn)水室21中與水混合。優(yōu)選在進(jìn)水室21周圍使用多根氣體注射管25。
可以將一個或多個小的氣體出口管27的相似布置插入或者結(jié)合入空化室24中，在室周圍的開口起用于除去釋放的氧氣的通風(fēng)設(shè)備的作用。管道形成環(huán)形排氣歧管28。歧管28通過通風(fēng)管29與氣體控制裝置9連接。盡管可以只使用一根排氣管27，但是優(yōu)選在空化室24周圍使用多根排氣管27。
當(dāng)操作時，由壓載水泵5向圓柱形進(jìn)水室21中加入海水并且進(jìn)一步通過圓錐形段22到圓柱形管23，然后進(jìn)入空化室24中。通過操作壓載水的稠度并因此操作其蒸發(fā)點，并且通過降低內(nèi)部液壓來實現(xiàn)要發(fā)生的用于空化的物理條件，或者接近空化的條件。在圓柱形管和空化室之間的邊緣20處，開始空化。在圓柱形管中，流體的速度已經(jīng)增加并且流體靜壓降低至，或者接近改性的壓載水(流體)的蒸發(fā)點，導(dǎo)致形成氣泡。螺旋形狀的邊或者葉片32結(jié)合圓柱形管23和空化室24之間邊緣20上劇烈的壓力變化引起這些氣泡的破裂。這些行為將引起液體動力，使氣泡向內(nèi)破裂并因此以壓力脈沖和最高溫度的形式釋放能量。
通過從供氣管25進(jìn)入水中的蒸汽和氮氣的混合物的噴射行為增加了水速。當(dāng)只需要非常有限的量來產(chǎn)生促進(jìn)作用時，蒸汽將對水中的溫度具有可忽略的影響。當(dāng)由于氮氣密度的立即變化引起氮氣體積增加時，進(jìn)一步促進(jìn)了這種促進(jìn)作用。氣泡將改變水的流變學(xué)性質(zhì)，例如總體密度和粘度。當(dāng)由周圍的水冷卻氮氣時，它將部分形成氣泡并且部分逐漸由水溶解。這種過程將引起氧氣的釋放。
在穿過圓柱形管23并且暴露于插入邊緣20的作用下，所形成的氣泡隨后將在進(jìn)入空化室24時破裂。氣泡的向內(nèi)破裂將破壞水中存在的有機(jī)體細(xì)胞膜和組織。由于產(chǎn)生劇烈壓力變化的空化室的特殊設(shè)計，在壓載水中發(fā)生穩(wěn)定且受控的空化行為。
空化行為的作用是釋放出水中存在的顯著部分的氧氣?？梢酝ㄟ^空化室周圍的排氣管27或者通過船艙通風(fēng)系統(tǒng)12除去這種氧氣。歸因于空化作用，未飽和入流體中的剩余的氮氣將替換釋放的氧氣并且防止它在該過程中的任意時刻，以及在水已經(jīng)進(jìn)入壓載艙3之后被水再次吸收和溶解。
已經(jīng)描述壓載水處理裝置，其包括圓柱形進(jìn)水室21、圓錐形段22和圓柱形管23。這是目前本發(fā)明優(yōu)選的實施方案。但是，最優(yōu)地可以用如圖4所示的單個錐形段33代替這些元件。也可以從幾個沿著外圍并且在錐形段33的縱向中布置的管狀開口34注入氣體，即多級注射。在這種實施方案中，可以在錐形段33外側(cè)上以及沿著所述錐形段的全部長度設(shè)計環(huán)形氣體歧管作為室或箱35。
從空化室中，將含氧量低，典型地2mg/ml并且活的有機(jī)體低的壓載水供給壓載艙。低的氧氣含量將進(jìn)一步促進(jìn)消除或殺滅行為并且起著防止?jié)撛诘脑偕L的作用。將顯著地降低由氧氣壓力引起的或與之相關(guān)的腐蝕和涂層劣化的發(fā)生。
當(dāng)卸載壓載艙時，也當(dāng)艙中沒有水時，氣體控制裝置9將向艙中供應(yīng)氮氣，防止氧氣或空氣進(jìn)入并且通過這樣控制維持氣氛是低氧含量的。借助管道11供應(yīng)這種氣體。在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，當(dāng)艙不含水時通風(fēng)管將向艙中供應(yīng)外面的空氣。但是，本發(fā)明包括在壓載艙中保證非腐蝕性氣氛的密閉氣體控制系統(tǒng)。在有人即將進(jìn)入艙檢查時的情況中，氣體控制裝置9將通過管道12用正?？珊粑目諝馓鎿Q氮氣氣氛。
在不包括通風(fēng)管道11和12的情況中，通過使空氣借助通風(fēng)設(shè)備(未顯示)進(jìn)入來保證通風(fēng)。
圖5是本發(fā)明壓載水處理布置的示意圖。箭頭表示當(dāng)船舶裝載壓載水時的流向。水通過管道36從周圍的海洋中進(jìn)入船舶。通過第一個三通控制閥40將水導(dǎo)向泵5。泵5借助管道6向水處理裝置7供水。通過管道30和31向水處理裝置7供應(yīng)蒸汽和氮氣，而借助管道29和氣體控制裝置9除去釋放的氧氣。最后，通過管道39將氧氣排入大氣中。在處理后，借助管道10和第二個三通閥41將水抽入壓載艙3中。水替換在壓載艙3中的氣體，并且借助管道12除去所述氣體。
可以以如下方式設(shè)置排放通過如上所述的系統(tǒng)抽水并且再次處理。此時，可以借助注射管31使水暴露于氧氣或空氣下而不是氮氣下。這種操作的目的是保證在排放口或排放區(qū)域氧氣水平已經(jīng)不足的情況下不排出氧氣低的水。這如圖6中所示。通過管道37、第一個三通閥40、泵5、水處理裝置7、第二個三通閥41從壓載艙3中卸載壓載水，并且通過管道38排入周圍的海洋中。在此情況中由管道30供應(yīng)蒸汽并且由管道31供應(yīng)空氣或氧氣。因此，排入海洋中的水將具有恢復(fù)的氧含量。為了在艙中維持氧耗盡的氣氛，用借助管道11從氣體控制裝置9供應(yīng)的氮氣替換從艙3中排出的水。
盡管本發(fā)明已經(jīng)描述了用于處理船舶中壓載水的處理系統(tǒng)和方法，還可以發(fā)現(xiàn)其它的應(yīng)用。一種應(yīng)用是處理廢水，例如污水。在夏季期間，可以從工業(yè)工廠，例如廢物焚燒爐中獲得多余的能量。焚燒爐可以供應(yīng)能量以驅(qū)動空化裝置，以及氧氣汽提氣。二氧化碳可以用作氧氣汽提氣因為它在這些條件下的腐蝕作用不大。其它應(yīng)用是在大的空調(diào)工廠中，或者在飲食加工工業(yè)中用于控制細(xì)菌水平。這些其它應(yīng)用形成本發(fā)明的一部分，并且可以按照如相比于壓載水僅改變?yōu)閼?yīng)用于污水的權(quán)利要求
所定義。
圖7顯示了船舶向海岸當(dāng)局提供表示已經(jīng)抽空的壓載艙的地點和時間數(shù)據(jù)的布置。
船舶701具備壓載艙702和排放泵703。由船舶控制系統(tǒng)(未顯示)控制排放泵并且布置成給壓載水控制裝置705提供在控制線路704上的信號。壓載水控制裝置705從GPS接收器706接收表示船舶坐標(biāo)的GPS信號?？刂蒲b置705還與衛(wèi)星發(fā)射器/接收器707連接，與海岸當(dāng)局708往返通訊數(shù)據(jù)。
在操作中，控制裝置從海岸當(dāng)局接收表示排放壓載水要求的數(shù)據(jù)，即距海岸的距離。在控制裝置中存儲該數(shù)據(jù)?？刂蒲b置從GPS接收器接收船舶的坐標(biāo)并且存儲該數(shù)據(jù)。當(dāng)操作排放泵時，由對泵操作的時間和位置記錄的控制裝置705接收控制信號。然后，將該數(shù)據(jù)自動傳送給海岸當(dāng)局708，表明船舶是否已經(jīng)遵守了相關(guān)法律。
在另一個實施方案中，可以布置控制裝置向船舶全體船員表明他們正接近排放壓載艙的法定限制。
圖8顯示了在第一種布置中的壓載艙壓力閥。
閥801由與U-段中間部分803連接的第一部分802形成。U-段803與段部分804連接。第一和第二部分802和804與在底部與壓載艙(未顯示)并且在頂部與大氣連接的豎直導(dǎo)管805連接。閥806位于導(dǎo)管805中，在裝載和卸載期間允許空氣進(jìn)入或排出艙中。
在操作中，在閥806打開下裝載壓載艙。一旦壓載艙滿了，關(guān)閉閥806。然后，向頂部空間中引入替換頂部空間中空氣并增加壓力的氮氣。當(dāng)壓力增加時，空氣通過U-段803中的液體807鼓泡。液體的液位定義了空氣將鼓泡通過的壓力。
一旦已經(jīng)替換了空氣，隨著第一和第二部分間的壓力差改變，閥使氣體移入并且移出艙中。
圖9顯示了在第二種布置中的壓載艙壓力閥。
閥901由作為密封管或‘鼓’形成的伸入第二部分903中的第一部分902形成。由在第二部分903內(nèi)形成空腔905的連接904密封第一和第二部分?？涨?05借助導(dǎo)管906與壓載艙(未顯示)連通。
在這種布置中，隨著壓載艙中的壓力升高，空腔905中的壓力增加。用在第一和第二部分之間用作氣鎖的液體907部分地填充第二部分903。按照與上述相同的方法，參考第一個閥布置，當(dāng)壓力增加時，氣體可以冒泡通過液體并且穿過第一部分902進(jìn)入大氣。相似地，通過所述閥可以自動降低艙中的過量壓力。
很清楚可以使用導(dǎo)管和液位的一系列不同配置來實現(xiàn)在此所述類型的壓載水壓力閥。
權(quán)利要求
1.壓載水的處理方法，其包括從水源(例如周圍的海、湖泊或河流)通過過濾器抽水至水運船舶的壓載艙；提高至少一部分所述水的溶解氮含量至高于其氮飽和含量的水平，從而當(dāng)結(jié)束抽水時所述壓載艙中的水處于其氮飽和含量之上及其氧飽和含量之下；在所述壓載艙的頂部空間中維持大于大氣氮含量(摩爾％)的氣氛；從所述壓載艙中將水抽入至所述船舶周圍的水中；以及使從所述壓載艙中抽出的水在其進(jìn)入所述船舶周圍的所述水中之前經(jīng)受微生物殺滅作用。
2.水運船舶壓載水的處理設(shè)備，所述設(shè)備包括第一泵，其用于通過過濾器抽水至壓載艙中；過濾器，通過所述過濾器由所述第一泵抽水；導(dǎo)管，其用于通過所述過濾器從所述第一泵運載水至所述壓載艙；氮氣引入器，其用于向由所述第一泵抽到所述壓載艙的水中引入氮氣；任選地與所述氮氣引入器連接的或可連接的氮氣源；第二泵，其從所述壓載艙抽水使水通過導(dǎo)管并排出所述船舶(可以任選地并且優(yōu)選地是所述第一泵)；以及微生物殺滅裝置，布置其以殺死從所述壓載艙中抽出并排出所述船舶的水中的微生物。
3.壓載水的處理方法，其包括從水源(例如周圍的海、湖泊或河流)通過過濾器抽水至水運船舶的壓載艙；將水從所述壓載艙抽入至所述船舶周圍的水中；以及使抽往所述壓載艙的和來自所述壓載艙的水在釋放入所述船舶周圍的所述水中之前經(jīng)受微生物殺滅作用。
4.水運船舶壓載水的處理設(shè)備，所述設(shè)備包括第一泵，其用于通過過濾器抽水至壓載艙中；過濾器，通過所述過濾器由所述第一泵抽水；導(dǎo)管，其用于通過所述過濾器從所述第一泵運載水至所述壓載艙；以及微生物殺滅裝置，布置其以殺死抽往所述壓載艙的和來自所述壓載艙的水中的微生物。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1和3任一項所述的方法，其中，所述壓載水在從所述船舶排出之前被氧化。
6.根據(jù)權(quán)利要求
2和4任一項所述的設(shè)備，其還包括氧氣引入器，其用來在將壓載水排出所述船舶之前氧化所述壓載水。
7.具有壓載水艙的水運船舶，其特征在于所述船舶還包括根據(jù)權(quán)利要求
2、4和6任一項所述的設(shè)備。
8.壓載水的處理方法，所述方法包括從第一儲水器中抽水；向水中添加蒸汽；向水中添加另外的氣態(tài)材料；在水中引入空化作用；和將水輸送到第二儲水器中。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的方法，其中所述蒸汽在加入水中之前與所述另外的氣態(tài)材料混合。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的方法，其還包括在空化步驟之前向水中引入旋轉(zhuǎn)運動。
11.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的方法，其中所述第一儲水器是海洋，所述另外的氣態(tài)材料是氧氣汽提氣，所述方法包括在將水輸送到第二儲水器之前或之后從水中除去氧氣的附加步驟，所述第二儲水器是壓載艙。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的方法，其中在將水輸送到第二儲水器之前和之后從水中除去氧氣。
13.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的方法，其中所述第一儲水器是壓載艙，所述另外的氣態(tài)材料是包含氧氣的氣體，并且所述第二儲水器是周圍的海洋。
14.處理壓載水的布置，其包括從第一儲水器中抽水的泵，其特征在于所述布置包括向水中添加蒸汽的裝置；向水中添加另外的氣態(tài)材料的裝置；在水中引入空化作用的裝置；將水輸送到第二儲水器的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的布置，其還包括在將混合物加入水中之前混合蒸汽和所述另外的氣態(tài)材料的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的布置，其還包括在進(jìn)入所述空化裝置之前向水中引入旋轉(zhuǎn)運動的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的布置，其中所述第一儲水器是海洋，所述第二儲水器是壓載艙，所述另外的氣態(tài)材料是氧氣汽提氣，所述布置包括從水中除去氧氣的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求
17所述的布置，其中所述氧氣汽提氣是氮氣。
19.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的布置，其中所述第一儲水器是壓載艙，并且所述第二儲水器是海洋，所述另外的氣態(tài)材料是包含氧氣的氣體。
20.根據(jù)權(quán)利要求
17、18或19所述的布置，其還包括為了提供低氧氣氛控制所述壓載艙中的氣氛的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求
20所述的布置，其還包括將所述壓載艙與外部空氣連接的通風(fēng)裝置，設(shè)置所述控制壓載艙中氣氛的裝置來供應(yīng)氣體以替換艙中存在的空氣或氧氣。
22.根據(jù)權(quán)利要求
20所述的布置，其中設(shè)置所述控制壓載艙中氣氛的裝置，當(dāng)向艙中填充壓載水時從艙排出過壓氣體，并且當(dāng)從艙中排放壓載水時向艙中供應(yīng)氧耗盡的氣體。
23.用于根據(jù)權(quán)利要求
4所述的設(shè)備中的處理壓載水的裝置，所述裝置包括向液體處理裝置(7)中供應(yīng)壓載水的液體入口管(6)；與入口管(6)連接的進(jìn)水室(21)；與進(jìn)水室(21)連接的圓錐形段(22)；與圓錐形段(22)連接的管道(23)；與管道(23)連接的空化室(24)；與空化室(24)連接并且從空化室(24)輸送液體的液體出口管；和至少一個向進(jìn)水室(21)供應(yīng)蒸汽和另外的氣態(tài)材料的供氣管(25)。
24.根據(jù)權(quán)利要求
23所述的裝置，其包括至少一個與所述空化室(24)連接的氧氣出口管(27)，布置所述至少一個氧氣出口管(27)以從空化室(24)中除去氧氣。
25.根據(jù)權(quán)利要求
23所述的裝置，其包括多根圍繞進(jìn)水室(21)的供氣管(25)，每根供氣管(25)在一端與進(jìn)水室(21)連接，另一端與共同的環(huán)形歧管(26)連接。
26.根據(jù)權(quán)利要求
23所述的裝置，其包括多根圍繞空化室(24)的氧氣出口管(27)，每根氧氣出口管(27)在一端與空化室(24)連接，另一端與共同的氣體出口歧管(28)連接。
27.根據(jù)權(quán)利要求
23所述的裝置，其在所述圓錐形段(22)和/或所述管(23)中包括至少一個葉片(32)，設(shè)置所述葉片(32)向通過圓錐形段(22)傳導(dǎo)的壓載水中引入旋轉(zhuǎn)運動。
28.用于根據(jù)權(quán)利要求
4所述的設(shè)備中的處理壓載水的裝置(7)，所述裝置包括向液體處理裝置(7)中供應(yīng)液體的液體入口管(6)；與入口管(6)連接的錐形段(33)；與錐形段連接的空化室(24)；與空化室(24)連接并且從空化室(24)中輸送液體的液體出口管(10)；向進(jìn)水室(21)添加蒸汽和另外的氣態(tài)材料的裝置(34)。
29.根據(jù)權(quán)利要求
28所述的裝置，其包括至少一個與所述空化室(24)連接的氧氣出口管(27)，設(shè)置所述氧氣出口管(27)以從空化室(24)中除去氧氣。
30.根據(jù)權(quán)利要求
28所述的裝置，其包括在所述錐形段(33)外面的歧管(35)，在錐形段(33)中的大量開口(34)，其用于將蒸汽和另外的氣態(tài)材料注入錐形段(33)內(nèi)的壓載水中。
31.根據(jù)權(quán)利要求
28所述的裝置，其在所述錐形段(33)中包括至少一個葉片(32)，設(shè)置所述葉片(32)以向通過錐形段(33)傳導(dǎo)的壓載水中引入旋轉(zhuǎn)運動。
32.壓載水控制系統(tǒng)，其包括控制單元和數(shù)據(jù)存儲裝置，設(shè)置所述控制單元以接收已經(jīng)抽空壓載水艙的指示和船舶坐標(biāo)的指示并且在所述數(shù)據(jù)存儲裝置中存儲所述兩種指示。
專利摘要
本發(fā)明提供被有機(jī)體污染的水，特別是船舶中的壓載水的處理系統(tǒng)和處理方法，所述系統(tǒng)包括泵(5)，泵(5)從海中抽水并使水通過空化裝置(7)并且進(jìn)入一個或多個壓載艙?？栈b置(7)在水中引起強(qiáng)烈的空化作用，所述空化作用破壞存在于水中的任何有機(jī)體的有機(jī)組織和細(xì)胞膜。在空化裝置(7)中，向水中加入氫氣和蒸汽，同時除去氧氣。氧耗盡的水表現(xiàn)出對壓載艙的降低的腐蝕作用。
文檔編號B63B13/00GK1997599SQ200580023440
公開日2007年7月11日 申請日期2005年5月11日
發(fā)明者居納爾·貝爾海姆, 斯泰因·福斯, 謝爾·瓦倫赫德, 奧格·比約恩·安德森 申請人:梅塔菲爾股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan