一種電催化/紫外復合船舶壓載水處理方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及船舶壓載水的處理方法，本發(fā)明還涉及船舶壓載水的處理設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 船舶壓載水異地排放問題被國際海事組織（頂0)和國際環(huán)境監(jiān)督部門列為全球海 洋生態(tài)環(huán)境安全的四大危害因素之一。根據(jù)國際海事組織的統(tǒng)計，全球每年共有超過100 億噸壓艙水排入海洋，每天至少有7000個有機體等隨船舶壓載水遠航至他鄉(xiāng)。物種互相入 侵，加劇了海洋生態(tài)鏈和環(huán)境的惡化。船舶運輸?shù)呢涍\量占全球貨運總量的80%，遠洋船舶 越來越多，因此船舶壓載水已經(jīng)被視為破壞全球海洋生態(tài)鏈的日益嚴重的禍害之一。
[0003] 船舶壓載水處理系統(tǒng)是在貨船裝載壓載水的同時進行處理，如何在滿足國際海事 組織關(guān)于壓載水排放要求的前提下，提高處理系統(tǒng)的效率是研發(fā)工作者的目標。近些年來， 關(guān)于船舶壓載水的處理方法層出不窮，主要是利用置換法、機械法、物理法、化學法來對船 舶壓載水進行處理。然而研究發(fā)現(xiàn)壓載水可信置換率大約只有70°/『90%，壓載艙底部的剩余 外來生物及沉淀物在置換后會重新懸浮，并不能達到完全置換的目的；機械過濾法在處理 壓載水時無法去除體型較小的細菌與病毒；加熱法不適用于不能提供足夠熱量的船體，同 時維持均勻的壓載水溫度難以實現(xiàn)，還會對船體的管道、水栗和船艙涂層帶來不利影響；臭 氧制備方式復雜，同時會加劇船體船艙的腐蝕，過高的臭氧濃度還會對船員身體健康產(chǎn)生 影響。
[0004] 紫外輻射技術(shù)與電催化技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于船舶壓載水處理當中。石健發(fā)明了一種 船舶壓載水處理裝置(發(fā)明專利，專利公開號CN103708582A)，主要通過高頻高壓電源供電， 介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)裝置對船舶壓載水進行處理，該處理系統(tǒng)采用高壓高頻電源，具有較高 的使用風險，同時過高的電壓會加劇電極副反應(yīng)的發(fā)生，增加電能消耗，并不能使船舶壓載 水達到滿意的處理程度。白振光發(fā)明了一種高效的船舶壓載水處理系統(tǒng)(發(fā)明專利，專利公 開號CN101948204A)，主要采用紫外消毒技術(shù)對船舶壓載水中的細菌與病毒進行殺滅，據(jù)科 學研究紫外輻射波長為254nm波長時對細菌和病毒的DNA有較強的破壞作用，但是并不能 有效殺滅壓載水中的藻類物種。由此可見單獨高頻電壓、紫外輻射處理系統(tǒng)并不能將船舶 壓載水處理到國際排放標準。
[0005] 紫外/電催化是將紫外輻射與電催化技術(shù)相聯(lián)合的一種復合處理技術(shù)。有機物在 經(jīng)過電催化處理后立即進行紫外輻射處理，由電催化產(chǎn)生的一些氧化性物質(zhì)，如? 0H等經(jīng) 過紫外輻射后可以加快與有機物質(zhì)的反應(yīng)。目前，紫外/電催化聯(lián)合處理壓載水的報到較 少，主要是應(yīng)用于工業(yè)廢水和生活污水的研究。張祖云研究了扮；110,-110 2復合膜電極光電 協(xié)同對細菌濃度為106CFU/mL的模擬壓載水進行滅菌實驗，結(jié)果表明外加電壓為9V，電極與 溶液接觸面積為140cm2時，20W紫外殺菌燈照射下反應(yīng)2min可完全去除壓載水中的細菌。
[0006] 研究表明，紫外/電催化聯(lián)合技術(shù)在船舶壓載水處理方面具有協(xié)同作用的優(yōu)越 性，具有比單獨處理系統(tǒng)更高的微生物滅活效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種船舶壓載水的處理方法，以解決現(xiàn)有船舶壓載水的處理 方法效率較低和成本較高的問題。本發(fā)明的方法依次通過下述步驟實現(xiàn)：a、采用高效過濾 器對船舶壓載水進行過濾，去掉大于50微米的雜物；b、通過電催化反應(yīng)器，電極產(chǎn)生強氧 化性自由基將微生物殺滅；c、用光催化反應(yīng)器處理船舶壓載水，從而進去一步去除壓載水 中的細菌、單胞藻、原生動物。
[0008] 本發(fā)明還涉及一種采用上述處理方法的船舶壓載水處理設(shè)備。它包括：粗格柵1、 水栗2、高效過濾器3、一號控制閥4、電催化反應(yīng)器5、光輻射反應(yīng)器6組成，船舶壓載水管 道通過粗格柵1后連通水栗2的入口，水栗2的出口連通高效過濾器3的入口，高效過濾器 3的液體出口連通一號控制閥4的一端，一號控制閥4的另一端連通電催化反應(yīng)器5的入 口，電催化反應(yīng)器5內(nèi)交錯排列一對或者多對電催化電極，包括陽極5-1和陰極5-2,電催化 反應(yīng)器5的出口與光輻射反應(yīng)器6的入口通過法蘭連接，光輻射反應(yīng)器6的出口設(shè)置在反 應(yīng)器6的上端，在光福射反應(yīng)器6內(nèi)包括一個或多個石英管6-2,每個石英管6-2可以在橫 向或在高度方向貫穿于反應(yīng)器6,多個石英管6-2均勻分布在反應(yīng)器6內(nèi)，每個石英管6-2 內(nèi)都設(shè)置一個紫外線燈6-1。
[0009] 壓載水首先通過粗格柵1和高效過濾器3,將壓載水中長度大于50iim的雜質(zhì)和微 生物去除，過濾后的壓載水進入電催化反應(yīng)器5，高效電催化電極產(chǎn)生強氧化性自由基對壓 載水中微生物進行殺滅同時會氧化C1生成次級氧化性物質(zhì)，最后壓載水進入光輻射反應(yīng) 器6,在紫外輻射和強氧化物質(zhì)的同時作用下去除壓載水中的細菌、單胞藻、原生動物。
[0010] 在電催化系統(tǒng)中，形穩(wěn)陽極（DSA)表面能較高，和海水接觸時親和力強，會產(chǎn)生"表 面羥基"過程。鈦基電極表面涂層的金屬氧化物質(zhì)M0X由于其較高的電負性對羥基基團中 的電子更具有吸引力，使得M-0鍵縮短，而伸長0-H鍵并弱化其鍵能，反應(yīng)過程如下： (M0X) -0H-（M0X) -0 ? +H++e(M0X) -0 ? +0H-（MOx) -0 +H0 ? (M0X) -0 +H20 -（M0X) -0H+0H 綜合以上三式，可以認為是水在Ti/M0x表面生成了 ?OH。?OH的標準氧化還原電位高 達2. 80V，僅次于？2的2. 87V，比其它常見的氧化劑具有更尚的氧化能力，可以破壞微生物 細胞膜通透性進而破壞其完整性，甚至可以直接破壞微生物的DNA導致微生物死亡。在光 輻射反應(yīng)器內(nèi)通過波長254nm的紫外光對微生物的DNA遺傳系統(tǒng)進行破壞，又利用氧化性 物質(zhì)在光輻射反應(yīng)器內(nèi)的持續(xù)氧化作用，從而達到殺滅壓載水中微生物的目的。
[0011] 本發(fā)明的方法和設(shè)備的優(yōu)點在于，先利用電催化系