專利名稱：水處理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
使用文氏管噴射器(venturi injector)的水處理系統(tǒng)及方法有助于清除溶解在水中的氧，從而在抑制侵蝕的同時(shí)，降低水中所存在的不想要有的水生有機(jī)體(aquatic organism)的數(shù)量。此水處理系統(tǒng)及方法，通過(guò)容許船艦處理正從一港口區(qū)域運(yùn)輸至另一港口區(qū)域的壓艙水(ballast water)，從而在抑制侵蝕的同時(shí)，限制對(duì)環(huán)境有害的影響，對(duì)于與船艦一起使用有特殊的用途。此水處理系統(tǒng)及方法可有其它的用途，例如在油生產(chǎn)中。例如，在凈空或有部分負(fù)載的船離開港口之前，將水放入壓艙箱槽內(nèi)以保持穩(wěn)定性及調(diào)整浮力。實(shí)際上在每一情況中，此壓艙水都會(huì)含有活的有機(jī)體，所述有機(jī)體的含量受水中溶解的氧的水平的影響。當(dāng)船到達(dá)其目的地且準(zhǔn)備裝載貨物時(shí)，船排放此壓艙水，因而會(huì)將有潛在侵害性的物種引入目的地港口的水生環(huán)境。每年有幾近40000艘大貨船將數(shù)十億噸的壓艙水載運(yùn)到全世界，因而一般相信此系造成將數(shù)百種的海洋侵害性物種引入非天然環(huán)境的原因。這些侵害的總損失并不確定，但是數(shù)種的估計(jì)達(dá)到數(shù)十億美元。為應(yīng)付此課題，許多國(guó)家的政府及美國(guó)州政府已經(jīng)通過(guò)法規(guī)來(lái)規(guī)范船艦壓艙水的處理，國(guó)際航海組織(International Maritime Organization)已經(jīng)提出了建議壓艙水的處理的指導(dǎo)方針草案。美國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)(United States Coast Guard)目前正對(duì)未來(lái)可能要用于進(jìn)入美國(guó)港口的貿(mào)易船艦的壓艙水處理要求建立指導(dǎo)方針。世界上的船隊(duì)包括海軍以及商業(yè)船艦的絕大部份是由鋼材制成。鋼在曝露于氧及水時(shí)會(huì)被侵蝕。船艦上被侵蝕的鋼結(jié)構(gòu)降低適航芯棒性，并且要采取昂貴的措施來(lái)避免及修復(fù)。全球每年估計(jì)要花費(fèi)數(shù)十億美元的成本來(lái)提供保護(hù)以防止船艦上的侵蝕以及修復(fù)侵蝕。在船上，侵蝕特別受到注意的區(qū)域之一便是在壓艙水箱槽中。例如，最大的油輪可能具有高達(dá)15，000, 000加侖(57，000噸)的壓艙水容量。壓艙箱槽結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期曝露于水(經(jīng)常是鹽水)中，產(chǎn)生了有助于快速侵蝕的條件。在撰寫此說(shuō)明書時(shí)，將壓艙箱槽上漆的成本典型上是每平方英尺5至10美元，而從其它的估計(jì)得知修復(fù)被侵蝕區(qū)域的成本大約為每平方英尺500美元。因此，需要這樣的水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在以具有時(shí)間及成本效益的方式抑制侵蝕的同時(shí)，去除水生有機(jī)體。去除壓艙水中的水生有機(jī)體的一種形式為，通過(guò)在從周圍水道取水時(shí)對(duì)水脫氧。溶液中溶質(zhì)氣體的濃度與溶液上方氣體的分壓(partial pressure) 成正比例。此物理現(xiàn)象是由亨利定律(Henry' s Law)規(guī)范，且溶解濃度可使用該溶質(zhì)的亨利定律常數(shù)來(lái)計(jì)算。因此，當(dāng)曝露于汽提氣體(例如氮或其它低氧氣體混合物)時(shí)，氧易于從含有在每百萬(wàn)(0. 001百分比)6至10份之間的溶解氧的水?dāng)U散至外部，以努力回至在空氣中所發(fā)現(xiàn)的大致上為79的氮及21%的氧的混合物。已有文獻(xiàn)記載了使用氦氣來(lái)栘除存在于壓艙水中的溶解氧，其在提供侵蝕抑制效果的同時(shí)也提供在效率及經(jīng)濟(jì)上理想的壓艙水處理手段。見 Mario N. Tamburri 等人在 Biolog. Conserv. (2002) 103 :331-341 的《壓艙水脫氧可在減少船的侵蝕的同時(shí)防止水生物的引入(Ballast water deoxygenation can prevent aquatic introductions while reducing ship corrosion.)〉〉。對(duì)于各禾中不同的可能汽提氣體及其混合物的亨利定律常數(shù)，顯示了各種不同的氣體可被用來(lái)將水脫氧。在船上，使水中的溶解氧曝露于汽提氣體的一有效率方式為在水中產(chǎn)生氣體的微細(xì)氣泡。產(chǎn)生在水中的微細(xì)汽提氣體氣泡，具有在微細(xì)氣泡從箱槽的底部向頂部浮動(dòng)時(shí)從水運(yùn)送溶解氧的能力。一種被公認(rèn)為產(chǎn)生微細(xì)氣泡的有效、安全、且可靠的方式為通過(guò)使用文氏管噴射器。
背景技術(shù)：
需要這樣的水處理尤其是壓艙水處理設(shè)備及方法，其容許船艦處理正從一港口區(qū)域被運(yùn)輸至另一港口區(qū)域的水。此種處理限制在環(huán)境上有害的效應(yīng)，此效應(yīng)可能在水于稍后被釋放至與原始獲得該水的環(huán)境在生態(tài)上不同的環(huán)境內(nèi)時(shí)發(fā)生。使用水處理設(shè)備及方法在現(xiàn)有技術(shù)中已眾所周知。例如，Browning的美國(guó)專利第 6，171，508號(hào)揭示殺死船壓艙水中的微生物的方法及設(shè)備。但是，Browning的'508號(hào)專利并未使用汽提氣體來(lái)將壓艙水脫氧，因此并未揭示任何侵蝕抑制特征，并且具有使用效率較差的真空機(jī)構(gòu)來(lái)從壓艙水移除溶解的氧的缺點(diǎn)。Rodden的美國(guó)專利第6，215，778號(hào)揭示使用臭氧來(lái)處理壓艙水的壓艙水處理。但是，Rodden的'778號(hào)專利并未涉及侵蝕，且并未使用較有效率的文氏管噴射器的促進(jìn)手段來(lái)處理壓艙水。類似地，Gill的美國(guó)專利第5，192,451號(hào)揭示控制船壓艙箱槽中的斑馬貽貝 (zebra mussel)的方法，其用可水溶解的二烷基己二烯季銨聚合物(dialkyl diallyl quaternary ammonium polymer)來(lái)處理壓艙水。但是，Gill的'451號(hào)專利沒(méi)有考慮在不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)下進(jìn)行水處理，并且并末涉及任何侵蝕抑制特征。另外，Chang的美國(guó)專利第5，376，282號(hào)及第5，578，116號(hào)均揭示了使用真空及攪動(dòng)來(lái)從水移除溶解的氧，以抑制斑馬貽貝的生存。但是，無(wú)論'282號(hào)專利還是'116號(hào)專利均未涉及較有效率的以文氏管噴射器促進(jìn)的汽提氣體的輸送來(lái)將壓艙水脫氧，并且具有在從水中移除溶解的氧的期間無(wú)法提供侵蝕抑制效果的進(jìn)一步的不利點(diǎn)。Decker的美國(guó)專利第6，126，842號(hào)揭示一種低濃度臭氧廢水處理方法，其將低濃度臭氧氣體與氧的氣體混合物在混合的同時(shí)噴射至廢水流內(nèi)，以減少?gòu)U水污染物。然而， Decker的'842號(hào)專利雖然提供使用文氏管噴射器的有效率的以臭氧為基礎(chǔ)的處理系統(tǒng)， 但是并未揭示船艦上壓艙水的處理，并且'842號(hào)專利也末提供使用氧汽提氣體所獲得的更大的有利點(diǎn)，例如效率增加及抑制侵蝕。Hartwig的美國(guó)專利第6，724，052號(hào)揭示了使用一系列的文氏管噴射器來(lái)用于臭氧的傳送的游泳池水的加臭氧技術(shù)。但是，Hartwig的'052號(hào)專利并未揭示將氧汽提氣體經(jīng)由文氏管噴射器噴射至水內(nèi)以將水脫氧，并且具有在所述的處理期間無(wú)法提供任何侵蝕抑制效用的額外缺陷。Savard的美國(guó)專利第4，246, 111號(hào)揭示了被用來(lái)以生物學(xué)方法處理廢水及澄清經(jīng)生物學(xué)處理的水的設(shè)備。但是，Savard的'111號(hào)專利并未使用氧汽提氣體于水的脫氧，且沒(méi)有提供侵蝕的抑制，其中所述水優(yōu)選為壓艙水，但是可視情況選擇。最后，Nold的美國(guó)專利第3，676，983號(hào)揭示了使用真空容室及攪動(dòng)來(lái)將液體除氣的設(shè)備及方法。但是，Nold的'983號(hào)專利要求液體必須有空化現(xiàn)象，并且并未使用文氏管噴射器來(lái)較有效率地增進(jìn)液體的除氣。雖然上述的專利滿足其特定的目的及需求，但是上述專利均末揭示在提供侵蝕的抑制的同時(shí)容許船艦處理正從一港口區(qū)域運(yùn)輸至另一港口區(qū)域的壓艙水的水處理系統(tǒng)及方法。上述專利及此技術(shù)中目前已知的其它水處理系統(tǒng)及方法，均未揭示使用噴射器機(jī)構(gòu)來(lái)促進(jìn)汽提氣體脫氧而同時(shí)也提供侵蝕抑制的水處理技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中所存在的目前已知類型的水處理系統(tǒng)及方法固有的上述不利點(diǎn)， 本發(fā)明提供一種水處理系統(tǒng)及方法，其使用經(jīng)由優(yōu)選為文氏管噴射器但是可視情況選擇的噴射器機(jī)構(gòu)噴射的氧汽提氣體，來(lái)促進(jìn)水的脫氧而克服現(xiàn)有技術(shù)中的不利處及缺點(diǎn)。因此， 隨后會(huì)更詳細(xì)地?cái)⑹龅谋景l(fā)明的一般目的為提供一種創(chuàng)新的水處理系統(tǒng)及方法，其具有以上所述的現(xiàn)有技術(shù)的所有有利點(diǎn)以及許多新穎的特征，而這些新穎特征導(dǎo)致了一種水處理系統(tǒng)及方法，從單獨(dú)的現(xiàn)有技術(shù)或其組合，均不能預(yù)期、不能使之顯而易知、不能使人想起、 或甚至未曾暗示出所述系統(tǒng)和方法。為達(dá)成此目的，本發(fā)明包含一種水處理系統(tǒng)，其具有一容器及可視情況選擇但是優(yōu)選為文氏管噴射器的一噴射器機(jī)構(gòu)，其中噴射器機(jī)構(gòu)具有可接收水的一入口通口，可接收氧汽提氣體的一噴射器通口，及可排出水的一出口通口。水進(jìn)入入口通口且通過(guò)噴射器， 其中水接觸經(jīng)由噴射器機(jī)構(gòu)的噴射器通口接收的汽提氣體。然后，水從出口通口被排出至容器。由噴射器機(jī)構(gòu)接收的汽提氣體是來(lái)自一氣體產(chǎn)生源。氣體可由將氣體源連接于容器的第一氣體傳送機(jī)構(gòu)、及將容器連接于噴射器機(jī)構(gòu)的噴射器通口的第二氣體傳送機(jī)構(gòu)傳送至噴射器機(jī)構(gòu)，所述容器優(yōu)選為壓艙箱槽但是可視情況選擇的。作為替代，容器可能選擇性地為一水導(dǎo)管，其中水從噴射器機(jī)構(gòu)直接通至周圍水道。與第一及第二氣體傳送機(jī)構(gòu)組合或是取代第一及第二氣體傳送機(jī)構(gòu)，可采用一第三氣體傳送機(jī)構(gòu)，其將氣體源連接于噴射器機(jī)構(gòu)的噴射器通口，且因而將汽提氣體從氣體源直接傳送至噴射器通口。優(yōu)選地但是可視情況選擇地，噴射器機(jī)構(gòu)串聯(lián)連接于一傳遞管路機(jī)構(gòu)，使得入口通口接收通過(guò)傳遞管路機(jī)構(gòu)的水，并且出口通口將水排出回至可連接于容器的傳遞管路機(jī)構(gòu)。另外，一升壓鼓風(fēng)機(jī) (booster blower)及/或可視情況選擇但是優(yōu)選為需量閥(demand valve)的一調(diào)節(jié)器，可在容器與噴射器機(jī)構(gòu)之間與第二汽提氣體傳送機(jī)構(gòu)串聯(lián)連結(jié)，以控制流入噴射器機(jī)構(gòu)的汽提氣體流。優(yōu)選地為許多船艦上有的壓艙泵，但是可視情況選擇的一泵機(jī)構(gòu)，可從一外部水源接收水且可通過(guò)噴射器機(jī)構(gòu)抽水。此系統(tǒng)也可包含再循環(huán)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)取得容器中的水，且將水從容器經(jīng)由一再循環(huán)管路機(jī)構(gòu)再循環(huán)，并且將水通過(guò)噴射器機(jī)構(gòu)而重新泵回至容器。此再循環(huán)機(jī)構(gòu)可視情況選擇性地但是優(yōu)選由可由一控制面板機(jī)構(gòu)啟動(dòng)的傳感器監(jiān)視，其中傳感器優(yōu)選地但是可視情況選擇地為氣體氧及溶解氧傳感器，其監(jiān)視存在于被處理的水中的氧的水平。本發(fā)明也可具有再充氧機(jī)構(gòu)以及在脫氧的水被釋放之前發(fā)生的再充氧步驟。此再充氧的作用為降低
5可能在將大量的脫氧水釋放至周圍水道時(shí)發(fā)生的負(fù)面環(huán)境效應(yīng)。當(dāng)然，本發(fā)明還有其它特征，所述特征會(huì)在下文敘述，且所述特征會(huì)形成附隨的權(quán)利要求的主題。本發(fā)明的諸多目的及有利點(diǎn)，對(duì)于熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者而言，在結(jié)合附圖，閱讀本發(fā)明的目前優(yōu)選但是為舉例說(shuō)明性質(zhì)的實(shí)施例的詳細(xì)敘述之后，會(huì)被輕易地理解。應(yīng)了解，本發(fā)明的應(yīng)用不限于以下所述及附圖所示的構(gòu)造細(xì)節(jié)及組件配置。本發(fā)明可有其它的實(shí)施例且可以各種不同的方式實(shí)施及執(zhí)行。并且應(yīng)了解，此處所采用的詞匯及術(shù)語(yǔ)只是為敘述的目的，而不應(yīng)被視為限制性質(zhì)。因此，熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者會(huì)了解，此揭示所依據(jù)的技術(shù)思想，可以容易地被利用成為用來(lái)設(shè)計(jì)執(zhí)行本發(fā)明的數(shù)個(gè)目的的其它結(jié)構(gòu)、方法、及系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此，很重要的是，權(quán)利要求應(yīng)被視為包含此種等效構(gòu)造，只要其不離開本發(fā)明的精神及范圍。因此，本發(fā)明的一目的為提供一種新創(chuàng)的水處理系統(tǒng)及方法，其具有現(xiàn)有技術(shù)水處理設(shè)備及方法的有利點(diǎn)，再加上額外的有利點(diǎn)及益處。本發(fā)明的另一目的為提供一種新的水處理系統(tǒng)及方法，其在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)及方法中提供一些有利點(diǎn)，而同時(shí)克服在常態(tài)下與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的一些不利點(diǎn)。本發(fā)明的另一目的為提供一種系統(tǒng)，其利用氧汽提氣體，且因而與其它傳統(tǒng)的噴布(sparging)或氣泡擴(kuò)散氣體傳送方法相比提供較有效率的汽提氣體傳送。此考慮到經(jīng)濟(jì)上的可行性且有效率的方式，藉此限制在未經(jīng)處理的水被釋放至在生態(tài)學(xué)上與原始獲得水處不同的環(huán)境內(nèi)時(shí)所可能導(dǎo)致的在環(huán)境上有害的效應(yīng)。本發(fā)明的另一目的為提供一種水處理系統(tǒng)及方法，用來(lái)容許船艦用優(yōu)選地但是可視情況選擇地由文氏管噴射器噴射至水流內(nèi)的氧汽提氣體處理水。這使得能夠有效率地處理水，而同時(shí)提供侵蝕的抑制，從而減少與水處理相關(guān)聯(lián)的整體維修及成本，所述水優(yōu)選地但是可視情況選擇地為壓艙水。另外，本發(fā)明也提供了一種水處理系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)和方法利用汽提氣體促進(jìn)的脫氧，使氧從水出分離出來(lái)。這種汽提系統(tǒng)及方法容許在提高效率且在不使用化學(xué)物品的情況下處理水。本發(fā)明的另一目的為提供一種創(chuàng)新的將水脫氧的方法，用于優(yōu)選地但是不限于抑制水生有機(jī)體的存活及/或抑制侵蝕的目的。此方法包含使用噴射器機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有可按收水的一入口通口，可接收氧汽提氣體的一噴射器通口，及可排出水的一出口通口，其中要被處理的水被供應(yīng)至入口通口，而汽提氣體被供應(yīng)至噴射器通口，因而在水內(nèi)誘發(fā)無(wú)數(shù)個(gè)微細(xì)氣泡，其中水中的氧從水相(aqueous phase)擴(kuò)散成為在該微細(xì)氣泡內(nèi)的氣相，所述噴射器機(jī)構(gòu)優(yōu)選地但是可視情況選擇地為文氏管噴射器的。此方法另外涉及將水及微細(xì)氣泡從噴射器機(jī)構(gòu)的出口通口排出至優(yōu)選為壓艙箱槽但是可視情況選擇的容器，其中微細(xì)氣泡從水釋放且因而使氧從水中擴(kuò)散。將水脫氧的方法可另外包含將該水再循環(huán)通過(guò)噴射器機(jī)構(gòu)以進(jìn)一步的脫氧，并且也可包含在將水從優(yōu)選為壓艙箱槽但是可視情況選擇的容器釋放至周圍水道之前對(duì)水充氧，或者作為選擇但并非唯一地，容器為連接于周圍水道的封閉箱槽或水導(dǎo)管。本發(fā)明的另一目的為提供可容易地且有效率地被制造及銷售的創(chuàng)新的水處理系統(tǒng)及方法。最后，本發(fā)明的目的為提供一種新創(chuàng)的水處理系統(tǒng)及方法，其就材料及勞動(dòng)力而言具有相當(dāng)?shù)偷闹圃斐杀荆⑶乙虼丝梢韵喈?dāng)?shù)偷氖蹆r(jià)販賣給消費(fèi)大眾及企業(yè)。如此，以上已經(jīng)廣泛地列出本發(fā)明的較重要特征的概要，以使以下的詳細(xì)敘述可被較好地了解，以及使本發(fā)明對(duì)此技術(shù)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)可被較好地察覺。本發(fā)明的目的以及各種不同的新穎特征均在附隨的成為此公開的一部份的權(quán)利要求書中被特定地指出。為對(duì)本發(fā)明，其操作上有利點(diǎn)以及其使用所達(dá)成的特定目的有較佳的了解，應(yīng)參考附圖和顯示本發(fā)明目前的實(shí)施例的敘述。


考慮以下的詳細(xì)敘述，可更佳地了解本發(fā)明，且以上所提出者以外的其它目的會(huì)變得顯明。所述描述參考了以下附圖，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的原理建構(gòu)的水處理系統(tǒng)及方法的目前實(shí)施例的處理流程圖。圖2為處于船艦中的本發(fā)明的水處理系統(tǒng)及方法的前視圖。圖3為包含有本發(fā)明的水處理系統(tǒng)及方法的船艦的頂視圖。圖4為本發(fā)明的水處理系統(tǒng)及方法的前視圖。圖5為本發(fā)明的水處理系統(tǒng)及方法的文氏管噴射器組件的前視圖。圖6為處于容器中的本發(fā)明的封閉式再循環(huán)系統(tǒng)的前視圖。各圖中相同的附圖標(biāo)號(hào)表示相同的零件。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考附圖，特別是圖1至5，圖中顯示了以參考數(shù)字10概括標(biāo)示的本發(fā)明的水處理系統(tǒng)及方法的目前的實(shí)施例。在圖1中，顯示了以下會(huì)敘述的使用汽提氣體脫氧的創(chuàng)新的水處理系統(tǒng)10的基本流程圖，此系統(tǒng)10容許船艦在提供侵蝕抑制的同時(shí)處理正從一港口區(qū)域運(yùn)輸至另一港口區(qū)域的水，更特別地，使用汽提氣體脫氧的水處理系統(tǒng)10具有供水從外部進(jìn)入船艦的進(jìn)水機(jī)構(gòu)12。然后，水經(jīng)由泵機(jī)構(gòu)被泵至噴射器機(jī)構(gòu)16的入口通口內(nèi)，其中所述泵機(jī)構(gòu)為例如壓艙泵14，但是不限于此，所述噴射器機(jī)構(gòu)16為例如文氏管噴射器上。從汽提氣體源18獲得的氧汽提氣體被傳送至噴射器機(jī)構(gòu)16的入口通口，此系由升壓鼓風(fēng)機(jī)20推動(dòng)，且可由調(diào)節(jié)器22進(jìn)一步控制，該調(diào)節(jié)器22較佳地但是可視情況選擇地為需量閥。另外，汽提氣體可從汽提氣體源18被泵至容器M內(nèi)，該容器M較佳地但是可視情況選擇地為船艦的壓艙箱槽。被傳送至噴射器機(jī)構(gòu)16的汽提氣體接觸噴射器機(jī)構(gòu)16內(nèi)的水，并且氧汽提氣體與水的混合物從噴射器機(jī)構(gòu)16被泵至容器M或船艦的壓艙箱槽。一旦該混合物處于容器M的內(nèi)部，已經(jīng)結(jié)合在由噴射器機(jī)構(gòu)16產(chǎn)生的微細(xì)氣泡內(nèi)的來(lái)自水的溶解氧與汽提氣體就浮至容器M的頭部空間(headspace)26。較佳地但是可視情況選擇地為氣體氧傳感器觀、溶解氧傳感器30的一系列傳感器可存在于容器M中，以監(jiān)視存留在水中的溶解氧的量。也可有控制面板機(jī)構(gòu)32來(lái)提供傳感器與系統(tǒng)整體的進(jìn)一步調(diào)節(jié)及控制。壓力閥和/或一系列的壓力閥34被動(dòng)地釋放氣體，以調(diào)節(jié)容器內(nèi)的壓力，其中壓力閥和/或一系列的壓力閥 34被定位在容器M的頂部部份上的。如果必要，容器M中的水的一部份可被再循環(huán)至再循環(huán)進(jìn)入點(diǎn)36，且被再泵通過(guò)壓艙泵14、噴射器機(jī)構(gòu)16而回至容器M內(nèi)，這較佳地但可視情況地是由該系列的傳感器選擇地決定和/或控制，而該傳感器系列又由控制面板機(jī)構(gòu)32控制。圖2顯示了當(dāng)本發(fā)明位于船、艦、或其它航海班輪中時(shí)所形成的水處理系統(tǒng)。如圖所示，水由通常位于船尾處的進(jìn)水機(jī)構(gòu)12帶至船艦上，其中所述水較佳地但可視情況選擇地為壓艙水。然后，水經(jīng)由泵機(jī)構(gòu)例如壓艙泵14被泵至噴射器機(jī)構(gòu)16，例如文氏管噴射器內(nèi)。然后，正從汽提氣體源18獲得的氧汽提氣體，可通過(guò)升壓鼓風(fēng)機(jī)20被泵至噴射器機(jī)構(gòu) 16內(nèi)。升壓鼓風(fēng)機(jī)20也可用來(lái)控制被引入水內(nèi)的汽提氣體的量，以趕得上船艦的容器M 中由水所造成的汽提氣體的排量(displacement)。汽提氣體也從汽提氣體源18被泵至容器M或壓艙箱槽內(nèi)，以在凈空的容器M中提供進(jìn)一步的侵蝕抑制。被送至噴射器機(jī)構(gòu)16 的汽提氣體與噴射器機(jī)構(gòu)16內(nèi)的水接觸，并且二者的混合物從噴射器機(jī)構(gòu)16被泵至船艦的容器對(duì)，該容器可視情況選擇但是較佳地為壓艙箱槽。一旦在容器M的內(nèi)部，已經(jīng)結(jié)合在由噴射器機(jī)構(gòu)16產(chǎn)生的微細(xì)氣泡內(nèi)的來(lái)自水的溶解氧與汽提氣體，上浮至容器M的頭部空間或在水上方的其它區(qū)域。一系列的壓力閥34控制容器對(duì)內(nèi)部于任何給定時(shí)間的壓力水平，其中所述壓力閥較佳地但是可視情況選擇地被定位在容器M的頂部上且延伸通過(guò)船艦的甲板的。圖3從上方顯示船艦，以顯示水處理系統(tǒng)處于船艦內(nèi)時(shí)的位置。如圖所示，水處理系統(tǒng)10會(huì)較佳地但是可視情況選擇地位于船艦的船尾或靠近船尾處，且將水泵至較佳地為位于船艦內(nèi)的壓艙箱槽M的容器內(nèi)。在圖4中，本發(fā)明被顯示成為使得來(lái)自周圍水道的水經(jīng)由傳遞管路機(jī)構(gòu)38進(jìn)入船艦內(nèi)。然后，水經(jīng)由泵機(jī)構(gòu)例如壓艙泵14被泵至噴射器機(jī)構(gòu)16上的入口通口內(nèi)，其中噴射器機(jī)構(gòu)16可視情況選擇地但是較佳地為與傳遞管路機(jī)構(gòu)38串聯(lián)連接的文氏管噴射器，而傳遞管路機(jī)構(gòu)38可較佳地但是可視情況選擇地結(jié)合有用于至容器的傳送的噴射流噴嘴網(wǎng)路。從氣體源18獲得的氧汽提氣體，較佳地但是可視情況選擇地包含至少90%的氮，其經(jīng)由第一汽提氣體傳送機(jī)構(gòu)40被傳送至較佳地但是可視情況選擇地為壓艙箱槽的凈空容器 M。然后，此汽提氣體從容器M由第二汽提氣體傳送機(jī)構(gòu)42傳送至噴射器機(jī)構(gòu)16的入口通口。汽提氣體至噴射器機(jī)構(gòu)16的傳送可由升壓鼓風(fēng)機(jī)20輔助，而升壓鼓風(fēng)機(jī)20也可用來(lái)增加引至水中的汽提氣體的量，以適應(yīng)容器M內(nèi)由水所造成的汽提氣體的排量，其中容器M可為但是不限于壓艙箱槽、水體(a body of water)、或水導(dǎo)管。被傳送至噴射器機(jī)構(gòu) 16的汽提氣體接觸噴射器機(jī)構(gòu)16內(nèi)的水，并且汽提氣體與水的混合物從噴射器機(jī)構(gòu)16通過(guò)傳遞管路機(jī)構(gòu)38被泵至容器24。容器M之間的空間代表較佳地但是不限于為一般形成在船艦上的貨物容納區(qū)域44。較佳地為氣體氧傳感器觀及溶解氧傳感器30的一系列傳感器可存在于容器M內(nèi)，以監(jiān)視被釋放及存留在水中的溶解氧的量，并且選擇性地，也可有控制面板機(jī)構(gòu)來(lái)啟動(dòng)及控制該系統(tǒng)。在圖5中，顯示了與傳遞管路機(jī)構(gòu)38串聯(lián)附接在一起的文氏管噴射器46。在此情況中，文氏管噴射器為由加州Bakersfield的Mazzei Injector Corporalion制造的型號(hào)為12050-SS的Mazzei噴射器。此Mazzei噴射器的結(jié)構(gòu)及操作在1999年1月沈日頒發(fā)給Angelo L. Mazzei的美國(guó)專利第5，563，128號(hào)中有顯示及敘述，其揭示借著參考結(jié)臺(tái)于此至如同在此完全揭露的程度。來(lái)自泵機(jī)構(gòu)的水進(jìn)入文氏管噴射器46的入口通48。氧汽提氣體經(jīng)由噴射器通口 50被傳送至文氏管噴射器46，并且水與汽提氣體在文氏管噴射器46的收縮部份52中接觸。然后，水及汽提氣體從收縮部份52被泵出，并且曾存在于水及汽提氣體中的溶解氧，此時(shí)借著微細(xì)氣泡56通過(guò)文氏管噴射器46的出口通口 M，其中微細(xì)氣泡56是通過(guò)將汽提氣體及水的經(jīng)由文氏管噴射器46泵出而產(chǎn)生的。微細(xì)氣泡56及此時(shí)被部份脫氧的水從出口通口 M行進(jìn)至傳遞管路機(jī)構(gòu)38，該傳遞管路機(jī)構(gòu)38將脫氧的水及微細(xì)氣泡最終載送至一容器，而在此容器中可能發(fā)生進(jìn)一步的脫氧。圖6顯示了容器中的封閉再循環(huán)系統(tǒng)。末被處理的水經(jīng)由傳遞管路機(jī)構(gòu)38進(jìn)入容器M，該容器M可視情況選擇但是較佳地為可密封的箱槽。一旦在容器M的內(nèi)部，就有泵機(jī)構(gòu)14來(lái)將水泵過(guò)另外的傳遞管路38。然后，水進(jìn)入可視情況選擇但是較佳地為文氏管噴射器的噴射器機(jī)構(gòu)16的入口通口 48。在噴射器機(jī)構(gòu)16的收縮部份52內(nèi)，水與由噴射器機(jī)構(gòu)16的噴射器通口 50接收的氧汽提氣體接觸。汽提氣體源18可視情況選擇但是較佳地位于容器M的外部且相鄰于容器對(duì)，該汽提氣體源18產(chǎn)生由氣體傳送機(jī)構(gòu)傳送至噴射器通口 50的汽提氣體。然后，水中所存在的溶解氧的大部份及汽提氣體，以微細(xì)氣泡形式從收縮部份52通過(guò)噴射器機(jī)構(gòu)16的出口通口 54，所述微細(xì)氣泡是借著汽提氣體及水經(jīng)由噴射器機(jī)構(gòu)16的泵唧而產(chǎn)生。連接于出口通口 M的傳遞管路38，將微細(xì)氣泡及此時(shí)被部份地脫氧的水從噴射器機(jī)構(gòu)傳遞通過(guò)噴射流噴嘴38而至容器M內(nèi)，其中微細(xì)氣泡行進(jìn)至在容器內(nèi)的頭部空間26，因而從水中釋放氧。壓力閥34或一系列的壓力閥可存在于容器M 的頂部部份上，以防止在容器M內(nèi)形成高壓。容器M內(nèi)的水可被繼續(xù)地再循環(huán)，且一系列的傳感器和/或控制面板機(jī)構(gòu)可被設(shè)置來(lái)監(jiān)視溶解氧及汽提氣體的水平，以決定再循環(huán)率和/或經(jīng)處理的水的從容器M可視情況選擇但是較佳地經(jīng)由另外的傳遞管路的排出率。此處所述的水處理較佳地但是并非必然地發(fā)生，使得當(dāng)船艦經(jīng)由較佳地但是不限于為文氏管噴射器的噴射器機(jī)構(gòu)泵唧船艦上的水時(shí)，水接觸被引入噴射器機(jī)構(gòu)的氧汽提氣體。一般而言，可能為單一或一系列的泵的泵機(jī)構(gòu)，從船艦周圍的水道抽吸水至傳遞管路機(jī)構(gòu)內(nèi)。船艦上的氧汽提氣體源可為此技術(shù)中已知的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)源或方法，例如可滲透膜片氮產(chǎn)生器，船艦煙道器，惰性氣體產(chǎn)生器，或其它類似裝置。對(duì)汽提氣體傳送的控制，可經(jīng)由與汽提氣體傳送機(jī)構(gòu)串聯(lián)連接的升壓鼓風(fēng)機(jī)及/或調(diào)節(jié)器，而汽提氣體傳送機(jī)構(gòu)連接于噴射器機(jī)構(gòu)。汽提氣體源由汽提氣體傳送機(jī)構(gòu)連接于一容器和噴射器機(jī)構(gòu)二者，其中所述容器較佳地但是可視情況選擇地為壓艙箱槽的或選擇性地多個(gè)容器。汽提氣體可由汽提氣體傳送機(jī)構(gòu)傳送至容器內(nèi)而充滿容器。另一汽提氣體傳送機(jī)構(gòu)容許汽提氣體流經(jīng)噴射器機(jī)構(gòu)。此汽提氣體傳送機(jī)構(gòu)可連接于容器且從容器傳送汽提氣體，或可連接于汽提氣體源而直接從汽提氣體源傳送汽提氣體。當(dāng)汽提氣體被傳送至，較佳地為文氏管噴射器的噴射器機(jī)構(gòu)時(shí)， 通過(guò)噴射器機(jī)構(gòu)泵出的水接觸汽提氣體，并且存在于水中的溶解氧從水傳遞至由噴射器機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的微細(xì)氣泡。這些微細(xì)氣體氣泡含有汽提氣體與氧的混合物，其與水一起從噴射器機(jī)構(gòu)被泵至容器內(nèi)。當(dāng)水被泵唧至容器內(nèi)時(shí)，可能存在于容器中的汽提氣體較佳地但是并非必定地以1 1的體積比被置換。此汽提氣體可被重新引至噴射器機(jī)構(gòu)，以使汽提氣體的使用有更大的效率。一旦在容器的內(nèi)部，微細(xì)氣泡浮至容器中水的表面，此時(shí)汽提氣體/氧混合物于該處被釋放至水上方的容器的頭部空間或區(qū)域內(nèi)。本發(fā)明也可包含將汽提氣體傳送至凈空的容器的汽提氣體傳送機(jī)構(gòu)，以防止氧在經(jīng)處理的水進(jìn)入容器時(shí)重新被引入經(jīng)脫氧的水。 此氧汽提方法的整體而言較佳但是可視情況選擇的效應(yīng)為阻礙水生有機(jī)體的存活，所述水生有機(jī)體為例如但是不限于為普遍存在于壓艙水中，或是或者同時(shí)也提供侵蝕抑制。
水處理的起動(dòng)及關(guān)閉是與船艦的進(jìn)水一致?？刹捎迷傺h(huán)機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)一步處理水， 而此需要可由存在于容器內(nèi)的一系列的傳感器來(lái)決定，該傳感器包括但是不限于氣體氧及溶解氧傳感器，其記錄水中的溶解氧濃度以選擇性地證實(shí)殺菌作用。如果再循環(huán)機(jī)構(gòu)必須被啟動(dòng)，則關(guān)閉操作較佳地但是可視情況選擇地由連接于傳感器及閥的控制面板機(jī)構(gòu)宋控制。在使用時(shí)，可了解此水處理系統(tǒng)及方法可用于侵蝕抑制器的同時(shí)被用于非化學(xué)的有效率的水處理。雖然已經(jīng)詳細(xì)敘述水處理系統(tǒng)及方法的目前實(shí)施例，但是顯而易見，可有均落在本發(fā)明的真實(shí)精神及范圍內(nèi)的修正及變化。因此，關(guān)于以上的敘述，應(yīng)了解本發(fā)明的部件的最佳化尺寸關(guān)系，其中包含尺寸、材料、形狀、形式、操作功能及方式、組裝及使用，對(duì)于熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者而言應(yīng)被視為顯而易見的，并且所有的對(duì)于圖中所示及說(shuō)明書中所述者而言為等效的關(guān)系均含蓋在本發(fā)明內(nèi)。例如，由各種不同的金屬、塑膠、或其它強(qiáng)固材料制成的任何合適的圓柱形導(dǎo)管，可被用于所述的傳遞管路機(jī)構(gòu)及/或再循環(huán)管路機(jī)構(gòu)。并且，雖然已經(jīng)敘述了具有水生物種殺菌及侵蝕抑制二者特性的汽提氣體誘發(fā)的脫氧的水處理，其較佳地但是可視情況選擇地在船艦上使用，但是應(yīng)了解此處所述的水處理系統(tǒng)及方法也可適用于廣泛的各種不同的水處理應(yīng)用，包括但是不限于廢水管理、農(nóng)業(yè)應(yīng)用、游泳池及溫泉應(yīng)用、石油及天然氣應(yīng)用、及各種不同的殺菌應(yīng)用。因此，許多形狀及尺寸的各種不同的容器或箱槽以及開放的水體(an open body of water)，也可被使，用來(lái)取代所述的基本容器或壓艙箱槽。另外，方法、組態(tài)、尺寸、形狀、及壓力和體積要求，可改變來(lái)配合具有各種不同的形狀及尺寸的各種不同的船艦，并且所述的封閉再循環(huán)系統(tǒng)及方法可從一容器轉(zhuǎn)移至另一容器。本發(fā)明也可與本發(fā)明需要但是已經(jīng)存在于船艦內(nèi)或其它處理位置處的各種不同的泵、容器、汽提氣體產(chǎn)生器或氣體源、壓力閥、及其他組件一起使用。因此，以上的敘述應(yīng)被視為只是舉例說(shuō)明本發(fā)明的原理。另外，因?yàn)槭炝?xí)此項(xiàng)技術(shù)者可輕易地思及極多的修正及改變，所以并不想要將本發(fā)明限制于所示及所述的確實(shí)構(gòu)造及操作，因此所有合適的修正及等效物應(yīng)被視為落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種壓艙水處理系統(tǒng)，包括用于接收壓艙水的壓艙箱槽；傳遞管路機(jī)構(gòu)(38)，其一端連接至所述壓艙箱槽，來(lái)自周圍水道的水經(jīng)由所述傳遞管路機(jī)構(gòu)進(jìn)入所述壓艙箱槽內(nèi)；所述傳遞管路機(jī)構(gòu)與文氏管噴射器(16)串聯(lián)連接，所述文氏管噴射器(16)具有用于接收水的一入口通口，用于接收氧汽提氣體的一噴射器通口，以及用于排出所述水的一出口通口；產(chǎn)生氧汽提氣體的氣體源(18)；第一汽提氣體傳送機(jī)構(gòu)(40)，其將氧汽提氣體傳送至所述壓艙箱槽；以及第二汽提氣體傳送機(jī)構(gòu)(42)，其將氧汽提氣體從所述壓艙箱槽傳送至所述文氏管噴射器(16)的入口通口，使得被傳送至所述文氏管噴射器(16)的氧汽提氣體接觸所述文氏管噴射器(16)內(nèi)的水，并且氧汽提氣體與水的混合物從所述文氏管噴射器(16)通過(guò)所述傳遞管路機(jī)構(gòu)(38)被泵至所述壓艙箱槽04)。
2.如權(quán)利要求1所述的壓艙水處理系統(tǒng)，另外包含可調(diào)節(jié)由所述噴射器通口接收的所述氧汽提氣體的升壓鼓風(fēng)機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的壓艙水處理系統(tǒng)，其中所述水通過(guò)泵裝置被泵送到所述文氏管噴射器(16)的所述入口通口。
4.如權(quán)利要求1所述的壓艙水處理系統(tǒng)，另外包含可調(diào)節(jié)由所述噴射器通口接收的所述氧汽提氣體的一調(diào)節(jié)器。
5.一種對(duì)壓艙水脫氧的方法，包括提供傳遞管路機(jī)構(gòu)(38)，其一端連接至所述壓艙箱槽，來(lái)自周圍水道的水經(jīng)由所述傳遞管路機(jī)構(gòu)進(jìn)入所述壓艙箱槽內(nèi)；所述傳遞管路機(jī)構(gòu)與文氏管噴射器(16)串聯(lián)連接，所述文氏管噴射器(16)具有用于接收水的一入口通口，用于接收氧汽提氣體的一噴射器通口， 以及用于排出所述水的一出口通口；提供產(chǎn)生氧汽提氣體的氣體源(18)；提供第一汽提氣體傳送機(jī)構(gòu)(40)，其將氧汽提氣體傳送至所述壓艙箱槽；以及提供第二汽提氣體傳送機(jī)構(gòu)(42)，其將氧汽提氣體從所述壓艙箱槽傳送至所述文氏管噴射器(16)的入口通口，使得被傳送至所述文氏管噴射器(16)的氧汽提氣體接觸所述文氏管噴射器(16)內(nèi)的水，并且氧汽提氣體與水的混合物從所述文氏管噴射器(16)通過(guò)所述傳遞管路機(jī)構(gòu)(38)被泵至所述壓艙箱槽04)。
6.如權(quán)利要求5所述的對(duì)壓艙水脫氧的方法，另外包含提供可調(diào)節(jié)由所述噴射器通口接收的所述氧汽提氣體的升壓鼓風(fēng)機(jī)。
7.如權(quán)利要求5所述的對(duì)壓艙水脫氧的方法，另外包含通過(guò)泵裝置將水泵送到所述文氏管噴射器(16)的所述入口通口。
8.如權(quán)利要求5所述的對(duì)壓艙水脫氧的方法，另外包含提供可調(diào)節(jié)由所述噴射器通口接收的所述氧汽提氣體的一調(diào)節(jié)器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種壓艙水處理系統(tǒng)，包括壓艙箱槽；傳遞管路機(jī)構(gòu)，水經(jīng)由傳遞管路機(jī)構(gòu)進(jìn)入壓艙箱槽內(nèi)；傳遞管路機(jī)構(gòu)與文氏管噴射器串聯(lián)連接，文氏管噴射器具有用于接收水的一入口通口，用于接收氧汽提氣體的一噴射器通口，以及用于排出水的一出口通口；產(chǎn)生氧汽提氣體的氣體源；第一汽提氣體傳送機(jī)構(gòu)，其將氧汽提氣體傳送至壓艙箱槽；以及第二汽提氣體傳送機(jī)構(gòu)，其將氧汽提氣體從壓艙箱槽傳送至文氏管噴射器的入口通口，使得被傳送至文氏管噴射器的氧汽提氣體接觸文氏管噴射器內(nèi)的水，并且氧汽提氣體與水的混合物從文氏管噴射器通過(guò)傳遞管路機(jī)構(gòu)被泵至壓艙箱槽。還提供了相應(yīng)的對(duì)壓艙水除氧的方法。
文檔編號(hào)B01D19/00GK102276006SQ20111015509
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2003年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月2日
發(fā)明者P·D·麥克納帝 申請(qǐng)人:P·D·麥克納帝