一种船舶压载水的处理方法及放电反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的是一种船舶压载水的处理方法及放电反应装置。压载水首先通过进水管路到达不锈钢滤网，然后经过微孔过滤器过滤再进入到放电反应装置中，放电反应装置中添加有颗粒催化剂，在放电反应装置中向高压电极和地电极之间施加脉冲高压产生高压脉冲放电，放电的同时向放电反应装置内通入含氧气体，经过放电反应装置处理过的压载水通过在放电反应装置出口处的过滤器进入到压载仓中。本发明专利技术能够在压载水排放以前，使放电产生的等离子体直接快速地与压载水中的外来病原体和有害水生物反应，并在一系列在线产生的物理化学效应的作用下使之被杀死或灭活，减少压载水对于海洋的污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种水处理方法，具体地说是一种船舶压载水的处理方法。本专利技术还涉及一种船舶压载水的处理装置。
技术介绍
船舶要在海上安全航行，必须根据当时的装载状态和自身性能加载一定量的压载 物，其作用是保证船舶具有良好的稳性和浮性。自19世纪80年代以来，船舶开始普遍采 用水作为压载物，称之为船舶压载水。船舶如果装入了含有有害的水生生物或病原体的压 载水，并将这些压载水排放到港口国水域，就会对当地生态环境、经济及人类的健康产生威 胁，并且这些威胁是长期的。随船舶压载水造成的海洋物种对海洋环境的侵害，已被全球 环境基金组织确认为危害海洋的四大威胁之一。随着航运业的发展，船舶吨位越来越大， 航速越来越高，这就意味着生物种群在各大洋之间传播的天然障碍大大减弱了。据估计全球船舶每年携带的压载水大约有ioo亿吨，而船舶每天在压载水中所携带的水生物就有4000-7000种。研究表明，许多种细菌、植物和动物即使经过数月的航程，仍以一种变异的形 式存活于船舶携带的压载水和沉积物中。在对压载水的管理和控制方面，我国已远远落后 于欧美国家。鉴于我国所面临的日益严峻船舶压载水污染，找到适合处理压载水污染的技 术已成为刻不容缓的问题。 目前国内外研究较多的处理船舶压载水的方法主要有机械法，物理法和化学方 法。机械方法主要有过滤法，过滤法被认为是一种对环境危害最小的压载水处理法，但很难 用于处理大量的压载水。物理方法主要是加热法，但如果生物以休眠孢子的形式存在，可能 不一定被杀灭。另外会引起大量盐分析出积垢，金属舱壁腐蚀现象也会加重。化学氧化方 法效果比较明显，主要有化学药剂氧化法，微波法、絮凝法、紫外辐射法，电解法和羟基自由 基水氧化法等。但是由于目前的研究比较少且能耗较大，效率较低和成本较高，因此 化学法对于船舶压载水的污染治理还有待于进一步深入。近年来，将高压脉冲放电技术应 用于污染水的处理研究，在国内外引起了许多研究者们的关注。高压脉冲放电过程能够产 生具有较高化学反应活性的等离子体，它综合了高能电子束辐射氧化、臭氧氧化、紫外光照 射和活性自由基物质的作用机理，是一种非常有效的高级氧化技术。高压脉冲放电方法由 于脉宽和脉冲前沿上升时间均为ns级，脉冲电源的载空比大于1 : 104，脉宽小，脉冲前沿 上升时间短，其能量基本上不消耗在对产生自由基无用的质量较大的离子加速迁移上，而 是只加速质量较小的电子，使其具有形成高活性自由基所需的能量，促进水中有机物质的 激发、裂解或电离，因而能量利用率较高。该技术要求的条件温和，操作简便。在污染水处 理过程中不会造成二次污染，是一种清洁的处理工艺。用这种方法来治理船舶压载水的污 染，将有广阔的应用空间。公开号是CN01074138A，名称是《一种处理船舶压载水的新方法》 的专利公开一种属于液相放电等离子体与生物应用
的处理船舶压载水的新方法 ，在该方法中的放电电极与待处理压载水接触面积较小，处理的水量有限。 本专利技术相关的对比文件包括 专利公开号CN 1197786的专利文件，在船上输送压在水过程中杀灭生物的方 法和设备； Mindi Bai， Xiyao Bai， Dongmei Zhang， Bo Yang， K印ing Zhan， Effect ofHydroxyl Radicals on Photosynthesis Pigments of Phytoplankton of Ship ' s BallastWater， Recent Developments in Applied Electrostatics,2004，226-229 ; 专利公开号CN 101074138A的专利文件， 一种处理船舶压载水的新方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够减少压载水对于海洋的污染，成本低，效率高和 能耗小的一种船舶压载水的处理方法。本专利技术的目的还在于提供一种船舶压载水处理的放 电反应装置。 本专利技术的目的是这样实现的 船舶中的压载水首先通过进水管路到达不锈钢滤网，然后经过微孔过滤器过滤再 进入到放电反应装置中，放电反应装置中添加有颗粒催化剂，在放电反应装置中向高压电 极和地电极之间施加10 60千伏特的脉冲高压产生高压脉冲放电，放电的同时向放电反 应装置内通入含氧气体，压载水在放电反应装置内的停留时间为O. 1 2小时，经过放电反 应装置处理过的压载水通过在放电反应装置出口处的过滤器进入到压载仓中。 本专利技术的方法还可以包括 1 、所述含氧气体是空气、氧气或者臭氧中的一种。 2、所述通入含氧气体的气体流速为100 10000mL/min，气泡直径范围为20微 米 10毫米。 3、所述颗粒催化剂是活性氧化铝、活性氧化铝表面负载光催化剂二氧化钛，或在 活性氧化铝表面负载羟基氧化铁中的一种。 4、所述颗粒催化剂直径为2 10毫米。 本专利技术的放电反应装置的组成包括绝缘材料壳体，壳体底部设置有压载水进水 管、上部设置有出水管，在壳体中设置高压电极和地电极两个电极，通过高压脉冲电源向高 压电极和地电极之间施加10 60千伏特的脉冲高压，高压电极为不锈钢钢丝或不锈钢网 筒、两侧通过固定结构固定其位置，地电极为不锈钢网筒或者不锈钢圆筒电极，在反应装置 内添加颗粒催化剂，反应装置底部设置曝气管。 本专利技术的放电反应装置还可以包括 1、所述高压电极为不锈钢钢丝，不锈钢钢丝直径为0. 5 20毫米。 2、所述地电极为不锈钢网筒，不锈钢网筒的网格边长为1 50毫米。 3、所述添加颗粒催化剂为活性氧化铝、在活性氧化铝表面负载光催化剂二氧化钛或者是在活性氧化铝表面负载光催化剂羟基氧化铁。 4、所述添加颗粒催化剂的粒径为2 10毫米。 船舶中的压载水首先通过进水管路到达不锈钢滤网，去除较大悬浮污染物和悬浮 水生物等，也可以在腐蚀性很强的海水中不会受到腐蚀而失效。然后通过到达微孔过滤器 过滤，进入到放电反应装置中。装置外层由绝缘材料制成，在该装置中，存在两个电极分别 为高压电极和地电极，两个电极连接到高压脉冲电源。在反应装置底部均匀分布微孔曝气管，通过曝气管可以向装置内通入空气，氧气或者臭氧。进水管和曝气管交错分布，使得水 和气能够充分的均匀的混合。同时可以向电极之间添加高介电常数的固相颗粒，并在颗粒 表面负载光催化剂二氧化钛或者羟基氧化物，这样在反应系统内存在着复杂的三相交界放 电现象。 专利技术效果是本专利技术中当电极之间施加脉冲高压时，并向反应装置内通入空气或 者氧气，在电极之间产生的强电场中会形成高能电子，在高能电子的作用下，会形成多种具 有较高活性的等离子体(*0H， *H， .0，1。2， *!102，11202，03等)，这些活性物种可以在线生成，生成之后便可与水中的水生生物和病原体快速反应，减少损耗。另外还产生了等离子通道 内的高温热解、等离子通道表面的紫外光解以及由于通道临近处产生的气泡而引起的液电 空化效应和超临界水氧化等物理效应。在电极之间一旦应用了脉冲电压，电子被加速并获 得足够的能量来离解和激发水分子，然后电子雪崩从已经存在于溶液中的微气泡或是由于 液体加热所产生的微气泡中开始形成。当放电通道中的电子雪崩到达了对面电极，击穿产 生。电流增加，放电通道放大，通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶压载水的处理方法，其特征是：船舶中的压载水首先通过进水管路到达不锈钢滤网，然后经过微孔过滤器过滤再进入到放电反应装置中，放电反应装置中添加有颗粒催化剂，在放电反应装置中向高压电极和地电极之间施加１０～６０千伏特的脉冲高压产生高压脉冲放电，放电的同时向放电反应装置内通入含氧气体，压载水在放电反应装置内的停留时间为０．１～２小时，经过放电反应装置处理过的压载水通过在放电反应装置出口处的过滤器进入到压载仓中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱丽楠，王永军，郜冶，刘慧，任芝军，刘桂芳，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93