利用船用發動機的排出氣體的壓艙配重水處理方法及其處理裝置的制作方法

專利名稱：利用船用發動機的排出氣體的壓艙配重水處理方法及其處理裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種設置于船舶上，分離及去除壓艙配重水中海洋微生物的壓艙配重水處理方法及處理裝置，尤其涉及一種利用從船用發動機排出的氣體將壓艙配重水中氫離子濃度調解為酸性，以此消滅上述海洋微生物，同時控制作為大氣污染源的排出氣體的新的壓艙配重水處理方法及處理裝置。
背景技術：
壓艙配重水據了解，地球上生產的貨物的80%是由船舶在國際上移動，為了此種船舶移動每年有大約30 50億噸海水在國際上移動。目前的實情是，由于船舶的貨物的國際性移動，附著在船舶外部或者被含在壓艙配重水中被轉移的外來海洋微生物正威脅著本地海洋生態系。通過該路徑的外來種的流入認為是擾亂海洋生態系的原因之一，并且海洋生態系的擾亂不僅導致本地生物的滅種，還能破壞海洋生態環境，因此從這種觀點來看，被視為是比起單純的海洋污染更為嚴峻的現實。如上所述的壓艙配重水(ballast water)是指,船舶卸貨時，為了防止船舶穩定性的降低，與卸貨量成比例的存于船舶內的海水，其中，船舶卸貨時由于浮力導致其重心變高，船舶穩定性也隨之降低。反之，船舶裝貨時，將會排出壓艙配重水，排出量也與卸貨量成比例。如上所述，對于船舶航行所必需的壓艙配重水問題，隨著國際間交易量的增加導致了被包含在壓艙配重水中的生物個體的地理移動，并且該海洋微生物個體的移動被指出是擾亂海洋生態系的原因。關于壓艙配重水的移動具體分析其現實，起因于壓艙配重水排出的外國或者其他地域的海洋微生物種，如果適應于排出本地的環境時，隨著發生旺盛的繁殖現象自然地在本地海域實現本土化，同時擴散到鄰近海域。即，本地海洋生物資源將會受到很大的影響。 根據不同情況，外來種與本地種之間形成均衡狀態也會發展為有利的情況，但是現實往往不會如此，本地海域的生態系因食物鏈能導致很大的變化，因此由于魚種的變化不僅對經濟方面還是不同種類的漁業生產也會導致決定性問題。總體而言，外來海洋微生物的流入將會誘導并不想發生的海洋生態系的變化，并且我們的生活隨之也會受到無關于我們所想的很大的影響。參考仁川港和釜山港的統計，從新西蘭、臺灣、香港、新加坡、北太平洋、巴基斯坦及日本近海等地流入的壓艙配重水中的海洋微生物種，即，浮游植物、浮游原生動物、浮游后生動物、其他浮游生物等，將這些海洋微生物種以種、屬或者上位階段分類群進行分類來看，則分類群共有7至53個。另外，分類的海洋微生物的出現的分類群共有170個(浮游植物硅藻、甲藻及其他90個；浮游后生動物56個；浮游原生動物24個)(Yoo et al. 2006)。壓艙配重水中的各個海洋微生物是可以根據取水海域的分布得知，但是在壓艙配重水的交換工作中壓艙配重水并不是完全互相交替，而是以相互混合的狀態存在。因此，如果考慮如上所述的現象，以上述海洋生物等作為處理對象標準消滅和處理壓艙配重水中的海洋微生物，則會派生出更為有價值的有用的結果。因此，為了防止因上述壓艙配重水的移動所能發生的生態、經濟上的損失，并且為了保全生物多樣性，國際海事組織(MO)于2004年2月通過了 “控制及管理船舶的壓艙配重水與沉淀物的國際公約”。并且，規定了于2015年末為止，從事于國際航海的船舶上有義務安裝壓艙配重水處理裝置。船舶排出氣體具體來看船用發動機的排出氣體的現狀，則一般與船用發動機(大部分為才有柴油機)所排出的排出氣體的選定有關的，作為被檢測到的基礎數據，優先可舉例勞埃德-費爾普萊數據庫(Lloyds-Fairplay Database)。根據上述數據庫的顯示,2007年度世界總船 數為45，620艘，以該數據為準計算二氧化碳的排出量，則36，638艘貨船共排出有839. 95百萬噸、2，801艘客船共排出有93. 67百萬噸及6，281艘400GT級以下船舶共排出有9. 82百萬噸，即，二氧化碳的總排出量為943. 44百萬噸。因此，以此為依據可以推理出二氧化碳等大力貢獻于海洋污染的事實。因此，“國際海事機構”也在推進對此的管制。另外，具體來看船舶排出氣體的組成成分比例，大約為CO2 95. 48%, NO2 2. 76%, SO2 I. 10%, CO0. 11%,HC 0.33%及 PM 0. 22% (以 2004 年 MAN Diesel 為準)，但是于 2007 年從 45，620艘各種船舶中統計的全世界二氧化碳的排出量為943. 44百萬噸，因此對于因船舶運航所發生的作為大氣污染主犯的CO2的處理，被認為是與海洋微生物轉移問題同等重要及當務之急的問題。到目前為止適用的壓艙配重水的處理技術，一般趨勢是大部分為聯系存有海水的壓艙配重水存儲罐直接實施。因此，也會發生包含于海水中的海洋微生物在壓艙配重水存儲罐中旺盛生長的不必要的作用，因此認為對于海洋微生物的處理技術是必須必要而且非常重要的。因為海洋微生物的成長及繁殖導致二次污染問題，因此最小化該問題也有利于經濟。并且，事先調節海洋微生物量，可以使后續海洋微生物的消滅過程更為容易、有效地推進。另外，分析提示的壓艙配重水中海洋微生物的消滅方法，則大概可以分為氯過氧化物酶法、臭氧法、電解法、紫外線法及脫氧法等，該等方法各自具有如下問題。、氯過氧化物酶法、臭氧法等雖然殺菌效果很有效，但是還需要另外中和或者去除剩下的過氧化物，因此需要對應的多種附帶設備等，并且應該采取壓艙配重水的有關設備的腐蝕防止方法。電解法也與氯過氧化物酶法相同，雖然殺菌效果非常良好，但是滴定適當濃度及適量生產消滅海洋微生物的氯過氧化物酶是并不容易的問題，并且，此方法也會有與上述臭氧法等相同的腐蝕問題。紫外線法是雖然裝置設備簡單、裝置運行比較容易，但是總要考慮紫外線燈的壽命及電容等必須配備的裝置，同時大量消耗電能的問題也是要參考的事項。并且，脫氧法在裝置設備方面雖然顯得很簡單，但是正確的工藝分析認為非常重要的因素，因此海洋微生物的消滅效果也可以認為有一定程度的不足。特別是，在美國專利(專利號為US6，722，933 B2)公開的內容有，使海洋微生物急劇增殖，適量投放微生物的食物經過一定時間后為急劇誘導缺氧加入焦亞硫酸鈉以此控制氧氣(在缺氧狀態下可以生成硫化氫或者可以釋放硫)，并且通過注入氮氣或者利用真空裝置排氣的方法，總體而言，選擇了壓艙配重水中去除氧的方法來推進及控制海洋微生物的消滅。只是上述專利中海洋微生物食物的供給、焦亞硫酸鈉的使用、氮氣的使用等尚有需要改善的余地。即，由于食物的二次污染、由于焦亞硫酸鈉的腐蝕問題、同時由于焦亞硫酸鈉的二次污染及只為去氧的氮氣的使用等均會導致其它的新問題。并且，美國專利(us2007/0261626 Al)中首先議論的核心技術為提高壓艙配重水中的溶氧量，同時通過向海洋微生物供給食物助海洋微生物的急劇增殖后減壓(underpressurized condition)至比大氣壓低的技術，在真空度為-2 _4psi范圍內進行處理去除海洋微生物的方法。但是，由于食物的海洋微生物的增殖可以預測到由于剩余食物的二次污染，同時還有實際上對于大容量罐的減壓不容易進行調整等操作的問題。
上述壓艙配重水處理技術充分存有腐蝕防止到降低處理等問題。因此，現有的壓艙配重水處理技術在通過消滅方法的消滅處理步驟后大部分緊隨有被處理的壓艙配重水的中和步驟。總體而言，如上所述導致的多種問題使全面再檢討在壓艙配重水處理技術中海洋微生物的消滅處理方法，更是，導出了應當需要更能提高處理效果的經濟的處理方法的結論。因此，作為前處理概念，打好事先精確過濾海水一次性去除海洋微生物，使能有效地消滅及處理海洋微生物的基礎，提供了通過調節壓艙配重水的PH，消滅及處理壓艙配重水中的海洋微生物的方法。實際上，分析已公開的有關壓艙配重水的處理方法的技術，調整壓艙配重水的pH消滅海洋微生物的方法中，與提供調節pH的技術中利用從船用發動機排出的船用發動機排出氣體(stack gas from marine engine)的方法,很難查到與此類似的各個內容。

發明內容
(一 )、需要解決的技術問題本發明提供一種壓艙配重水的處理方法，在消滅及處理海洋微生物之前利用精確的過濾方法選擇性分離及去除海洋微生物，以此提高消滅及處理海洋微生物的效率，并且最小化消滅及處理海洋微生物時伴有的上述副作用及隨之的修復后處理的非常有效并且經濟為主旨。并且為了實現本發明上述目的，本發明提供一種消滅海洋微生物的技術，首先精確過濾壓艙配重水，隨后調節壓艙配重水的PH，尤其在pH調節中積極利用從船用發動機排出的排出氣體，決定性參與船用排出氣體的控制問題中。本發明提供一種新的壓艙配重水處理方法，與上述有區別的技術目標是通過對海水的事先處理選擇性分離海洋微生物，使有效地進行消滅及處理海洋微生物，并且利用CO2等誘導壓艙配重水的氫離子濃度的變化，另外很好得符合國際海事機構的防止環境污染指南。(二)、技術方案為了解決上述技術問題，本發明提供一種壓艙配重水處理方法，該方法為消滅壓艙配重水中海洋微生物的方法，其特征在于，提高壓艙配重水的氫離子濃度消滅海洋微生物。由于包含在海水的海洋微生物大部分在較低PH中死亡，因此通過調節pH消滅壓艙配重水中的海洋微生物。此時,壓艙配重水的氫離子濃度為pH5. 0以下為佳，pH為4. 0至5. 0為最佳。該結果是通過很多文獻驗證得到的，更低的PH會導致腐蝕等副作用，因此降低pH值，使其只能消滅海洋微生物，對pH調節有必要適當的技術性接近。如上所示，適用通過pH調節的海洋微生物的消滅方法時，最好是與壓艙配重水罐一起建立另外的壓艙配重水處理罐，推進海洋微生物的消滅工作。此時,作為前處理方法之一，提高待處理的壓艙配重水的溶氧度，使海洋微生物的活躍地活動，雖然實際上會有所幫助，但是總體來看，以壓艙配重水的海洋微生物處理為主旨，并不是提供或者有幫助的重要的技術問題。只是作為對于壓艙配重水的前處理概念，對于該海水進行精確過濾，事先分離出50pm以上大小的海洋微生物，可以說是對于壓艙配重水罐內部的海洋微生物的繁殖與生長的防止措施中的一個，并且從結果來看，認為是修復消滅及處理海洋微生物的一種方法。本發明另一個特征在于，如前所述，在調節pH時利用船用發動機排出的排出氣體。即，過濾船用發動機的排出氣體分離及去除顆粒物質(PM)等，向壓艙配重水注入過濾過的船用發動機的排出氣體，以此提高氫離子濃度，消滅及去除壓艙配重水中海洋微生物。此時，最好是使船用發動機的排出氣體通過熱交換的方法降低船舶排出氣體的溫度后，再注入到壓艙配重水。如此處理的理由為，利用CO2調節pH時，能很好地符合CO2氣體的特 性，即根據亨利定律(Henry’ s Law)越冷卻越能增加壓艙配重水的CO2溶解度的特性的突破性處理步驟。作為附加效果，在壓艙配重水排出罐內消滅及處理過海洋微生物的壓艙配重水與船用發動機的排出氣體進行熱交換，以此提高待排出的壓艙配重水的問題，使第二次消滅及處理在壓艙配重水處理罐中沒被消滅殘留的剩余海洋微生物，同時排除及分離排出壓艙配重水的CO2,使壓艙配重水的pH與一般海水的pH接近，以此符合壓艙配重水的排出條件。并且，上述壓艙配重水的氫離子濃度不僅是可以注入船用發動機的排出氣體，還可以注入酸性物質(例如液體狀態的醋酸或者鹽酸等)也能調節。即，本發明是包括利用船用發動機的排出氣體，為了調節好PH值根據需要加入酸性物質變化氫離子濃度的步驟，本發明提供了利用排出氣體的PH調節的突破性方法，同時更為具體地實現防止或者減少地球大氣污染的卓越的效果。(三)、有益效果根據本發明提供的一種利用船用發動機的排出氣體的壓艙配重水的處理方法，通過調節壓艙配重水中氫離子濃度(PH)去除壓艙配重水中海洋微生物，與現有其它技術相t匕，能控制在消滅及去除海洋微生物時能導致的副作用。并且，最小化像防止腐蝕等修復附帶設備，另外再次利用通過精密過濾進行前處理的海水作為壓艙配重水，提高了海洋微生物的消滅效果，更為經濟，效果更好。并且，根據本發明，利用從船舶產生的排出氣體調節壓艙配重水中氫離子濃度(pH)，可以實踐性地參與到作為地球大氣污染主原因的排出氣體的控制。因此，不需要獨立處理CO2所需的另外的設備，因此更為有利于環境，確保特別的經濟效果。


圖I為根據本發明較佳實施例的利用船用發動機排出氣體的壓艙配重水的處理方法的步驟圖；圖2為實施根據本發明較佳實施例的利用船用發動機排出氣體的壓艙配重水的處理方法的設備簡要圖。
具體實施例方式下面，結合附圖詳細說明本發明的利用船用發動機排出氣體的壓艙配重水的處理方法的具體實施例。圖I為根據本發明較佳實施例的利用船用發動機排出氣體的壓艙配重水的處理方法的步驟圖。如圖I所示，根據本發明的壓艙配 重水處理方法包括利用流入部過濾裝置過濾流入的海水后作為壓艙配重水利用的步驟Sio ;用壓艙配重水罐運送過濾過的壓艙配重水的步驟S20 ;利用壓艙配重水處理罐運送壓艙配重水的步驟S30 ;向壓艙配重水處理罐中的壓艙配重水注入船用發動機的排出氣體，提高壓艙配重水的氫離子濃度，根據需要向壓艙配重水處理罐中壓艙配重水加入酸性物質,調節壓艙配重水的氫離子濃度的步驟S40 ；提高消滅及處理后排出的壓艙配重水的溫度，排除包含在壓艙配重水的二氧化碳，最終將壓艙配重水中氫離子濃度調節到與正常一般海水的氫離子濃度一致的步驟S50 ;及在排出經過消滅及處理的壓艙配重水之前，再次進行過濾，然后排出的步驟S60。上述利用流入部過濾裝置過濾流入的海水后作為壓艙配重水利用的步驟SlO是指，在流入作為壓艙配重水使用的海水的過程中，通過過濾裝置事先分離及去除50 以上的海洋微生物后，存儲可以作為壓艙配重水利用的流入船舶的海水。用壓艙配重水罐運送過濾過的壓艙配重水的步驟S20是指，為了作為壓艙配重水利用通過過濾過率掉海洋微生物的海水，利用壓艙配重水罐運送的步驟。利用壓艙配重水處理罐運送壓艙配重水的步驟S30是指，為了消滅活在壓艙配重水中的海洋微生物，利用壓艙配重水處理罐運送的步驟。即，船舶經過一定時間或者經過一定居里后，到排出壓艙配重水時，壓艙配重水被壓艙配重水處理裝置運送，做消滅及去除海洋微生物的準備。特別是，壓艙配重水處理罐為消滅及去除壓艙配重水中海洋微生物的裝置，利用耐酸性物質等事先處理壓艙配重水處理罐內部，控制由于注入酸性物質或者注入船用發動機的排出氣體等原因所導致的腐蝕問題。向壓艙配重水處理罐中的壓艙配重水注入船用發動機的排出氣體，提高壓艙配重水的氫離子濃度，根據需要向壓艙配重水處理罐中壓艙配重水加入酸性物質，調節壓艙配重水的氫離子濃度的步驟S40是指，向利用壓艙配重水處理裝置運送的壓艙配重水中注入船用發動機的排出氣體，由此提高氫離子濃度，消滅壓艙配重水中海洋微生物的步驟。特別是，上述船用發動機的排出氣體通過另外的過濾器去除顆粒物質(PM)等異物，再通過熱交換等方法進行冷卻處理后注入到壓艙配重水中。此時，在注入船用排出氣體之前向壓艙配重水處理罐注入壓縮空氣可以增值壓艙配重水處理罐內的壓艙配重水中的海洋微微生物。在注入上述船舶發動機的排出氣體時，雖然因注入壓縮空氣增殖壓艙配重水中海洋微生物能特別有助于海洋微生物的消滅效果，但是并不是具有任何特別的意義。船用排出氣體為從船用發動機排出的氣體，其中，二氧化碳(CO2)為典型氣體，根據本發明的壓艙配重水的處理方法提供利用二氧化碳控制地球大氣污染的根本的、具有確切意義的效果。并且，由于船用排出氣體的注入的壓艙配重水中氫離子濃度換算為PH維持在5. 0以下比較好，維持在4. 0至5. 0最佳。這是均考慮到消滅海洋微生物的pH范圍及對此有影響的有關設備等的腐蝕問題之后的數據。因此，使上述壓艙配重水中氫離子濃度變為適當值，要調節注入的二氧化碳的量。并且，隨著二氧化碳的注入得到適當的壓艙配重水的PH值時，最好是中斷二氧化碳的注入。并且，如果注入船用發動機的排出氣體得不到所需水平的氫離子濃度時，或者船用發動機的排出氣體的供給不順暢時，向壓艙配重水處理罐中加入酸性物質，以此調節壓艙配重水的氫離子濃度消滅壓艙配重水中海洋微生物。酸性物質典型的有醋酸或者鹽酸等。向壓艙配重水處理罐中注入存儲在酸性物質存儲罐中的醋酸或者鹽酸，以此提高壓艙配重水的氫離子濃度。即，根據本發明利用船用發動機的排出氣體的壓艙配重水的處理方法包括注入船用發動機的排出氣體，根據需要注入酸性物質的步驟S40，可以相互互補性或者選擇性調解壓艙配重水處理罐中壓艙配重水的氫離子濃度。并且，消滅了海洋微生物的壓艙配重水被壓艙配重水排出罐運送后，可以再次過濾后排出或者根據程度直接排出。根據氫離子濃度的變化存活在壓艙配重水中典型的海洋微生物的死亡率如下表。表一
權利要求
1.壓艙配重水的處理方法,其為消滅壓艙配重水中海洋微生物的方法,其特征在于,包括 從壓艙配重水罐到壓艙配重水處理罐運送所述壓艙配重水的步驟； 向壓艙配重水處理罐中的壓艙配重水注入船用發動機的排出氣體，以此提高所述壓艙配重水的氫離子濃度的步驟。
2.根據權利要求I所述的壓艙配重水的處理方法，其特征在于，還包括，利用壓艙配重水排出罐運送在所述壓艙配重水處理罐中處理過的壓艙配重水，提高所述壓艙配重水排出罐內的壓艙配重水的溫度，以此消滅殘留在所述壓艙配重水中的海洋微生物，同時排氣及去除所述壓艙配重水中的二氧化碳，使所述壓艙配重水的氫離子濃度接近于海水的氫離子濃度的步驟。
3.根據權利要求I所述的壓艙配重水的處理方法，其特征在于，還包括，向所述壓艙配重水處理罐中加入酸性物質，以此變化所述壓艙配重水的氫離子濃度的步驟。
4.根據權利要求I所述的壓艙配重水的處理方法，其特征在于，所述船用發動機的排出氣體為過濾及去除煙子等顆粒物質(PM)，再通過熱交換進行冷卻處理后注入到所述壓艙配重水中。
5.根據權利要求I所述的壓艙配重水的處理方法，其特征在于，所述壓艙配重水的氫尚子濃度為pH 5. O以下。
6.根據權利要求2所述的壓艙配重水的處理方法，其特征在于，排出的所述壓艙配重水的溫度為55°C以上。
7.壓艙配重水處理裝置，其設置于船舶上分離及去除壓艙配重水中海洋微生物，其特征在于，所述壓艙配重水處理裝置與存儲壓艙配重水用于船舶平衡的壓艙配重水罐連接，使所述壓艙配重水能自由移動，并且包括調節PH以此消滅及去除所述壓艙配重水中存活的海洋微生物的壓艙配重水處理罐，其中，向所述壓艙配重水處理罐注入船舶的排出氣體，以此調節壓艙配重水的pH。
全文摘要
本發明提供一種船舶排出氣體及壓艙配重水處理方法及其裝置，其同時處理威脅著海洋生態系的壓艙配重水(ballast water)與導致地球溫室化等的船舶排出氣體。本發明著眼于壓艙配重水中的海洋微生物在較低的pH(酸性)中死亡和利用船舶排出氣體可以降低pH的亮點，是同時控制及防止海洋污染及大氣污染的綠色處理方法。即，本發明其特征在于包括(1)將作為微生物處理對象的壓艙配重水進行一次性過濾后存儲于壓艙配重水罐中利用的步驟；(2)從壓艙配重水到壓艙配重水處理罐運送壓艙配重水后，通過熱交換降低去除了顆粒物質(PM)等的船用發動機的排出氣體的溫度，然后使其與壓艙配重水接觸以此變化壓艙配重水的氫離子濃度，即，調節壓艙配重水的pH調節為酸性，以此一次性消滅及去除壓艙配置水中的海洋微生物的步驟；(3)將通過pH調節消滅及處理了海洋微生物的壓艙配重水運送到壓艙配重水排出罐，并且提高通過與排氣氣體熱交換之后排出的壓艙配重水的溫度，第二次又到殘留海洋微生物的消滅，同時，有助于殘留在壓艙配重水中的二氧化碳和氮氣的排氣，最終，將壓艙配重水的氫離子濃度與海水的氫離子濃度相同、轉換為適合于排出的氫離子濃度的步驟。因此，本發明可以提供去除壓艙配重水中海洋微生物的更為綠色更為有效的壓艙配重水的處理裝置。
文檔編號C02F1/50GK102770377SQ201080052389
公開日2012年11月7日 申請日期2010年11月13日 優先權日2009年11月18日
發明者樸大喆, 李建栽, 趙盛柱 申請人:信剛高新技術(株)