具有连续生物淤积控制的压载水处理的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施例涉及船上或海轮上的压载水处理系统和方法，其通过非化工工艺提供了有效且连续的生物淤积控制。
【背景技术】
[0002]包括微生物的不需要的海洋生物通过船的压载水穿越世界的运输已经打破了许多区域的生态平衡。因而，控制由压载水全世界范围运输的海洋生物尤其是不受欢迎的物种的侵移已经变为国际海事组织(MO)的强制性要求。
[0003]现有的压载水处理系统广泛地被分类为涉及活性物质的处理和没有活性物质的处理。涉及活性物质的处理需要增加化学品来杀死压载水中的海洋生物，然而，化学品的使用已经对环境产生了负面影响。没有活性物质的处理典型地涉及物理方法例如紫外线(UV)光灭菌并且由于它对环境的最小的影响而更受青睐。然而，没有活性物质的处理具有若干主要缺点，包括但不限于以下所述:
[0004]1.传统的没有使用活性物质的紫外线系统具有高紫外线能量消耗的主要缺点。因为现有的过滤系统不能移除>50微米的生物，紫外线灭菌系统必须使用非常高的功率来杀死已经通过所述过滤器的从微小尺寸的细菌到包括>50微米的生物的更大的生物的所有生物。
[0005]此外，在高混浊度的入口压载水的状况下，高的混浊度会屏蔽来自紫外线光源的有效的紫外线照射，由此妨碍水处理功效。
[0006]因而，很高的能量消耗将是传统的用于压载水灭菌处理的紫外线系统所要求的。大多数情况下，为了迎合来自传统的紫外线压载水处理系统的额外的紫外线处理能量需求，安装额外的发电机是必需的，尤其地对于具有高压载能力的船只，例如油轮，液化天然气(LNG)运输船和散装运输船。在大部分的船只中，在船上安装额外的发电机由于空间限制以及经济上不可行而并不可行。由于这个缘故，许多大压载能力船的船主不愿意使用更环境友好的紫外线压载水处理。
[0007]2.大部分现有的压载水处理系统使用过滤系统以在过滤后的水经受紫外线灭菌之前移除较大的粒子和生物。如果在压载过程期间回洗水或回冲水从压载水被获取的同一位置处排出船外，那么这不会违反IMO规章。然而，如果水在与压载位置不同的另一位置被卸压载，由于頂O规章，回洗水不能排出到船外，因为该水被认为是外来源。一些系统因此旁通(bypass)过滤系统但是这不可避免地危及卸压载的性能。一些其它的系统增加紫外线能力来补偿过滤系统的旁通但这进一步增加了能量需求。然而其他的系统储存回洗水但是由于大量的回洗水，船装货承载能力显著地减小。
[0008]3.生物淤积是微生物，植物，藻类，或动物在湿的或浸没的人造结构例如船壳和海水入口管上的不期望的聚集或生长，并且是一严重的问题，其可以使船只缓慢，阻塞管路，加速腐蚀，并引起对环境的损害。现有的过滤和/或水力旋流器系统大体上设计成用于移除尺寸大于50微米的粒子或活生物。然而，IMO规章还要求控制尺寸在10微米到50微米之间的活微生物，这是关键的且仍超过传统的用于压载水系统的水力旋流器或过滤系统的有效控制范围。因为过滤系统大体上在移除尺寸在10微米到50微米之间的生物是无效的，现有的压载水物理处理系统使用紫外线光来杀死在该尺寸范围内的活生物。然而，10微米到50微米尺寸的生物比细菌大得多并且使用紫外线杀死在该尺寸范围内的生物会需要非常高的能量。结果，在现有的压载水处理系统中的紫外线系统的能量消耗典型地非常高。
[0009]紫外线光能够杀死或移除仅在接触点附近的海洋生物和细菌。超过接触点，无法控制生物和细菌的再生长。在浸没表面中繁殖的活生物和细菌会移植于粘附到这些表面的生物膜中。现有的紫外线光和传统的过滤系统不能从这些表面移除活生物或生物膜。
[0010]许多现有的紫外线系统使用汞蒸汽管，该汞蒸汽管在当由来自该管中的发射器的电子或由外部产生的通过磁电管发送到该管中的微波轰击时产生紫外线光。汞蒸汽管由于它们的长管结构易于损坏。在损坏的情况下，汞蒸汽将漏入压载水中从而污染环境。
[0011]紫外线光的特性不利地受到水混浊度的影响，因此对在高混浊度的水中航行的船只的效果小得多。
[0012]4.在用于任何压载水处理系统的定型试验期间，试验场所管线系统被灭菌并且生物淤积在开始所述试验之前被净化。许多现有的压载水处理系统由于灭菌和净化的生物淤积系统状况而能够简单地通过所述定型试验。随后，在实际的船用实践中，许多这些定型系统会未达到实际的船用应用特性。
[0013]因此，消除现有系统的上述及其他问题的压载水处理系统是非常期望的。
【发明内容】
[0014]本发明的实施例提供了压载水处理系统和方法，其能够提供生物淤积控制来满足IMO规章并且仍不需要化学品或高的能量消耗。
[0015]根据本发明的一个方面，适合于船上或海轮上的压载和卸压载水的压载水处理系统包括:适于从压载水移除粒子的主过滤系统；包括至少一个生物淤积控制(BFC)单元和至少一个紫外线(UV)灭菌室的生物控制处理系统，其中紫外线灭菌室包括适于在压载和卸压载过程期间照射过滤后的压载水的至少一个紫外线(UV)灯，其中BFC单元设置在主过滤系统、流体地连接到该主过滤系统或从其连接的第一管、紫外线灭菌室和流体地连接到紫外线灭菌室或从其连接的第二管之一处，其中在没有压载和卸压载过程期间，紫外线灭菌室的紫外线灯适配为停用，BFC单元适配为至少间歇地产生和通过压载水传播在至少一个希望的随时间变化的频率范围内的多个电磁波，以连续地控制海洋生物在压载水中和在与压载水接触的多个表面上的繁殖。
[0016]根据本发明的另一个方面，一种处理在船上或海轮上的压载水的方法，该方法包括:使压载水通过主过滤系统以从压载水移除粒子；在压载或卸压载过程期间，通过紫外线(UV)光照射和生物淤积控制给过滤后的压载水灭菌；在压载过程期间，将灭菌后的压载水接收在压载舱中；以及在没有压载和卸压载过程期间，通过至少间歇地产生在至少一个希望的随时间变化的频率范围内的多个电磁波并且将该多个电磁波传播到主过滤系统、流体地连接到主过滤系统或从其连接的第一管、紫外线灭菌室和流体地连接到紫外线灭菌室或从其连接的第二管中的至少一个来控制海洋生物在压载水中和在与压载水接触的多个表面上的繁殖。
[0017]本发明的上述及其他的特征将在下面的段落中更详细地描述。
【附图说明】
[0018]以下参照附图公开本发明的实施例，在附图中:
[0019]图1A是示出根据本发明的一个实施例的压载(ballasting)过程的流程图；
[0020]图1B是示出根据本发明的一个实施例的卸压载(de-ballasting)过程的流程图；以及
[0021]图1C是示出根据本发明的一个实施例的离线再循环过程的流程图。
【具体实施方式】
[0022]在下文的描述中，许多细节被阐述以便提供本发明的各个示出的实施例的彻底的理解。然而本领域内的技术人员将理解到，本发明的实施例可在没有一些或全部这些细节的情况下得以实施。在其他的情况下，众所周知的过