水处理系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种压舱水处理系统，包括：压舱箱槽；传递管路机构，水经由传递管路机构进入压舱箱槽内；传递管路机构与文氏管喷射器串联连接，文氏管喷射器具有用于接收水的一入口通口，用于接收氧汽提气体的一喷射器通口，以及用于排出水的一出口通口；产生氧汽提气体的气体源；第一汽提气体传送机构，其将氧汽提气体传送至压舱箱槽；以及第二汽提气体传送机构，其将氧汽提气体从压舱箱槽传送至文氏管喷射器的入口通口，使得被传送至文氏管喷射器的氧汽提气体接触文氏管喷射器内的水，并且氧汽提气体与水的混合物从文氏管喷射器通过传递管路机构被泵至压舱箱槽。还提供了相应的对压舱水除氧的方法。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

使用文氏管喷射器(venturi injector)的有助于清除溶解在水中的氧，从而在抑制侵蚀的同时，降低水中所存在的不想要有的水生有机体(aquatic organism)的数量。此，通过容许船舰处理正从一港口区域运输至另一港口区域的压舱水(ballast water)，从而在抑制侵蚀的同时，限制对环境有害的影响，对于与船舰一起使用有特殊的用途。此可有其它的用途，例如在油生产中。例如，在净空或有部分负载的船离开港口之前，将水放入压舱箱槽内以保持稳定性及调整浮力。实际上在每一情况中，此压舱水都会含有活的有机体，所述有机体的含量受水中溶解的氧的水平的影响。当船到达其目的地且准备装载货物时，船排放此压舱水，因而会将有潜在侵害性的物种引入目的地港口的水生环境。每年有几近40000艘大货船将数十亿吨的压舱水载运到全世界，因而一般相信此系造成将数百种的海洋侵害性物种引入非天然环境的原因。这些侵害的总损失并不确定，但是数种的估计达到数十亿美元。为应付此课题，许多国家的政府及美国州政府已经通过法规来规范船舰压舱水的处理，国际航海组织(International Maritime Organization)已经提出了建议压舱水的处理的指导方针草案。美国海岸警卫队(United States Coast Guard)目前正对未来可能要用于进入美国港口的贸易船舰的压舱水处理要求建立指导方针。世界上的船队包括海军以及商业船舰的绝大部份是由钢材制成。钢在曝露于氧及水时会被侵蚀。船舰上被侵蚀的钢结构降低适航芯棒性，并且要采取昂贵的措施来避免及修复。全球每年估计要花费数十亿美元的成本来提供保护以防止船舰上的侵蚀以及修复侵蚀。在船上，侵蚀特别受到注意的区域之一便是在压舱水箱槽中。例如，最大的油轮可能具有高达15，000, 000加仑(57，000吨)的压舱水容量。压舱箱槽结构长期曝露于水(经常是盐水)中，产生了有助于快速侵蚀的条件。在撰写此说明书时，将压舱箱槽上漆的成本典型上是每平方英尺5至10美元，而从其它的估计得知修复被侵蚀区域的成本大约为每平方英尺500美元。因此，需要这样的水处理系统，该系统能够在以具有时间及成本效益的方式抑制侵蚀的同时，去除水生有机体。去除压舱水中的水生有机体的一种形式为，通过在从周围水道取水时对水脱氧。溶液中溶质气体的浓度与溶液上方气体的分压(partial pressure) 成正比例。此物理现象是由亨利定律(Henry' s Law)规范，且溶解浓度可使用该溶质的亨利定律常数来计算。因此，当曝露于汽提气体(例如氮或其它低氧气体混合物)时，氧易于从含有在每百万(0. 001百分比)6至10份之间的溶解氧的水扩散至外部，以努力回至在空气中所发现的大致上为79的氮及21%的氧的混合物。已有文献记载了使用氦气来栘除存在于压舱水中的溶解氧，其在提供侵蚀抑制效果的同时也提供在效率及经济上理想的压舱水处理手段。见 Mario N. Tamburri 等人在 Biolog. Conserv. (2002) 103 :331-341 的《压舱水脱氧可在减少船的侵蚀的同时防止水生物的引入(Ballast water deoxygenation can prevent aquatic introductions while reducing ship corrosion.)〉〉。对于各禾中不同的可能汽提气体及其混合物的亨利定律常数，显示了各种不同的气体可被用来将水脱氧。在船上，使水中的溶解氧曝露于汽提气体的一有效率方式为在水中产生气体的微细气泡。产生在水中的微细汽提气体气泡，具有在微细气泡从箱槽的底部向顶部浮动时从水运送溶解氧的能力。一种被公认为产生微细气泡的有效、安全、且可靠的方式为通过使用文氏管喷射器。
技术介绍
需要这样的水处理尤其是压舱水处理设备及方法，其容许船舰处理正从一港口区域被运输至另一港口区域的水。此种处理限制在环境上有害的效应，此效应可能在水于稍后被释放至与原始获得该水的环境在生态上不同的环境内时发生。使用水处理设备及方法在现有技术中已众所周知。例如，Browning的美国专利第 6，171，508号揭示杀死船压舱水中的微生物的方法及设备。但是，Browning的'508号专利并未使用汽提气体来将压舱水脱氧，因此并未揭示任何侵蚀抑制特征，并且具有使用效率较差的真空机构来从压舱水移除溶解的氧的缺点。Rodden的美国专利第6，215，778号揭示使用臭氧来处理压舱水的压舱水处理。但是，Rodden的'778号专利并未涉及侵蚀，且并未使用较有效率的文氏管喷射器的促进手段来处理压舱水。类似地，Gill的美国专利第5，192,451号揭示控制船压舱箱槽中的斑马贻贝 (zebra mussel)的方法，其用可水溶解的二烷基己二烯季铵聚合物(dialkyl diallyl quaternary ammonium polymer)来处理压舱水。但是，Gill的'451号专利没有考虑在不发生化学反应下进行水处理，并且并末涉及任何侵蚀抑制特征。另外，Chang的美国专利第5，376，282号及第5，578，116号均揭示了使用真空及搅动来从水移除溶解的氧，以抑制斑马贻贝的生存。但是，无论'282号专利还是'116号专利均未涉及较有效率的以文氏管喷射器促进的汽提气体的输送来将压舱水脱氧，并且具有在从水中移除溶解的氧的期间无法提供侵蚀抑制效果的进一步的不利点。Decker的美国专利第6，126，842号揭示一种低浓度臭氧废水处理方法，其将低浓度臭氧气体与氧的气体混合物在混合的同时喷射至废水流内，以减少废水污染物。然而， Decker的'842号专利虽然提供使用文氏管喷射器的有效率的以臭氧为基础的处理系统， 但是并未揭示船舰上压舱水的处理，并且'842号专利也末提供使用氧汽提气体所获得的更大的有利点，例如效率增加及抑制侵蚀。Hartwig的美国专利第6，724，052号揭示了使用一系列的文氏管喷射器来用于臭氧的传送的游泳池水的加臭氧技术。但是，Hartwig的'052号专利并未揭示将氧汽提气体经由文氏管喷射器喷射至水内以将水脱氧，并且具有在所述的处理期间无法提供任何侵蚀抑制效用的额外缺陷。Savard的美国专利第4，246, 111号揭示了被用来以生物学方法处理废水及澄清经生物学处理的水的设备。但是，Savard的'111号专利并未使用氧汽提气体于水的脱氧，且没有提供侵蚀的抑制，其中所述水优选为压舱水，但是可视情况选择。最后，Nold的美国专利第3，676，983号揭示了使用真空容室及搅动来将液体除气的设备及方法。但是，Nold的'983号专利要求液体必须有空化现象，并且并未使用文氏管喷射器来较有效率地增进液体的除气。虽然上述的专利满足其特定的目的及需求，但是上述专利均末揭示在提供侵蚀的抑制的同时容许船舰处理正从一港口区域运输至另一港口区域的压舱水的。上述专利及此技术中目前已知的其它，均未揭示使用喷射器机构来促进汽提气体脱氧而同时也提供侵蚀抑制的水处理技术。
技术实现思路
鉴于现有技术中所存在的目前已知类型的固有的上述不利点， 本专利技术提供一种，其使用经由优选为文氏管喷射器但是可视情况选择的喷射器机构喷射的氧汽提气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种压舱水处理系统，包括：用于接收压舱水的压舱箱槽；传递管路机构（３８），其一端连接至所述压舱箱槽，来自周围水道的水经由所述传递管路机构进入所述压舱箱槽内；所述传递管路机构与文氏管喷射器（１６）串联连接，所述文氏管喷射器（１６）具有用于接收水的一入口通口，用于接收氧汽提气体的一喷射器通口，以及用于排出所述水的一出口通口；产生氧汽提气体的气体源（１８）；第一汽提气体传送机构（４０），其将氧汽提气体传送至所述压舱箱槽；以及第二汽提气体传送机构（４２），其将氧汽提气体从所述压舱箱槽传送至所述文氏管喷射器（１６）的入口通口，使得被传送至所述文氏管喷射器（１６）的氧汽提气体接触所述文氏管喷射器（１６）内的水，并且氧汽提气体与水的混合物从所述文氏管喷射器（１６）通过所述传递管路机构（３８）被泵至所述压舱箱槽（２４）。

【技术特征摘要】
2002.05.02 US 10/136,627;2002.06.07 US 10/164,3441.一种压舱水处理系统，包括用于接收压舱水的压舱箱槽；传递管路机构(38)，其一端连接至所述压舱箱槽，来自周围水道的水经由所述传递管路机构进入所述压舱箱槽内；所述传递管路机构与文氏管喷射器(16)串联连接，所述文氏管喷射器(16)具有用于接收水的一入口通口，用于接收氧汽提气体的一喷射器通口，以及用于排出所述水的一出口通口；产生氧汽提气体的气体源(18)；第一汽提气体传送机构(40)，其将氧汽提气体传送至所述压舱箱槽；以及第二汽提气体传送机构(42)，其将氧汽提气体从所述压舱箱槽传送至所述文氏管喷射器(16)的入口通口，使得被传送至所述文氏管喷射器(16)的氧汽提气体接触所述文氏管喷射器(16)内的水，并且氧汽提气体与水的混合物从所述文氏管喷射器(16)通过所述传递管路机构(38)被泵至所述压舱箱槽04)。2.如权利要求1所述的压舱水处理系统，另外包含可调节由所述喷射器通口接收的所述氧汽提气体的升压鼓风机。3.如权利要求1所述的压舱水处理系统，其中所述水通过泵装置被泵送到所述文氏管喷射器(16)的所述入口通口。4.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·D·麦克纳帝，
申请(专利权)人：P·D·麦克纳帝，
类型：发明
国别省市：US