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压载水处理技术

标签: 压载水处理技术

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概述

       目前,全球用于压载水处理系统的技术多达十几种。根据理化特性的不同,压载水处理技术可以分为如下三类:机械处理法、化学处理法和物理处理法。

机械处理法

       机械处理法通常包括过滤、离心分离等技术,将压载水通过滤网/筛子或“离心分离器”,滤出杂质和有害微生物,实现固液分离。滤出物将被返回海洋(如果在压载过程中进行处理),或者储存到单独的舱里(如果在排放压载的过程中进行处理)。其特点是对在一定大小范围内的微生物非常有效。但通常容易出现过滤器的阻塞、收集的残余物在船上须有残余物储存空间并且须处理,以及压载泵排出阻力增加(压头)。这些方法对于小的病原体无效且整体处理能力有限,通常不适用于装载大量压载水的货船。

      主要机械处理法如下:

       (1) 过滤:采用与拟滤出的微生物尺度相适应的滤网或滤芯(网格尺寸10~50μm之间),一般用于过滤较大尺度的浮游生物。过滤的实用性主要取决于在给定的操作压力下获得的流量,而维持这个流量则要求滤器是均匀清洁的。因此泵的流量、操作压力和滤器的清洗频率之间的平衡决定过滤过程的实用性。有些过滤材料如薄膜材料可以滤出更小的微生物,但由于膜材料的低渗透性,对压载水的处理是不适用的。

       (2) 旋分:利用高速注入的水流形成旋转运动产生离心力,使得水中颗粒物质分离出来。颗粒物分离的有效性取决于水质、颗粒物尺寸、旋转速度和停留时间。旋分技术对大颗粒物更加有效。有的技术则在旋分过程前加入絮凝剂使颗粒物凝结成较大的颗粒。

化学处理法

       化学处理法通常包括使用消毒剂或杀生剂,通过在加装的压载水中投放消毒剂和/或有机杀虫剂,或通过投放添加剂杀灭有害水生物。如氯化法、电解氯、臭氧法、二氧化氯(漂白粉)、过氧乙酸、过氧化氢、维生素K3(杀真菌剂)。用于往水里添加的化学物质可以是加装上船的,也可以是系统直接在船上产生的。其特点是对于能处理的微生物非常有效,是目前在世界范围内被广泛接受的一种方法。但是必须考虑使用化学药剂对船员的健康和安全、对泵和管系以及压载舱可能的不利影响。采用化学处理法还须严格控制对环境的不利影响。每种化学物质的处理能力(剂量)和目标微生物是有所不同,必须对处理后的压载水中的残余化学剂进行还原消除,如用硫代硫酸钠去除残余氯化物等。

       主要化学处理法如下:

       (1) 氧化法:利用臭氧或过氧化氢等在环境中易放出新生态氧(O),使生物体中酶变性达到杀灭的目的。

       (2) 氯化法:利用漂白粉、氯气及其衍生物分解产生次亚氯酸,进一步分解生成新生态氧(O)和氯气,通过氧化和氯化作用使生物和细菌死亡。

物理处理法

        通过诸如紫外线、超声波、加热的方法,破坏、抑制微生物和细菌的存活条件。其特点是对能处理的微生物非常有效,且对环境无害。但是一些微生物可能不受这种方法的影响,可能需要附加工作管系。对于加热法,可能对船上装载的货物和长期使用的泵和管系存在不利影响。

       主要物理处理法如下:

       (1) 紫外线(UV)灭活技术:是目前最为广泛采用的一种方法之一。利用放在石英套管中的汞灯产生不同强度和波长的紫外线,能处理不同大小的微生物。处理范围较广,可包括病菌及孢子。UV法的最大障碍是对处理的水的洁净度要求高,需要良好的UV穿透力和干净的石英套管。水的浊度是UV系统的关键。UV法一般还被辅以其他反应剂,如臭氧、过氧化氢或二氧化钛,可以加强氧化能力。

       (2) 脱氧法:往压载水中注入惰性气体,降低压载水中氧的含量,使微生物窒息死亡。

       (3) 气穴或超声法:都是作用于微生物的表面,通过气穴的破裂破坏细胞壁,达到灭活效果。单纯的超声法的有效性还没有被很好地证明,有些系统中同时采用了化学法达到生物灭活效果。

       (4) 加热法:温度在38℃~50℃,持续加热2~4个小时,可杀灭大部分生物,但如果生物以休眠孢子形式存在的话,可能不一定杀灭,并在合适的条件下萌发生长,这样,就需要更高的温度才能杀灭。加热大量的压载水,耗能大,而且温度过高会产生加速舱壁锈蚀和设备损坏等其他负面作用。

组合法

       单一处理方法的处理能力有限,而各种处理方法的组合则能取得很好的处理效果。

       目前压载水处理系统的常用处理技术组合主要包括如下:

       (1) 机械处理+化学处理:过滤/旋分+电解法/臭氧法/氯离子杀毒法;

       (2) 机械处理+物理处理:过滤/旋分+UV/脱氧/高级氧化。

参考资料: 《船舶压载水处理系统应用对策》;中国船级社 |

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