专利名称：高新船舶压载水处理技术和设备技术
技术领域：
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种船舶压载水处理方法和设备。
背景技术：
压载水系指为控制船舶的纵倾、横倾、吃水、稳性或应力而在船上加载的水及其悬 浮物。船舶压载水的加装是为了满足船舶操纵和航行安全的需要，自19世纪70年代后期 开始，船舶就一直使用压载水。船舶排放的压载水是造成地理性隔离水体间有害生物传播 的最主要途径，其对港口水域的生态平衡和居民健康造成严重危害。因此，必须对船舶压载 水进行处理，以降低危害。脉冲放电等离子体法是处理压载水的一种新方法，具有处理效率高、无化学药剂 残留等优点。在公开号为CN101074138A的中国发明专利申请公开说明书中，介绍了一种液 相放电处理船舶压载水的方法，该方法通过在两电极间施加峰值为0 60kV、频率为0 10000Hz的高压脉冲电压，使两电极在放电容器中产生液相放电，两电极间距为3 15mm， 根据以上数据可知，该专利采用的是电晕液相放电处理方法，其形成机理是电子在液体中 形成流注，流注发展形成液相放电击穿。电晕液相放电处理方法产生的压力冲击波较低， 累积压力能量较小，并不足以杀灭压载水中的动物性或植物性水生物，并且电晕液相放电 处理方法产生的紫外线等放电效应也不是很强烈。电晕液相发电适用于小规模杀菌消毒系 统，对于水量庞大的船舶压载水并不适用。此外，电晕液相放电处理方法不能够处理压载水 中的病毒体以及有机溶解物。实践证明，前述电晕液相放电处理方法的杀菌效果并不理想， 故并没有得到广泛的应用。因此，亟待提供一种改进的船舶压载水处理方法和设备以克服 上述缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种船舶压载水处理方法和设备，其采用电弧 液相放电(Pulsed Arc Electrohydraulic Discharge，PAED)对压载水进行处理，效果好且 处理时间短。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种船舶压载水处理方法，其包括以下步 骤将两电极插入压载水处理容器中并间隔0. 5 3mm，所述两电极分别与脉冲电弧 液相放电电源的正负极相连；在所述压载水处理容器中加入压载水；以及通过所述脉冲电弧液相放电电源在两电极间施加电压峰值为1 10kV、电流1 10kA、频率为1 IOHz的脉冲电压以对所述压载水处理容器中的压载水进行脉冲电弧液相 放电处理。优选地，在所述压载水处理容器中加入压载水的步骤之前，还包括将压载水进行 过滤预处理的步骤。3
较佳地，所述船舶压载水处理方法还包括监测所述电源的放电参数，以实现放电 参数闭环控制，保证工作正常。优选地，所述船舶压载水处理方法还包括检测处理后的压载水的水质并根据水质 监测数据结果调整所述放电参数。优选地，所述船舶压载水处理方法还包括测量两电极间的光谱情况，并根据测得 的光谱情况调整所述放电参数，以提高压载水处理效率。优选地，所述两电极的间距为0. 5 1mm，以进一步提高水处理效果。本发明还提供了一种船舶压载水处理设备，其包括压载水处理容器、设于所述压 载水处理容器上的电极和电源，所述电源为脉冲电弧液相放电电源，所述电源在所述电极 间施加电压峰值为1 10kv、电流1 10kA、频率为1 IOHz的脉冲电压，所述电极间的 距离为0. 5 3mm。优选地，所述船舶压载水处理设备还包括用于监测所述电源的放电参数的测量仪表。优选地，所述船舶压载水处理容器上设置有观察窗，所述观察窗外设置有用于检 测两电极间的光谱情况的光谱测试仪。优选地，所述船舶压载水处理设备还包括水质检测装置，用于检测处理后的压载 水的水质。与现有技术相比，本发明的船舶压载水处理方法和设备采用脉冲电弧液相发电电 源在两电极间施加电压峰值为1 10kv、电流1 10kA、频率为1 IOHz的脉冲电压对 压载水进行处理，在两电极之间产生强烈的放电效应，放电过程中产生强劲的冲击压力波 (3 IOGpa)和强烈的紫外光(波长75 185nm)，高强度的压力波能够处理压载水中的动 物性或植物性水生物，强烈的紫外光可以有效杀灭压载水中的病毒体。并且，在放电通道中 会产生大量的0H、03、O2H2等高活性集团和自由基，这样，对压载水处理容器中的压载水产 生冲击压力波、紫外光解、液电空化和自由基氧化等综合效应，压载水中病毒体、病原体和 有害生物均能被高效的杀灭。此外，在放电过程中还会产生高热，进而能够去除水中有机 溶解物。综上所述，由于脉冲电弧液相放电的放电效应强烈，处理效果好，经试验得可以满 足1000m3/h的处理水量，可以极大缩短压载水的处理时间，从而可以节省电耗、降低处理成 本，更适合于商业化推广应用。通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明 的实施例。
图1为本发明船舶压载水处理方法的一个实施例的流程图。图2为本发明船舶压载水处理设备的一个实施例的结构示意图。
具体实施例方式现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如 上所述，本发明提供了一种处理效果好且处理时间短的船舶压载水处理方法和设备。下面将结合附图详细阐述本发明实施例的技术方案。如图1所示，本实施例的船舶压载水处理方法包括以下步骤步骤SlOl 将两电极插入压载水处理容器中并间隔0. 5 3mm，所述两电极分别与 脉冲电弧液相放电电源的正负极相连。所述两电极的间距优选为0. 5 1mm。步骤S102 在所述压载水处理容器中加入压载水。在该步骤之前，最好先将压载 水进行过滤预处理，以除去水中较大的、易造成后续装置堵塞的杂物。步骤S103 通过所述脉冲电弧液相放电电源在两电极间施加电压峰值为1 10kV、电流1 10kA、频率为1 IOHz的脉冲电压以对所述压载水处理容器中的压载水进 行脉冲电弧液相放电处理。较佳地，在该步骤中，可以监测所述电源的放电参数，进一步地， 可以通过峰值电压表和罗氏线圈，实现电源放电参数，如放电电流、电压峰值和放电频率等 的实时监测，监测数据经反馈处理实现对脉冲电源放电参数的闭环处理，保证电源的稳定 运行。经过一段时间的放电处理后，净化后的压载水从所述压载水处理容器中排出。进一步地，在进行步骤S103的同时，还可以测试两电极间的光谱情况，并根据测 得的光谱情况调整电源的放电参数，以提高压载水处理效率。具体地，可以定期根据光谱情 况分析被处理水的浑浊度、水中的紫外光、自由基生成等，以此作为定期调整放电参数的依 据。优选地，还可以通过水质实时检测装置，如实时水质分析仪监测处理后的压载水主要水 质参数，如 DO (DissolvedOxygen,溶解氧)、COD (Chemical Oxygen Demand,化学需氧量)、 BOD (Biochemical Oxygen Demand，生化需氧量)等参数，监测结果通过数据处理反馈实现 对脉冲电源的控制，当被处理水处理效果降低时，适当提高电源放电强度以保证被处理水 的处理效果。图2为本发明船舶压载水处理设备的一个实施例的结构示意图。如图2所示，本 实施例的船舶压载水处理设备包括压载水处理容器5、设于所述压载水处理容器5上的电 极10和电源1，所述电源1为脉冲电弧液相放电电源，所述电源1在所述电极10间施加电 压峰值为1 10kV、电流1 10kA、频率为1 IOHz的脉冲电压，所述电极10间的距离为 0. 5 3mm。具体地，所述压载水处理容器5两端各有一个法兰4密封，两端法兰4上分别 安装有进水口 8和出水口 3。所述电极10分别固定在两端法兰4上，并通过绝缘套管2与 所述法兰4绝缘。作为本发明的优选实施例，前述船舶压载水处理设备还包括用于监测所述电源1 的放电参数的测量仪表。进一步地，所述测量仪表包括示波器11和电流表9，所述示波器11 连接在所述电源1的两端，用于检测电压峰值和放电频率，所述电流表9设于放电回路上， 用于检测放电电流。在本实施例中，所述压载水处理容器上还设置有观察窗7，所述观察窗7外设置有 光谱测试仪6，所述光谱测试仪6通过所述观察窗7来检测两电极10间的光谱情况，如紫外 光波长。优选地，本实施例的船舶压载水处理设备还包括水质检测装置(图未示)，用于检 测处理后的压载水的水质。具体的，所述水质检测装置可以为实时水质分析仪。需要说明的是所述压载水处理容器5的形状可以根据需要设置，优选为圆柱体水 箱；所述电极可以采用直径为6mm的金属电极，但并不以此为限。本发明的船舶压载水处理方法和设备采用脉冲电弧放电处理方法对压载水进行 处理，其在两电极间施加电压峰值为1 10kV、电流1 10kA、频率为1 IOHz的脉冲电压，放电产生巨大的焦耳热在电极间形成气泡，电压击穿气泡从而形成液相放电击穿。巨大 的焦耳热可以有效去除水中的有机溶解物。在放电过程中，产生强劲的冲击压力波(3 IOGpa)和强烈的紫外光(波长75 185nm)，高强度的压力波能够处理压载水中的动物性 或植物性水生物，强烈的紫外光可以有效杀灭压载水中的病毒体。并且，在放电通道中会产 生大量的0Η、03、02Η2等高活性集团和自由基，这样，对压载水处理容器中的压载水产生冲击 压力波、紫外光解、液电空化和自由基氧化等综合效应，压载水中病毒体、病原体和有害生 物均能被高效的杀灭。综上所述，由于脉冲电弧液相放电的放电效应强烈，处理效果好，经 试验得可以满足1000m3/h的处理水量，可以极大缩短压载水的处理时间，从而可以节省电 耗、降低处理成本，更适合于商业化推广应用。
权利要求
1.一种船舶压载水处理方法，其特征在于，包括以下步骤将两电极插入压载水处理容器中并间隔0. 5 3mm，所述两电极分别与脉冲电弧液相 放电电源的正负极相连；在所述压载水处理容器中加入压载水；以及通过所述脉冲电弧液相放电电源在两电极间施加电压峰值为1 10kV、电流1 10kA、频率为1 IOHz的脉冲电压以对所述压载水处理容器中的压载水进行脉冲电弧液相 放电处理。
2.根据权利要求1所述的船舶压载水处理方法，其特征在于，在所述压载水处理容器 中加入压载水的步骤之前，还包括将压载水进行过滤预处理。
3.根据权利要求1或2所述的船舶压载水处理方法，其特征在于，还包括监测所述电源 的放电参数。
4.根据权利要求3所述的船舶压载水处理方法，其特征在于，还包括检测处理后的压 载水的水质并根据水质监测数据结果调整所述放电参数。
5.根据权利要求3所述的船舶压载水处理方法，其特征在于，还包括测量两电极间的 光谱情况，并根据测得的光谱情况调整所述放电参数。
6.根据权利要求1或2所述的船舶压载水处理方法，其特征在于，所述两电极的间距为 0. 5 Imm0
7.一种船舶压载水处理设备，包括压载水处理容器、设于所述压载水处理容器上的 电极、电源，其特征在于，所述电源为脉冲电弧液相放电电源，所述电源在所述电极间施加 电压峰值为1 10kv、电流1 10kA、频率为1 IOHz的脉冲电压，所述电极间的距离为 0. 5 3mmο
8.根据权利要求7所述的船舶压载水处理设备，其特征在于，还包括用于监测所述电 源的放电参数的测量仪表。
9.根据权利要求7或8所述的船舶压载水处理设备，其特征在于，所述压载水处理容器 上设置有观察窗，所述观察窗外设置有用于检测两电极间的光谱情况的光谱测试 仪。
10.根据权利要求7或8所述的船舶压载水处理设备，其特征在于，还包括水质检测装 置，用于检测处理后的压载水的水质。
全文摘要
本发明公开了一种船舶压载水处理方法，其包括将两电极插入压载水处理容器中并间隔0.5～3mm，所述两电极分别与脉冲电弧液相放电电源的正负极相连；在所述压载水处理容器中加入压载水；以及通过所述脉冲电弧液相放电电源在两电极间施加电压峰值为1～10kV、电流1～10kA、频率为1～10Hz的脉冲电压以对所述压载水处理容器中的压载水进行脉冲电弧液相放电处理。本发明还公开了一种用于实现前述方法的船舶压载水处理设备。该船舶压载水处理方法和设备采用脉冲电弧液相放电，放电效应强烈，可以有效处理压载水中的细菌、病毒体等有害生物，处理效率高且效果好，适于商业推广应用。
文档编号C02F1/48GK102050510SQ20111003125
公开日2011年5月11日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者何正浩, 徐泰升, 朱璐, 许宇航, 赵欢, 陈伟民 申请人:华中科技大学
