[发明专利]臭氧喷射方法和系统

说明书

本申请是申请日为2005年12月15日、进入中国国家阶段日为2006年9月27日、国家申请号为200580009923.2且发明名称为“臭氧喷射方法和系统”的PCT发明专利申请的分案申请。

政府利益的声明

本发明是在商务部，国家海洋和大气管理局授予的No.NA04OAR合同下，由政府资助做出的。政府具有本发明的一些权利。

技术领域

本发明涉及压舱水臭氧注射方法和系统。更特别的是，本发明涉及一种注射臭氧的系统，其用于在向海上运输容器或船只的压载舱加装或排放压舱水时，对压舱水进行处理。

背景技术

压舱水用于海上船只以补偿货物重量的不足，以便在船只的货舱是空载或部分空载时维持稳定性。例如在典型的运输操作中，海洋船只停靠在第一港口的码头以便装载货物，随后该船只航行至第二港口并在那里进行卸货。船只随后返回到第一港口并在那里装载其它货物。通常，船只以空载形式从第二港口返回至第一港口以便装运其它货物。船只配备有压载舱，其可充满水以便在船只进行空载航行时维持船只的吃水平稳，并且该压载舱在装载货物时可被排空。

压舱水含有压载舱填充位置处固有的物种。这些物种与水一起装入压载舱内。随后，船只将压舱水运输至货物装载港口，在那里，将物种与压舱水一起排放到水环境中。对于排放水环境所而言，所排放的物种可能不是当地土生土长的物种并且可能会对该水环境有害。非当地的物种可能对环境造成损害并取代海底生物，并消灭为上层水中的所希望的本土物种提供食物和幼虫的浮游生物群。

在1996年，美国国会通过了国家水生入侵物种法案(P.L.104-332)(“NAIS”)，以遏制非本土生物通过压舱水的排放而传播。该法案重新批准了五大湖区压舱水管理计划和阐述了具有压载舱的船只的适应范围。该法案要求运输部研究用以防止生物传播以及通过商船的压舱水进入美国水体的国家方针。NAIS，压舱水管理法案以及悬而未决或即将成为法律的法规管理规定了咸或淡压舱水在它们排放之前的处理，并且要求将所有的压舱水排放至被处理的美国领海以内(即，离海岸200海里以内或五大湖区中)，以便杀死或消除所有的水生公害生物(即，细菌，病毒，幼虫，浮游植物和浮游动物)。

装入压载舱内以稳定海上运输船只的水是物理、化学和生物成分复杂的合成物。另外，水的成分会随港口的不同而显著变化，特别是生物成分。海水的复杂性和变化性会使消毒处理不可预知。由于生命体的抗药性的或预想不到的化学成分，用于处理水的各种已知方法和系统在处理压舱水时可能无法工作，或者，所建议的处理本身可使被排放的局部生态系统退化。

已经发现，对于处理排放到指定水环境的压舱水，臭氧化是一种安全而有效的消毒方法和系统。美国专利No.6,125,778(Rodden)首先提出了对压舱水的臭氧化处理，其包括向压载水舱中喷洒臭氧。

但是，直接向舱内喷洒可使臭氧消毒昂贵，并且由于不能到达压载舱内的所有空间，因此，效率较低。美国专利No.6,869,540(Robinson)提出了一种装卸压舱水的在线处理。Robinson方法可包括在将水填充入压载舱之前将臭氧注入用于装入海上运输船只内的水管中；将注入臭氧的水填充至压载舱的水内；并且，调节将臭氧注入水中的速率并且调节水装入船只内的水的速率，以便在水中提供目标物种生物灭杀量。

Robinson的臭氧处理通过一种相继组合的两机理效应－臭氧处理和溴处理来实现消毒。臭氧通过氧化作用直接杀死物种。此外，臭氧和天然存在的海水溴化物之间的反应通过形成次溴离子和次溴酸来实现溴化消毒。已经发现，臭氧处理和溴化消毒过程的效应是叠加效应，即是一种超出了单独消毒过程的改进式联合效应。

虽然与舱内处理相比，在泵入或排放海水期间对海水进行的在线臭氧处理更为有效和经济，但在某些情况下，在直接臭氧处理上会存在一些严重的成本限制。例如，载重吨位(DWT)为100,000至150,000的船只上的压舱水吸入/排放管的直径为18”。用于对这种尺寸的管线进行直接注入的设备的成本较为昂贵。

因此，对于吸入/排放压舱水的直接臭氧处理，需要简单和节约成本的系统和方法。

发明内容