基本信息
- 项目名称：
- 船舶压载水旋流-紫外线灭菌系统研究
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 船舶压载水已经给各沿海国家造成了难以弥补的损失， IMO于2004年2月在总部伦敦通过了《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》，制定了船舶压载水处理标准。本文"着重从实用性角度介绍了旋流-紫外线组合的压载水处理方法"旋流分离作为第一级预处理,分离较海水密度大的固体悬浮颗粒和微生物,紫外线作为二级处理,灭活海水中残存的微生物和细菌"此组合处理压载水平均灭活率达到98%以上,组合设备简单易于维护保养,投资维护费用低,处理成本约是传统方法的1/5,经理论分析,该方法实用可行。本文采用理论分析和实验研究等方法进行了一些探索性的研究。
- 详细介绍：
- 船舶压载水已经给各沿海国家造成了难以弥补的损失， IMO于2004年2月在总部伦敦通过了《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》，制定了船舶压载水处理标准。本文"着重从实用性角度介绍了旋流-紫外线组合的压载水处理方法"旋流分离作为第一级预处理,分离较海水密度大的固体悬浮颗粒和微生物,紫外线作为二级处理,灭活海水中残存的微生物和细菌"此组合处理压载水平均灭活率达到98%以上,组合设备简单易于维护保养,投资维护费用低,处理成本约是传统方法的1/5,经理论分析,该方法实用可行。本文采用理论分析和实验研究等方法进行了一些探索性的研究。 压载水成为污染海洋环境的重要因素，压载水问题已经给海洋环境和各沿海国家造成了难以弥补的社会损失，IMO和各沿海国家都致力于压载水防治方法的研究。在此形势下，本文从系统的设计、灭菌的理论分析和实验验证等方面，重点研究了船舶压载水旋流-紫外灭菌系统。 可以预见，在海洋环境形势日益严峻、有关压载水处理公约即将生效的今天，在科研人员不懈的努力下，紫外线压载水处理技术以其自身的优势，必将有着广阔的发展前景，并将对社会的发展做出重要的贡献。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本文采用理论分析和实验研究等方法进行了一些探索性的研究，这些研究主要有以下几个部分： 1、介绍了船舶压载水对全球环境的危害和对各地区造成的重大损失，对比分析了现行的各种处理方法，指出了紫外线处理方法的优势。 2、简介旋流分离滤器原理，运用一级旋流分离滤器对海水进行预处理，使处理后的水质能满足紫外线灯管处理海水的浊度要求。 3、探讨了紫外线处理方法的原理及影响处理效果的因素，并着重介绍了紫外线剂量对处理效果的影响。 4、设计了紫外线反应器，并对所设计的反应器进行了水力分析，指出了所设计模型在结构上的不足，并在加工制造的过程中予以弥补。 5、基于前期充分的理论研究，设计了压载水处理流程并搭建了紫外线船舶压载水处理系统，并进行了调试。 6、在调试紫外线船舶压载水处理系统合适后，实验室计划培养藻类并进行初步试验，为下一步扩大流量和实船应用打下基础。
科学性、先进性
- 本文主要研究的是过滤辅助紫外线的处理方法。此系统除具有结构紧凑，体积小、质量轻、系统部件比较少易于设计、安装，易于维护、调节和控制等优势外紫外线压载水处理还有其独自的特点： （1）高效率。 （2）广谱性。 灭活的广谱性是最高的，对几乎所有的细菌、病毒、微生物都能高效率杀灭。 （3）无二次污染。 不会对水体和周围环境产生二次污染； （4）无生物免疫力。 （5）运行安全、可靠。 传统的消毒技术如采用氯化物或臭氧，对现场操作人员以及周围环境产生潜在的威胁，需要特别小心； （6）运行维护费用低。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 合作转让
作品可展示的形式
- 模型 图纸 现场演示 图片 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- （1）保证船舶的稳性和强度以确保船舶和船员安全； （2）对环境无二次污染，不破环生态平衡； （3）能有效的杀死潜在的入侵生物，尤其是已经被发现的有害生物； （4）现有技术上可行，对船舶结构改动较小； （5）操作简单，易于实船操作； （6）费用较低。 目前，还没有理想的船舶压载水处理装置，而经本文分析，船舶压载水旋流-紫外线灭菌系统有广阔的发展前景，如果技术达到要求满足《国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约》并实船应用成熟后，必将在2014占领船舶压载水市场。
同类课题研究水平概述
- 紫外线水处理技术的应用研究是在20世纪末21世纪初兴起的，国外使用UV辐射进行灭菌消毒已有多年历史。据统计，到1995年，紫外线消毒技术在美国污水处理中的应用已达5%，并呈逐年上升趋势[38]。国际上一些对细菌排放有严格要求的地区，大多采用了紫外线方法。我国很多的生活污水和工业污水处理厂也采用了紫外线方法。 紫外线用于处理船舶压载水国外也进行了大量的研究[39,40]：美国Maryland大学研究了过滤和紫外线联用的压载水处理技术，研究结果表明：在5次实验中，颗粒尺寸为50µm以上的固体悬浮物可以过滤掉，对于50µm以上的微生物平均灭活率是80%，50µm以下的微生物平均灭活率是95%。芬兰Helsinki等几所大学做了以下的工作：（1）防止外来生物入侵的方法；（2）未来可应用于处理船舶压载水的技术（3）臭氧（O3），紫外线（UV），超声波（US）和H2O2单一及联用的对比实验，并对每种方法的效果进行评估。得出以下结论：第一，单一技术的灭活率都可达到99%以上；第二，灭活率最高的组合是US+UV和UV+ H2O2。 文献[41]中利用UV+O3的压载水处理方法，进行了UV+O3, UV，O3动态海水处理对比实验，得出如下结论：灭菌效果由好到坏的顺序依次是UV+O3、UV和O3。其中臭氧的灭菌效果远远小于UV+O3和UV，UV+O3和UV灭菌效果都在99%以上，考虑到UV+O3不会产生光复活现象以及剩余臭氧分子的持续灭菌作用，故认为UV+O3工艺灭菌效果好于UV。文献[42]中对紫外线处理船舶压载水的可行性进行了初步研究，指出紫外线可以用于船舶压载水的处理，配合船舶主机缸套冷却水处理效果更好。 挪威研发的OPTIMAR紫外线压载水处理设备是第一个用于实船的设备。在实际应用中，对紫外线反应器处理量的连续调节，可以达到7000m3/h。 国内很少有人研究紫外线装置处理船舶压载水，目前主要有大连海事大学正在研究，另外还有哈尔滨工业大学也进行了一些研究,目前都处于实验室阶段，故在此不做详述。
