过滤-紫外线技术处理压载水的可行性分析-微生物.docx
过滤-紫外线技术处理压载水的可行性分析_微生物概述当今，超过90%的国际货物是通过船舶运输来完成的。压载水对保持船舶的平衡稳定和船舶的安全有效操作起着至关重要的作用,船舶压载操作是船舶安全航行的必备条件。由于船舶的大小和用途不同,每条船可携带的压载水量也不相同,少的几百公斤,大的则超过10万吨。每年估计有100亿吨的压载水在全球转移。国际海事组织压载水工作小组研究发现，每天至少有7000个有机体等随船舶压载水远航至他乡。物种互相入侵，加剧了海洋生态链和环境的恶化。然而在压载水的众多处理方法中，我们无法使用单一的方法处理压载水使得其满足国际海事组织的要求。基于过滤和紫外线技术对于压载水处理的有效性，我们在本文分析了过滤-紫外线技术联用处理压载水的实用可行性。2、过滤-紫外线技术处理船舶压载水的研究现状上海海运学院的孙永明副教授在研究利用紫外线对压载水的处理过程中发现:海水的浊度大小会影响紫外线的穿透能力,从而会降低紫外线杀灭细菌、微生物的效果。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50um以上的固体悬浮物可以过滤掉，对于50um以上的微生物平均灭活率是80%，50um以下的微生物平均灭活率是95%。根据IMO处理要求，将过滤器过滤精度设计为50um，小于此精度的颗粒由紫外线装置负责处理。3、过滤-紫外线技术处理方法优势介绍(1)结构紧凑，体积小；(2)质量轻、易于设计、安装；(3)系统部件比较少，易于维护、调节和控制；(4)过滤-紫外线处理方法属机械和物理方法相结合,处理过程中不添加任何化学药剂,不会造成二次污染。此外紫外线处理还具有以下明显的优势：(1)高效率：有数据表明,在流量为200Lh,400Lh,800Lh时,紫外线杀菌率分别在83%100%,84%100%,98%100%之间,对有些微生物和病毒,灭活率总在99%以上,且杀灭时间几乎是瞬间,节约大量时间。(2)广谱性：紫外线几乎对各种细菌、病毒、藻类都能杀灭。(3)无生物免疫力：紫外线处理只改变了压载水中生物的DNA结构,而传统方法,在一段时间内可有效果,但时间长了会产生生物免疫力,影响处理效果。4、过滤-紫外线技术处理压载水原理过滤可以去除水中悬浮物以及微生物是毫无疑问的，然而海水中的微生物最小的直径也就几微米。如果将滤网的过滤精度设计很高虽然过滤效果好，但是需要的压力过大，并且很快需要反冲洗，否则过程将难以进行下去。因此设计适当的过滤精度（50um），这样的话压载水中残存的较微小的微生物将交由紫外线处理。紫外线(UV)是波长介于可见光(400nm)与某射线(100nm)之间的电磁波，紫外光可划分为三个波段：UV-A（长波段320-400nm）；UV-B（中波段280320nm）；UV-C（短波段100280nm），强大的杀菌作用由短波段UV-C中波长为253.7nm的紫外光所提供。由于UVC具有较高的光子能量，当它照射微生物时，就能穿透微生物的细胞膜和细胞核，破坏其DNA的分子键，使其失去复制能力或失去活性，不久便会死亡，从而达到我们处理压载水的目的。5、过滤-紫外线技术处理装置5.1过滤处理装置选择50某250目(50um)的金属丝网作为过滤材质。考虑到低碳钢不耐腐蚀，容易生锈，因此不管是编制滤网还是打孔滤网的船用过滤器现多以不锈钢为滤芯，不锈钢丝网过滤器耐腐蚀、抗震性能好、成本低、效率较高，是比较理想的过滤材料。基于以上的考虑，采用不锈钢纤维为滤材较为合适。5.2紫外线处理装置紫外线处理装置按设计方式分为明渠型或封闭性。明渠型为在沟槽中放置由石英管罩住、加以保护的紫外线消毒灯而使污水从中流出的装置；封闭式则为将石英管罩住的，加以保护的紫外线消毒灯装入圆筒形密封的反应器中，反应器再与污水管连接的装置，紫外线灯套在石英管中，与水流平行或垂直。相对而言，封闭型的不如明渠型的易于监测和维护。然而封闭型的比明渠型的处理水量大，针对压载水需要量大的特点，我们选用封闭型紫外线处理装置。为了能够抵制海水的侵蚀和紫外光线的辐射老化的影响,筒体可由经灌注钛的无毒聚氯乙烯制成,这样比用不锈钢制成的设备来得轻便、耐用、成本低；紫外灯管应采用低压汞灯；石英套管采用气炼高强度石英管,要求透紫率不小于80%,工作压力0.45Mpa。石英套管可隔绝水同紫外光灯接触,并可维持灯在40C的最佳温度下工作,因为紫外线出力与灯管表面温度有关,当温度40C时,紫外线出力最大,套管可用浸酒精的纱布半年清洗一次,也可用抛磨粉进行擦洗。扩散板装置,可避免进水的平缓流动,以保证海洋细菌、微生物最大限度地接触紫外光线照射。整套处理装置配以紫外光强度监测、并连接有听觉或视觉报警器以及自动关闭装置7。6、过滤-紫外线技术处理压载水的可行性分析6.1时间可行性分析假设船舶载重量为50000吨，船舶最大载水量为13000吨，船舶压载水泵额定流量为200吨/小时。由上述假设的数据可以得到该船对压载水的平均处理时间T=13000/200/24=2.7d这是按照最大量计算,实际上还与船舶的载重量相关,压载水的调驳量肯定小于最大压载量,因此,可以根据停港时间、航线长短、装卸货情况,合理使用该方法。6.2经济可行性分析紫外线处理装置本身的运作成本很低,处理每吨海水仅需0.0050.01元,国外紫外线灯管的有效使用时间在12000h以上，可达200t/h以上。研究表明紫外线对杀灭海洋细菌和微生物是高效的,但在应用过程中发现有少数微生物对紫外线有很强的抵御能力。如何杀灭这些微生物在系统设计时必须予以解决。出于节能的考虑,可以用船舶柴油机的余热把压载水加热到3545左右,并保持一段时间,这样可更有效的杀灭微生物和细菌,国内外已经开始展开有关的研究。7、结论综上所述，可得出如下结论：(1)用过滤-紫外线技术处理船舶压载水,可有效地杀灭压载水中的细菌、微生物,此方案是可行的；(2)如何提高装置的有效性、经济性、系统优化等方面有待进一步研究和实践。
