Спосіб знешкодження баластних вод

Реферат: UA 85579 U UA 85579 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пропоноване технічне рішення може бути використано для систем обробки баластних вод, зокрема для знешкодження баластних вод на борту судна. В даний час проблема управління баластом морських судів є злободенною і глобальною. Прийнятою Міжнародною Морською Організацією (ІМО) Угодою - Ballast Water Treaty - всі морські судна найближчим часом повинні бути обладнані системами для очищення баластної води від чужорідних організмів. Наприклад: Одним з лідерів з розробки та виробництва обладнання для очищення баластових вод є компанія OptiMarin (Норвегія). Представником Морської Адміністрації Норвегії цієї компанії видано Сертифікат відповідності Det Norske Veritas. Це важливий документ, що підтверджує відповідність баластної системи OptiMarin вимогам Міжнародної конвенції про контроль, яка прийнята шість років тому. Очищення баластних вод проводиться як шляхом прогону через фільтр, на якому осідають всі тверді частинки, так і шляхом УФ-опромінення, що дозволяє знищити різні бактерії і віруси. Система SiCure, яка розроблена Siemens Water Technologies, запобігає потраплянню агресивних чужорідних організмів у морське середовище з баластними водами суден. Система SiCure використовує комбінацію фізичної сепарації за допомогою фільтрів і хімічного очищення гіпохлоритом. При великих обсягах знешкодження баластної води гіпохлоритом енергетично ефективніше, ніж використання ультрафіолетового опромінення. Система не вимагає 3 додаткових хімікатів і може очищати баластні води зі швидкістю 600 м /год. GloEn-Patrol - це комбінована система очищення, яка використовує переваги фільтрації і УФ опромінення. Ця технологія є екологічно безпечною і спроектована оптимальним чином для установки і роботи на суднах будь-яких типів. Взявши за основу технологію 100 %-ної фізичної обробки, GloEn-Patrol ефективно дезінфікує шкідливі водні організми і патогенну флору в баластній воді, не виробляючи під час прийому й скидання баласту ніяких вторинних токсичних речовин. Фільтр не тільки перешкоджає проникненню організмів розміром понад 50 μm, але також допомагає мінімізувати утворення відкладень в баластних танках, що вигідно для судноплавних компаній, оскільки дозволяє скоротити витрати на їх обслуговування та очищення. Мале інноваційне підприємство з Нижнього Новгорода (Російська Федерація) розробило суднову установку очищення баластних вод, засновану на застосуванні комплексних технологій обробки баластної води, які в тому числі включають застосування кавітаційної обробки з озонуванням, що забезпечує: - збільшення швидкості знешкодження води; - зменшення масо-габаритних параметрів установки; - відсутність необхідності використання хімічних реагентів, так як використовуються тільки коагулянти, внаслідок цього відпадає необхідність використання на судні реакційних ємностей великого об'єму; - знижене енергоспоживання; - наявність спрощених систем автоматизації та контролю виконання технологічного процесу знешкодження води. Найбільш близьким за технічною суттю до пропонованого технічного рішення є патент на корисну модель Російської Федерації № 113264 "Судовое устройство для обезвреживания балластной воды" (МПК C02F1/32; C02F1/78, публ.2012.02.10). Основними вузлами цього пристрою знешкодження баластної води є насоси для прийому і зливу баластної води, баластні танки для її розміщення, фільтри тонкого очищення, запірнорозподільна арматура, послідовно з'єднані установки одержання озону та знезараження води ультрафіолетовим (УФ) випромінюванням, причому в зливному трубопроводі баластних танків використана система рециркуляції води, яка розташована паралельно установкам отримання озону та УФ знезараження і з'єднана з трубопроводом прийому баластної води на вході в установку отримання озону. Крім того, на виході з баластного танка на зливному трубопроводі встановлені аналізатор токсичності і блок нейтралізації залишкового озону з дозатором, з'єднаний з ним через зворотний клапан. Задачею створення корисної моделі є удосконалення способу знешкодження баластних вод. На відміну від прототипу, пропонований спосіб знешкодження баластної води включає додатково глибоке окислення, розкладання і гідроліз хвороботворних органічних сполук і патогенних організмів, що містяться в баластної воді, яка вміщена в баластні танки, активним оксидантом, який отримують в результаті хімічних реакцій окислення компонентів відпрацьованого газу СЕУ (суднової енергетичної установки), яка відбувається на каталізаторах реактора поличного типу при температурі 300-350 °C, причому відпрацьований газ СЕУ попередньо очищають від сажі і смолянистих утворень у електрофільтрі. 1 UA 85579 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Сам процес глибокого окислення органічних сполук і патогенних організмів реалізують при прокачуванні баластних вод через труби Вентурі, в які компресором подають суміш активного оксиданта з відпрацьованим газом СЕУ, яка отримана на виході реактора полочного типу та пропущена через рекуперативний теплообмінник. Для отримання додаткової маси активного оксиданта в реакторі поличного типу використовують систему рециркуляції по збідненої суміші активних оксидантів з відпрацьованим газом СЕУ, для чого її компресорами відкачують з баластних танків і знову подають на вхід в реактор поличного типу. Крім того, організують додатковий контур рециркуляції баластної води, що у баластних танках, який включає прискорення процесу окислення органічних сполук, які є у баластної воді, активним оксидантом шляхом почергового прокачування через реактор з "киплячим" шаром каталізатора баластної води з баластових танків і подачі в нижню частину реактора з "киплячим" шаром каталізатора суміші активного оксиданта з відпрацьованим газом СЕУ, що отримана на виході реактора поличного типу та пропущена через рекуперативний теплообмінник. Знешкоджену баластну воду після реактора з "киплячим" шаром каталізатора повертають у баластні танки. Спосіб знешкодження баластних вод пояснює креслення. Воду, яку передбачають використовувати як баласт, за допомогою насосів 1, прокачують в послідовно з'єднані фільтри грубого і тонкого очищення 2, ультразвукову 3 та ультрафіолетову 4 установки, а потім через запірно-розподільну арматуру 5 розподіляють по баластових танках 6 судна. Злив з баластних танків 6 баластної води, що знешкоджена, організують через відповідну запірно-розподільну арматуру 5 з попереднім контролем її якості за допомогою аналізатора токсичності 7, що встановлений на зливному трубопроводі 8. Відпрацьований газ СЕУ компресором 9 подають на електрофільтр 10. Очищений від сажі і смолянистих утворень відпрацьований газ СЕУ пропускають через реактор поличного типу 11. Суміш активних оксидантів з відпрацьованими газами СЕУ, яка отримана на виході реактора поличного типу 11, пропускають через рекуперативний теплообмінник 12 і компресором 13 подають на труби Вентурі 14, через які за допомогою колектора 15 прокачують баластні води і де, в основному, і протікає процес глибокого окислення активним оксидантом органічних сполук і патогенних організмів. Компресорами 16 збіднену суміш активних оксидантів з відпрацьованими газами СЕУ відкачують з баластних танків 6 і знову подають на вхід реактора поличного типу 11. Насосами 17 послідовно прокачують баластну воду з баластних танків 6 через реактор з "киплячим" шаром каталізатора 18, в який компресором 19 подають також суміш активного оксиданта з відпрацьованим газом СЕУ, яка отримана на виході реактора поличного типу 11 та пропущена через рекуперативний теплообмінник 12. Додатково знешкоджену баластну воду після реактора з "киплячим" шаром каталізатора 18 за допомогою відповідної запірнорозподільної арматури 20 повертають у баластні танки 6. Всіма технологічними процесами знешкодження баластної води управляє блок автоматики 21. Спосіб знешкодження баластних вод реалізують наступним шляхом. Воду, яку передбачають використовувати як баласт, за допомогою насоса 1 пропускають через фільтри грубого і тонкого очищення 2, які очищають баластні води від зважених часток. Наступний етап очищення баластної води від вуглеводородно-утримуючих плівок, мікроорганізмів, грибків організують за допомогою ультразвукової установки 3 з системою рециркуляції очищеної баластної води. Потім баластну воду пропускають через ультрафіолетову установку 4, також з системою рециркуляції очищеної баластної води, для того, щоб знешкодити баластну воду від хвороботворних мікроорганізмів, і за допомогою запірно-розподільної системи 5 закачують підготовлену баластну воду в суднові баластні танки 6. Відпрацьований газ СЕУ, який має температуру 380 °C ± 50 °C і тиск 0,05…0,2 МПа, за допомогою компресорів 9 подають на електрофільтр 10 і при напрузі 15 000V постійного струму здійснюють видалення з нього сажі і смолянистих утворень. У міру накопичення, сажу затарюють в тришарові паперові мішки і використовують як товарну продукцію. Очищений від сажі і смолянистих утворень відпрацьований газ СЕУ пропускають через реактор поличного типу 11, у якому, при температурі 300-350 °С, на активних каталізаторах протікають хімічні реакції окислення нейтральних і токсичних компонентів відпрацьованого газу СЕУ з утворенням активного оксиданта (3/2О2; NxOy; NO; О2; SO2; RHO; SO3; H2SO4): 3O2 → 2×3/2O2-Q1 N2+3/2O2 → NxOy+Q2 N2+O2 → 2NO+Q3 RSH+3/2O2 → SO2+RHO+Q5 2 UA 85579 U 5 10 15 20 25 30 35 SO2+3/2O2 → SO3+O2+Q4 SO3+H2O → H2SO4+Q6 де RSH - органічні сполуки сірки; RHO - гідроперекісне з'єднання; Q1 … Q6 - кількість енергії, що супроводжує хімічні реакції. Отриману на виході реактора поличного типу 11 суміш активних оксидантів з відпрацьованими газами СЕУ пропускають через рекуперативний теплообмінник 12, в якому реалізують утилізацію надлишкового тепла суміші активних оксидантів з відпрацьованими газами СЕУ з виробленням технологічного пара. Сам процес глибокого окислення активним оксидантом органічних сполук і патогенних організмів реалізують при прокачуванні за допомогою колектора 15 баластних вод через труби Вентурі 14, які вирішують завдання інтенсивного перемішування баластних вод та суміші активного оксиданта з відпрацьованими газами СЕУ, яка отримана на виході реактора поличного типу 11 і пропущена через рекуперативний теплообмінник 12, і для подачі якої в труби Вентурі 14 використовують компресор 13. З метою підвищення коефіцієнта корисної дії реактора поличного типу 11 використовують систему рециркуляції по суміші активного оксиданта з відпрацьованим газом СЕУ. Для цього компресорами 16 збіднену суміш активних оксидантів з відпрацьованими газами СЕУ відкачують з баластних танків 6 і повертають на реактор поличного типу 11. Для підвищення показника рівня знешкодження баластної води в баластних танках 6 в систему вводять додатковий контур її обробки. Насосами 17 послідовно прокачують баластну воду з баластних танків 6 через реактор з "киплячим" шаром каталізатора 18, в який компресором 19 подають також суміш активного оксиданта з відпрацьованим газом СЕУ, яка отримана на виході реактора поличного типу 11 та пропущена через рекуперативний теплообмінник 12. У реакторі з "киплячим" шаром каталізатора 18 реалізують процес прискорення реакції окислення активним оксидантом хвороботворних органічних сполук, які є у баластної воді. Додатково знешкоджену баластну воду після реактора з "киплячим" шаром каталізатора 18 за допомогою відповідної запірно-розподільної арматури 20 повертають у баластні танки 6. Всіма технологічними процесами очищення та знешкодження баластної води управляє блок автоматики 21. Пропонований спосіб знешкодження баластних вод є екологічно безпечним і економічно обґрунтованим рішенням по знешкодженню баластних вод на борту судна. До одного з головних його переваг, слід віднести те, що одночасно відбувається утилізація активного забруднювача повітряного басейну - відпрацьованого газу СЕУ - з отриманням технологічної и пар для енергетичних потреб судна і товарної продукції - сажі. Спосіб пропонує закінчений науково-обґрунтований технологічний процес екологічно чистого, економічного, глибокого знешкодження баластних вод на борту судна, який відповідає вимогам, прийнятим Міжнародною Морською Організацією (ІМО). 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Спосіб знешкодження баластних вод, що включає забір води, яку передбачають використовувати як баласт, в баластні танки через послідовно з'єднані фільтри грубого і тонкого очищення, ультразвукову і ультрафіолетову установки з відповідними системами рециркуляції очищеної баластної води, а також злив знешкодженої баластної води через запірно-розподільну арматуру з попереднім контролем її якості на зливному трубопроводі, який відрізняється тим, що включає глибоке окислення активним оксидантом органічних сполук, які є у баластній воді, що вміщена в баластні танки, а також додатковий контур рециркуляції баластної води, що у баластних танках, який включає прискорення процесу окислення активним оксидантом органічних сполук, які є у баластній воді, шляхом почергового прокачування через реактор з "киплячим" шаром каталізатора баластної води з баластових танків і подачі в нижню частину реактора з "киплячим" шаром каталізатора суміші активного оксиданта з відпрацьованим газом СЕУ (суднової енергетичної установки), яка отримана на виході реактора поличного типу та пропущена через рекуперативний теплообмінник. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що активний оксидант отримують в результаті хімічних реакцій окислення компонентів відпрацьованого газу СЕУ, які протікають на каталізаторах реактора поличного типу при температурі 300-350° С, причому відпрацьований газ СЕУ попередньо очищають від сажі і смолянистих утворень у електрофільтрі. 3 UA 85579 U 5 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що глибоке окислення активним оксидантом органічних сполук здійснюють при прокачуванні баластних вод через труби Вентурі, в які компресором подають суміш активного оксиданта з відпрацьованим газом СЕУ, яка отримана на виході реактора поличного типу та пропущена через рекуперативний теплообмінник. 4. Спосіб за п. 1 та п. 2, який відрізняється тим, що збіднену суміш активного оксиданта з відпрацьованим газом СЕУ, яку компресорами відкачують з баластних танків, знову подають на реактор поличного типу. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4