船舶压载水处理高效杀菌系统研究

作     者：孙玉科 

作者单位：江苏科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈宁

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 082402[工学-轮机工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

主      题：船舶压载水 紫外线杀菌 过滤器 设计 

摘      要：压载水是保证船舶航行安全的重要措施，但其注入和排出的过程中，不可避免的携带大量水生物。这些生物随压载水入侵到当地环境，对海洋生态系统、人类健康和港口城市经济发展造成严重的影响。船舶压载水对海洋环境的侵害，已被全球环境基金组织确认为危害海洋的四大威胁之一。为此，2004年国际海事组织在伦敦通过了《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》。公约制订了压载水排放标准，并要求在2016年之前各国船舶所排放的压载水必须经过处理并符合公约的相关要求。 针对严峻的形势，本文提出了过滤和紫外线杀菌结合处理压载水的技术路线。过滤作为第一级处理，去除压载水中尺寸大于50μm的固体颗粒和生物;紫外线杀菌作为第二级处理，杀灭尺寸小于50μm的微生物。本文以理论研究和设计研究为基础，旨在设计出一套可供实船应用的高效压载水处理系统。具体研究内容和结论包括以下几个部分： 1、在参考众多相关文献的基础上，对船舶压载水引起的环境问题进行了综述，阐述了船舶压载水携带有害生物对海洋环境所造成的严重危害，阐明了压载水处理的重要性，并扼要介绍了压载水公约的内容及制定和实施进程。 2、研究了紫外线灭菌技术基础理论，并从理论和实际应用两方面阐述了紫外线杀菌技术处理压载水的可行性。 3、从反应器腔体内部紫外线剂量的分布着手，完成了处理量300m3/h高效紫外线杀菌器的设计和建模;杀菌器的紫外线剂量可以达到100000μJ/cm2。对所设计的杀菌器进行了流场分析，指出了所设计模型在结构上的不足，并提出了改进措施。 4、详细提出了过滤器几个过滤特殊组件的设计方法;在滤网选型设计、筒体设计、密封设计和传动件设计校核的基础上完成了吸污式自清洗过滤器的设计和建模;总结了滤网压降和滤饼压降的计算方法，完成了吸污式自清洗过滤器的压降计算，得出滤网压降为0.012MPa，单位时间内总压降为0.047MPa，且两者都符合经验标准。 5、基于前期充分的研究，设计了压载水处理流程，搭建了300m3/h船舶压载水处理系统，并完成了控制系统设计。