船舶压载水处理高效杀菌系统研究-轮机工程专业论文.docx

A Thesis Submitted in Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering The Study on Efficient Sterilization System of Ships’ Ballast Water Treatment Submitted by Sun Yuke Supervised by Prof．Name Chen Ning Jiangsu University of Science and Technology March, 2012 江苏科技大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作 所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经 发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明 确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日 江苏科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江 苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于： (1)保密□，在 年解密后适用本授权书。 (2)不保密□。 学位论文作者签名： 指导教师签名： 年 月 日 年 月 日 I I 摘要 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 50 μm 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 50 μm 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 100000 μJ/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。 关键字：船舶压载水，紫外线杀菌，过滤器，设计 江苏科技大学工学硕士学位论文 江苏科技大学工学硕士学位论文 II II PAGE PAGE IV Abstract Abstract Ballast water is important measure to guarantee secure voyage of ships, but it can not avoid taking along a large number of aquatic organisms in the process of injection and discharge. When these aquatic organisms invade to the local environment with ballast water, they will cause serious influence on Marine ecological syst