專利名稱：殺滅船中壓艙水微生物的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理含有潛在不希望的生物的船壓艙水的領(lǐng)域，特別涉及，殺滅水中潛在的不希望的喜氧型和厭氧型微生物的船壓艙水處理方法和裝置，防止將它們從一個海岸運送到另一海岸。
海洋船舶將在它們的壓艙水中含有的各種生物從世界的一個港口運送到另一港口。大的生物能夠過濾掉，而留下的微生物由于它們不同的的起源性質(zhì)極為不同。菌落形成體(colony forming Unit CFU)常用于表述任何再生的微生物。因此，除非另外變更，CFU和微生物具有相同的意思。在船壓艙水中的溶解氧的程度在本發(fā)明中起一定作用，它的英文縮寫DO將用于表示這樣的溶解氧。
在船在異國港口卸貨時，造成的船空艙常常用當?shù)氐乃鳛閴号撍钭号?，以保持船穩(wěn)定。在到達美國港口或其他裝貨港口換裝貨物時，向美國(或它國)港口或附近的海岸水中排出先前的當?shù)氐漠悋膲号撍瑥亩齺矸潜镜氐纳?，包括喜氧型和厭氧型的，這會對接受的海岸的水的生態(tài)起有害影響(或至少是未知的)。
為了克服這個問題的一個提議是要求船在海洋中，或在公海上，用含鹽的公海海水替換原來當?shù)氐膲号撍坏?，在公海上更換壓艙水是潛在危險的，特別是大型船和油輪，并且，都顯示出這樣做在除掉船艙中的所有微生物中并不是很有效的。
在更換水的空間是足夠小時，公海壓艙水的更換通常是(但不總是)安全的，這使得在公海進行更換水的泵壓過程中，不產(chǎn)生危險的不穩(wěn)定，或危險的結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)。例如，因為所涉及的水的重量與整個船的重量的比例低，和船接受臨時排空小的特殊壓艙水罐的負荷承受能力，在對付特殊的壓艙水罐，或其他相似的小空間時，這樣的壓艙水更換(但不總是)是安全的。
在不裝貨的航行時常要求貨艙或大的壓艙水罐填注水，以使航行時船的重心下降，在這些條件下，一個或多個貨艙或罐常用壓艙水注滿。因為這些貨艙或罐含有很大的空間，它們必須保持或完全充滿，或完全空著，以使不能產(chǎn)生內(nèi)部的波浪作用。因此，如果壓艙水的更換在這樣的大空間進行，在泵壓過程當中船遇到?jīng)坝康暮＠耍诳臻g內(nèi)會產(chǎn)生波浪作用，能夠造成船體不穩(wěn)，產(chǎn)生很危險的狀態(tài)。船體傾覆和生命損失常是在壓艙水更換當中船遭遇到未預期的海浪狀態(tài)。除了必須以完好的技術(shù)保持船體處在正常合適的平衡外，即使在好的天氣情況下，壓艙水的更換也在船上施加了內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)受損，使得在當時或其后發(fā)生結(jié)構(gòu)損傷。這個應(yīng)力的性質(zhì)如同前后彎曲一個回形針的鋼絲，直至將其折斷。
從文獻上可知，排放含有非當?shù)匚⑸飰号撍膯栴}長期存在而未得到滿意解決。例如經(jīng)由壓艙水非當?shù)匚⑸锵蚯兴_皮克灣的引入，切薩皮克灣委員會，1995,1月5日；BIMCO Weekly News,No.8,1997,2月19日，波羅的海(Baltic)和國際航海律師(Baltic and Internatioanal MaritimeCounsel)；“要求通過壓艙水更換規(guī)定得到支持(Push for Ballast ESolutioanLabchange Gains Support”，商業(yè)雜志(Joumal of Commerce),1996,3月26日；“擋住變化的波浪(Stemming the Tide of Change”，商業(yè)雜志，1996,6月24日；“壓艙水規(guī)定對大湖區(qū)中有害物質(zhì)控制無效(Ballast Rule Ineffectivefor Pest Control in Lakes)，商業(yè)雜志，1996,6月24日；“州長提出承諾與大湖區(qū)的侵入者做斗爭(Governors Offer Grant To Fight Great lakesInvaders)”，商業(yè)雜志，1996,7月26日。而且，美國國會最近通過“1996年全國外侵物種法案(Natioanal Invasive Species Act of 1996)”(P.L.104-332)，它要求美國海岸警衛(wèi)隊在一年內(nèi)發(fā)布志愿性全國壓艙水指導方針。
專利No.5,192,45l公開了一種方法，通過向壓艙水加聚合物控制壓艙水中的貝類(zebra mussels)的滋生；但是使用化學劑處理排到美國海岸水中的壓艙水，會對生態(tài)有不利的環(huán)境影響。美國專利No.5,376,282和5,578,116公開使用真空和攪拌的方法，將自然水源的溶解氧減少到貝類維持生存呼吸的足夠水平下；但是，沒有公開從任何一個海岸到另一海岸區(qū)域轉(zhuǎn)移壓艙水中微生物的全球普遍的過程中，充氧然后除氧的壓艙水處理壓的方法。專利No.3,676,983公開一種裝置，它包括一個真空室，和一個攪拌器，用于從液體中除氣；但是沒有認識到壓艙水中非當?shù)匚⑸锾幚韱栴}，和將水中的溶解氧的去除到喜氧微生物被殺死的水平。專利No.4,316,725公開幾個方法，包括使用真空，從水中除溶解氧。專利No.3,251,357公開向水中噴射燃燒煙氣處理水，抑制微生物的生長；但是沒有認識到，或提出方案，解決如何從壓艙水中除去喜氧或厭氧微生物的長期問題。
本發(fā)明的主要目的和更廣的目的是提供一個方法和裝置，它以經(jīng)濟有效的節(jié)省時間的方式對壓艙水進行處理，殺滅壓艙水中幾乎所有的喜氧和厭氧微生物。
本發(fā)明的另一個目的是提供這樣的方法和裝置，它有效地經(jīng)濟地減少壓艙水中的溶解氧的含量到基本所有的喜氧微生物被殺滅，使得處理的壓艙水能夠安全排放到海岸水中，即使壓艙水來源于生態(tài)不同的海岸區(qū)域。本發(fā)明的改進的方法和裝置使用控制程度的攪拌，真空和能得到的窒息時間，確保壓艙水基本沒有非當?shù)匚锓N(實驗室測定除去達99％)。
本發(fā)明的另一個目的是，通過使壓艙水中通過含有一氧化碳(和其他還原性氣體)的燃燒的煙氣(或其他氣源的氣)進一步處理壓艙水。一氧化碳通過化學反應(yīng)，從壓艙水除去附加的溶解氧(DO)。在一些情況中這個處理步驟可以是處理過程的補充，或結(jié)合在其他一些處理過程中。這些氣體幫助成功地除去非當?shù)匚锓N。這是因為攪拌/真空處理步驟從壓艙水中除去大部分的DO，壓艙水通過攪拌/真空處理的連續(xù)循環(huán)將DO減少到近于零。燃燒煙氣與DO結(jié)合形成二氧化碳，更為迅速地減少DO。DO減少的越快，使得窒息需要的時間越短。在壓艙水航行時間短時，使用還原性的燃燒煙氣氣體對于非當?shù)匚锓N達到可接受的低水平是關(guān)鍵性的。
另一個目的是在壓艙水除氧前，通過過氧化壓艙水殺滅厭氧微生物。
本發(fā)明的另一目的是提供一種方法和裝置，它是這樣處理海水殺滅其中的微生物，在將作為壓艙水的海水在泵壓到船上船艙或罐中的同時，和/或?qū)号撍畯乃雠摶蚬尴蛱幚砉扪h(huán)，然后回到所述艙。處理的循環(huán)水的體積在足夠短的時間內(nèi)被處理，使得在船的航行其余時間中，有足夠的窒息時間，在船到達它的泵壓出去壓艙水的下一個裝貨港口時，造成可以接受的低的微生物含量。每批處理水足夠的小，保持船的穩(wěn)定，在船體結(jié)構(gòu)上的不引起大的應(yīng)力。在窒息時間中連續(xù)循環(huán)，使得處理更為有效。
本發(fā)明的處理壓艙水殺滅其中微生物的方法和裝置獨特地適用于有數(shù)小時或數(shù)天進行所述處理時間的遠洋貨船。
所述裝置可以安裝在陸地上或船上，或是在船上攜帶的組裝的可移動式的，使用船上的預先存在的泵和/或管線。


圖1是應(yīng)用本發(fā)明的一個實際船的平面圖；圖2是圖1所示的船的側(cè)視圖3是本發(fā)明裝置和方法的一個實施例的示意框圖；圖4是在圖3的實施例中使用的可替換的攪拌器的示意圖；圖5是適于本發(fā)明使用的充氣器示意圖；圖5A是適于本發(fā)明使用的真空除氧室的示意圖；圖6是在船甲板上的處理罐優(yōu)選位置的示意圖。
圖7與圖3相似，示出用于處理壓艙水的本發(fā)明方法和裝置的另一個實施例。
在圖1和2中示出一個實際的船，S/S Coastal Golden，在多方面是一個典型的船。在其上應(yīng)用本發(fā)明處理它的貨艙中的壓艙水。其最小的貨艙約380,000立方英尺，它的最大貨艙約680,000立方英尺。除非貨艙保持幾乎是空的或幾乎滿的，如果在貨艙內(nèi)產(chǎn)生波浪作用，所有它的貨艙都足以使得船不穩(wěn)。這樣的船能夠運輸油和干貨物。貨艙向著船尾編號1-9。船典型的需要在一個或多個貨艙裝壓艙水，以便在沒有貨物時安全進行遠洋航行。
圖3是本發(fā)明方法和裝置優(yōu)選實施例的流程圖。含有至少喜氧微生物的壓艙水由泵22從貨艙20，通過過濾系統(tǒng)24(將泵壓到罐25的較大的微生物除去)，向混合罐26泵送，在混合罐26，借助于空壓泵28在比大氣壓高的壓力下空氣混入流動的水中，空壓泵28從空氣源30通過空氣注入口32提供空氣。從混合罐26向真空室34進一步泵壓充氧的壓艙水，在真空室34中用一個內(nèi)攪拌器36攪拌適當時間。真空室34具有在它的水平面上的足夠的空間，使得從水中釋放的溶解氧(DO)進入空間，從空間由真空泵38容易地除去，然后排到大氣40中。真空泵保持室內(nèi)水上的真空。(真空在此的意思是比大氣壓低的壓力，但是大于零壓力。)攪拌器36可以由溢流型系統(tǒng)42代替(圖4)，其中，一系列垂直的板設(shè)置使得形成，從室34的流入口27到流出口45逐漸變短的板列。這樣的系統(tǒng)產(chǎn)生一系列的水瀑布，充分攪拌水使得溶解氧釋放到室中保持的真空中?？梢圆捎猛ㄟ^真空泵使DO逸出的任何攪拌系統(tǒng)。
在由攪拌/真空處理從壓艙水除去DO后，根據(jù)需要通過注入還原性燃燒氣體()進一步加強除去DO的作用，然后壓艙水被泵壓到船艙，或罐中，在那里停留，并使得所述罐是密閉風雨或與氣體密封的(和/或，通過向O2會流入的任何空間，噴入燃燒氣或其他惰性氣體保持缺氧環(huán)境)。在壓艙水中缺少足夠的DO使得在一定時間任何殘留的喜氧微生物被殺滅，所述時間取決于每種微生物的缺乏足夠氧進行呼吸能生存的抵抗力。一般的越洋壓艙水航行10-15天。實驗室的測試結(jié)果是，對于壓艙水航行10天的模擬試驗的實驗室測試中，其中攪拌/真空處理循環(huán)進行2天，從而有8天的窒息時間，喜氧微生物的死亡率為99％。計算確定每10,000加侖的水浴約需要兩分鐘處理時間，兩天處理10,000噸貨艙的壓艙水。因此，試驗確定，在窒息期間不進行循環(huán)，不加入還原性氣體，在很低的真空狀態(tài)下兩分鐘的處理時間。通過改變壓力和處理時間，并使用洗滌氣體能夠調(diào)節(jié)處理過程，以使得容納全世界發(fā)現(xiàn)的各種微生物，以及適應(yīng)預定的壓艙水航程允許的窒息時間。
因此，在任何給定時間不除去足以造成船的不穩(wěn)定狀態(tài)的壓艙水的情況下，本發(fā)明達到了基本殺滅壓艙水微生物的的生化目的。測試表明，真空室34中的壓艙水僅需要約2分鐘的攪拌，從而如圖3所示，一般僅倉容積的大約0.033％通過閉路移動。
如果希望的話，從真空室34除氧的水注入另一個混合罐43，在此，由船的主發(fā)動機44排放的煙囪氣體構(gòu)成的燃燒廢氣(含有一氧化碳)，由另一個泵46泵送到混合罐43，水由泵48從混合罐43泵壓，并在閉路中返回壓艙水的艙20，完成處理循環(huán)。所述循環(huán)能夠重復多次，從壓艙水中除去足夠多的溶解氧，以殺滅壓艙水中的喜氧微生物到所要求的程度(達99％)。
在混合罐26中注入的空氣(氧)通過過氧化殺滅厭氧微生物，或?qū)⑺鼈儨p弱到較低的再生水平，在室34中除去溶解氧殺滅喜氧微生物(同時厭氧微生物保持一個減弱狀態(tài))。如果希望的話，用適當?shù)倪B接器50混合罐26可以與系統(tǒng)斷開，僅使得喜氧微生物被處理，在大多數(shù)情況中，厭氧微生物不是主要的。圖5示出混合，氧化罐26的一個優(yōu)選形式，圖5A示出真空，除氧室34的一個優(yōu)選形式。
圖6示出本發(fā)明應(yīng)用于一個實際船的貨艙圍欄的情況。圖7與圖3相似，是一示意圖，示出本發(fā)明能夠處理從船所飄浮的周圍的水中引入的壓艙水，或從船艙抽出的壓艙水。V1和V2選擇地打開和關(guān)閉，來進行這兩種方式的工作。
本發(fā)明的代理從伊利莎白河取了兩個試樣并把它們交給SOLUTIOANLAB(現(xiàn)已關(guān)閉)對本發(fā)明的處理進行了第一研究。SOLUTIOAN LAB在一個試驗中進行了逼真模擬上述本發(fā)明的處理過程。其結(jié)果很令人鼓舞。但是因為SOLUTIOAN LAB的取樣和進行的工作是直接在本發(fā)明人控制之下進行的(因為SOLUTIOAN LAB是進行良好專業(yè)工作的地區(qū)性的實驗室，但名氣小)，所以又將本發(fā)明的處理過程送交到弗吉尼亞大學的海洋應(yīng)用研究實驗室(Appied Marine Researh Lab)(AMRL/ODU)，以便確定SOLUTIOAN LAB研究的可靠性。在AMRL/ODU試驗的以下說明中，討論SOLUTIOAN LAB的工作的程序和結(jié)果。這兩個試驗的一致性是明顯的，然而程序稍有不同。
AMRL/ODU進行了確定本發(fā)明處理過程在減少壓艙水中細菌數(shù)目的效率的研究。在AMRL/ODU程序中，從弗吉尼亞的伊利莎白河取的環(huán)境水樣用作研究代用的試驗介質(zhì)。在實驗室條件下，即在攪拌并暴露到三個逐漸增加的較高真空度中各兩分鐘的條件下評價處理參數(shù)。
對含有環(huán)境水的試驗臺規(guī)模的模擬狀況暴露在三種處理條件下，然后在接種細菌玻璃片前，缺氧保存0,2和3天時間。在暴露時間中處理的水平保持在固定條件。環(huán)境河水雙倍樣在0,2和8天被用于接種細菌培養(yǎng)玻璃片。由出現(xiàn)足夠的密度的菌落形成體(CFUs)所需的時間確定一個5天的培養(yǎng)期，以便能夠在一個寬的可能因素范圍計數(shù)實際具有代表性的數(shù)。
以進行三種處理的試樣在開始的0天和2天和8天的狀態(tài)間現(xiàn)出的不同來說明處理效果。這個研究結(jié)果也與本發(fā)明過程的原始研究進行了比較。因為對每個處理和對照試樣的細菌玻璃片的數(shù)目有限，沒能在處理和對照試樣或原始狀態(tài)試樣間確定統(tǒng)計的顯著性水平。
AMRL/ODU研究實際上是力圖僅確定本發(fā)明處理過程的部分效果，所述部分是在介紹本發(fā)明所有部分而最終看到的整體中被認為是需要充分試驗證明的部分。處理過程設(shè)計使用具有有效的精確結(jié)構(gòu)的“現(xiàn)有’設(shè)備以低成本在大量近岸海水中減少細菌的含量。這樣的海水保有喜氧和厭氧細菌。在氧存在的條件下，喜氧細菌將是占優(yōu)勢的。在造成的含有低氧量的環(huán)境中，一些厭氧細菌會存在，在窒息時期會具有能力適應(yīng)和發(fā)展。因此，本發(fā)明處理過程包括一個措施，殺滅或衰減這些厭氧細菌，以使這樣的發(fā)展減到最低程度。厭氧細菌發(fā)展的低可能性和測量低厭氧細菌含量的困難妨礙了為殺滅或減弱厭氧細菌通過注入加壓空氣控制厭氧細菌數(shù)量的任何定量分析。
AMRL/ODU研究創(chuàng)造了，在兩個時間周期內(nèi)在特定條件下的減少溶解氧的三個環(huán)境。結(jié)果是未預料的(正面的)，并顯示出，從伊利莎白河取得的試樣的喜氧細菌的減少效果高于AMRL/ODU主任和助理這兩位專家所預計的效果。
AMRL/ODU研究的工作計劃這個研究是為了評估較早的SOLUTIOAN LAB的原理證明的研究，并確定上述本發(fā)明新型水處理的效果。在研究中，應(yīng)用了評價處理效果的較嚴格的方法。因為AMRL/ODU試驗是在沒有取得專利保護的過程上進行的，三個處理方法在報告中的符號是TA,TB和TC，它們的真空度依序提高，即2,4和6汞柱，與在較早的試驗中的相同。
在研究開始前一刻抽取伊利莎白河的試樣。試樣一部分作為未處理的未過濾對照試樣(CUF)部分被放在一旁。其余試樣用8微米過濾器過濾。從過濾試樣取第二對照試樣，并作為過濾對照試樣部分(CF)放在一旁。其余過濾試樣分成3等分試樣，用于TA,TB和TC處理，如下表1,2和3所示。
這三個處理(旋轉(zhuǎn)攪拌然后再施加2,4和6英寸汞柱真空兩分鐘)實行在三個等分試樣上。對照部分未攪拌也未真空處理。所有的試樣瓶密封，并在實驗室條件下放置。0天試樣在接種到進行細菌菌落形成體(CFU)計數(shù)的玻璃片前，保持約一小時。
所有處理和對照的試樣制備成倍份和足夠的數(shù)目，以備一個犧牲系列。即，對每個處理和對照試驗，為在研究開始(天數(shù)為0)的接種制備2瓶，為在2天結(jié)束的接種制備2瓶，為8天結(jié)束的接種2瓶。對天數(shù)為0的每個處理和對照試樣制備2瓶，其結(jié)果用于評估處理的中間效果以及建立原始狀態(tài)。
對每個倍分的處理和對照試樣，4個稀釋范圍的每一個的一個系列稀釋用于接種細菌玻璃片。細菌的CFU計數(shù)是根據(jù)在易于計數(shù)的稀釋范圍中的兩個玻璃片的計數(shù)的平均值。
從弗吉尼亞，Norfork下游的NAUTICUS的碼頭端部收集水。1997年1月14日下午2點半時收集。將一個帶繩子的漏斗沉到水中取樣。取樣漏斗用大瓶刷和稀釋的Liquinox肥皂洗滌。用自來水徹底沖洗，然后用新鮮的超級純凈水沖洗9次。取樣前用未過濾的伊利莎白河水沖洗3次。水注入到20升的大玻璃瓶中，所述瓶用鋁箔包裹，保護試樣不受直接陽光的照射。
大瓶用大瓶刷和稀釋的Liquinox肥皂洗滌。用自來水沖洗，然后用4N鹽酸沖洗2次，用新鮮的超級純凈水沖洗9次。在加入過濾的或未過濾的伊利莎白河水前，用它們將裝入的伊利莎白河水沖洗3次。收集約19升海水，在大瓶的頭部留有1升的空間。整個水試樣立刻運送到NAUTICUS水質(zhì)實驗室。
在實驗室中，過濾時關(guān)閉上部的燈，僅留緊急情況燈。使用八微米的商標為Whitman40無灰分過濾紙過濾。
剪刀用刷子和稀釋的Liquinox肥皂洗滌。再用自來水沖洗，用新鮮超級純凈水沖洗9次，然后用未過濾的伊利莎白河水沖洗3次。
在20升大瓶中的伊利莎白河水倒置混合，然后將約3升注入5升瓶中，該瓶包裹鋁箔。使用5升瓶的一些水沖洗需要用未過濾的海水沖洗的試驗器具(剪刀，過濾塔和刻度杯)。20升瓶中的未過濾海水的分試樣注入到用于過濾的刻度杯。過濾塔，刻度杯和瓶用大瓶刷和Liquinox肥皂洗滌。都用自來水徹底沖洗，然后用4N鹽酸沖洗2次，用新鮮超級純凈水沖洗9次。過濾塔刻度杯用未過濾的海水沖洗3次，瓶用過濾的海水沖洗3次。
伊利莎白河水過濾到2升的玻璃真空過濾瓶中，真空壓力不大于15英寸汞柱。約10升的過濾海水置于鋁箔包裹的20升的瓶中。在1997年1月14日3:00和4:30之間完成過濾。然后伊利莎白河水試樣從NUATICUS的水質(zhì)實驗室運送到海洋應(yīng)用研究實驗室(Applied MarineResearch Lab)。
AMRL水毒物學實驗室(Aquatic Toxicology Lab)接受了過濾的和未過濾的伊利莎白河水樣，在實驗室溫度(19-20度℃)保持。同時避免直接暴露在環(huán)境光線下。制備五個處理試樣未過濾控制(CUF)；過濾控制(CF)；過濾處理A(TA),B(TB)和C(TC)。在試驗開始前，在研究中用作微生物培養(yǎng)(microcoms)容器的帶棉塞或橡膠塞的260毫升的錐形燒瓶被高壓鍋消毒。然后注入200毫升的過濾或未過濾的伊利莎白河水。用消毒棉堵住對照和處理試樣，并使其處在與室內(nèi)空氣壓力平衡狀態(tài)。處理水樣瓶裝有一個帶孔的橡膠塞，孔中穿過一個玻璃管，玻璃管連接用軟管夾具安裝的Tygon管。
三種程度的處理(即帶有相應(yīng)的2,4和6英寸汞柱的真空度的兩分鐘攪拌)施加到含有伊利莎白河水的微環(huán)境(250毫升瓶)上。瓶與室內(nèi)空氣密封。記錄每次重復試驗的開始時間，并將其定義為達到適當處理的重復試驗的時間。在處理間隔持續(xù)時間所有對照和處理試樣的瓶保存在暗室中。以時間順序的形式向細菌學家提供對雙份試樣開始后1時，暴露到處理中2天和8天。
在微環(huán)境轉(zhuǎn)移到細菌實驗室1時內(nèi)取樣。使用從每個微環(huán)境取出的一毫升試樣和消毒的氯化鈉溶液(15psu)制備3重的十進制(3-fold decimal)稀釋系列。每個稀釋管的以及微環(huán)境的分試樣(100微升)分布在含有Marine Agar2216(Difco)的平皿上。玻璃片在室溫(19℃)培養(yǎng)5天。然后借助測光臺和放大鏡計數(shù)菌落形成體(CFU)。
在試驗開始，在所有處理和對照的試樣中可培養(yǎng)的細菌數(shù)大約相等(表1)。在施加上述處理并48時窒息后，可培養(yǎng)的細菌數(shù)約降低10倍。與以前相比在處理中的增加了變化。8天時，對照和處理試驗明顯不同。在處理TA,TB和TC中的可培養(yǎng)的細菌連續(xù)下降，在對照試樣中，計數(shù)增加2-3數(shù)量級。
表1在對照試樣和天數(shù)為0。2和8的試驗中處理試樣每毫升細菌的菌落形成體(CFU)的數(shù)目(雙倍結(jié)果)。CFU=未過濾的對照試樣；CF-過濾對照試樣TA-TC是由最低到最高程度的處理TA:2分，2英寸汞柱真空TB:2分，4英寸汞柱真空TC:2分，6英寸汞柱真空
較早的SOLUTIOAN LAB研究的結(jié)果明顯顯示出，在試驗條件下真空/攪拌處理在減少CFU數(shù)量是有效的。這些結(jié)果再現(xiàn)于表2，表2用于與AMRL/ODU研究的結(jié)果比較。在兩個研究間的不同包括1)AMRL/ODU研究在犧牲系列中使用每天每次處理的雙倍樣，減少了微環(huán)境的交叉污染；2)在研究開始SOLUTIOAN LAB研究的水源顯出包含較大的存活細菌濃度；3)AMRL/ODU研究的試樣由手旋轉(zhuǎn)運動攪拌，然后進行兩分鐘的相應(yīng)的真空處理，而在SOLUTIOAN LAB研究中的試樣是在施加相應(yīng)真空處理的整個兩分鐘用手搖動；4)AMRL/ODU研究是用3重稀釋系列，能夠在較大的CFU范圍計數(shù)反應(yīng)；和5)收集試樣的時間不同。
表2以前研究的在對照試樣和天數(shù)為0,2和8的處理試樣中，每毫升的細菌菌落形成體(CFU)數(shù)目。CUF=未過濾的對照試樣；CF過濾的對照試樣；TA,TB和TC依次為最低到最高處理
從SOLUTIOAN LAB研究(表2)的數(shù)據(jù)指出，提高處理程度，處理效果提高。在這些數(shù)據(jù)表述為開始狀態(tài)的百分比的減少率(表3)，情況顯得明顯。
表3從開始狀態(tài)(天數(shù)為0 CFU/毫升)菌落形成體(CFU/毫升)的減少百分率表示的AMRL/ODU研究的結(jié)果與SOLUTIOAN LAB研究的比較SOLUTIOAN LAB研究
AMRL/ODU研究
<p>注*結(jié)果顯示出在細菌數(shù)量中的一個未預計到的反彈，達到未過濾對照試樣的開始CFU/毫升的89倍，和過濾對照試樣的開始狀態(tài)的18倍。
所有處理試樣的CFUs的減少超過過濾和未過濾的對照試樣。這表示，過濾是有幫助的，但不是確定的。作為本發(fā)明的主要特征的，帶適當窒息時間的真空/攪拌處理，造成CFU計數(shù)的顯著降低。開始試驗增加窒息時間比選擇真空程度降低的變化顯著。本發(fā)明在真空度上沒有提出一個限度，比開始試驗選擇的較高的真空度在較短的窒息時間可能顯示出較大的效果。這些試驗確實表示出在CFU降低和較高真空度/攪拌，或窒息時間，或兩者間的明顯的一個確定關(guān)系。
在第8天的結(jié)尾，所有AMRL/ODU研究的三種處理顯示出，CFUs從開始狀態(tài)約降低98％。AMRL研究的結(jié)果被宣布是“明確的”，即它們與在先前研究的TC處理(2分鐘6″汞柱)達到的結(jié)果很接近。在AMRL/ODU研究中，處理狀態(tài)在一定的暴露持續(xù)時間上保持不變，而在先前研究中，在相同的時間處理狀態(tài)是否保持不變不明確。應(yīng)注意到如果天數(shù)為8的計數(shù)與天數(shù)為8的過濾和未過濾的對照試樣的結(jié)果比較，處理顯出高于99％的效率。
在研究中施加的三個真空/攪拌處理表示出，該技術(shù)可有效地減少從弗吉尼亞伊利莎白河收集的試樣的天然CFU含量。各數(shù)據(jù)示出，對真空/攪拌程度和對不同窒息時間的不同的敏感度。兩項研究指出，CFU的降低與真空/攪拌階段的較高真空度和較長窒息時間的確定相關(guān)性?？梢约僭O(shè)，真空/攪拌處理中固有的在真空室中的較長時間和較高程度的真空和/或攪拌總是相關(guān)聯(lián)的。兩項研究是在沒有擾亂AMRL/ODU的學術(shù)完整性或SOLUTIOANLAB和/或個人進行的試驗的商業(yè)完整性情況下進行的。
AMRL/ODU研究確認SOLUTIOAN LAB研究的結(jié)果，最大程度的效果是在最高真空/攪拌的程度上的約99％。這個效果的水平是令人驚奇的，是AMRL/ODU研究者未預計到的(主任和助理)。
在過濾和未過濾的對照試樣天數(shù)為2和8的AMRL研究中觀察的細菌明顯反彈是研究者未預計到的，但是明顯地顯示本發(fā)明的效果。如果在天數(shù)8處理試樣和天數(shù)為8的對照試樣間進行比較，本發(fā)明的效果大于99％。在過濾和未過濾的對照試樣中見到的反彈(CFU增加)明確表示，本發(fā)明的處理過程對伊利莎白河水中的CFU含量具有顯著的破壞效果，雖然在對照試樣這發(fā)生了大量的反彈。尚不了解是否從世界范圍的環(huán)境取的環(huán)境水或天然水所有情況中均會發(fā)生這個反彈現(xiàn)象。但是，在AMRL/ODU試驗中使用的伊利莎白河水出現(xiàn)的反彈證明，本發(fā)明對于取得高的殺滅微生物是足夠有效的，即使它們是在一個快速再生的環(huán)境中。
權(quán)利要求
1．一種在限定船艙或壓艙罐的空間中處理壓艙水，減少壓艙水中微生物的開始含量的過程，所述的微生物包括喜氧微生物，所述過程包括以下步驟在第一時間段內(nèi)，在真空下通過攪拌壓艙水，對含有喜氧微生物的壓艙水除氧，其中，所述除氧步驟從壓艙水中除去溶解氧；在第二時間段內(nèi)，在所述除氧步驟后密封含有被處理的壓艙水的空間，直到開始時的微生物含量減少。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程，還包括在開始的微生物被殺滅的百分數(shù)至少達到50％前，密封空間的步驟。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的過程，其中所述第二時間段約為兩天。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的過程，還包括在開始的微生物被殺滅的百分數(shù)至少達到90％前，密封空間的步驟。
5．根據(jù)權(quán)利要求2所述的過程，其中所述第二時間段約為八天，并且其中所述百分數(shù)至少是97％。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的過程，其中所述百分數(shù)大于99％。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的過程，其中所述第一時間段約為兩分鐘。
8．根據(jù)權(quán)利要求6所述的過程，還包括在所述除氧步驟后，向壓艙水引入還原性氣體，以進一步提高所述被殺滅的百分數(shù)的步驟。
9根據(jù)權(quán)利要求8所述的過程，其中所述還原性氣體由燃燒排出的氣體構(gòu)成。
l0．根據(jù)權(quán)利要求4所述的過程，其中所述微生物也包括厭氧微生物，所述過程還包括在所述除氧步驟前，氧化含有厭氧微生物的壓艙水的步驟，使得厭氧微生物被殺滅，或減弱到即使在所述的第二時間段，所述厭氧微生物在缺氧環(huán)境中時，它們的再生速度也顯著減少的程度。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的過程，其中每個所述除氧步驟和氧化步驟具有大約數(shù)秒和數(shù)分的持續(xù)時間，并且所述第二時間段具有約數(shù)天的持續(xù)時間。
12．根據(jù)權(quán)利要求2所述的過程，還包括在所述第二時間段結(jié)束時，測量所述百分數(shù)的步驟。
13．根據(jù)權(quán)利要求4所述的過程，還包括在所述除氧步驟前，將壓艙水泵壓出所述空間的步驟；和在除氧步驟后，將壓艙水返回所述空間的步驟。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的過程，其中所述返回步驟是在所述密封步驟前進行。
15．根據(jù)權(quán)利要求13所述的過程，其中所述返回步驟是在所述密封步驟后進行。
16．根據(jù)權(quán)利要求4所述的過程，還包括以下步驟在所述除氧步驟前，將壓艙水泵壓出所述空間；將水泵壓到處理罐；然后在所述處理罐使壓艙水受到所述攪拌步驟和所述真空處理；在所述第二時間段向所述空間泵壓回處理的壓艙水；然后測定所述被殺滅的百分數(shù)。
17．一種在壓艙水從船側(cè)環(huán)境水中被泵壓到限定船的貨艙或壓艙罐的空間時，處理壓艙水以減少壓艙水中開始的微生物含量的過程，所述微生物包括喜氧微生物，所述過程包括以下步驟泵壓水，在其中產(chǎn)生水攪拌的湍動；第一時間段，使得攪拌的水被真空處理，將含有喜氧微生物的泵壓的壓艙水除氧，其中所述除氧步驟除去壓艙水中的溶解氧；第二時間段，在所述除氧步驟后，密封含有被處理的壓艙水的空間，直到被殺滅的微生物百分數(shù)至少為50％。
18．根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程，其中在被攪拌的壓艙水上的真空是2-4英寸汞柱。
19．根據(jù)權(quán)利要求18所述的過程，其中在被攪拌的壓艙水上的真空是2-6英寸汞柱。
20．根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程，其中所述密封的步驟使得空間至少是密閉風雨的。
21．根據(jù)權(quán)利要求l所述的過程，還包括用一個氧基本不能通過的屏障蓋住處理的壓艙水的暴露的表面。
22．根據(jù)權(quán)利要求21所述的過程，其中所述屏障是一個氣體層，它具有體積含量不大于10％的含氧量，防止處理的壓艙水再氧化。
23．根據(jù)權(quán)利要求22所述的過程，其中所述氣體是內(nèi)燃機的排出氣體。
24．一種處理壓艙水的裝置，在限定船的貨艙或壓艙罐的空間中，減少壓艙水的微生物含量，所述微生物包括喜氧微生物，所述裝置包括在第一時間段通過在真空下攪拌壓艙水，將含有喜氧微生物的壓艙水除氧，從而從壓艙水除去溶解氧的裝置；在第二時間段，密封含有處理的壓艙水的空間，直到開始的微生物含量減少的裝置。
25．根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，被殺滅的開始的微生物百分數(shù)至少為90％前，空間被密封。
26．根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，還包括真空裝置，向在所述空間的壓艙水施加所述真空，其中所述的真空度為2-4英寸汞柱。
27．根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中所述的真空度為2-6英寸汞柱。
28．根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中壓艙水也含有厭氧微生物，其中，壓艙水從除氧裝置向所述空間的方向流動，并且還包括位于所述除氧裝置的上游，氧化壓艙水，殺滅厭氧微生物，或?qū)⑺鼈儨p弱到即使在所述第二時間段，所述厭氧微生物的環(huán)境是缺氧時它們的再生速度也顯著減少的裝置。
29．根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，還包括位于所述氧化裝置的上游，將壓艙水中的任何大型生物過濾除去的裝置。
30．根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，還包括預先裝在船上，將壓艙水從所述空間泵壓通過除氧裝置，然后返回到所述空間的裝置。
31．根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中所述泵壓裝置攪拌水。
32．根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中所述除氧裝置包括一個攪拌水的攪拌器。
33．根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中所述密封裝置使得空間至少密閉風雨。
34．根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，還包括一個第一處理罐，連接到所述氧化裝置；一個第二處理罐，連接到所述除氧裝置；其中，所述過濾裝置，所述第一處理罐，所述氧化裝置，所述第二處理罐和所述除氧裝置，組裝成一個可移動的裝置，能夠安裝在船上，處理壓艙水。
全文摘要
一種在將壓艙水排放到海岸水中以前對它進行處理的方法和裝置。壓艙水會含有有害的非當?shù)氐奈⑸铩Ｔ谂欧徘?，壓艙水被氧化和除氧，以分別減少喜氧和厭氧微生物的含量。如厭氧微生物不考慮，可以不要氧化步驟。裝置包括一個真空室(34)，將含有喜氧微生物的壓艙水除氧。真空室(34)包括一個內(nèi)攪拌器(36)，在第一時間段中在室(34)內(nèi)真空下攪拌壓艙水，除去壓艙水中的溶解氧。攪拌器可以由一個溢水型的系統(tǒng)(42)代替，其中設(shè)置一系列的垂直板，使得它們形成由真空室(34)的流入口(27)到流出口(45)的逐漸縮短的一列板。
文檔編號B63B11/04GK1238745SQ97180146
公開日1999年12月15日 申請日期1997年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月27日
發(fā)明者小威爾遜·J·布朗寧 申請人:布朗寧運輸管理公司