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关于船舶压载水过滤器内部流场的数值研究

发布日期：2020-12-18 14:27

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船舶压载水中含有大量生物，包括浮游生物、微生物、细菌甚至是小型鱼类以及各种物种的卵、幼体或孢子，这些生物在跟随船舶航行的过程中有的因为无法适应温度、盐度等因素的变化而死亡，但有的能够生存下来，并最终随着船舶压载水排入新的环境中。由此导致一个水域的生物或种类繁多的生物组随着压载水传送到另一个地理性隔离水域，如果这些生物因为缺乏天敌或其他原因能够在自然或半自然的生态系统或生境中生长繁殖、建立种群，就可能威胁到这些海湾、河口或内陆水域的生态系统结构及其物种多样性，成为外来入侵种，而且压载水还会传播有害的寄生虫和病原体，甚至可能导致当地物种的灭绝。
随着国际航运产业不断壮大，以及人们对海洋环境保护意识的不断增强，船舶压载水的排放所带来的外来海洋生物入侵问题引起了社会各界的广泛关注。认识到船舶压载水中有害水生物和病原体的跨区域转移已经对全球海洋生态环境造成了不可忽视的影响，全球环境基金组织(GEF)已经将其列为危害海洋的四大威胁之一。
船舶压载水处理系统由压载水控制系统、过滤器、UV杀菌装置组成。
压载水过滤器滤芯清污方式通常有直接反冲洗式、吸吮式、刮刷式三种方式。 不同的污物去除方式，对过滤器滤芯和过流元件的磨损、清污效果和再生能力、使用寿命也明显不同。
反冲自清洗过滤器是以系统内的流体逆向流动，将滤渣从滤网内表面冲洗剥离掉，然后排放出滤器。 滤网内部无其他滤渣清除装置。 由于清洗污物仅依靠反冲洗管路与大气压差作用，只能去除低粘度的或附着力较弱的污物。 一旦压载水或海水污染严重，污染物粘度较大、或呈细长条状，将不能有效去除，过滤器将持续超压差、频繁清洗，最终导致滤芯堵塞和过滤失效。 这种过滤器的滤芯的再生能力、纳污能力和反冲洗时压力差，直接影响压载水过滤器使用维修周期和使用寿命。 
吸吮式自清洗过滤器是在滤器内外压差下使得吸污嘴产生强劲的虹吸力进而吸除污物。 吸污嘴采用耐磨耐海水腐蚀的塑料元件制成，通过外加力压紧在滤网内壁上，由驱动装置驱动，按照螺旋运动或圆周运动，以吸除整个滤网内的污物。 为了提高吸污效果和滤芯等过流元件的使用寿命，减少清洗过程中耗水量， 一般采用多个吸嘴，吸管一般较小。为了强化清污能力，也可在滤网外侧加装有反冲洗喷嘴与滤芯内侧吸污嘴同步运动，或直接在滤芯外侧通入高压水。 该类过滤器比反冲洗式过滤器的自清洗压力差高，吸污能力更强，滤芯的再生效果更好，寿命更长，更适合实船压载水管理系统。
刷式自清洗过滤器是以不锈钢刷或刮板将滤渣从滤网内表面去除，然后排出。 由于钢刷或刮板去除能力很强，滤网再生能力强，但会对滤网产生较强的磨损，一般采用楔形滤网。 而楔形滤网的滤缝为细长条形，对于细长条状污物或微生物不能有效过滤。 所以，刷刮式过滤器多用于小流量，预过滤场合。
为了延长压载水过滤器的运行寿命，应综合考虑使用环境、维修特点和使用要求、设计和制造经济性的影响，合理选择过滤器及滤芯的材质和结构形式、腐蚀防护方法、滤芯性能和清污方式、严格控制工艺过程质量，提高滤芯的再生能力和壳体及附件的运行使用寿命。在压载水过滤器制造完成后，其名义的使用寿命已基本由其本身所决定。 精心安装和合理使用，良好的维护质量，是延长压载水过滤器使用寿命的前提。
 
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