УСТРОЙСТВО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ БАЛЛАСТНОЙ ВОДЫ
BALLAST WATER PROCESSING DEVICE

Изобретение относится к устройствам для очистки и обеззараживания  балластной воды, и может быть использовано как на судах в системах балластной воды, так и на внесудовых плавучих или береговых очистных сооружениях.
US
Известно устройство обеззараживания судовых балластных вод (патент 2004/0134861 A1, US 7025889, MПК B63B 17/00, C02F 1/00; 32), содержащее источник УФ излучения, балластные танки, насос, соединительную трубопроводную арматуру и сопла, через которые обработанная УФ излучением вода поступает в танк. Указанная система обеспечивает обработку балластной воды в пути движения судна между портами.
Известна установка для очистки и обеззараживания воды (Патент RU 67567, МКИ C02F 1/32, C02F 1/78), осуществляемой с помощью озона и ультрафиолетового излучения. Устройство включает обеззараживающий блок, корпус которого содержит генератор озона с устройством электропитания, эжектор и контактную камеру, которая снабжена концентратором кислорода, позволяющего получать его из воздуха, и генератор озона, содержащий наружный заземленный и внутренний электроды. Контур охлаждения устройства включает: расположенные на входе и выходе корпуса обеззараживающего блока штуцера и трубопроводы для подвода и отвода охлаждающей воды, а также узел электрической развязки, выполненный в виде водяной спирали и служащий для повышения электрического сопротивления охлаждающей воды, при этом устройство электропитания генератора озона включает высоковольтный трансформатор, в свою очередь контактная камера обеззараживающего блока выполнена в виде герметичной емкости, в которой ультрафиолетовые лампы защищены от воды кварцевыми колбами, кроме того, в корпусе обеззараживающего блока установлено реле давления, а установка снабжена блоком управления и питания.
Недостатком приведенных установок является необходимость обработки всего объема балластной воды и связанная с этим невысокая степень ее обеззараживания.
Среди известных аналогов наиболее близким (прототипом) к предлагаемому изобретению по технической сущности и назначению является устройство обезвреживания балластной воды по пат. RU № 113264, МКИ C02F 1/32, C02F 1/78, опубл. 10.02.2012. Устройство имеет в сливном трубопроводе танков балластной воды циркуляционную магистраль, которая расположена параллельно установкам генерации озона и УФ обеззараживания и соединена с трубопроводом приема балластной воды перед установкой генерации озона, при этом циркуляционная магистраль имеет насос с запорной арматурой для рециркуляции балластной воды.
Ввод водно-озоновой смеси в балластную воду осуществляется перед установкой УФ обеззараживания, а нейтрализация растворенного в балластной воде озона и образованных им активных веществ производится непосредственно перед сливом ее в море по команде с анализатора токсичности, установленного на выходе балластной воды из танка перед насосом сброса воды. Параллельно блоку УФ обеззараживания установлена трубопроводная линия, содержащая насос, входной и выходной краны, которые обеспечивают прокачку реагента при очистке кварцевых кожухов бактерицидных ламп от загрязнений, а на сливном трубопроводе танка балластной воды установлен блок нейтрализации с дозатором, который соединен с ним через обратный клапан, при этом на выходе из танка балластной воды установлен анализатор токсичности, который подает управляющий сигнал, обеспечивающий включение дозатора в случае превышения концентрации растворенного в воде озона и образованных им активных веществ свыше предельно-допустимых норм.
Недостатком прототипа является высокий расход озона и недостаточный обеззараживающий эффект из-за его неэффективного использования, когда обработка всего  объема балластной воды приводит к снижению концентрации реакционных центров, увеличению времени диффузии реагирующих компонентов в зону контакта и распаду озона еще до вступления в реакцию.
Предлагаемое изобретение позволяет получить новый по сравнению с прототипом результат, заключающийся в повышении эффективности использования озона, что обеспечивает повышение  степени обеззараживания и снижение расхода озона.
Для достижения указанного результата предлагается следующая совокупность существенных признаков: устройство обезвреживания балластной воды, (содержащее так же, как и прототип, танк для размещения балластной воды, насосы и трубопроводы для приема и слива воды, запорно-распределительную арматуру, генератор озона, источник ультрафиолетового излучения (УФ)), в отличие от прототипа дополнительно оснащено емкостью для хранения коагулянта, реактором для обеззараживания осадка, соединенным трубопроводом с генератором озона, устройством для обезвоживания осадка, связанным с устройством сжигания отходов, насосом и трубопроводом для подачи коагулянта в танк для размещения балластной воды, при этом в днище танка выполнено углубление для сбора осадка, а перед углублением между верхней и нижней поверхностями корпуса танка с зазором у днища в пределах 1/3 его глубины установлена вертикальная перегородка.
Сущность изобретения заключается в повышении эффективности использования озона, повышении степени обеззараживания и экономии озона, которая достигается за счет выделения бактериологически опасной субстанции из общего объема  воды и ее концентрации в  осадке значительно меньшего (не более 2-3%) объема, чем объем балластной воды, с последующим обеззараживанием этого осадка озоном. Небольшой объем обеззараживаемого  осадка обеспечивает высокие значения концентрации озона, что, в свою очередь, позволяет осуществлять обеззараживание балластной воды с высокой степенью эффективности.
Сопоставление предлагаемого устройства и прототипа показало, что поставленная задача – повышения эффективности использования озона, повышения степени обеззараживания и экономии озона решается в результате  новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого изобретения критерию патентоспособности «новизна».
В свою очередь проведение поиска в области очистки и обеззараживания  балластной воды не выявило технических решений, содержащих отдельные отличительные признаки заявленного изобретения, что доказывает соответствие предлагаемого устройства критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
Схематическое изображение устройства обезвреживания балластной представлено на фиг. 1.
Предлагаемое устройство включает в себя танк для размещения балластной воды 1, в днище которого выполнено углубление для сбора осадка 2. Танк 1 оснащен двумя выпускными трубами – для сброса очищенной воды за борт 3 и отвода осадка 4. Устройство также содержит емкость для коагулянта 5, насос-дозатор для подачи коагулянта 6 в танк 1, генератор озона 7, реактор для обеззараживания осадка 8, устройства для обезвоживания осадка 9, соединенного с  печью для сжигания отходов 10. В танке 1 размещены ультрафиолетовые лампы 11. Кроме того, танк 1 оснащен перегородкой 12, доходящей вплотную до верхней поверхности корпуса танка 1 и имеющей зазор у нижней поверхности корпуса, равный, примерно  1/3 его глубины.
Устройство работает следующим образом.
Процесс очистки и обеззараживания балластной воды  начинается с операций коагуляции и седиментации. Для лучшего перемешивания с водой коагулянт из емкости 5 в приемный трубопровод танка 1 подается насосом-дозатором 6. Присутствие коагулянта в балластной воде обеспечивает коагуляцию взвешенных веществ, которые являются бактериологически опасной субстанцией или носителями микроорганизмов, в том числе, и патогенных.
Образующиеся в результате коагуляции крупные взвешенные частицы  интенсивно  оседают и в виде осадка накапливаются в углублении-сборнике 2. Эффективному оседанию частиц взвеси способствует перегородка 12, которая предотвращает попадание этих частиц в трубопровод отвода балластной воды. Коагуляция и седиментация обеспечивает удаление до 98% бактериологически опасной субстанции.
Образование осадка и его накопление в сборнике (углублении) 2 обеспечивает концентрацию бактериологически опасной субстанции в объеме, который значительно меньше (не более  2-3%) общего объема балластной воды. Последующее  обеззараживание осадка осуществляется в реакторе для обеззараживания осадка 8, куда от генератора 7 подается озон. Небольшой объем обеззараживаемого  осадка обеспечивает высокие значения концентрации центров реакции, что, в свою очередь, позволяет осуществлять эту операцию с эффективностью, близкой к 100%. Обеззараженный осадок подается в устройство для его обезвоживания 9, например, циклон или пресс-фильтр, в котором снижается содержание воды, что позволяет сжечь осадок в печи для сжигания отходов 10, куда этот осадок подается после его обезвоживания.
Оставшиеся в балластной воде в незначительном количестве  микроорганизмы обеззараживаются под воздействием УФ-излучения, обеспечиваемого с помощью ультрафиолетовых ламп 11  во время движения судна с балластом. В этом режиме судна балластная вода находится в стационарном состоянии, что является наиболее благоприятным условием для осуществления УФ-обеззараживания.
Обезвреженная вода через отводящий трубопровод 3 сбрасывается за борт.
Заявляемое изобретение было создано сотрудниками кафедры химии и экологии ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О.Макарова» в составе научно-исследовательской работы. Устройство было апробировано в лабораторных условиях. Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».