隨著世界航運(yùn)業(yè)的不斷發(fā)展,船舶壓載水帶來(lái)的危害愈發(fā)嚴(yán)重。目前,在關(guān)于各種船舶壓載水處理技術(shù)的研究中,電解和紫外線處理方法成為目前兩大主流技術(shù)。采用電解法處理船舶壓載水后,過(guò)高濃度的余氯有可能會(huì)腐蝕船體結(jié)構(gòu),處理后的壓載水排放時(shí)也容易造成二次污染;采用紫外線法處理船舶壓載水時(shí),照射后的微生物可能存在光復(fù)活現(xiàn)象,耗能相比于其它處理方法較高,因此研究新的運(yùn)行成本低、無(wú)二次污染、延緩壓載艙腐蝕船舶壓載水處理技術(shù)愈加重要。在此背景下,本文提出采用惰性煙氣脫氧法處理船舶壓載水,惰性煙氣脫氧法是通過(guò)引射器將船舶產(chǎn)生的惰性煙氣引入壓載水管道中,與壓載水混合后送入壓載艙對(duì)微生物進(jìn)行滅活。本文闡明了引射器的工作原理、惰性煙氣滅活微生物的機(jī)理,根據(jù)惰性煙氣處理壓載水的原理,設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),并基于Fluent軟件對(duì)引射器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模擬優(yōu)化,得出優(yōu)化后的引射器結(jié)構(gòu)在同一工況下增大了壓載水對(duì)惰性煙氣的吸氣量。通過(guò)試驗(yàn)分析了惰性煙氣對(duì)小球藻和大腸桿菌的致死率,確立了惰性煙氣滅活微生物的最佳條件;應(yīng)用腐蝕動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)探討了惰性煙氣處理后的壓載水對(duì)壓載艙的腐蝕機(jī)理,利用試驗(yàn)分析了惰性煙氣處理后的壓載水對(duì)壓載艙的腐蝕影響。研究結(jié)果表明:1)惰性煙氣N_2和CO_2混合物體積比為7:1,壓載水中溶解氧濃度0.5mg/L,pH值為6時(shí),小球藻的致死率為100%,大腸桿菌的致死率為99.98%,滿足D-2標(biāo)準(zhǔn);2)對(duì)惰性煙氣處理后的壓載水水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè),未發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生其他化學(xué)物質(zhì);3)惰性煙氣脫氧法處理船舶壓載水,處理前后海水介質(zhì)中大部分腐蝕因子并未發(fā)生改變,變化因子僅為處理因子;由失重法試驗(yàn)結(jié)果得出,在溶解氧濃度為0.5mg/L和pH值為6的腐蝕介質(zhì)中壓載艙的平均腐蝕速率與在模擬海水中相比降低69.02%;由電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)結(jié)果分析得出,在溶解氧濃度為0.5mg/L和pH值為6的腐蝕介質(zhì)中,壓載艙的腐蝕傾向性降低,因此,采用惰性煙氣N_2和CO_2混合物處理船舶壓載水能降低壓載艙的腐蝕速率和腐蝕傾向性。
【學(xué)位單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U664.9
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 壓載水處理技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 基于脫氧法處理壓載水技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究的主要內(nèi)容和方法
        1.3.1 課題研究的主要內(nèi)容
        1.3.2 課題研究的主要方法
    1.4 本章小結(jié)
第2章 惰性煙氣脫氧法船舶壓載水處理機(jī)理
    2.1 惰性煙氣對(duì)微生物的滅活機(jī)理
        2.1.1 惰性煙氣去氧化法機(jī)理
        2.1.2 惰性煙氣影響微生物反應(yīng)機(jī)理
    2.2 惰性煙氣處理后的壓載水壓載艙的腐蝕機(jī)理
        2.2.1 影響金屬在海水中發(fā)生腐蝕的因素
        2.2.2 電化學(xué)腐蝕機(jī)理
    2.3 本章小結(jié)
第3章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 主要實(shí)驗(yàn)儀器
    3.2 實(shí)驗(yàn)材料
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)M海水配置
        3.2.2 試驗(yàn)藻種和細(xì)菌的選擇
        3.2.3 試驗(yàn)藻種和菌種培養(yǎng)
        3.2.4 腐蝕試樣的選擇
    3.3 惰性煙氣處理壓載水實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
    3.4 惰性煙氣壓載水處理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置
        3.4.1 煙氣模擬系統(tǒng)
        3.4.2 過(guò)濾系統(tǒng)
        3.4.3 氣液混合系統(tǒng)
        3.4.4 模擬壓載艙系統(tǒng)
    3.5 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
        3.5.1 Y型過(guò)濾器過(guò)濾效果試驗(yàn)
        3.5.2 引射器吸氣量試驗(yàn)
        3.5.3 惰性煙氣對(duì)微生物致死率試驗(yàn)
        3.5.4 惰性煙氣對(duì)壓載艙腐蝕影響試驗(yàn)
    3.6 樣品分析方法
        3.6.1 滅藻率的測(cè)定
        3.6.2 滅菌率的測(cè)定
        3.6.3 腐蝕試樣的分析
        3.6.4 水質(zhì)參數(shù)的測(cè)定
    3.7 本章小結(jié)
第4章 引射器結(jié)構(gòu)參數(shù)模擬分析與優(yōu)化
    4.1 引射器結(jié)構(gòu)參數(shù)
    4.2 數(shù)值模擬
        4.2.1 數(shù)值模擬理論
        4.2.2 三維模型及網(wǎng)格劃分
        4.2.3 邊界條件和求解器的設(shè)置
    4.3 數(shù)值模擬分析
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)時(shí)工作流體入口壓力與吸氣量的關(guān)系
        4.3.2 數(shù)值模擬時(shí)工作流體入口壓力與吸氣量的關(guān)系
    4.4 引射器結(jié)構(gòu)參數(shù)的數(shù)值模擬優(yōu)化
h對(duì)引射器的吸氣性能的影響'>        4.4.1 混合室直徑D_h對(duì)引射器的吸氣性能的影響
3對(duì)引射器的吸氣性能的影響'>        4.4.2 混合室長(zhǎng)度H₃對(duì)引射器的吸氣性能的影響
p對(duì)引射器的吸氣性能的影響'>        4.4.3 氣體出口直徑D_p對(duì)引射器的吸氣性能的影響
4對(duì)引射器的吸氣性能的影響'>        4.4.4 擴(kuò)散室長(zhǎng)度H₄對(duì)引射器的吸氣性能的影響
    4.5 本章結(jié)論
第5章 惰性煙氣船舶壓載水處理試驗(yàn)分析
    5.1 Y型過(guò)濾器的過(guò)濾效果分析
        5.1.1 濁度實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        5.1.2 吸光度結(jié)果與分析
2對(duì)微生物致死率的試驗(yàn)結(jié)果分析'>    5.2 惰性煙氣N₂對(duì)微生物致死率的試驗(yàn)結(jié)果分析
2濃度與壓載水中溶解氧含量的關(guān)系'>        5.2.1 N₂濃度與壓載水中溶解氧含量的關(guān)系
        5.2.2 溶解氧含量對(duì)微生物滅活率影響
2對(duì)微生物致死率的試驗(yàn)結(jié)果分析'>    5.3 惰性煙氣CO₂對(duì)微生物致死率的試驗(yàn)結(jié)果分析
2濃度與壓載水中pH值的關(guān)系'>        5.3.1 CO₂濃度與壓載水中pH值的關(guān)系
        5.3.2 pH值對(duì)微生物致死率的影響
2和CO₂混合物對(duì)微生物致死率的結(jié)果分析'>    5.4 惰性煙氣N₂和CO₂混合物對(duì)微生物致死率的結(jié)果分析
    5.5 惰性煙氣對(duì)壓載水水質(zhì)的結(jié)果分析
    5.6 誤差分析
    5.7 本章小結(jié)
第6章 惰性煙氣脫氧法對(duì)壓載艙腐蝕影響
    6.1 試樣在不同腐蝕介質(zhì)中處理前后腐蝕因子的變化
    6.2 試樣在不同腐蝕介質(zhì)中腐蝕失重的結(jié)果分析
    6.3 試樣在不同腐蝕介質(zhì)中的宏觀形貌結(jié)果分析
    6.4 試樣在不同腐蝕介質(zhì)中的微觀形貌結(jié)果分析
    6.5 試樣在不同腐蝕介質(zhì)中的腐蝕電化學(xué)結(jié)果分析
        6.5.1 試樣在全浸區(qū)中的開路電位變化
        6.5.2 試樣在全浸區(qū)中的極化曲線分析
    6.6 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝

【相似文獻(xiàn)】

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