專利名稱：一種基于物理手段的壓艙水處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及船舶壓艙水處理設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特指一種基于物理手段的壓艙水處理 設(shè)備。
背景技術(shù)：
船舶的水力學(xué)設(shè)計(jì)要求其必須有一定的負(fù)載才能維持穩(wěn)定性，因此“空”船不能真 的在海上空載，如果船沒有貨物可運(yùn)，就必須找一些替代物保持船只的負(fù)載。這些替代物就 是壓艙物。早古代船舶中常用巖石、砂子等一些重量大、價(jià)格低的物品作為壓艙物。到了 20 世紀(jì)初，人們開始在船舶上加載可以盛裝水的容器，通過(guò)取水和排水，隨意調(diào)節(jié)船舶左右和 前后的平衡和吃水，從而達(dá)到平衡船舶、安全航行的目的，由于水能就地取舍，方便快捷，便 自然而然地代替了其他的固體壓艙物，成為壓艙水，一直沿用至今。然而隨著世界經(jīng)濟(jì)和全球貿(mào)易的發(fā)展，船運(yùn)業(yè)越來(lái)越繁忙，壓艙水作為空船的“附 屬物”，在全球范圍內(nèi)廣泛流動(dòng)，大量進(jìn)出。據(jù)估計(jì)，船舶每年將約百億噸壓艙水帶到世界各 地。由于壓艙水排放中會(huì)將水中攜帶的生物、微生物一并排放，壓艙水中的大量微型生物對(duì) 生態(tài)環(huán)境有著不可逆轉(zhuǎn)的破壞作用，這些物種流入新環(huán)境后，就會(huì)成為入侵種，一旦具有合 適的環(huán)境條件，就將不斷發(fā)展，嚴(yán)重破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)，并且影響經(jīng)濟(jì)和人類健康。目前，由壓艙水導(dǎo)致的侵入事件越來(lái)越多，對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞也極為嚴(yán)重。IMO(國(guó) 際海事組織)希望自2009年始，壓艙水處理系統(tǒng)應(yīng)裝置于壓艙水容量5000立方米以上的 船舶(約占目前新造船訂單量的35%) ；2012年起適用于所有的新造船；2014年起適用于 全部現(xiàn)有船舶。2009年起，所有船舶除非裝置壓艙水處理系統(tǒng)，否則須于離海岸200海里 外，執(zhí)行壓艙水更換操作。目前對(duì)壓艙水的處理裝置和方案已經(jīng)提出許多方案，見專利申請(qǐng)?zhí)枮?200580050210.0的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開說(shuō)明書，其是由日本人植松秀人提出的一種壓艙 水處理裝置。見專利申請(qǐng)?zhí)枮?00580010233. 9的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開說(shuō)明書，其提出 壓艙水處理方式是利用反洗微生物過(guò)濾膜來(lái)對(duì)壓艙水進(jìn)行清潔。較早的還有美國(guó)布朗寧輸 送管理公司提出的“滅殺船中壓艙水微生物的方法和裝置”，見中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?7180146.0 的發(fā)明專利申請(qǐng)公開說(shuō)明書。當(dāng)然，還有其他一些處理壓艙水的方法或裝置。綜合目前壓艙水的處理方式，其一般包括物理方法和化學(xué)方法。由于化學(xué)方法需 要添加化學(xué)試劑，所以必須在船舶中攜帶相應(yīng)的化學(xué)試劑，這樣就增加了運(yùn)輸成本。其次， 化學(xué)處理后產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物可能會(huì)環(huán)境造成二次污染。國(guó)際海事組織(IMO)也對(duì)不同的處理方法規(guī)定了不同的認(rèn)證條件。如果不添加 (產(chǎn)生)活性物質(zhì)(例如使用超聲、紫外、機(jī)械等物理方式)，可以執(zhí)行G8認(rèn)證路線，這種認(rèn) 證在國(guó)內(nèi)即可完成認(rèn)證和發(fā)證工作，所花費(fèi)的費(fèi)用相對(duì)較少。如果添加(產(chǎn)生)活性物質(zhì) (例如使用高級(jí)氧化、電解海水、外加氧化劑、殺菌劑等)，就需要執(zhí)行G9認(rèn)證路線，這種認(rèn) 證路線在達(dá)到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)后，還需進(jìn)行環(huán)境毒性評(píng)價(jià)，需要在國(guó)外完成，并由IMO組織認(rèn)證和 發(fā)證，其認(rèn)證周期長(zhǎng)、費(fèi)用高。
所以，綜合以上所述，本發(fā)明人提出了一種基于物理手段的壓艙水處理設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是結(jié)合目前壓艙水處理設(shè)備的現(xiàn)狀，提供一種基于 物理手段的壓艙水處理設(shè)備。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案該設(shè)備包括反沖洗過(guò)濾 器和紫外超聲波聯(lián)合處理器，壓艙水由壓載泵泵入反沖洗過(guò)濾器的進(jìn)水口，經(jīng)過(guò)處理后進(jìn) 入聯(lián)合處理器進(jìn)行處理，所述的聯(lián)合處理器包括具有環(huán)形通道的殼體以及位于上述環(huán)形 通道內(nèi)環(huán)形排列的紫外燈和位于環(huán)形通道中心部位的超聲波換能器。上述技術(shù)方案中，所述的聯(lián)合處理器的殼體包括內(nèi)、外兩層環(huán)形殼體結(jié)構(gòu)，環(huán)形 通道形成于內(nèi)、外兩層環(huán)形殼體之間，其中紫外燈安裝于環(huán)形通道內(nèi)，超聲波換能器安裝于 內(nèi)層殼體所形成的中心區(qū)域；聯(lián)合處理器的進(jìn)水口和出水口分別位于殼體的上部和底部； 在環(huán)形通道內(nèi)還安裝有一清潔裝置。進(jìn)一步而言，上述技術(shù)方案中，所述的清潔裝置包括與環(huán)形通道橫截面形狀對(duì) 應(yīng)、并位于環(huán)形通道內(nèi)的載板以及推動(dòng)載板沿環(huán)形通道上下移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件，載板上開設(shè)有 供紫外燈穿過(guò)的通孔，載板與內(nèi)、外兩環(huán)形殼體接觸的邊緣設(shè)置以及通孔的內(nèi)緣均設(shè)置有 毛刷。進(jìn)一步而言，上述技術(shù)方案中，所述的載板上沿徑向開設(shè)有噴淋孔，外部清洗液提 供裝置與該噴淋孔連通；或者，外部清洗液提供裝置通過(guò)中空的驅(qū)動(dòng)件與該噴淋孔連通。上述技術(shù)方案中，所述的環(huán)形通道的表面噴涂有一層金屬氧化物陶瓷材料；所述 的紫外燈的燈體安裝在一尾部封閉的石英玻璃管中，燈體通過(guò)密封結(jié)構(gòu)由石英玻璃管開口 端伸出，并與外部的驅(qū)動(dòng)器連接；紫外燈沿軸向方向分布于環(huán)形通道內(nèi)。上述技術(shù)方案中，所述的環(huán)形通道的表面噴涂有一層金屬氧化物陶瓷材料；超聲 波換能器呈多層環(huán)形分布安裝于內(nèi)層殼體所形成的中心區(qū)域。上述技術(shù)方案中，所述的聯(lián)合處理器的入水口處設(shè)有水質(zhì)濁度分析儀，處理設(shè)備 的控制系統(tǒng)將依據(jù)水質(zhì)濁度控制聯(lián)合處理器中紫外燈和超聲波換能器的輸出功率；所述 的聯(lián)合處理器的出水口處設(shè)有生物檢測(cè)儀，處理設(shè)備的控制體統(tǒng)通過(guò)生物檢測(cè)儀的數(shù)據(jù)控 制、調(diào)節(jié)紫外燈和超聲波換能器的輸出功率。上述技術(shù)方案中，所述的的反沖洗過(guò)濾器進(jìn)水端設(shè)置有微氣泡發(fā)生器；其頂部設(shè) 有汽水分離排氣裝置。上述技術(shù)方案中，該設(shè)備還包括一氧氣補(bǔ)充收集機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)置兩條通道，其中第一 通道為氧氣補(bǔ)收集通道，沿通道設(shè)置有含氧量檢測(cè)器、制氧機(jī)、氧氣混合器、脫氣裝置、氣 體回用收集過(guò)濾裝置；第二通道為壓艙水直流流經(jīng)通道，即壓艙水經(jīng)過(guò)含氧量檢測(cè)器后通 過(guò)第二通道直接流入聯(lián)合處理器的進(jìn)水口。上述技術(shù)方案中，該設(shè)備采用利于運(yùn)輸和船船舶安裝的模塊化結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所采用上述技術(shù)方案后，其具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明為純粹的物理方法，不添加任何活性物質(zhì)，反應(yīng)過(guò)程也沒有可排放的活 性物質(zhì)產(chǎn)生。2、本發(fā)明中采用了具有環(huán)形空間結(jié)構(gòu)的紫外超聲波聯(lián)合處理器，具有更加有效的流場(chǎng)設(shè)計(jì)，可使用大功率微波(高頻)無(wú)極長(zhǎng)壽命紫外燈，免除了需要定期更換燈管，對(duì)水 的濁度適應(yīng)范圍大大提升。3、本發(fā)明中紫外超聲波聯(lián)合處理器的內(nèi)表面反射層涂裝技術(shù)，提高紫外利用率； 使用內(nèi)置式超聲波發(fā)生裝置，基本消除了噪音的影響；超聲波換能器的安裝方式，利于設(shè)備 的性能提升。4、本發(fā)明中紫外超聲波聯(lián)合處理器還具有更自動(dòng)清洗裝置，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。5、本發(fā)明中采用了氧氣回收裝置，降低運(yùn)行成本。6、本發(fā)明中反沖洗過(guò)濾器進(jìn)水端設(shè)置有微氣泡發(fā)生器，通過(guò)微氣泡輔助過(guò)濾，可 提高過(guò)濾效率，降低過(guò)濾阻力。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2是本發(fā)明中聯(lián)合處理器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明中聯(lián)合處理器的清潔裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明一種大流量聯(lián)合處理器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明一種大流量聯(lián)合處理器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式見圖1，本發(fā)明主要包括反沖洗過(guò)濾器1、氧氣補(bǔ)充收集機(jī)構(gòu)8和紫外超聲波聯(lián)合 處理器3。為了便于說(shuō)明，本發(fā)明將按照壓艙水的流經(jīng)路徑對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。壓艙水將通過(guò)壓載泵1泵入反沖洗過(guò)濾器1的進(jìn)水口，通過(guò)發(fā)沖洗過(guò)濾器1進(jìn)行 初步的過(guò)濾。反沖洗過(guò)濾器是一種利用濾網(wǎng)直接攔截水中的雜質(zhì)，去除水體懸浮物、顆粒 物，降低濁度，反沖洗過(guò)濾器1是一種具備大流量、低阻力、依靠壓差控制自動(dòng)執(zhí)行反沖洗 的過(guò)濾裝置，過(guò)濾精度為10 lOOum。在反沖洗過(guò)濾器1的進(jìn)水端可混入由微氣泡發(fā)生器 產(chǎn)生的空氣微氣泡，氣泡的直徑在1 lOOum，氣泡混入比例為進(jìn)水量的 10%。氣泡 可以同水中含用的固相顆粒物結(jié)合，形成形貌更大的顆粒物，使過(guò)濾變得容易進(jìn)行，進(jìn)而降 低運(yùn)行阻力。另外，在反沖洗過(guò)濾器1，頂部設(shè)有汽水分離排氣裝置，排除的氣體直接由管道 排除到船艙外。壓艙水經(jīng)過(guò)反沖洗過(guò)濾器1后，將經(jīng)過(guò)一個(gè)流量計(jì)9，通過(guò)流量計(jì)9計(jì)算壓艙水的
流入量。經(jīng)過(guò)流量計(jì)9的壓艙水進(jìn)入氧氣補(bǔ)充收集機(jī)構(gòu)8。該氧氣補(bǔ)充收集機(jī)構(gòu)8具有兩 條通道。其中第一通道801為氧氣補(bǔ)收集通道，沿通道設(shè)置有含氧量檢測(cè)器81、制氧機(jī) 82、氧氣混合器83、脫氣裝置84、氣體回用收集過(guò)濾裝置85。第二通道802為壓艙水直流 流經(jīng)通道，即壓艙水經(jīng)過(guò)含氧量檢測(cè)器81后通過(guò)第二通道直接流入聯(lián)合處理器3的進(jìn)水口 32。氧氣補(bǔ)充收集機(jī)構(gòu)8可以用以補(bǔ)充壓艙水中的溶解氧不足，提高紫外-超聲處理系統(tǒng) 的效率。這是因?yàn)椋瑝号撍谂搩?nèi)環(huán)境中，溶解氧被生物所消耗，致排除時(shí)，可能的含氧量非 常低，如不補(bǔ)充氧氣，將對(duì)后續(xù)的紫外-超聲波聯(lián)合處理帶來(lái)不利的影響。壓艙水將首先流過(guò)含氧量檢測(cè)器81，如果檢測(cè)的含氧量正常，則第一通道內(nèi)的制 氧機(jī)82不工作，壓艙水經(jīng)過(guò)第一通道801、第二通道802后流向聯(lián)合處理器3的進(jìn)水口 32。如果檢測(cè)到含氧量低于正常數(shù)值，則流入第一通道內(nèi)的水經(jīng)被注入氧氣。其工作方式是外 部空氣通過(guò)氣體回用收集過(guò)濾裝置85將空氣泵入，經(jīng)過(guò)該氣體回用收集過(guò)濾裝置85內(nèi)的 氣體過(guò)濾器后，進(jìn)入制氧機(jī)82內(nèi)制氧。然后將制得的氧氣輸入氧氣混合器83內(nèi)，與流入到 此的壓艙水混合，混合完氧氣的水流入脫氣裝置84，如果有多余的氣體將被分離再次返回 氣體回用收集過(guò)濾裝置85，而水就通過(guò)一個(gè)混合器與第二通道802匯合后流向聯(lián)合處理器 3的進(jìn)水口 32，如此循環(huán)。氧氣補(bǔ)充收集機(jī)構(gòu)8中的含氧量檢測(cè)器81安裝于含氧量檢測(cè)器81的入口處，當(dāng) 檢測(cè)水中的氧氣含量低于^ig/L時(shí)，控制系統(tǒng)將啟動(dòng)氧氣補(bǔ)充收集機(jī)構(gòu)8，以增加溶解氧含 量。當(dāng)來(lái)水含氧量大于％ig/L時(shí)，氧氣補(bǔ)充收集機(jī)構(gòu)8關(guān)閉，即不再制氧，水直接通過(guò)。上述的制氧機(jī)82采用分子篩壓差制氧方式，以空氣為原料，制成含氧量大于95% 的氧氣。制氧能力依據(jù)系統(tǒng)的水處理計(jì)算，每升水5 20mg。如果不受使用環(huán)境和安全要 求的限制，制氧機(jī)可進(jìn)一步連接臭氧發(fā)生器制成臭氧，可以大幅度提高氧溶解效率。同樣更 有利于紫外-超聲波反應(yīng)器的工作。氧氣混合器83可以使用文丘力射流、混合泵等方式補(bǔ)充氧氣。優(yōu)化的方式，使用 混合泵(例如尼克尼泵)，抽取總水量的 10%進(jìn)入第二通道802與產(chǎn)生的氧氣混合， 形成微氣泡，再重新流出。脫氣裝置84將未溶解的以氣泡形式存在的氧氣脫出，裝置使用成熟的網(wǎng)狀脫氣 裝置，頂部設(shè)有氣水分離器。由氣水分離器分離的氣體，由于多數(shù)為未溶解氧氣，將被重新 導(dǎo)入氣體回用收集過(guò)濾裝置85中，除去所含的水氣，與補(bǔ)充的空氣一同進(jìn)入制氧機(jī)82，重 新制氧?；厥昭鯕獾囊嫣幵谟冢梢詼p輕制氧機(jī)82的分子篩的負(fù)荷，延長(zhǎng)使用壽命，降低功效。
壓艙水經(jīng)過(guò)上述的氧氣補(bǔ)充收集機(jī)構(gòu)8后，將進(jìn)入聯(lián)合處理器3進(jìn)水口 32，在進(jìn)水 口 32前設(shè)有水質(zhì)濁度分析儀301，控制系統(tǒng)將依據(jù)水質(zhì)濁度控制紫外燈4和超聲波換能器 5的輸出功率。結(jié)合圖2、3，聯(lián)合處理器3包括具有環(huán)形通道30的殼體31以及位于上述環(huán)形通 道30內(nèi)環(huán)形排列的紫外燈4和位于環(huán)形通道30中心部位的超聲波換能器5。所述的聯(lián)合 處理器3的殼體31包括內(nèi)、外兩層環(huán)形殼體結(jié)構(gòu)，環(huán)形通道30形成于內(nèi)、外兩層環(huán)形殼體 之間，其中紫外燈4安裝于環(huán)形通道30內(nèi)，超聲波換能器5安裝于內(nèi)層殼體所形成的中心 區(qū)域；聯(lián)合處理器3的進(jìn)水口 32和出水口 33分別位于殼體31的上部和底部；進(jìn)水口 32和 出水口 33分別位于處理器殼體31的切線方向。在進(jìn)水口 32處，加裝導(dǎo)向板，收縮入口面 積提高水流速度，并使水流向外層內(nèi)壁的切線方向流動(dòng)，以驅(qū)動(dòng)水流在環(huán)形通道30內(nèi)做螺 旋流動(dòng)，使水體與紫外燈4、超聲波充分接觸。殼體31形成的環(huán)形通道30表面，采用熱等離子噴涂技術(shù)，涂裝一層對(duì)紫外線有良 好反射作用的、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的金屬氧化物陶瓷材料。首選的材料是三氧化二鋁粉體，涂裝 厚度10 300um，噴涂后的表面采用穩(wěn)定的耐受紫外線的樹脂材料如聚四氟乙烯涂料進(jìn)行 封孔。最后進(jìn)行機(jī)械拋光，使其表面粗超度小于5um，更好的效果，粗超度應(yīng)小于2um。所述的紫外燈4的燈體可以單只或數(shù)只并聯(lián)的方式，安裝于可以透過(guò)185nm波長(zhǎng) 的、耐海水腐蝕的、尾端封閉的石英玻璃管40中，燈體通過(guò)密封結(jié)構(gòu)由石英玻璃管40開口 端伸出，并與外部的驅(qū)動(dòng)器41連接；紫外燈4沿軸向方向分布于環(huán)形通道30內(nèi)。具體排列方式為在圓周方向均布，其位置與超聲波發(fā)生器按不直接向換能器反射的方式布置；在 徑向，依據(jù)可使流體充分?jǐn)嚢杞佑|的方式交錯(cuò)排列，使流體最大程度的接受輻射，不形成死 區(qū)。殼體31進(jìn)水口 32處安裝有犧牲陽(yáng)極腐蝕保護(hù)裝置311，通過(guò)保護(hù)裝置311保護(hù)殼 體31和安裝在殼體31上的附件在海水、強(qiáng)紫外光、超聲波作用下不受腐蝕。紫外燈4燈體 選用大功率長(zhǎng)壽命紫外燈，輻射功率為400W 2000W/m，壽命不低于20000小時(shí)，優(yōu)選的， 是使用高頻或微波驅(qū)動(dòng)的無(wú)極紫外燈。輻射紫外線的波長(zhǎng)在180 365nm之間，至少包括 185nm和254nm的波長(zhǎng)輻射。在紫外燈4內(nèi)部還設(shè)有溫度傳感器，并設(shè)有進(jìn)入到內(nèi)部的空氣 管道。當(dāng)紫外燈4的溫度超出最大工作溫度時(shí)，通過(guò)向內(nèi)部通入經(jīng)過(guò)凈化的空氣進(jìn)行冷卻， 使紫外燈4工作于適合的最大功率輸出狀態(tài)。在殼體31與每一紫外燈4的對(duì)應(yīng)位置，安裝有紫外強(qiáng)度傳感器，檢測(cè)紫外線強(qiáng)度， 檢測(cè)信號(hào)輸入自動(dòng)控制系統(tǒng)，用于故障報(bào)警和備用系統(tǒng)啟動(dòng)，或依據(jù)強(qiáng)度計(jì)算紫外線輻射 劑量，調(diào)節(jié)紫外燈的輸出功率或啟動(dòng)機(jī)械清洗裝置，保證在優(yōu)化的節(jié)能狀態(tài)下，使微生物接 受的輻射劑量不小于30mW/s。安裝的紫外燈4中至少保證一只或燈組總量的20%作為備用，以保證故障狀態(tài)的 代替使用或偶發(fā)的特殊水質(zhì)的處理投用。控制程序?qū)⒃诿看芜\(yùn)行時(shí)依據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)自動(dòng)指定 備用燈管，以獲得均衡的平均使用壽命。在殼體31內(nèi)部還安裝有清洗裝置6。在運(yùn)行過(guò)程中，依據(jù)程序控制，對(duì)該聯(lián)合處理 器3進(jìn)行清洗，以保證其內(nèi)部的光學(xué)環(huán)境。所述的清潔裝置6包括與環(huán)形通道30橫截面形狀對(duì)應(yīng)、并位于環(huán)形通道30內(nèi)的 載板61以及推動(dòng)載板61沿環(huán)形通道30上下移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件62，載板61上開設(shè)有供紫外燈 4穿過(guò)的通孔63，載板61與內(nèi)、外兩環(huán)形殼體接觸的邊緣設(shè)置以及通孔63的內(nèi)緣均設(shè)置有 毛刷64。毛刷一般采用不銹鋼絲制作。所述的載板61上沿徑向開設(shè)有噴淋孔，外部清洗液提供裝置與該噴淋孔連通；或 者，外部清洗液提供裝置通過(guò)中空的驅(qū)動(dòng)件62與該噴淋孔連通。上述的驅(qū)動(dòng)件63可帶動(dòng)載板61進(jìn)行勻速的上下移動(dòng)，對(duì)石英套管和環(huán)形通道30 內(nèi)壁進(jìn)行清理。驅(qū)動(dòng)件63可以選用可以勻速運(yùn)行的液壓推桿或氣動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)螺桿推桿，并 安裝有力矩檢測(cè)和保護(hù)報(bào)警裝置。推桿將被安裝于內(nèi)部環(huán)形管的內(nèi)中部，以降低設(shè)備總體尚度。上述清潔裝置6使用的清洗液采用不對(duì)環(huán)境造成損害的酸性成分，以清潔可能沉 積的堿性鈣、鎂離子化合物，包括羧基乙酸、檸檬酸的水溶液。清洗液可以過(guò)濾并反復(fù)循環(huán) 使用。淡水或蒸汽將作為最后的清洗程序，使環(huán)形空間內(nèi)保持清潔。超聲波換能器5及其驅(qū)動(dòng)器51呈多層環(huán)形分布安裝于內(nèi)層殼體所形成的中心區(qū) 域。超聲波換能器5安裝位置的設(shè)計(jì)將有效的避免反射波造成的換能器損害，降低噪 聲對(duì)環(huán)境的影響，利于功率驅(qū)動(dòng)模塊的散熱，有效發(fā)揮超聲波與紫外線的協(xié)同作用。本發(fā)明中，可將殼體內(nèi)部圓形殼體分段制作，每段的長(zhǎng)度100 300mm。在每一段 內(nèi)的諧振頻率點(diǎn)將有所不同，差異應(yīng)在2 20KHz，以避免可能導(dǎo)致的石英管諧振損壞或駐 波點(diǎn)的互相削弱。一個(gè)優(yōu)化的設(shè)計(jì)，在進(jìn)水口 32端，安裝低頻率的超聲波換能器，快速的破碎微生物團(tuán)聚，在中下段，安裝頻率高的換能器，以加強(qiáng)與紫外線的協(xié)同作用，殺滅水中的 生物。殼體31上開有安裝換能器端板的孔。超聲波換能器5使用頻率在20KHz 45KHz， 單功率在200 2000W的預(yù)應(yīng)力夾緊的陶瓷壓電晶體或磁致伸縮換能器。換能器的總功率 選擇，將依據(jù)環(huán)形空間內(nèi)的總液量計(jì)算，每升體積溶液平均提供10 100W的功率。環(huán)形 安裝、夾心型安裝(如圖4所示的夾板式雙向排列)、導(dǎo)向型安裝(如圖5所示的旋轉(zhuǎn)水流 同向排列)，在小流量處理裝置O00 500m3/h)，優(yōu)選環(huán)形安裝方案為環(huán)形安裝(圖3所 示)，在大于500m3/h的處理裝置中，優(yōu)選后兩種安裝方案。超聲波換能器5的發(fā)射方向與紫外燈4的位置將被嚴(yán)格設(shè)計(jì)，避免直接反射波對(duì) 換能器的損害，避免石英管產(chǎn)生諧振損壞、盡可能避免駐波點(diǎn)的聲波重合削弱。在大流量的聯(lián)合設(shè)計(jì)中，超聲波換能器的安裝更適合采用圖4或圖5的方式。另外，超聲波換能器功率驅(qū)動(dòng)模塊的散熱器部分直接安裝于殼體內(nèi)壁上，通過(guò)殼 體向外部散熱。安裝的益處在于功率驅(qū)動(dòng)模塊到換能器之間使用最短的連接線路，避免高 頻傳輸損耗；利用殼體散熱可以獲得可靠的散熱條件。驅(qū)動(dòng)模塊的檢測(cè)、數(shù)字驅(qū)動(dòng)、控制信 號(hào)通過(guò)電纜與外部連接。還可以在殼體31上下端蓋處安裝隔音結(jié)構(gòu)，最大程度減少運(yùn)行噪音。壓艙水經(jīng)過(guò)聯(lián)合處理器3的出水口 33流出，在出水口 33處設(shè)有生物檢測(cè)儀302， 處理設(shè)備的控制體統(tǒng)通過(guò)生物檢測(cè)儀302的數(shù)據(jù)控制、調(diào)節(jié)紫外燈3和超聲波換能器5的 輸出功率。壓艙水經(jīng)過(guò)出水口 33流出經(jīng)檢測(cè)合格可以直接排出。如果經(jīng)檢測(cè)不合格，則通 過(guò)回流泵100再次返回到起始點(diǎn)，再次處理。該設(shè)備采用利于運(yùn)輸和船舶安裝的模塊化結(jié)構(gòu)。本發(fā)明為純粹的物理方法，不添加任何活性物質(zhì)，反應(yīng)過(guò)程也沒有可排放的活性 物質(zhì)產(chǎn)生，排放符合D-2標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種基于物理手段的壓艙水處理設(shè)備，該設(shè)備包括反沖洗過(guò)濾器(1)和紫外超聲 波聯(lián)合處理器(3)，壓艙水由壓載泵(10)泵入反沖洗過(guò)濾器(1)的進(jìn)水口，經(jīng)過(guò)處理后進(jìn)入 聯(lián)合處理器( 進(jìn)行處理，其特征在于所述的聯(lián)合處理器( 包括具有環(huán)形通道(30)的 殼體(31)以及位于上述環(huán)形通道(30)內(nèi)環(huán)形排列的紫外燈(4)和位于環(huán)形通道(30)中 心部位的超聲波換能器(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物理手段的壓艙水處理設(shè)備，其特征在于所述的 聯(lián)合處理器(3)的殼體(31)包括內(nèi)、外兩層環(huán)形殼體結(jié)構(gòu)，環(huán)形通道(30)形成于內(nèi)、外兩 層環(huán)形殼體之間，其中紫外燈(4)安裝于環(huán)形通道(30)內(nèi)，超聲波換能器(5)安裝于內(nèi)層 殼體所形成的中心區(qū)域；聯(lián)合處理器(3)的進(jìn)水口(32)和出水口(33)分別位于殼體(31) 的上部和底部；在環(huán)形通道(30)內(nèi)還安裝有一清潔裝置(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于物理手段的壓艙水處理設(shè)備，其特征在于所述的 清潔裝置(6)包括與環(huán)形通道(30)橫截面形狀對(duì)應(yīng)、并位于環(huán)形通道(30)內(nèi)的載板(61) 以及推動(dòng)載板(61)沿環(huán)形通道(30)上下移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件(62)，載板(61)上開設(shè)有供紫外燈 (4)穿過(guò)的通孔(63)，載板(61)與內(nèi)、外兩環(huán)形殼體接觸的邊緣設(shè)置以及通孔(6 的內(nèi)緣 均設(shè)置有毛刷(64)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于物理手段的壓艙水處理設(shè)備，其特征在于所述的 載板(61)上沿徑向開設(shè)有噴淋孔，外部清洗液提供裝置與該噴淋孔連通；或者，外部清洗 液提供裝置通過(guò)中空的驅(qū)動(dòng)件(6 與該噴淋孔連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任意一項(xiàng)所述的一種基于物理手段的壓艙水處理設(shè)備，其特征 在于所述的環(huán)形通道(30)的表面噴涂有一層金屬氧化物陶瓷材料；所述的紫外燈的 燈體安裝在一尾部封閉的石英玻璃管GO)中，燈體通過(guò)密封結(jié)構(gòu)由石英玻璃管GO)開口 端伸出，并與外部的驅(qū)動(dòng)器Gl)連接；紫外燈(4)沿軸向方向分布于環(huán)形通道(30)內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任意一項(xiàng)所述的一種基于物理手段的壓艙水處理設(shè)備，其特征 在于超聲波換能器(5)呈多層環(huán)形分布安裝于內(nèi)層殼體所形成的中心區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任意一項(xiàng)所述的一種基于物理手段的壓艙水處理設(shè)備，其特征 在于所述的聯(lián)合處理器(3)的入水口(3 處設(shè)有水質(zhì)濁度分析儀(301)，處理設(shè)備的控 制系統(tǒng)將依據(jù)水質(zhì)濁度控制聯(lián)合處理器(3)中紫外燈(4)和超聲波換能器(5)的輸出功 率；所述的聯(lián)合處理器(3)的出水口(3 處設(shè)有生物檢測(cè)儀(302)，處理設(shè)備的控制體統(tǒng) 通過(guò)生物檢測(cè)儀(302)的數(shù)據(jù)控制、調(diào)節(jié)紫外燈C3)和超聲波換能器(5)的輸出功率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的一種基于物理手段的壓艙水處理設(shè)備，其特征 在于所述的反沖洗過(guò)濾器(1)進(jìn)水端設(shè)置有微氣泡發(fā)生器；其頂部設(shè)有汽水分離排氣裝 置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的一種基于物理手段的壓艙水處理設(shè)備，其特征 在于該設(shè)備還包括一氧氣補(bǔ)充收集機(jī)構(gòu)(8)內(nèi)設(shè)置兩條通道，其中第一通道(801)為氧氣 補(bǔ)收集通道，沿通道設(shè)置有含氧量檢測(cè)器(81)、制氧機(jī)(82)、氧氣混合器(83)、脫氣裝置 (84)、氣體回用收集過(guò)濾裝置(8 ；第二通道(80 為壓艙水直流流經(jīng)通道，即壓艙水經(jīng)過(guò) 含氧量檢測(cè)器(81)后通過(guò)第二通道直接流入聯(lián)合處理器(3)的進(jìn)水口(32)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的一種基于物理手段的壓艙水處理設(shè)備，其特 征在于該設(shè)備采用利于運(yùn)輸和船舶安裝的模塊化結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及船舶壓艙水處理設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特指一種基于物理手段的壓艙水處理設(shè)備。該設(shè)備包括反沖洗過(guò)濾器和紫外超聲波聯(lián)合處理器，壓艙水由壓載泵泵入反沖洗過(guò)濾器的進(jìn)水口，經(jīng)過(guò)處理后進(jìn)入聯(lián)合處理器進(jìn)行處理，所述的聯(lián)合處理器包括具有環(huán)形通道的殼體以及位于上述環(huán)形通道內(nèi)環(huán)形排列的紫外燈和位于環(huán)形通道中心部位的超聲波換能器。聯(lián)合處理器由環(huán)形排列的大功率紫外燈和位于中心部位的超聲波換能器構(gòu)成，經(jīng)過(guò)濾、氧氣補(bǔ)充的壓艙水沿處理器的外殼切線方向進(jìn)入，在處理器螺旋流動(dòng)，并與紫外燈和超聲波構(gòu)成的處理場(chǎng)充分接觸，達(dá)到規(guī)定的處理要求。自動(dòng)檢測(cè)和控制系統(tǒng)可以依據(jù)水質(zhì)的不同，自動(dòng)調(diào)節(jié)紫外燈和超聲波的輸出能量，達(dá)到節(jié)能的優(yōu)化配置。
文檔編號(hào)C02F1/32GK102101705SQ20101061969
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者劉興龍, 向豐華, 王寶柱 申請(qǐng)人:東莞市宇潔新材料有限公司