基于可見光與紫外線聯(lián)合作用的壓載水處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供基于可見光與紫外線聯(lián)合作用的壓載水處理裝置，包括初級過濾裝置、文丘里管引射裝置、催化反應(yīng)單元、催化劑回收單元，所述的催化反應(yīng)單元包括筒體，筒體的入口端和出口端均固定有孔板，兩個孔板之間固定有彌散光纖，筒體入口端孔板上設(shè)置有通流孔，筒體入口端連接文丘里管引射裝置的出口，筒體出口端安裝反光罩，反光罩里設(shè)置光源，催化劑回收單元包括高梯度磁過濾器，筒體出口端設(shè)置有出口，出口連通高梯度磁過濾器，高梯度磁過濾器分別連通壓載水倉和水箱，水箱連通文丘里管引射裝置的喉部，文丘里管引射裝置的入口連通初級過濾裝置，水箱里安裝攪拌裝置、注水裝置和濃度監(jiān)測裝置。本發(fā)明節(jié)能、高速且無二次污染。
【專利說明】基于可見光與紫外線聯(lián)合作用的壓載水處理裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及的是一種壓載水處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由壓載水引起的生物入侵已經(jīng)成為本世紀(jì)世界海洋生態(tài)環(huán)境面臨的四大問題之一(全球壓載水管理項目中國國家項目實(shí)施小組.全球更換壓載水管理項目.交通環(huán)保，2001,22 (1):1-4.)。船舶空載時裝載的壓載水最多時能達(dá)到船舶載重量的1/3 (劉昭青.國際船舶壓載水及其沉積物控制和管理公約概述.交通環(huán)保，2004，25 (2):16-20.)，而裝滿貨物的時候也同樣裝有壓載水(陳煌，干興琦.淺析國際船舶壓載水及其沉積物控制和管理公約.世界海運(yùn)，2004，28 (2):10-12.)。據(jù)統(tǒng)計，每年約有120 X 108t壓載水通過約9萬艘遠(yuǎn)洋船舶在世界范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移，每天存在于船舶壓載水中隨船周游世界的生物達(dá)4500種，而已被確認(rèn)通過船舶壓載水傳播的入侵種大約有500種，平均每立方米壓載水中有浮游動植物1.1億個(胡承兵.阻止“ 搭乘”于壓載水中的外來生物入侵者.交通環(huán)保，1999，20(4):20-22.)。為使船舶壓載水得到有效的控制和管理，國際海事組織(MO)制定并通過了《2004年國際船舶壓載水及其沉積物管理和控制公約》。根據(jù)MO資料，截止到2010年10月，全球范圍內(nèi)已有40多種壓載水處理系統(tǒng)被成功開發(fā)或正在研制，其中27個壓載水處理系統(tǒng)獲得MO基本認(rèn)可，18個壓載水處理系統(tǒng)獲得最終認(rèn)可，10個壓載水處理系統(tǒng)獲得各自主管機(jī)關(guān)的型式認(rèn)可，9種壓載水處理系統(tǒng)已獲得MO和/或主管機(jī)關(guān)的所有認(rèn)可。(潘錦成.船舶壓載水處理技術(shù)及處理系統(tǒng)方案研究.上海造船，2011，2:64-67)。為了促進(jìn)我國高技術(shù)船舶的發(fā)展，工信部發(fā)布了《高技術(shù)船舶科研計劃2012年度項目指南》，其中重點(diǎn)指出要發(fā)展船舶壓載水處理技術(shù)(高技術(shù)船舶科研計劃2012年度項目指南)。
[0003]目前，壓載水處理程序主要有兩個步驟組成:固-液分離和消毒。
[0004]固-液分離，一般通過沉淀或過濾簡單地將懸浮固體物質(zhì)(包括部分懸浮微生物)從壓載水中分離出去。
[0005]消毒則是通過以下的方法去除微生物或者滅活:
[0006]I)化學(xué)滅活。主要有電解法、臭氧法、氯化法等。其中，電解法能耗高，而臭氧法和氯化法會產(chǎn)生副產(chǎn)物，對船體和環(huán)境有損害。如何完全去除有害副產(chǎn)物，同時要降低能耗，是所有化學(xué)滅活方法都要解決的問題。
[0007]2)物理化學(xué)滅活，使用最多的方法是通過紫外線照射，破壞微生物的DNA。而這種方法處理速度低，且處理不完全。(許寒冰，馬永.壓載水處理技術(shù)現(xiàn)狀.船舶設(shè)計通訊，2009，1:44-48.)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供解決現(xiàn)有船舶壓載水處理技術(shù)存在的高能耗、有害副產(chǎn)物、催化劑難回收等缺點(diǎn)的基于可見光與紫外線聯(lián)合作用的壓載水處理裝置。
[0009]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:[0010]本發(fā)明基于可見光與紫外線聯(lián)合作用的壓載水處理裝置，其特征是:包括初級過濾裝置、文丘里管引射裝置、催化反應(yīng)單元、催化劑回收單元，所述的催化反應(yīng)單元包括筒體，筒體的入口端和出口端均固定有孔板，兩個孔板之間固定有彌散光纖，筒體入口端孔板上設(shè)置有通流孔，筒體入口端連接文丘里管引射裝置的出口，筒體出口端安裝反光罩，反光罩里設(shè)置光源，催化劑回收單元包括高梯度磁過濾器，筒體出口端設(shè)置有出口，出口連通高梯度磁過濾器，高梯度磁過濾器分別連通壓載水倉和水箱，水箱連通文丘里管引射裝置的喉部，文丘里管引射裝置的入口連通初級過濾裝置，水箱里安裝攪拌裝置、注水裝置和濃度監(jiān)測裝置。
[0011]本發(fā)明還可以包括:
[0012]1、筒體出口端的出口包括第一出口和第二出口，第一出口連通第一高梯度磁過濾器，第二出口連通第二高梯度磁過濾器，第一高梯度磁過濾器連通第一水箱，第二高梯度磁過濾器連通第二水箱，兩個水箱均連通文丘里管引射裝置的喉部，第一出口與第一高梯度磁過濾器連通的管路上安裝第一閥門，第一高梯度磁過濾器與壓載水倉連通的管路上安裝第二閥門，第一高梯度磁過濾器與第一水箱連通的管路上安裝第三閥門，第二出口與第二高梯度磁過濾器連通的管路上安裝第四閥門，第二高梯度磁過濾器與壓載水倉連通的管路上安裝第五閥門，第二高梯度磁過濾器與第二水箱連通的管路上安裝第六閥門，第一高梯度磁過濾器和壓載水倉連通的管路與第二高梯度磁過濾器和壓載水倉連通的管路相連通，且在其上安裝第七閥門。
[0013]2、所述的光源包括可見光和紫外線，筒體中的催化劑采用Ti02。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
[0015](I)可見光與紫外線相結(jié)合，可以極大地節(jié)省處理費(fèi)用。
[0016](2)彌散光纖與納米TiO2相結(jié)合，由于彌散光纖可以在光纖的傳播過程中均勻地將光散發(fā)出去，而納米TiO2可 以均勻地在水中分布，所以，該組合使得處理效果更佳。
[0017](3)文丘里管引射裝置的引入，由于文丘里管具有空化效果，在輔助殺菌的同時，還可以將引射進(jìn)去TiO2溶液均勻地混合在壓載水中。
[0018](4)高梯度磁過濾器的引入，由于采用的催化劑是磁性Ti02微粒，高梯度磁過濾器可以在催化反應(yīng)單元的出口處將TiO2回收，解決了催化劑回收難的問題，降低了處理成本。
[0019](5)特定管路及控制方案，可以使兩臺高梯度磁過濾器間歇運(yùn)行，為每臺過濾器提供反沖洗時間，使整套處理裝置可以連續(xù)運(yùn)行，加快處理速度。
[0020](6)光源不用直接與水接觸，延長了光源的使用壽命，同時更換和維修更方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0022]圖2為本發(fā)明的滅活裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0024]結(jié)合圖1~2，本發(fā)明設(shè)有[0025]初級過濾裝置，初級過濾裝置用于濾掉水中直徑大于50微米的雜質(zhì)；
[0026]文丘里管引射裝置，文丘里管引射裝置用于將反沖洗出來的磁性Ti02催化劑均勻混于過濾后的壓載水中，同時，文丘里管的空化作用也會起到輔助滅活的效果；
[0027]催化光源，催化光源為光觸媒反應(yīng)提供動力，設(shè)置在催化反應(yīng)單元的末端軸線上；
[0028]催化劑回收單元，催化劑回收單元用于回收反應(yīng)后的Ti02，設(shè)置在催化反應(yīng)單元的出口 ；
[0029]催化反應(yīng)單元，催化反應(yīng)單元用于為催化反應(yīng)提供場所，分解有機(jī)物，置于文丘里管引射裝置之后；
[0030]水箱，水箱用于稀釋催化劑TiO2溶液。
[0031]文丘里管引射裝置的喉部分別與兩個水箱連接，入口與初級過濾器連接，出口與催化反應(yīng)單元連接。催化光源由紫外線發(fā)生裝置和可見光采集裝置組成，催化光源設(shè)置在半橢球形的反光罩焦點(diǎn)處，反光罩與催化反應(yīng)單元末端連接。催化劑回收單元由兩個高梯度磁過濾器組成，根據(jù)所設(shè)計的管道和控制方案，兩個高梯度磁過濾器間歇工作。高梯度磁過濾器的入口均與催化反應(yīng)單元的出口連接，每臺高梯度磁過濾器的出口管道經(jīng)過分流，一支與壓載水倉連接，另一只與另一臺高梯度磁過濾器的出口管道連接，反沖洗出口與水箱連接。各管道上均設(shè)有閥門。催化反應(yīng)單元內(nèi)的紫外線由彌散光纖提供，催化劑采用磁性納米TiO2，反應(yīng)裝置殼體為圓柱狀。彌散光纖一端固定在帶通流孔的圓板上，設(shè)置在催化反應(yīng)單元的入口處，另一端穿透并固定在沒有通流孔的圓板上，設(shè)置在催化反應(yīng)單元尾端，與反光罩相接。文丘里管引射裝置、催化光源、催化反應(yīng)單元所組成的部分，其特征在于該部分垂直放置，自上而下分別是催化光源、催化反應(yīng)單元和文丘里管引射裝置。
[0032]參見圖1，本發(fā)明設(shè)有船舶壓`載水初級過濾裝置A、文丘里管引射裝置B、催化反應(yīng)單元C、催化劑回收單元D和光源E。按照船舶壓載水的流動方向，文丘里管引射裝置B與初級過濾裝置A的出口由管道連接，文丘里管引射裝置B的出口與催化反應(yīng)單元C的前端用法蘭連接，光源E由反光罩與催化反應(yīng)單元C的末端用法蘭連接，催化劑回收單元D的入口與催化反應(yīng)單元的出口由管道連接，催化劑回收單元D的反沖洗出口經(jīng)過水箱與文丘里管引射裝置B的喉部由管道連接，催化反應(yīng)單元D的出口與壓載水倉由管道連接。
[0033]參見圖1，本發(fā)明中的壓載水滅活部分由文丘里管引射裝置B、催化反應(yīng)單元C、催化劑回收單元D、催化光源E四個部分組成。其中，文丘里管引射裝置A的喉部由管道與催化劑回收單元D連接，在壓載水流經(jīng)文丘里管引射裝置B時，由于引射作用，初過濾后的壓載水會把回收的催化劑溶液吸入，由于文丘里管具有空化作用，文丘里管引射裝置B不僅可以起到輔助殺菌的效果，還可以使催化劑與壓載水充分混合。文丘里管引射裝置B與催化反應(yīng)單元C由法蘭直接連接，混合后的壓載水直接進(jìn)入催化反應(yīng)單元C。
[0034]參見圖2，催化反應(yīng)單元筒體15前端與文丘里管引射裝置I通過法蘭連接，末端與反光罩18通過法蘭連接，出口由管道與高梯度磁過濾器連接。催化反應(yīng)單元筒體15的內(nèi)部沿軸向間隔分布著彌散光纖14，光纖的一端由圓形板13固定在催化反應(yīng)單元筒體15的入口處，孔板13上除固定光纖的孔外，還間隔分布有通流孔，壓載水經(jīng)過這些通流孔進(jìn)入催化反應(yīng)單元筒體15。光纖的另一端由圓形孔板16固定在催化反應(yīng)單元筒體15的末端，孔板16除了固定光纖的孔外，沒有其他的開孔，使壓載水與可見光和紫外線光源17隔開。由紫外線發(fā)生裝置和可見光采集裝置組成的可見光和紫外線光源17，通過孔板16上的光柵，將光輸入催化反應(yīng)單元筒體15。在催化反應(yīng)單元筒體15中，由彌散光纖14射出的紫外線會照射水中的催化劑Ti02發(fā)生如下反應(yīng)，產(chǎn)生羥基一OH:
【權(quán)利要求】
1.基于可見光與紫外線聯(lián)合作用的壓載水處理裝置，其特征是:包括初級過濾裝置、文丘里管引射裝置、催化反應(yīng)單元、催化劑回收單元，所述的催化反應(yīng)單元包括筒體，筒體的入口端和出口端均固定有孔板，兩個孔板之間固定有彌散光纖，筒體入口端孔板上設(shè)置有通流孔，筒體入口端連接文丘里管引射裝置的出口，筒體出口端安裝反光罩，反光罩里設(shè)置光源，催化劑回收單元包括高梯度磁過濾器，筒體出口端設(shè)置有出口，出口連通高梯度磁過濾器，高梯度磁過濾器分別連通壓載水倉和水箱，水箱連通文丘里管引射裝置的喉部，文丘里管引射裝置的入口連通初級過濾裝置，水箱里安裝攪拌裝置、注水裝置和濃度監(jiān)測裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可見光與紫外線聯(lián)合作用的壓載水處理裝置，其特征是:筒體出口端的出口包括第一出口和第二出口，第一出口連通第一高梯度磁過濾器，第二出口連通第二高梯度磁過濾器，第一高梯度磁過濾器連通第一水箱，第二高梯度磁過濾器連通第二水箱，兩個水箱均連通文丘里管引射裝置的喉部，第一出口與第一高梯度磁過濾器連通的管路上安裝第一閥門，第一高梯度磁過濾器與壓載水倉連通的管路上安裝第二閥門，第一高梯度磁過濾器與第一水箱連通的管路上安裝第三閥門，第二出口與第二高梯度磁過濾器連通的管路上安裝第四閥門，第二高梯度磁過濾器與壓載水倉連通的管路上安裝第五閥門，第二高梯度磁過濾器與第二水箱連通的管路上安裝第六閥門，第一高梯度磁過濾器和壓載水倉連通的管路與第二高梯度磁過濾器和壓載水倉連通的管路相連通，且在其上安裝第七閥門。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于可見光與紫外線聯(lián)合作用的壓載水處理裝置，其特征是:所述的光源包括可見 光和紫外線，筒體中的催化劑采用Ti02。
【文檔編號】C02F9/12GK103570180SQ201310565705
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】李彥軍, 金向東, 陳明, 施悅, 馬旋, 陳美龍, 楊順 申請人:哈爾濱工程大學(xué)