基于可见光与紫外线联合作用的压载水处理装置制造方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供基于可见光与紫外线联合作用的压载水处理装置，包括初级过滤装置、文丘里管引射装置、催化反应单元、催化剂回收单元，所述的催化反应单元包括筒体，筒体的入口端和出口端均固定有孔板，两个孔板之间固定有弥散光纤，筒体入口端孔板上设置有通流孔，筒体入口端连接文丘里管引射装置的出口，筒体出口端安装反光罩，反光罩里设置光源，催化剂回收单元包括高梯度磁过滤器，筒体出口端设置有出口，出口连通高梯度磁过滤器，高梯度磁过滤器分别连通压载水仓和水箱，水箱连通文丘里管引射装置的喉部，文丘里管引射装置的入口连通初级过滤装置，水箱里安装搅拌装置、注水装置和浓度监测装置。本发明节能、高速且无二次污染。
【专利说明】基于可见光与紫外线联合作用的压载水处理装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及的是一种压载水处理装置。
【背景技术】
[0002]由压载水引起的生物入侵已经成为本世纪世界海洋生态环境面临的四大问题之一(全球压载水管理项目中国国家项目实施小组.全球更换压载水管理项目.交通环保，2001,22 (1):1-4.)。船舶空载时装载的压载水最多时能达到船舶载重量的1/3 (刘昭青.国际船舶压载水及其沉积物控制和管理公约概述.交通环保，2004，25 (2):16-20.)，而装满货物的时候也同样装有压载水(陈煌，干兴琦.浅析国际船舶压载水及其沉积物控制和管理公约.世界海运，2004，28 (2):10-12.)。据统计，每年约有120 X 108t压载水通过约9万艘远洋船舶在世界范围内转移，每天存在于船舶压载水中随船周游世界的生物达4500种，而已被确认通过船舶压载水传播的入侵种大约有500种，平均每立方米压载水中有浮游动植物1.1亿个(胡承兵.阻止“ 搭乘”于压载水中的外来生物入侵者.交通环保，1999，20(4):20-22.)。为使船舶压载水得到有效的控制和管理，国际海事组织(MO)制定并通过了《2004年国际船舶压载水及其沉积物管理和控制公约》。根据MO资料，截止到2010年10月，全球范围内已有40多种压载水处理系统被成功开发或正在研制，其中27个压载水处理系统获得MO基本认可，18个压载水处理系统获得最终认可，10个压载水处理系统获得各自主管机关的型式认可，9种压载水处理系统已获得MO和/或主管机关的所有认可。(潘锦成.船舶压载水处理技术及处理系统方案研究.上海造船，2011，2:64-67)。为了促进我国高技术船舶的发展，工信部发布了《高技术船舶科研计划2012年度项目指南》，其中重点指出要发展船舶压载水处理技术(高技术船舶科研计划2012年度项目指南)。
[0003]目前，压载水处理程序主要有两个步骤组成:固-液分离和消毒。
[0004]固-液分离，一般通过沉淀或过滤简单地将悬浮固体物质(包括部分悬浮微生物)从压载水中分离出去。
[0005]消毒则是通过以下的方法去除微生物或者灭活:
[0006]I)化学灭活。主要有电解法、臭氧法、氯化法等。其中，电解法能耗高，而臭氧法和氯化法会产生副产物，对船体和环境有损害。如何完全去除有害副产物，同时要降低能耗，是所有化学灭活方法都要解决的问题。
[0007]2)物理化学灭活，使用最多的方法是通过紫外线照射，破坏微生物的DNA。而这种方法处理速度低，且处理不完全。(许寒冰，马永.压载水处理技术现状.船舶设计通讯，2009，1:44-48.)。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供解决现有船舶压载水处理技术存在的高能耗、有害副产物、催化剂难回收等缺点的基于可见光与紫外线联合作用的压载水处理装置。
[0009]本发明的目的是这样实现的:[0010]本发明基于可见光与紫外线联合作用的压载水处理装置，其特征是:包括初级过滤装置、文丘里管引射装置、催化反应单元、催化剂回收单元，所述的催化反应单元包括筒体，筒体的入口端和出口端均固定有孔板，两个孔板之间固定有弥散光纤，筒体入口端孔板上设置有通流孔，筒体入口端连接文丘里管引射装置的出口，筒体出口端安装反光罩，反光罩里设置光源，催化剂回收单元包括高梯度磁过滤器，筒体出口端设置有出口，出口连通高梯度磁过滤器，高梯度磁过滤器分别连通压载水仓和水箱，水箱连通文丘里管引射装置的喉部，文丘里管引射装置的入口连通初级过滤装置，水箱里安装搅拌装置、注水装置和浓度监测装置。
[0011]本发明还可以包括:
[0012]1、筒体出口端的出口包括第一出口和第二出口，第一出口连通第一高梯度磁过滤器，第二出口连通第二高梯度磁过滤器，第一高梯度磁过滤器连通第一水箱，第二高梯度磁过滤器连通第二水箱，两个水箱均连通文丘里管引射装置的喉部，第一出口与第一高梯度磁过滤器连通的管路上安装第一阀门，第一高梯度磁过滤器与压载水仓连通的管路上安装第二阀门，第一高梯度磁过滤器与第一水箱连通的管路上安装第三阀门，第二出口与第二高梯度磁过滤器连通的管路上安装第四阀门，第二高梯度磁过滤器与压载水仓连通的管路上安装第五阀门，第二高梯度磁过滤器与第二水箱连通的管路上安装第六阀门，第一高梯度磁过滤器和压载水仓连通的管路与第二高梯度磁过滤器和压载水仓连通的管路相连通，且在其上安装第七阀门。
[0013]2、所述的光源包括可见光和紫外线，筒体中的催化剂采用Ti02。
[0014]本发明的优势在于:
[0015](I)可见光与紫外线相结合，可以极大地节省处理费用。
[0016](2)弥散光纤与纳米TiO2相结合，由于弥散光纤可以在光纤的传播过程中均匀地将光散发出去，而纳米TiO2可 以均匀地在水中分布，所以，该组合使得处理效果更佳。
[0017](3)文丘里管引射装置的引入，由于文丘里管具有空化效果，在辅助杀菌的同时，还可以将引射进去TiO2溶液均匀地混合在压载水中。
[0018](4)高梯度磁过滤器的引入，由于采用的催化剂是磁性Ti02微粒，高梯度磁过滤器可以在催化反应单元的出口处将TiO2回收，解决了催化剂回收难的问题，降低了处理成本。
[0019](5)特定管路及控制方案，可以使两台高梯度磁过滤器间歇运行，为每台过滤器提供反冲洗时间，使整套处理装置可以连续运行，加快处理速度。
[0020](6)光源不用直接与水接触，延长了光源的使用寿命，同时更换和维修更方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明的结构简图；
[0022]图2为本发明的灭活装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
[0024]结合图1~2，本发明设有[0025]初级过滤装置，初级过滤装置用于滤掉水中直径大于50微米的杂质；
[0026]文丘里管引射装置，文丘里管引射装置用于将反冲洗出来的磁性Ti02催化剂均匀混于过滤后的压载水中，同时，文丘里管的空化作用也会起到辅助灭活的效果；
[0027]催化光源，催化光源为光触媒反应提供动力，设置在催化反应单元的末端轴线上；
[0028]催化剂回收单元，催化剂回收单元用于回收反应后的Ti02，设置在催化反应单元的出口 ；
[0029]催化反应单元，催化反应单元用于为催化反应提供场所，分解有机物，置于文丘里管引射装置之后；
[0030]水箱，水箱用于稀释催化剂TiO2溶液。
[0031]文丘里管引射装置的喉部分别与两个水箱连接，入口与初级过滤器连接，出口与催化反应单元连接。催化光源由紫外线发生装置和可见光采集装置组成，催化光源设置在半椭球形的反光罩焦点处，反光罩与催化反应单元末端连接。催化剂回收单元由两个高梯度磁过滤器组成，根据所设计的管道和控制方案，两个高梯度磁过滤器间歇工作。高梯度磁过滤器的入口均与催化反应单元的出口连接，每台高梯度磁过滤器的出口管道经过分流，一支与压载水仓连接，另一只与另一台高梯度磁过滤器的出口管道连接，反冲洗出口与水箱连接。各管道上均设有阀门。催化反应单元内的紫外线由弥散光纤提供，催化剂采用磁性纳米TiO2，反应装置壳体为圆柱状。弥散光纤一端固定在带通流孔的圆板上，设置在催化反应单元的入口处，另一端穿透并固定在没有通流孔的圆板上，设置在催化反应单元尾端，与反光罩相接。文丘里管引射装置、催化光源、催化反应单元所组成的部分，其特征在于该部分垂直放置，自上而下分别是催化光源、催化反应单元和文丘里管引射装置。
[0032]参见图1，本发明设有船舶压`载水初级过滤装置A、文丘里管引射装置B、催化反应单元C、催化剂回收单元D和光源E。按照船舶压载水的流动方向，文丘里管引射装置B与初级过滤装置A的出口由管道连接，文丘里管引射装置B的出口与催化反应单元C的前端用法兰连接，光源E由反光罩与催化反应单元C的末端用法兰连接，催化剂回收单元D的入口与催化反应单元的出口由管道连接，催化剂回收单元D的反冲洗出口经过水箱与文丘里管引射装置B的喉部由管道连接，催化反应单元D的出口与压载水仓由管道连接。
[0033]参见图1，本发明中的压载水灭活部分由文丘里管引射装置B、催化反应单元C、催化剂回收单元D、催化光源E四个部分组成。其中，文丘里管引射装置A的喉部由管道与催化剂回收单元D连接，在压载水流经文丘里管引射装置B时，由于引射作用，初过滤后的压载水会把回收的催化剂溶液吸入，由于文丘里管具有空化作用，文丘里管引射装置B不仅可以起到辅助杀菌的效果，还可以使催化剂与压载水充分混合。文丘里管引射装置B与催化反应单元C由法兰直接连接，混合后的压载水直接进入催化反应单元C。
[0034]参见图2，催化反应单元筒体15前端与文丘里管引射装置I通过法兰连接，末端与反光罩18通过法兰连接，出口由管道与高梯度磁过滤器连接。催化反应单元筒体15的内部沿轴向间隔分布着弥散光纤14，光纤的一端由圆形板13固定在催化反应单元筒体15的入口处，孔板13上除固定光纤的孔外，还间隔分布有通流孔，压载水经过这些通流孔进入催化反应单元筒体15。光纤的另一端由圆形孔板16固定在催化反应单元筒体15的末端，孔板16除了固定光纤的孔外，没有其他的开孔，使压载水与可见光和紫外线光源17隔开。由紫外线发生装置和可见光采集装置组成的可见光和紫外线光源17，通过孔板16上的光栅，将光输入催化反应单元筒体15。在催化反应单元筒体15中，由弥散光纤14射出的紫外线会照射水中的催化剂Ti02发生如下反应，产生羟基一OH:
【权利要求】
1.基于可见光与紫外线联合作用的压载水处理装置，其特征是:包括初级过滤装置、文丘里管引射装置、催化反应单元、催化剂回收单元，所述的催化反应单元包括筒体，筒体的入口端和出口端均固定有孔板，两个孔板之间固定有弥散光纤，筒体入口端孔板上设置有通流孔，筒体入口端连接文丘里管引射装置的出口，筒体出口端安装反光罩，反光罩里设置光源，催化剂回收单元包括高梯度磁过滤器，筒体出口端设置有出口，出口连通高梯度磁过滤器，高梯度磁过滤器分别连通压载水仓和水箱，水箱连通文丘里管引射装置的喉部，文丘里管引射装置的入口连通初级过滤装置，水箱里安装搅拌装置、注水装置和浓度监测装置。
2.根据权利要求1所述的基于可见光与紫外线联合作用的压载水处理装置，其特征是:筒体出口端的出口包括第一出口和第二出口，第一出口连通第一高梯度磁过滤器，第二出口连通第二高梯度磁过滤器，第一高梯度磁过滤器连通第一水箱，第二高梯度磁过滤器连通第二水箱，两个水箱均连通文丘里管引射装置的喉部，第一出口与第一高梯度磁过滤器连通的管路上安装第一阀门，第一高梯度磁过滤器与压载水仓连通的管路上安装第二阀门，第一高梯度磁过滤器与第一水箱连通的管路上安装第三阀门，第二出口与第二高梯度磁过滤器连通的管路上安装第四阀门，第二高梯度磁过滤器与压载水仓连通的管路上安装第五阀门，第二高梯度磁过滤器与第二水箱连通的管路上安装第六阀门，第一高梯度磁过滤器和压载水仓连通的管路与第二高梯度磁过滤器和压载水仓连通的管路相连通，且在其上安装第七阀门。
3.根据权利要求1或2所述的基于可见光与紫外线联合作用的压载水处理装置，其特征是:所述的光源包括可见 光和紫外线，筒体中的催化剂采用Ti02。
【文档编号】C02F9/12GK103570180SQ201310565705
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】李彦军, 金向东, 陈明, 施悦, 马旋, 陈美龙, 杨顺 申请人:哈尔滨工程大学