CN102372334A

CN102372334A - 一种紫外光船舰压载水处理设备

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Publication number: CN102372334A
Application number: CN2010102553646A
Authority: CN
Inventors: 徐文龙; 佟宇辰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-08-17
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2012-03-14

Abstract

一种紫外光船舰压载水处理设备，属于船舶航运中压载水处理设备，解决现有设备体积大、处理效率不高、能耗高的缺陷，其包括：桶体，内盛压载水，两边分别用密封法兰进行密封，底部有进水口，上部有出水口；至少4支紫外线灯管，采用发射中压高强紫外线的紫外线灯管，置于桶体内，每支紫外线灯管外面套置有透紫外光保护套管，紫外线灯管的灯头两端通过密封接头分别固定在两边的密封法兰上。本发明的设备提供200nm-600nm的多谱段紫外辐射，在破坏微生物的遗传物质同时，还对微生物的细胞质和细胞壁产生一定的破坏作用，彻底克服细菌光复活可能性，具有良好的消毒效果。此外，本设备体积小、能耗低、处理效率高、适用范围广。

Description

一种紫外光船舰压载水处理设备

技术领域

本发明属于船舶航运过程中的压载水处理设备领域，特别涉及一种中压高强紫外光消毒处理的船舰压载水处理设备。

背景技术

压载水是船舶安全航行的重要保证。据估计，目前全球船舶携带的压载水每年大约有120亿吨，并随着航运业的发展仍在逐年递增中，每天存在于船舶压载水中随船周游世界的生物超过4500种，即使经过数月的航程，许多种细菌、植物和动物仍能存活于压载水及其沉积物中。全世界范围内由于压载水的排放而造成的生物入侵和流行病传播等对海洋环境和人类的侵害事件屡有发生，这已引起国际社会的高度关注，全球环境基金组织(Global Environment Facility简称GEF)已经确认未经处理的压载水为危害海洋的四大威胁之一。国际海事组织（IMO）于2004年2月13日制定了《关于船舶压载水及其沉积物管理和控制的国际公约》（以下简称《公约》），该公约对压载水的处理标准（包括可存活生物的尺寸及数量、病原体为生物的种类及数量）做了明确的严格的规定，该公约于2009年生效并已经进入强制执行的倒计时日程。《公约》意味着有效处理船舶压载水将成为船舶进入他国港口的“通行证”，解决不了压载水问题的船舶无法进入他国港口，没有压载水处理设施的远洋船舶将面临不能靠岸停泊的尴尬境地。因此，海船压载水的净化处理相关技术及设备的研究和产业化将会对国家航运经济产生直接影响，各航运企业迫切需要采用相关技术解决船舶压载水排放达标的问题。

目前，国内外对压载水的处理技术已有大量研究和报道，研究的范围比较广泛，主要涉及的处理技术可分为下述几类：物理处理法(如采用热、超声波、紫外线、银离子、磁化等进行处理)；机械处理法(过滤、改善船舶设计等)；化学处理法(臭氧、抽氧、加氯处理等)；生物处理法(如在压载水中加入肉食性或寄生性生物)。但迄今为止，成熟的压载水处理***或设备十分少。目前关于远洋船间的压载水处理***或设备的主要专利有：专利02140632.4为将船舶废气再利用产生热量加热压载水而进行杀灭压载水中的生物、微生物等；专利03133447.4为采用强电场放电进行电离、分解氧气和水，再将生成的O3和羟基自由基等强氧化剂通过射流器溶解后送入压载水输送管道内，从而杀灭压载水中的生物、微生物等；专利200510046991.8通过将船舶压载水在电解处理器中直接电解，将船舶压载水中的生物杀灭或抑活；专利200580040948.9，采用电解法产生次氯酸盐来处理压载水；专利200680015713.9通过臭氧组合机械处理法来处理压载水；专利200680016920.6采用电磁加热技术对压载水进行处理；专利200680020730.1采用加入化学杀菌剂来处理压载水；专利200710010653.8为使用硫酸自由基的高级氧化技术来杀死船舶压载水中生物；专利200710010538.0为采用微波处理技术处理压载水的方法；200880002704.5为采用一种特种供给船来专门提供清洁的压载水的方法；专利200910093809.2，为采用低压高强紫外线处理压载水的设备。

上述现有的处理压载水的设备和方法，均不同程度的存在体积大、处理效率不高、能耗较高的缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种采用中压高强度紫外线消毒处理的船舰压载水处理设备，具有体积小、效率高、能耗低的优势，可满足国际海事组织对压载水处理相关国际公约所提出的要求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种紫外光船舰压载水处理设备，其包括：

桶体6，内盛压载水，其左右两边分别用第1密封法兰10与第2密封法兰11进行密封，其底部置有进水口1，上部置有出水口7；

至少4支紫外线灯管4，均是采用发射中压高强紫外线的紫外线灯管，全部置于桶体6内，在每支紫外线灯管4外面套置有透紫外光保护套管5，每支紫外线灯管4的灯头两端通过密封接头3分别固定在所述第1密封法兰10和第2密封法兰11上。

所述桶体6采用不锈钢或钛材料及其合金材料制成。

所述至少4支紫外线灯管4以所述桶体6内左右向的中心轴为轴心，等距离同心分布于该中心轴的周围。

所述透紫外光保护套管5是石英玻璃或派来克斯玻璃管。

所述至少4支紫外线灯管4的功率为1KW-20KW，与紫外线灯管4功率相匹配并与紫外线灯管4连接的镇流器安装在桶体6外的电控柜中。

所述桶体6内至少4支紫外线灯管4的紫外线照射剂量为500 mJ/cm²-6000 mJ/cm²。

所述设备还包括丝杆9，其从所述桶体6的外面通过第1密封法兰（10）的通孔伸入桶体6内所述中心轴的位置，其在桶体6内的一端通过螺纹连接有清洗紫外线灯管外部石英套管5的清洗盘8，其在桶体6外的一端连接步进电机2以控制其行程。

所述清洗盘8是由置于每个透紫外光保护套管5外周的套管圆环81、与丝杆9所述螺纹连接的连接圆环82以及连接各套管圆环81与连接圆环82的连接杆83组成。

所述清洗盘8是用不锈钢板材加工成一体的。

所述丝杆9与第1密封法兰10的密封采用浮环密封结构，该结构为：在丝杆9与第1密封法兰10之间设有动环密封圈12以及紧挨动环密封圈12的静环密封圈13；一凸字型并两端开口的密封圈压盖14从第1密封法兰10的通孔外面盖住静环密封圈13；凸字型密封圈压盖14的前段部分与第1密封法兰10之间设有滑动轴承15；凸字型密封圈压盖14的底部与第1密封法兰10的接触部位设有Ｏ型密封圈16。

本发明的有益效果：

（1）本发明提出的中压高强紫外线设备，能够提供200nm-600nm的多谱段紫外辐射，多谱段紫外线在破坏微生物的遗传物质同时，还对微生物的细胞质和细胞壁产生一定的破坏作用，彻底克服细菌光复活可能性，保证了良好的消毒效果。

（2）本发明具有极高的反应速度，可有效杀死小于50μm的原生动物、藻类、细菌、孢子等，杀菌时间最小为1-2秒；

（3）本发明设备是通过紫外光子辐射导致的光化学反应进行消毒，不向水体内投加任何化学药剂，与化学法消毒压载水完全不同，属于一种物理反应，不产生对生态环境有害的消毒副产物，使用安全、可靠并有利于环保。

（4）本发明采用的中压高强度紫外线灯提供远远高于常规低压紫外线灯的消毒剂量，可达到500-6000mJ/cm2，可使所使用的灯管数量比使用常规低压紫外线灯减少90%以上，从而极大减小了设备占地面积，节约了安装和维修费用。

（5）设备体积小、能耗低、处理效率高、适用范围广，设备可模块化，便于灵活调整处理规模，处理能力可在250-5000m3/h。

为进一步说明本发明的上述目的、特征和效果，以下将结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的丝杆与第1密封法兰密封的结构示意图

图3为本发明的紫外线灯管的布置示意图；

图4为本发明的清洗盘结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例的附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

参见图1、图3，图1为本发明的整体结构示意图；图3为本发明的紫外线灯管的布置示意图，图3也是图1的A-A向剖视示意图（灯管的数量不同），如图所示，本发明的船舰压载水处理设备的结构如下。

桶体6，内盛压载水，采用不锈钢如316L或钛材料及其合金材料如TA1、TA2、TC4或钛镍合金材料等制成，桶体6的左右两边分别用第1密封法兰10与第2密封法兰11进行密封，桶体6底部置有进水口1，上部置有出水口7。

至少4支紫外线灯管4，可根据处理的压载水水量和水质调整其使用的支数，一般选用6-8支，均是采用发射中压高强紫外线的紫外线灯管，该中压高强紫外线灯管是现有产品，其内部注有汞蒸气的中压汞灯，按照国际紫外线灯通用标准定义，中压高强紫外线灯管的汞蒸气压力在100帕—100000帕之间。紫外线灯管4全部置于桶体6内，为对桶体6内的压载水均匀消毒，至少4支紫外线灯管4以桶体6内左右向的中心轴为轴心，等距离同心分布于该中心轴的周围（如图3所示），在每支紫外线灯管4外面套置有透紫外光保护套管5，透紫外光保护套管5是石英玻璃或派来克斯玻璃管，每支紫外线灯管4的灯头两端通过密封接头3分别固定在第1密封法兰10和第2密封法兰11上。至少4支中压高强紫外线灯管4的功率可以为1KW-20KW，与紫外线灯管4功率相匹配并与紫外线灯管4连接的镇流器安装在桶体6外的电控柜中（未图示），桶体6内至少4支紫外线灯管4的紫外线照射剂量为500 mJ/cm²-6000 mJ/cm²。

丝杆9，从桶体6的外面通过第1密封法兰10的通孔伸入桶体6内上述中心轴的位置，其在桶体6内的一端通过螺纹连接有能够清洗紫外线灯管外部石英套管5的清洗盘8，丝杆9在桶体外的一端连接步进电机2以控制其行程。清洗盘8的结构参见图4，该清洗盘8是由置于每个透紫外光保护套管5外周的套管圆环81、与丝杆（9）所述螺纹连接的连接圆环82以及连接各套管圆环81与连接圆环82的连接杆83组成，用不锈钢板材加工成一体，该清洗盘8在桶体6内通过丝杆9的传动而沿着每个透紫外光保护套管5做往复运动，达到清洗套管的目的。

丝杆9与第1密封法兰10的密封结构参见图2。

丝杆9与第1密封法兰10的密封采用浮环密封结构。浮环密封属于流阻型非接触式动密封，是依靠密封间隙内的流体阻力效应而达到阻漏目的，其结构如下：

在丝杆9与第1密封法兰10之间设有动环密封圈12以及紧挨动环密封圈12的静环密封圈13；一凸字型并两端开口的密封圈压盖14从第1密封法兰10的通孔外面盖住静环密封圈13；凸字型密封圈压盖14的前段部分与第1密封法兰10之间设有滑动轴承15；凸字型密封圈压盖14的底部与第1密封法兰10的接触部位设有Ｏ型密封圈16。其中，动环密封圈12、静环环密封圈13和Ｏ型密封圈16起到密封作用，密封圈压盖14和－滑动轴承15起到固定和定位作用。

本发明利用上述进水口1进入的压载水是经过≤50μm的过滤器过滤后的压载水。本设备工作时上述压载水经过进水口1进入桶体6内，并被桶体6内布置的紫外线灯管4所发出的中压高强紫外光进行快速消毒处理，由出水口7排出，再经船上相应的管路***流入压载舱，即可完成对压载水的消毒处理。

本设备消毒的效果用藻类脱除率和细菌的灭活率来衡量，具体藻类和细菌浓度可用藻类计数法、分光光度计法和细菌培养法中华人民共和国国标《海洋监测规范》GB17378-7-1998测定。

实施效果例一：

取自洋山深水港港口的压载水经孔径为50微米的过滤器过滤后，其中直径≤50μm的藻类浓度为4.16×103/ml,细菌浓度为5.22×102/ml，首先由设备进水口１进入本设备的桶体6内，经过桶体6内布置的紫外线灯管4所发出的剂量为500 mJ/cm²的中压高强紫外光源快速消毒处理后，由出水口7排出，此时使用藻类计数法和紫外可见分光度计方法检测藻类和细菌的数量，该设备对藻类和细菌的灭活效果为：对于直径小于50μm的藻类的杀灭率为＞99.99%，细菌未检出，杀灭率为＞99.99%。

实施效果例二：

取自宁波象山港港口的压载水经孔径为50μm的过滤器过滤后，含有原生动物、藻类、细菌、孢子等直径小于50μm的水生生物浓度为3.86×104/ml，首先由设备进水口１进入本设备的桶体6内，经过桶体6内布置的紫外线灯管4所发出的剂量为2000 mJ/cm²的中压高强紫外光源快速消毒处理后，由出水口7排出，此时检测原生动物、藻类和细菌，结果均未检出，杀灭率超过99.99%；经3天细菌培养法培养处理后的压载水，小于50μm的细菌仍未检出，证明本发明方法可完全杀灭孢子。

实施效果例三：

取自宁波象山港港口的压载水经孔径为50微米的过滤器过滤后，含有原生动物、藻类、细菌、孢子等直径小于50μm的水生生物浓度为3.86×104/ml，首先由设备进水口１进入本设备的桶体6内，经过桶体6内布置的紫外线灯管4所发出的剂量为2000 mJ/cm²的中压高强紫外光源快速消毒处理后，由出水口7排出，此时检测原生动物、藻类和细菌，结果均未检出，杀灭率超过99.99%；经3天细菌培养法培养处理后的压载水，小于50μm的细菌仍未检出，证明本发明方法可完全杀灭孢子。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims

1.一种紫外光船舰压载水处理设备，其特征在于包括：

桶体（6），内盛压载水，其左右两边分别用第1密封法兰（10）与第2密封法兰（11）进行密封，其底部置有进水口（1），上部置有出水口（7）；

至少4支紫外线灯管（4），均是采用发射中压高强紫外线的紫外线灯管，全部置于桶体（6）内，在每支紫外线灯管（4）外面套置有透紫外光保护套管（5），每支紫外线灯管（4）的灯头两端通过密封接头（3）分别固定在所述第1密封法兰（10）和第2密封法兰（11）上。

2.如权利要求1所述的紫外光船舰压载水处理设备，其特征在于：

所述桶体（6）采用不锈钢或钛材料及其合金材料制成。

3.如权利要求1所述的紫外光船舰压载水处理设备，其特征在于：

所述至少4支紫外线灯管（4）以所述桶体（6）内左右向的中心轴为轴心，等距离同心分布于该中心轴的周围。

4.如权利要求1所述的紫外光船舰压载水处理设备，其特征在于：

所述透紫外光保护套管（5）是石英玻璃或派来克斯玻璃管。

5.如权利要求1所述的紫外光船舰压载水处理设备，其特征在于：

所述至少4支紫外线灯管（4）的功率为1KW-20KW，与紫外线灯管（4）功率相匹配并与紫外线灯管（4）连接的镇流器安装在桶体（6）外的电控柜中。

6.如权利要求1所述的紫外光船舰压载水处理设备，其特征在于：

所述桶体（6）内至少4支紫外线灯管（4）的紫外线照射剂量为500 mJ/cm²-6000 mJ/cm²。

7.如权利要求1至6任意一项所述的紫外光船舰压载水处理设备，其特征在于：

所述设备还包括丝杆（9），其从所述桶体（6）的外面通过第1密封法兰（10）的通孔伸入桶体（6）内所述中心轴的位置，其在桶体（6）内的一端通过螺纹连接有清洗紫外线灯管外部石英套管（5）的清洗盘（8），其在桶体（6）外的一端连接步进电机（2）以控制其行程。

8.如权利要求7所述的紫外光船舰压载水处理设备，其特征在于：

所述清洗盘（8）是由置于每个透紫外光保护套管（5）外周的套管圆环（81）、与丝杆（9）所述螺纹连接的连接圆环（82）以及连接各套管圆环（81）与连接圆环（82）的连接杆（83）组成。

9.如权利要求7或8所述的紫外光船舰压载水处理设备，其特征在于：

所述清洗盘（8）是用不锈钢板材加工成一体的。

10.如权利要求7所述的紫外光船舰压载水处理设备，其特征在于：

所述丝杆（9）与第1密封法兰（10）的密封采用浮环密封结构，该结构为：在丝杆（9）与第1密封法兰（10）之间设有动环密封圈（12）以及紧挨动环密封圈（12）的静环密封圈（13）；一凸字型并两端开口的密封圈压盖（14）从第1密封法兰（10）的通孔外面盖住静环密封圈（13）；凸字型密封圈压盖（14）的前段部分与第1密封法兰（10）之间设有滑动轴承（15）；凸字型密封圈压盖（14）的底部与第1密封法兰（10）的接触部位设有Ｏ型密封圈（16）。