CN111285515B - 一种紫外线超声波组合式船舶压载水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种紫外线超声波组合式船舶压载水处理方法，包括以下步骤：1)过滤：通过过滤器去除压载水中的颗粒物和浮游生物；2)压载水浊度检测：通过浊度传感器检测过滤后压载水的浊度，根据设置的浊度阈值选择紫外线辐射的强度档位；3)紫外线杀菌、超声波空化杀菌：在紫外杀菌装置中，紫外灯管根据紫外线辐射的强度档位进行紫外杀菌，并进行紫外线光强度的自动调节；4)将紫外灭菌后的压载水泵入船舶的压载舱中，完成压载水处理。与现有技术相比，本发明具有防垢、清垢、过滤效果好、降低浊度对杀菌效果的负面影响、超声波空化辅助杀菌等优点。
Description
技术领域
本发明涉及水处理领域，尤其是涉及一种紫外线超声波组合式船舶压载水处理方法。
背景技术
压载水是保证现代船舶安全航行的重要条件，维持船舶空载时的平衡性与稳定性。然而，大量微生物和杂质存在于压载水中并随之被运输到世界上各个海域，容易造成当地环境污染、生物入侵等严重后果，进而严重危害了人体健康、经济和生态文明建设。
为解决这一问题，国际海事组织(IMO)通过了《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》，规定处理后的压载水需达到“D-2”标准才能排放。
目前压载水的处理的主流方法有深海置换法、化学法和物理法。深海置换法适合远海，无法用于港口；化学法需要处理的时间很长，操作复杂，劳动强度高，并且对环境有一定的污染；物理法包括超声波法、过滤法和紫外线法等。采用单一的方法处理压载水往往难以达到《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》，要求的“D-2”标准。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种紫外线超声波组合式船舶压载水处理方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种紫外线超声波组合式船舶压载水处理方法，包括以下步骤：
1)过滤：通过过滤器去除压载水中的颗粒物和浮游生物；
2)压载水浊度检测：通过浊度传感器检测过滤后压载水的浊度，根据设置的浊度阈值选择紫外线辐射的强度档位；
3)紫外线杀菌、超声波空化杀菌：在紫外杀菌装置中，紫外灯管根据紫外线辐射的强度档位进行紫外杀菌，并进行紫外线光强度的自动调节；
4)将紫外灭菌后的压载水泵入船舶的压载舱中，完成压载水处理。
所述的步骤1)中，过滤器通过内设30um的滤网进行过滤。
所述的过滤器污染侧和清洁侧分别设有压力传感器，当过滤器污染侧和清洁侧的压差达到反冲洗阈值时，则关闭过滤器的进水阀，打开过滤器的反冲洗阀和排污阀，进行反冲洗操作，减小过滤器两侧的压差并排出过滤后的杂质。
所述的步骤2)中，设置第一浊度阈值λ1和第二浊度阈值λ2，当当前浊度传感器检测到的浊度λ＜λ1时，紫外灯管的紫外线辐射的强度档位为低档辐射强度，当当前浊度传感器检测到的浊度λ1＜λ＜λ2时，紫外灯管的紫外线辐射的强度档位为中档辐射强度，当当前浊度传感器检测到的浊度λ＞λ2时，紫外灯管的紫外线辐射的强度档位为高档辐射强度，并配合超声波换能器空化辅助杀菌。
所述的步骤3)中，实现紫外线光强度的自动调节具体为：
将选择的紫外线辐射的强度档位作为期望值，通过紫外杀菌装置中的紫外线强度传感器检测紫外线杀菌装置内部的实际光照强度反馈给控制器，控制器采用PID反馈控制调节紫外灯管的光源功率使得实际光照强度稳定在期望值。
所述的步骤3)还包括超声波除垢步骤，具体为：
当过滤器污染侧和清洁侧压差较小，且紫外灯管发出的紫外线强度低于设定值的80％时，则启动超声波换能器进行超声波除垢，清洗保护紫外灯管的石英玻璃罩。
实现该船舶压载水处理方法的船舶压载水处理系统包括依次连接的过滤器、紫外线灭菌装置和容器，所述的过滤器的污染侧和清洁侧分别设有前向压力传感器和后向压力传感器，所述的紫外线灭菌装置的入口管道上设有浊度传感器和第一电磁阀，所述的紫外线灭菌装置的出口管道连接船舶压载舱，其上设有水泵。
所述的紫外线灭菌装置呈圆筒状，其筒壁设有石英玻璃保护罩，在石英玻璃保护罩内部均匀设置多个紫外灯管，并且在紫外线灭菌装置内部还设有紫外线强度传感器，在石英玻璃保护罩上设有超声波换能器。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明通过滤网过滤掉了大颗粒杂质和体积较大的水生生物，降低了其对紫外线穿透能力的影响；
二、紫外线辐射强度设有三个档位，可根据压载水浊度选择，降低浊度对杀菌效果的负面影响。
三、超声波空化实现辅助杀菌，使水产生紊流现象，紫外线与水充分接触，提高杀菌效，同时，超声波还可以防垢、清垢，保证石英玻璃保护罩具有较高的透光率。
附图说明
图1为本发明压载水处理系统的结构示意图。
图2为紫外灭菌装置的结构示意图。
图3为紫外灭菌装置内的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明提供一种紫外线超声波组合式船舶压载水处理方法，具体包括以下步骤：
首先，过滤器中采用30um的滤网去除外部流入的压载水中体积大的杂质和微生物。分别安装压力传感器于过滤器的污染侧和清洁侧，若两侧压差达到预设值，关闭进水阀，打开反冲洗阀和排污阀，净水流入，迅速减小过滤器两侧的压差，排出过滤后的杂质。
其次，将过滤后得压载水送入浊度检测单元，采用浊度传感器检测压载水浊度，将当前浊度λ与第一阈值λ1和第二阈值λ2比较，据此选择紫外线辐射强度。紫外线辐射强度分为低、中、高三档，根据当前浊度所在区间，选择紫外线的辐射强度。若λ＜λ1，采用低档辐射强度。若λ1＜λ＜λ2，采用中档辐射强度。若λ＞λ2，采用高档辐射强度。
然后，进行紫外线、超声波杀菌。如图2和3所示，紫外灭菌装置呈圆筒状，筒壁装有石英玻璃保护罩，内部均匀分布紫外灯管，压载水流入后，采用C波紫外线持续照射一段时间。此处涉及到紫外线光强自动调节。将根据浊度选择的紫外线强度设置为期望值，紫外线强度传感器检测紫外线杀菌装置内部的实际光照强度反馈给控制器，经PID控制算法输出控制信号作用于光照装置，通过改变光源功率或线路开关状态使得光照强度稳定在期望值。当λ＞λ2时，启动超声波换能器，进行超声波空化杀菌。
当压差较小时，若光敏传感器检测的紫外光强度低于原强度值的80％，启动超声波换能器产生超声波，清洗灯管外的污垢。此时，系统停止进水，将紫外灭菌装置中的水存储到其他容器中，超声波去除内壁污垢，打开阀门，让净水流入。然后静置数分钟，打开排污阀，让污水流出。通过水泵将容器中的压载水抽入杀菌装置，系统继续工作。
实施例
如图1所示，本发明的紫外线超声波组合式船舶压载水处理系统包含压力检测单元、过滤单元、浊度检测单元、紫外线强度检测单元、紫外超声杀菌单元、压载水存储单元以及水泵、阀门等。本方法的执行过程包括以下5个具体实施步骤。
步骤1：压载水从进口1流进过滤器2，使用滤网去除大颗粒杂质和水生生物。前向压力传感器10置于过滤器2的污染侧，后向压力传感器11置于过滤器2的清洁侧。当过滤器2的两侧压差达到预设值后，进水口1停止进水，电磁阀4关闭，电磁阀12打开，净水流入过滤器2，进行反冲洗，然后电磁阀13打开，排出污水。
步骤2：紫外线灭菌装置5与浊度传感器3通过电磁阀4连接。设置第一浊度阈值λ1和第二浊度阈值λ2，浊度传感器3检测到过滤后压载水的浊度记为λ。紫外线期望光照强度选取依据如下：
若λ＜λ1，采用低档辐射强度ρ1。
若λ1＜λ＜λ2，采用中档辐射强度ρ2。
若λ＞λ2，采用高档辐射强度ρ3。
电磁阀4开启，压载水沿管道经阀门4流入紫外线灭菌装置5。
步骤3：紫外线灭菌装置5内部装有紫外线强度传感器6和超声波换能器7。使用C波紫外线持续照射压载水一段时间。将根据浊度选择的紫外线强ρi(i＝1,2,3)设置为期望值，紫外线强度传感器检测紫外线灭菌装置内部的实际光照强度反馈给控制器，经PID控制算法输出控制信号作用于光照装置(本例中为紫外灯管)，通过改变光源功率或线路开关状态使得光照强度稳定在期望值。同时，根据浊度检测情况，自动启动超声波换能器7，辅助杀菌。
步骤4：控制器根据紫外线强度传感器6的检测情况，控制超声波换能器7，当紫外线强度低于设定值的80％，进行超声波除垢，清洗保护紫外灯管的石英玻璃罩。系统停止进水，打开电磁阀16，将紫外灭菌装置5中的水存储到容器17中。关闭电磁阀16，超声波去除内壁污垢，打开电磁阀12和电磁阀4，让净水流入冲洗装置。然后静置数分钟，打开排污阀18，让污水流出。再通过水泵19将容器17中的压载水抽入杀菌装置，系统继续工作。
步骤5：杀菌完成后，电磁阀8打开，水泵15将处理后的压载水抽出，经阀门8和管道从出水口9排出。
Claims (2)
1.一种紫外线超声波组合式船舶压载水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)过滤：通过过滤器去除压载水中的颗粒物和浮游生物，所述的过滤器污染侧和清洁侧分别设有压力传感器，当过滤器污染侧和清洁侧的压差达到反冲洗阈值时，则关闭过滤器的进水阀，打开过滤器的反冲洗阀和排污阀，进行反冲洗操作，减小过滤器两侧的压差并排出过滤后的杂质；
2)压载水浊度检测：通过浊度传感器检测过滤后压载水的浊度，根据设置的浊度阈值选择紫外线辐射的强度档位，具体为：设置第一浊度阈值λ1和第二浊度阈值λ2，当当前浊度传感器检测到的浊度λ＜λ1时，紫外灯管的紫外线辐射的强度档位为低档辐射强度，当当前浊度传感器检测到的浊度λ1＜λ＜λ2时，紫外灯管的紫外线辐射的强度档位为中档辐射强度，当当前浊度传感器检测到的浊度λ＞λ2时，紫外灯管的紫外线辐射的强度档位为高档辐射强度，并配合超声波换能器空化辅助杀菌；
3)紫外线杀菌、超声波空化杀菌：在紫外线灭 菌装置中，紫外灯管根据紫外线辐射的强度档位进行紫外杀菌，并进行紫外线光强度的自动调节，实现紫外线光强度的自动调节具体为：
将选择的紫外线辐射的强度档位作为期望值，通过紫外线灭 菌装置中的紫外线强度传感器检测紫外线灭 菌装置内部的实际光照强度反馈给控制器，控制器采用PID反馈控制调节紫外灯管的光源功率使得实际光照强度稳定在期望值；
步骤3)还包括超声波除垢步骤，具体为：
当紫外灯管发出的紫外线强度低于设定值的80％时，则启动超声波换能器进行超声波除垢；
4)将紫外灭菌后的压载水泵入船舶的压载舱中，完成压载水处理；
实现该船舶压载水处理方法的船舶压载水处理系统包括依次连接的过滤器(2)、紫外线灭菌装置(5)和容器(17)，所述的过滤器(2)的污染侧和清洁侧分别设有前向压力传感器(10)和后向压力传感器(11)，所述的紫外线灭菌装置(5)的入口管道上设有浊度传感器(3)和第一电磁阀(4)，所述的紫外线灭菌装置(5) 的出口管道连接船舶压载舱，其上设有水泵(15)，所述的紫外线灭菌装置(5)呈圆筒状，其筒壁设有石英玻璃保护罩，在石英玻璃保护罩内部均匀设置多个紫外灯管，并且在紫外线灭菌装置(5)内部还设有紫外线强度传感器(6)，在石英玻璃保护罩上设有超声波换能器(7)。
2.根据权利要求1所述的一种紫外线超声波组合式船舶压载水处理方法，其特征在于，所述的步骤1)中，过滤器通过内设30um的滤网进行过滤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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