CN112279438A - 一种船舶压载水处理工艺及处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种船舶压载水处理工艺及其处理装置，处理工艺包括以下步骤：(1)压载时，海水先经三级过滤，再进行高臭氧紫外灯消毒处理，所述三级过滤包括一级过滤、二级过滤和三级过滤，所述一级过滤的过滤网孔径设置为0.2‑1.0cm，二级过滤为陶瓷膜过滤器，陶瓷膜的孔径设置为100‑200μm，三级过滤为陶瓷膜过滤器，陶瓷膜的孔径设置为50μm；(2)排放时，只经过高臭氧紫外灯进行再次消毒处理。整个处理装置及处理过程结构紧凑、体积小、控制简单，不使用化学药剂，不产生氯气，避免中和这一步骤，更高效，更安全。
Description
技术领域
本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种船舶压载水处理工艺及处理装置。
背景技术
随着航运产业不断发展，以及人们对海洋环境保护意识的不断增强，船舶压载水的排放所带来的外来海洋生物问题，认识到船舶压载水中有害水生物和病原体的跨区域转移已经对全球海洋生态环境造成了严重的影响，因此，开发一种高效率且低能耗的船舶压载水处理技术已成为压载水治理的重要内容。
为了应对船舶压载水带来的生物入侵，国际海事组织(简称IMO)制定了《船舶压载水和沉积物控制和管理公约》，根据公约D-2标准的规定，压载水的处理是指杀灭和去除压载水中的微生物，船舶只能排放符合下列标准的压载水：每立方米少于10个活的生物体，在最小尺寸上大于或等于50微米；每毫升少于10个活菌，最小尺寸在10微米到50微米之间；每100毫升的致毒性霍乱弧菌中少于1个菌落形成单位cfu；每100毫升大肠杆菌少于250cfu和每100毫升肠球菌少于100cfu。
在众多压载水处理方法中，过滤/电解方式是目前应用较为广泛的压载水处理方式，但该方式电解会产生氯气，氯气会溶于水立刻产生次氯酸，故需要第三步中和。
常规紫外技术存在杀菌不彻底、形成耐紫外的生物变异等潜在安全问题，紫外灯照射时，石英套管外壁易结垢，会降低紫外线透射率，影响紫外线处理效果，且紫外线法对处理的水的洁净度要求高，故现有的过滤/紫外方式处理设备对于水中的杂质杀毒灭菌效果不理想，杀菌缓慢、杀菌效率较低。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种不使用化学药剂，更高效，更安全，更环保的船舶压载水处理工艺，本发明的另一个目的是提供一种适用于上述处理工艺的处理装置。
技术方案：本发明所述一种船舶压载水处理工艺，包括以下步骤：
(1)压载时，海水先经三级过滤，再进行185nm波段的高臭氧紫外灯消毒处理，所述三级过滤包括一级过滤、二级过滤和三级过滤，所述一级过滤的过滤网孔径设置为0.2-1.0cm，二级过滤为陶瓷膜过滤器，陶瓷膜的孔径设置为100-200μm，三级过滤为陶瓷膜过滤器，陶瓷膜的孔径设置为50μm；采用多级过滤网加陶瓷过滤网的三级过滤处理，具有维护方便、运行成本低、处理效果好的特点；
(2)排放时，只经过185nm波段的高臭氧紫外灯进行再次消毒处理，确保任何可能在压载舱内生长的生物在排放前得到完全杀灭。
过滤和高臭氧紫外灯配合使用的方式可有效解决现有技术中的问题，三级过滤器使用陶瓷膜作为过滤材料，过滤效率高且清洗简易，可以有效去除压载水中浮游生物，孢子，幼虫和病原体等，为后续臭氧紫外提供良好条件。185nm紫外线杀菌灯可将海水中的氧气变成臭氧，臭氧具有强氧化作用，可有效地杀灭细菌，并且可弥补由于紫外线只沿直线传播、消毒有死角的缺点，紫外灯的高臭氧有很强的穿透力，可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。
进一步的，步骤(1)和步骤(2)中进行所述高臭氧紫外灯消毒处理时，同时给压载水充氧，高臭氧紫外灯紫外辐射的最小剂量不低于30mJ/cm2，压载水流经紫外照射的最短时间不小于1.2s。
一种船舶压载水处理工艺的处理装置，包括：压载舱、第一压载泵、三级过滤装置、185nm波段的高臭氧紫外灯、第二压载泵，
所述第一压载泵一侧有压载水入口，另一侧有出水口，
所述三级过滤装置从前到后依次包括一级过滤器、二级过滤器、三级过滤器，所述一级过滤器侧面底部设置有一级进水口，第一压载泵出水口和一级进水口连接，一级过滤器另一侧顶部设置有一级出水口，底部开有排淤口，一级过滤器内设置有多级过滤网，并采用顶出水的方式，漂浮物能被多级过滤网有效拦截，由于重力作用，能降低过滤网被堵塞的情况发生，多级过滤网设置在一级进水口和一级出水口之间，
所述二级过滤器侧面底部设置有二级进水口，一级出水口和二级进水口连接，二级过滤器另一侧顶部设置有二级出水口，二级过滤器内设置有陶瓷膜过滤网，陶瓷膜过滤网设置在二级进水口和二级出水口之间；
所述三级过滤器侧面底部设置有三级进水口，二级出水口和三级进水口连接，三级过滤器另一侧顶部设置有三级出水口，三级过滤器内设置有陶瓷膜过滤网，陶瓷膜过滤网设置在三级进水口和三级出水口之间，
所述高臭氧紫外灯设置于筒状紫外灯反应器的中轴位置，所述紫外灯反应器器壁两端分别连接有水流入口和水流出口，水流截面为圆形。
所述压载舱有压载舱入口和压载舱出口，所述第二压载泵有压载水入口和出口，压载水入口与压载舱出口相连。
进一步的，所述多级过滤网的孔径为0.2-1.0cm，二级过滤器的所述陶瓷膜过滤网的孔径为100-200μm，三级过滤器的所述陶瓷膜过滤网的孔径为50μm。
进一步的，所述二级过滤器顶部和三级过滤器顶部均设有反冲洗入口，二级过滤器底部和三级过滤器底部均设有反冲洗出口，可以定时进行反冲洗，保证过滤效果。采用多级过滤网加陶瓷过滤网的三级过滤处理，具有维护方便、运行成本低、处理效果好的特点。
进一步的，所述高臭氧紫外线灯(6)的外围设有套管，所述套管为外壁具有透明超疏水性氧化钨负载纳米银颗粒涂层的石英玻璃套管，可以定时进行反冲洗，保证过滤效果。氧化钨是半导体光催化材料，可产生羟自由基，羟自由基具有强氧化性，可有效杀菌，纳米银颗粒涂层也可有效杀菌，二者结合既可避免腐蚀，又可保证紫外线透过率。
进一步的，所述高臭氧紫外灯的紫外辐射的最小剂量大于或等于30mJ/cm2，压载水流经紫外照射的最短时间不小于1.2s，从而保证生物灭菌效果满足国际标准要求。
进一步的，还包括空气压缩机，所述空气压缩机与所述紫外灯反应器连接，所述紫外灯反应器的内壁设置曝气头。
进一步的，所述空气压缩机与所述紫外灯反应器之间设有干燥器。
进一步的，臭氧产生率不低于12g/KW.h。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有下列优点：(1)使用陶瓷膜作用过滤材料，具有优良的热稳定性与孔稳定性能，不但强度高、且耐化学腐蚀，清洗再生性能好，兼备有高效过滤与精密过滤的双重优点；(2)对压载水采用紫外线照射和臭氧氧化的方式进行灭菌消毒，185nm紫外线可以激发海水中氧气生成臭氧，臭氧具有强氧化性，可弥补紫外线只沿直线传播、消毒有死角的缺点，结合了紫外光辐照和臭氧两者的作用，协同杀菌具有更好的效果和更快的杀菌消毒速度。(3)整个处理装置及处理过程结构紧凑、体积小、控制简单，不使用化学药剂，不产生氯气，避免中和这一步骤，更高效，更安全。
附图说明
图1本发明船舶压载水处理装置示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。
本实施例所述一种船舶压载水处理装置，如图1所示，包括压载舱1、第一压载泵2、一级过滤器3、二级过滤器4、三级过滤器5、高臭氧紫外灯6、空气压缩机7、干燥器8、第二压载泵9，
所述第一压载泵2一侧有压载水入口，另一侧有出水口，
所述三级过滤装置从前到后依次包括一级过滤器3、二级过滤器4、三级过滤器5，所述一级过滤器3侧面底部设置有一级进水口11，压载泵出水口和一级进水口11连接，一级过滤器3另一侧顶部设置有一级出水口14，底部开有排淤口17，一级过滤器内设置有多级过滤网22，所述多级过滤网22的孔径为0.2-1.0cm，多级过滤网22设置在一级进水口11和一级出水口14之间，
所述二级过滤器侧面底部设置有二级进水口12，一级出水口14和二级进水口12连接，二级过滤器4另一侧顶部设置有二级出水口15，顶部设置有反冲洗入口18，底部设置有反冲洗出口20，二级过滤器4内设置有陶瓷膜过滤网23，二级过滤器的所述陶瓷膜过滤网23的孔径为100-200μm，陶瓷膜过滤网23设置在二级进水口12和二级出水口15之间；
所述三级过滤器5侧面底部设置有三级进水口13，二级出水口15和三级进水口13连接，三级过滤器5另一侧顶部设置有三级出水口16，顶部设置有反冲洗入口19，底部设置有反冲洗出口21，三级过滤器5内设置有陶瓷膜过滤网24，三级过滤器的所述陶瓷膜过滤网24的孔径为50μm，陶瓷膜过滤网24设置在三级进水口13和三级出水口16之间；
所述紫外灯反应器29设有入口25和出口30，185nm紫外线灯27外的套管为外壁具有透明超疏水性氧化钨负载纳米银颗粒涂层的石英玻璃套管26，空气压缩机7和干燥器8与紫外灯反应器连接，紫外灯反应器内壁设置曝气头28。
所述压载舱有压载舱入口31和压载舱出口32，所述第二压载泵9有压载水入口和出口，压载水入口与压载舱出口32相连。
压载时，海水通过水流总入口10进入第一压载泵2，从一级进水口11进入一级过滤器3，一级过滤器3内有多级过滤网22，过滤网孔径设置为0.2-1.0cm，滤出粒径和个体较大的生物和泥沙等固体杂质，过滤出的杂质从排淤口17排出，水从一级出水口14流出，从二级进水口12流入二级过滤器4，二级过滤器4内有陶瓷膜过滤网23，孔径设置为100-200μm，滤去水中游离油脂，降低水中BOD5、CODcr含量，还有大于150μm的藻类等微生物，水从二级出水口15流出，从三级进水口13流入三级过滤器5，三级过滤5内有陶瓷膜过滤网24，孔径设置为50μm，滤出压载水中绝大部分的霉菌、杆菌及大于50μm的微粒子，水从三级出水口16流出；二级过滤器4和三级过滤器5顶部均有反冲洗入口，方便清理冲洗，水从高臭氧紫外灯出口30出来从二级反冲洗入口18和三级反冲洗入口19进入过滤器，再从二级反冲洗出水口20和三级反冲洗出水口21流出，从一级进水口11流入回到一级过滤器3；经过三级过滤器过滤后的水从进水口25流入紫外灯反应器29，空气进入空气压缩机7，再经过干燥器8，干燥净化的空气进入紫外灯反应器29，紫外灯反应器29为含有185nm波段的紫外灯，紫外辐射的最小剂量不低于30mJ/cm2，水流流过紫外线灯套管，流经紫外照射的最短时间不小于1.2s。185nm紫外线灯27外的套管为外壁具有透明超疏水性氧化钨负载纳米银颗粒涂层的石英玻璃套管26，阻止污垢粘结套管表面，从而达到自清洁的作用，紫外灯反应器内壁设置曝气头28，给压载水充氧，提高臭氧产生率，使得臭氧产生率不低于12g/KW.h，从而保证生物灭菌效果满足国际标准要求，最后水从高臭氧紫外灯出口30流出从压载舱入口31进入压载舱，完成压载。
排放时，压载水从压载舱出水口32流出进入第二压载泵9，从第二压载泵出水口流出，从入水口25流入紫外灯反应器29，进行再次处理，确保任何可能在压载舱内生长的生物在排放前得到完全杀灭，从出口30流出紫外灯反应器，最后从总出口33排出船体。
经过本发明的过滤和高臭氧紫外灯相配合的处理工艺，通过陶瓷膜过滤器去除水体中50μm以上的生物体，并通过高臭氧紫外线灯照射杀灭水体中小于50μm的生物体。处理后排放的海水完全满足IMO公约对船舶压载水排放的生物有效性和生态安全性指标要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，便于该领域技术人员更好的理解和应用发明。应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种船舶压载水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)压载时，海水先经三级过滤，再进行高臭氧紫外灯消毒处理，所述三级过滤包括一级过滤、二级过滤和三级过滤，所述一级过滤的过滤网孔径设置为0.2-1.0cm，二级过滤为陶瓷膜过滤器，陶瓷膜的孔径设置为100-200μm，三级过滤为陶瓷膜过滤器，陶瓷膜的孔径设置为50μm；
(2)排放时，只经过高臭氧紫外灯进行再次消毒处理。
2.根据权利要求1所述的一种船舶压载水处理工艺，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中进行所述高臭氧紫外灯消毒处理时，同时给压载水充氧，且所述高臭氧紫外灯的紫外辐射的最小剂量不低于30mJ/cm2，压载水流经紫外照射的最短时间不小于1.2s。
3.一种适用于权利要求1-2所述船舶压载水处理工艺的处理装置，其特征在于，包括压载舱(1)，第一压载泵(2)、三级过滤装置、高臭氧紫外灯(6)、第二压载泵(9)，
所述第一压载泵(2)一侧有压载水入口，另一侧有出水口，
所述三级过滤装置从前到后依次包括一级过滤器(3)、二级过滤器(4)、三级过滤器(5)，所述一级过滤器(3)侧面底部设置有一级进水口(11)，第一压载泵出水口和一级进水口(11)连接，一级过滤器(3)另一侧顶部设置有一级出水口(14)，底部开有排淤口(17)，一级过滤器内设置有多级过滤网(22)，多级过滤网(22)设置在一级进水口(11)和一级出水口(14)之间，
所述二级过滤器侧面底部设置有二级进水口(12)，一级出水口(14)和二级进水口(12)连接，二级过滤器(4)另一侧顶部设置有二级出水口(15)，二级过滤器(4)内设置有陶瓷膜过滤网(23)，陶瓷膜过滤网(23)设置在二级进水口(12)和二级出水口(15)之间；
所述三级过滤器(5)侧面底部设置有三级进水口(13)，二级出水口(15)和三级进水口(13)连接，三级过滤器(5)另一侧顶部设置有三级出水口(16)，三级过滤器(5)内设置有陶瓷膜过滤网(24)，陶瓷膜过滤网(24)设置在三级进水口(13)和三级出水口(16)之间，
所述高臭氧紫外灯设置于筒状紫外灯反应器(29)的中轴位置，所述紫外灯反应器(29)两端分别设有水流入口(25)和水流出口(30)，
所述压载舱设有压载舱入口(31)和压载舱出口(32)，所述第二压载泵(9)有压载水入口和出口，压载水入口与压载舱出口(32)相连。
4.根据权利要求3所述的处理装置，其特征在于，所述多级过滤网(22)的孔径为0.2-1.0cm，二级过滤器的所述陶瓷膜过滤网(23)的孔径为100-200μm，三级过滤器的所述陶瓷膜过滤网(24)的孔径为50μm。
5.根据权利要求3所述的处理装置，其特征在于，所述二级过滤器(4)顶部和三级过滤器(5)顶部分别设有反冲洗入口，二级过滤器(4)底部和三级过滤器(5)底部分别设有反冲洗出口。
6.根据权利要求3所述的处理装置，其特征在于，所述高臭氧紫外线灯(6)的外围设有套管，所述套管为外壁具有透明超疏水性氧化钨负载纳米银颗粒涂层的石英玻璃套管。
7.根据权利要求3所述的处理装置，其特征在于，所述高臭氧紫外灯紫外辐射的最小剂量不低于30mJ/cm2，压载水流经紫外照射的最短时间不小于1.2s。
8.根据权利要求3所述的处理装置，其特征在于，还包括空气压缩机(7)，所述空气压缩机与所述紫外灯反应器连接，所述紫外灯反应器内壁设置曝气头(28)。
9.根据权利要求8所述的处理装置，其特征在于，所述空气压缩机与所述紫外灯反应器之间设有干燥器。
10.根据权利要求3所述的处理装置，其特征在于，臭氧产生率不低于12g/KW.h。
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2020
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