王林兴 (中国江苏省无锡市惠山区洛社镇翠竹花园108-101, Jiangsu 7, 214187, CN)
无锡蓝天电子有限公司 (中国江苏省无锡市惠山区洛社镇, Jiangsu 7, 214187, CN)
WANG, Linxing (Cuizhu Garden No.108-101, Luoshe Huisha, Wuxi Jiangsu 7, 214187, CN)
| 权 利 要 求 书 1、 一种压载水处理系统， 包括离心分离器、 超声波杀菌装置和紫外线杀 菌装置， 其特征在于： 所述离心分离器， 是利用密度差来离心分离压载水中大颗粒异物； 所述超声波杀菌装置， 设置在所述离心分离器后部， 是为了对通过所述 离心分离器的压载水进行超声波杀菌； 所述超声波杀菌装置包括对通过的压载水进行杀菌用管体和对所述杀菌 用管体的压载水进行超声波照射的超声波照射装置； 所述紫外线杀菌装置， 利用紫外线照射对通过所述超声波杀菌装置的压 载水进行杀菌处理。 2、 根据权利要求 1 所述的压载水处理系统， 其特征在于， 所述超声波照 射装置包括:产生超声波振动的超声波振动子和安装在所述超声波振动子前端， 并将所述超声波振动子产生的超声波传到通过所述管体的压载水的振动板。 3、 根据权利要求 2所述的压载水处理系统， 其特征在于， 多个所述振动 板沿着杀菌用管体的长方向排列， 并沿着所述杀菌用管体的周围表面安装； 每个所述振动板的长方向上具有多个的所述超声波振动子。 4、 根据权利要求 3所述的压载水处理系统， 其特征在于， 所述超声波振 动子包括高频振动子和低频振动子， 所述高频振动子和所述低频振动子在所 述振动板的长方向上顺序交替安装。 5、 根据权利要求 3所述的压载水处理系统， 其特征在于， 为了在所述杀 菌用管体内部进行超声波传递， 在所述杀菌用管体的内部装有卷状金属网， 所述卷状金属网与所述振动板相切。 6、 根据权利要求 1-5任一项所述压载水处理系统,其特征在于， 在所述超 声波杀菌装置内侧装有吸音材料， 在所述杀菌用管体的外面装有包住所述超 声波振动子的保护罩。 7、 根据权利要求 1所述的压载水处理系统， 其特征在于， 所述离心分离 器的排出管直径逐渐增大， 流体流速加快， 从而提高离心力。 8、 根据权利要求 1所述的压载水处理系统， 其特征在于， 所述超声波杀 菌装置还装有防爆用超声波照射装置保护罩。 9、 根据权利要求 1所述的压载水处理系统， 其特征在于， 所述紫外线杀 菌装置还装有防爆用盖板。 |
技术领域
本发明涉及一种水处理系统， 尤其涉及一种压载水处理系统。
背景技术
在大型船舶中， 为了保证船舶航行过程中船舶的平衡， 通常需要将一定量的 海水储存到船舶底部压载舱中。 这种用于保持船舶平衡而储存到压载舱的海水 或 淡水称为压载水 (ballast water)。
通常在船舶出航地附近将压载水储存到舱中， 航行后在目的地近海排放舱中 储存的压载水。
但是从出航地近海压进的压载水中含有出航地 近海中生存的各种微生物或 淤泥， 在目的地近海中将它排放会严重污染目的地近 海环境。
为解决这些问题， 船舶压载水及沉淀物的规定及管理条约 （以下简称为压载 水条约） 被采纳并规定了压载水的排放标准， 不能满足该基准时将限制排放。
为满足这些压载水排放标准， 就有了各种在船舶内部安装压载水处理系统的 提案。韩国专利第 10-0743946号"压载水净化装置及装有上述装置的 舶"中讲 到在储存阶段利用过滤装置处理储存到船舱中 的压载水， 排放阶段用杀菌装置杀 菌处理后排放， 即采用过滤装置过滤大粒子物质后， 杀菌装置用紫外线照射将各 种浮游生物或微生物进行杀菌处理。
现有的在船舶内部安装压载水处理系统可靠性 不高， 而且杀菌和净化效果不 是很理想， 仍对目的地近海环境产生污染。
发明内容
为了解决现有技术的不足， 本发明的目的在于提供一种压载水的水处理系 统， 使用时具有高可靠性， 且对流入到船舶中的压载水能有效地进行杀菌 处理， 从而能防止因压载水排放导致的各种海水污染 。
为解决上述课题， 本发明压载水的水处理系统， 包括离心分离器、 超声波杀 菌装置和紫外线杀菌装置， 其特征在于：
所述离心分离器， 是利用密度差来离心分离压载水中大颗粒异物 ； 所述超声波杀菌装置， 设置在所述离心分离器后部， 是为了对通过所述离心 分离器的压载水进行超声波杀菌；
所述超声波杀菌装置包括对通过的压载水进行 杀菌用管体和对所述杀菌用 管体的压载水进行超声波照射的超声波照射装 置； 所述紫外线杀菌装置， 利用紫外线照射对通过所述超声波杀菌装置的 压载水 进行杀菌处理。
其中， 所述超声波照射装置包括： 产生超声波振动的超声波振动子和安装在 所述超声波振动子前端， 并将所述超声波振动子产生的超声波传到通过 所述管体 的压载水的振动板。
其中， 多个所述振动板沿着杀菌用管体的长方向排列 ， 并沿着所述杀菌用管 体的周围表面安装； 每个所述振动板的长方向上具有多个的所述超 声波振动子。
其中， 所述超声波振动子包括高频振动子和低频振动 子， 所述高频振动子和 所述低频振动子在所述振动板的长方向上顺序 交替安装。
其中， 为了在所述杀菌用管体内部进行超声波传递， 在所述杀菌用管体的内 部装有卷状金属网， 所述卷状金属网与所述振动板相切。
其中， 在所述超声波杀菌装置内侧装有吸音材料， 在所述杀菌用管体的外面 装有包住所述超声波振动子的保护罩。
其中， 所述离心分离器的排出管直径逐渐增大， 流体流速加快， 从而提高离 心力。
其中， 所述超声波杀菌装置还装有超声波照射装置保 护罩。
其中， 所述紫外线杀菌装置还装有防爆用盖板。
如上所述， 本发明通过离心分离器、 超声波杀菌装置、 紫外线杀菌装置的合 理组合， 可以有效地对流入到船舶中的压载水进行杀菌 处理， 可预防因压载水排 放导致的各种海水污染， 在使用上具有很高的可靠性。
附图说明
图 1A， 图 1B为本发明的压载水处理系统实施例 1的系统图；
图 2为在图 1A， 图 1B的基础上压载水流进时流体的流程图；
图 3为在图 1A， 图 1B的基础上压载水排放的时流体的流程图；
图 4A， 图 4B为图 1A， 图 IB的主要部分的立体图；
图 5A， 图 5B为图 4A， 图 4B的正视图；
图 6为图 4A， 图 4B中的离心分离器的立体图；
图 7为图 6的动作原理图；
图 8为图 4A， 图 4B的超声波杀菌装置结构 1的立体示意图；
图 9A， 图 9B为图 8的纵向截面图；
图 10为图 8的平面图； 图 11A， 图 11B为去掉保护罩状态下图 8的立体图；
图 12为图 4A， 图 4B的超声波杀菌装置结构 2的立体示意图；
图 13A， 图 13B为图 4A， 图 4B紫外线杀菌装置的正视图；
图 14为图示为了超声波杀菌装置中更有效的传递 声波而设置的金属网; 图 15为根据本发明的压载水处理系统实施例 2的系统图；
图 16为图 15的紫外线杀菌装置的主视图；
图 17为防爆用超声波杀菌装置的纵截面图；
图 18为防爆用紫外线杀菌装置的主视图。
<附图符号说明 >
10 水泵 20 压载舱
100 离心分离器 200 超声波杀菌装置
210 杀菌用管体 220 超声波照射装置
221 超声波振动子 222 振动板
230 保护罩 231 吸音材料
240 金属网 241〜246 上部振动板
251,252,256 下部振动板 261 防爆用超声波振动子保护罩
300 紫外线杀菌装置
具体实施方式
在本发明所属的技术领域中具有常规知识的人 员能够便于实施， 参照附件中 的图纸详细说明本发明的实施方式。 但本发明可以以各种不同的形态来实现， 并 不局限于这里说明的实施方式， 而且为了在图纸上明确说明本发明， 与说明无关 的部分就予以省略， 通过说明书整体内容对类似的部分指定了类似 的图纸符号 本发明的具体实施方式并不用于限制本发明， 尽管参照前述实施例对本发明 进行了详细的说明， 对于本领域的技术人员来说， 其依然可以对前述各实施例记 载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换。 凡在本发明的 精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保 护范围之内。
为了使压载水处理系统的组成更佳有效， 本说明书中使用的组成要素中超声 波杀菌装置和紫外线杀菌装置各以 2种模型组成。
实施例 1
图 1A， 图 1B为本发明的压载水处理系统实施例 1的系统图， 如图 1A， 图 IB所示， 本压载水处理系统包括： 水泵（10)， 压载舱（20)， 离心分离器（100)， 超声波杀菌装置 （200)， 紫外线杀菌装置 （300)。
图 2为在图 1A， 图 1B的基础上压载水流进时流体的流程图， 如图 2所示， 压载舱（20)中压入压载水的过程如下：压载水 经过水泵（10)、离心分离器（100) 超声波杀菌装置 （200)、 紫外线杀菌装置 （300) 之后流入到压载舱 （20) 中。
图 3为在图 1A，图 1B的基础上压载水排放的时流体的流程图，如 3所示， 从压载舱 （20) 排放压载水的过程如下： 压载水从压载舱 （20) 经过水泵 （10)、 超声波杀菌装置 （200)、 紫外线杀菌装置 (300)之后排到外边。
本发明的压载水处理系统， 在压载时需要经过离心分离器（100)，但卸载 ， 是排放离心分离过的压载水， 故不需要再经过离心分离器 （100)。
图 4A， 图 4B为图 1A， 图 IB的主要部分的立体图； 图 5A， 图 5B为图 4A， 图 4B的正视图， 如图 4A、 图 4B、 图 5A和图 5B所示，本系统的主要结构为： 按 照图 4A， 图 4B及图 5A， 图 5B所示的流体流向， 离心分离器（100)、 超声波杀 菌装置 （200)， 紫外线杀菌装置 （300) 连续分布的结构。
图 6为图 4A， 图 4B中的离心分离器的立体图， 如图 6所示， 本实例中的离 心分离器 （100) 采用了旋流式离心分离器。
离心分离器 （100) 是利用压载水流入时其密度差来离心分离压载 水中的大 粒子的物质。
即， 流入时在离心分离器 （100) 内部旋转的压载水， 通过在旋转水流下产 生的离心力， 密度大的粒子将会聚集在圆锥形内壁， 从圆锥的顶点部排到舷外， 分离了大密度粒子的压载水从上部流出后再流 进下一个过程， 即流进超声波杀菌 装置 (200).
图 7为图 6的动作原理图， 如图 7所示， 把排出管（110) 的直径（Dl、 D2) 从 Dl逐渐增大到 D2， 使内部旋转的压载水的流速变得更快。这是为 了使压载水 的离心力 （中心距 X流速的平方） 在排出管 （110) 的进口口径 （D2) 变得更大 来提高离心分离器的效率。
离心分离器 （100) 后端连接超声波杀菌装置 （200)。
超声波杀菌装置 （200) 是为了对通过离心分离器 （100) 的压载水进行超声 波杀菌而配备的。
超声波是人类听不到的频率范围内声音， 具有很强大的能量， 超声波传到液 体中是以疏密波的形式传递， 并由此在液体内部发生强烈的气穴效应。 像这样的超声波通常用于洗涤或者清洗。 比如医用超声波诊断器、 超声波光 学镜片洗涤、 汽车部件洗涤、 陶瓷清洗等。 （超声波洗衣机、 超声波粉碎机、 齿科 医疗设备洗涤、 贵金属洗涤等）
除了上述内容以外， 液体中照射超声波时具有杀菌效果的原理在很 多文献中 已得到验证。 但是在超声波照射时会产生非常大的噪音， 所以在工业现场以杀菌 为目的的尚未普及。
本压载水处理系统把超声波杀菌装置 （200) 装在紫外线杀菌装置 （300) 的 前端， 凭靠超声波杀菌装置 （200) 和紫外线杀菌装置 （300) 的完美组合来杀灭 浮游生物或微生物的， 使其满足压载水排放标准。
尤其是在超声波杀菌装置 （200) 中浮游生物或微生物尽管没有彻底被杀灭， 但是在超声波振动时已经受到相当大的冲击， 所以再通过紫外线杀菌装置 （300) 时可以彻底将其杀灭。
图 8为图 4A， 图 4B的超声波杀菌装置结构 1的立体示意图， 如图 8所示， 超声波杀菌装置 （200) 的杀菌用管体 （210) 外部设置有保护罩 （230)。
图 9A和图 9B为图 8的纵向截面图， 如图 9A和图 9B所示， 超声波杀菌装 置还包括超声波振动子 （221 ) 和消音材料 （231 )。
图 10为图 8的平面图；图 11A和图 11B为去掉保护罩状态下图 8的立体图， 如图 10、 图 11A和图 11B所示， 超声波杀菌装置还包括振动板 （222)， 超声波 振动子 （221 ) 与振动板 （222) —起组成超声波照射装置 （220)。
超声波杀菌装置 （200) 由杀菌用管体 （210)、 超声波照射装置 （220)、 保 护罩 （230) 组成。
杀菌用管体 （210) 是能通过压载水的管状物体。
杀菌用管体 （210) 的两端接有便于连接管道的法兰。
杀菌用管体 （210) 的周围表面装有多个超声波照射装置 （220)。
超声波照射装置 （220) 对通过杀菌用管体 （210) 的压载水照射超声波。 超声波照射装置 （220) 由产生超声波振动的超声波振动子 （221 )、 接在超 声波振动子 （221 ) 的前方并与压载水相切能将超声波振动子产生 的超声波传递 到压载水的振动板 （222) 来组成。
超声波振动子 （221 ) 将电能转化为机械能产生超声波振动， 多种形式的超 声波振动子已被标准化。
本实施方式中振动板 （222) 沿着杀菌用管体 （210) 的长方向排列并与压载 水流向相切。
而且振动板 （222) 沿着杀菌用管体 （210 ) 的周围表面排有多个， 在本实施 方式中有 6个振动板 （222) 以同样间隔带有空隙排列。
而且沿着每个振动板 （222) 的长方向装有多个的超声波振动子 （221 )。 图 12为图 4A，图 4B的超声波杀菌装置结构 2的立体示意图，如图 12所示， 为了提高超声波杀菌装置的杀菌效果， 超声波杀菌装置具有上部振动板 （241、 242、 243、 244、 245、 246 ) 和下部振动板 （251、 252、 256)， 调整固定在上部 振动板 （241、 242、 243、 244、 245、 246) 和下部振动板 （251、 252、 256 ) 上 的超声波振动子的频率， 增强液体内部的气穴效应。
例如， 3个上部振动板（241、 243、 245 )和 3个下部振动板（252、 254、 256) 上产生 40kHz的高频超声波， 另外三个上部振动板 （242、 244、 246) 和 3个下 部振动板 （251、 253、 255 ) 产生相对较低的 28kHz超声波， 从而高频超声波和 低频超声波在液体中相互作用引起更强烈的气 穴效应。
这是因为:高频超声波因为其线性度强， 能给液体内部传递强烈的波长;低频 超声波尽管线性度比高频超声波差， 但具有更强烈的波长传递能力。 利用这一性 能将用不同频率的超声波在液体内部相互作用 。
反之超声波杀菌装置 （200 ) 因为超声波振动产生很高的噪音， 所以超声波 振动子 （221 ) 需要从外部予以保护。
为了这点， 在杀菌用管体 （210) 的外面装有保护罩 （230)。
保护罩 （230) 的内侧装有消音材料 （231 )， 所述的保护罩 （230 ) 包着超声 波振动子 （221 ) 并装在杀菌用管体 （210 ) 的外部， 这样一来不仅可以减少噪音 也可以起到从外部保护超声波振动子的作用 （221 )。
图 13A， 图 13B为图 4A， 图 4B紫外线杀菌装置的正视图， 如图 13A和图 13B 所示， 在超声波杀菌装置 （200) 的后端连接紫外线杀菌装置 （300)， 紫外 线杀菌装置 （300) 是根据紫外线照射来杀灭通过超声波杀菌装置 （200 ) 的压载 水浮游生物及微生物。
为做到这点紫外线杀菌装置 （300) 装设紫外线灯管。
因紫外线杀菌装置 （300) 是已被公开的技术， 故省略该部分的详细说明。 图 14为图示为了超声波杀菌装置中更有效的传递 声波而设置的金属网， 如图 14所示， 为了超声波杀菌装置中更有效的传递超声波而 设置的金属网， 将 金属网 （240 ) 以卷成圈状， 并将金属网 （240 ) 装在杀菌用管体 （210 ) 的内部 后圈状金属网 （240) 的外侧将会与振动板 （222) 相切。
从而， 振动板 （222) 中传递的超声波振动不仅可以直接传到到压载 水， 还 通过金属网 （240) 能有效地传递到杀菌用管体 （210) 的中心。
因为此时的金属网 （240) 是网状的， 故不会影响压载水的流动。
实施例 2
图 15为根据本发明的压载水处理系统实施例 2的系统图， 图 16为图 15的 紫外线杀菌装置的主视图， 如图 16和图 15所示， 本发明的压载水处理系统的结 构为： 压载水从上部流进紫外线杀菌装置 （300)， 紫外线照射过的压载水从紫外 线杀菌装置 （300) 的上部排出。
本发明可以设计成在船舶危险区域中安装的结 构， 是防爆用组成品。
图 17为防爆用超声波杀菌装置的概念纵向截面图 为做到防爆装有超声波 照射装置 （221 ) 保护罩 （261 )。
图 18 为防爆用紫外线杀菌装置的斜视图和侧视图， 为做到防爆装有防爆用 盖板 (310)
前面所述的本发明的说明只是举例说明， 作为掌握了本发明所属技术领域的 一般知识的技术人员， 不更改本发明的技术思想或必要特征的条件下 ， 应该很容 易理解能变为其他的具体结构。 所以应理解上述的所有实施方式仅仅是举例说 明， 并非指定的。 例如， 单一形式说明的每个组成部分可以分散实施， 同样分散 形式说明的组成部分也可以结合实施。
本发明的范畴应解释为： 比起上述详细说明， 将在后述的专利要求范围中体 现； 从专利要求范围的意义和范围以及其相等概念 导出的所有变更或变形的形 态均包含在本发明的范畴内。
试验结果
利用本发明的上述压载水处理系统按照国际海 事组织 （IMO) 的压载水管理 系统认可导则 （G8) 实施了陆基试验。 实施结果如下表 1所示。
表 1
肠球菌 [cfu/lOOmL] 1. 0+E3 1. 0+E3 0. 6 〈100 〈33 浮游生物 10-50 an [counts/ 5, 780 1, 510 0 〈10 〈0. 01 mL]
浮游生物 >50 zm [counts/m 3 ] 4. 66+E5 2. 25+E4 0 〈10 0 低盐度（Low Salinity) 流入水 对照水 处理水 国际海事 加利福尼亚 (Average 17. 2 PSU) (Influent (Control (Treated 组织标准 标准 water) Water) Water) (IM0 (California
(发明物） Standard) Standard) 霍乱弧菌 [cfu/lOOmL] 9. 3+E5 1. 1+E6 0 〈1 〈1 大肠杆菌 [cfu/lOOmL] 9. 0+E3 1. 3+E3 4. 8 〈250 〈126 肠球菌 [cfu/lOOmL] 178 541 0. 8 〈100 〈33 浮游生物 10-50 an [counts/ 7, 680 1, 124 〈0. 01 〈10 〈0. 01 mL]
浮游生物 >50 zm [counts/m 3 ] 1. 7+E6 6. 95+E5 0 〈10 0 工业实用性
本发明是安装在船舶上使用的， 其用途是防止为船舶航行而压入的压载水
(Ballast Water)压到压载舱或从压载舱排放时造成的环境 污染， 用于压载水处理
(杀菌及净化）。
【与其他技术的对照表】
Hybrid BWTS
> 单一系统 ： 不通过预过滤器供给
> 电解消毒
Mitsubishi Group > 由于中和而产生的成本高
ClearBallast > 衔接系统 > 操作很慢 ： 3分钟
Hitachi Group (Fe 3 0 4 , [AI (OH 2 ) 6 ] + ) ' 尺寸大
TG Ballastcleane「 and
TG Environmental Guard >加药系统 (NaCIO, Na 2 S0 3 ) > 连续提供化学品
> 保持和管理化学品具有危险性
Toagosei Group
Pu「eBallast > 容易控制活性物质
> UV and Ti0 2
Alfa Laval Co. , Ltd. > AOT的效率维持上较弱
瑞典 EctoSys
(CleanBallast) > 单一系统 ： 不通过预过滤器供给
> 电化学消毒
> 由于中和而产生的成本高
Permascand AB
Psrsclssn > 加药系统 ( 1 5% C 2 H 4 0 3 ,
> 连续提供化学品
2, 26.5%
Degussa GmbH > 船舶环境防止易爆
德国
Ecochlo「 > 用 NaCI0 3 , H 2 0 2 &H 2 S0 4 的加 > 连续提供化学品
Ecochlo「 GmbH 药系统 (CI0 2 ) > 保持和管理化学品具有危险性
OcssnSsvsr > 水力空化
> 非常复杂的系统
挪威 > 氮过饱和
OcssnSsvsr Co. , Ltd. > 由于中和而产生的成本高
> 电化学消毒
Greenship
> 单一系统 ： 不通过预过滤器供给 荷兰 > 电解消毒
G「eenship Co. Ltd. > 由于中和而产生的成本高
Hyde GU RDIAN > 自动反冲过滤器 > 过滤器效率维持上较弱
美国
Hyde Marine Co. , Ltd. > UV (中压) (盘式过滤器）
Resource Ballast
> 空化
Technologies System > 非常复杂的系统
南非 > 电化学消毒
Resource Ballast > 成本高
" 臭氧
Technologies (Pty) Ltd.
Blue Ocean Shield
>水介质旋流器
China Ocean Shipping > 由于网式过滤器和低压 UV而尺寸大
&筛滤器
Co. & Tsinghua > 由于网式过滤器和低压 UV而产生的成本高
> UV (低压)
University
S/ ^ flH MS (发明物） > 没有活性物质和副产物
中国 > 没有化学添加剂， 不会对人类和海域造成危
>水力旋流器& us滤器
Wuxi BRIGHTSKY > 低功耗和低成本
> UV (中压)
Electronic CO. , LTD. > 极少维护
> 低消耗