三效一體化的船舶污水處理裝置及方法
【專利摘要】本發明公開一種三效一體化的船舶污水處理裝置及方法，包括過濾器和光催化氧化反應器，光催化氧化反應器包括與過濾器出水端連接的筒狀反應器本體、一端與反應器本體連接且另一端延伸至海水內的水泵、沿反應器本體長度方向布置于反應器本體內的燈管、及設于反應器本體內壁的超聲波發生器。本發明一方面設置過濾器出去污泥中較大顆粒雜質，降低污水濁度，有利于后續的光照穿透性，另一方面設置超聲波發生器，利用超聲波的機械作用使污水和污水中的污泥發生振動，避免污泥結塊，同時利用超聲波的空化作用形成氣泡，促進污泥顆粒分散，同時利用海水與污水在光催化作用發生氧化反應，減少了資源消耗，降低了污水處理成本。
【專利說明】
三效一體化的船舶污水處理裝置及方法
技術領域
[0001]本發明涉及船舶污水處理技術，尤其是涉及一種三效一體化的船舶污水處理裝置及方法。
【背景技術】
[0002]進入20世紀80年代后，光催化氧化污水處理方法成為環保科學工作者研究的方向。而且，大量的研究證明，烴類和多環芳烴、鹵化芳烴化合物、染料、表面活性劑、農藥、油類、氰化物等都能有效地進行光催化反應，脫色、去毒、礦化為無毒無機小分子物質，從而消除對環境的污染。
[0003]光催化氧化還原機理主要是催化劑受光照射，吸收光能，發生電子躍迀，生成“電子-空穴”對，對吸附于表面的污染物，直接進行氧化還原，或氧化表面吸附的羥基OH-，生成強氧化性的羥基自由基OH-將污染物氧化。
[0004]船舶在運輸過程中需要排出大量的污水，為了避免其排出的污水污染海洋，必須對這些污水進行處理，現有的船舶污水處理均采用常規活性污泥法，其不利于提高污水處理效率和降低污水處理過程中能源消耗。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于克服上述技術不足，提出一種三效一體化的船舶污水處理裝置及方法，解決現有技術中現有船舶污水處理中處理效率低下、能耗大的技術問題。
[0006]為達到上述技術目的，本發明的技術方案一方面提供一種三效一體化的船舶污水處理裝置，包括過濾器和光催化氧化反應器，所述光催化氧化反應器包括與所述過濾器出水端連接的筒狀反應器本體、一端與所述反應器本體連接且另一端延伸至海水內的水栗、沿所述反應器本體長度方向布置于所述反應器本體內的燈管、及設于所述反應器本體內壁的超聲波發生器。
[0007]優選的，所述過濾器和所述光催化氧化反應器通過一三通閥連接，所述三通閥一出水端口與一循環管道連接，所述循環管道與所述過濾器的進水端連接。
[0008]優選的，所述一體化光催化氧化污水處理裝置包括一濁度控制部件，所述濁度控制部件包括配合設置于所述過濾器內壁的發光體和光強度傳感器、及一處理器，所述處理器包括信號采集電路、比較電路、三通閥驅動電路，所述信號采集電路用于采集所述光強度傳感器感應所述發光體照射的光強度產生的電信號，所述比較電路用于判斷所述電信號是否大于設定閾值，若大于設定閾值則啟動三通閥驅動電路，所述三通閥驅動電路用于驅動三通閥使所述過濾器和所述光催化氧化反應器連通。
[0009]優選的，所述反應器本體包括沿污水運動方向依次設置的第一分段和第二分段，所述水栗連接于所述第一分段，所述燈管內置于所述第二分段。
[0010]優選的，所述燈管為紫外燈管，且其同軸布置于所述第二分段內。
[0011]優選的，所述超聲波發生器包括分別布置于所述第一分段和第二分段內的第一超聲波發生器和第二超聲波發生器，所述第二超聲波發生器包括沿所述第二分段長度方向布置的多個超聲波發生組件，每個所述超聲波發生組件均包括沿所述第二分段內壁呈環狀布置的多個超聲波發生部。
[0012]優選的，所述第二分段內壁設置有用于檢測所述紫外燈管的發光強度的在線光強度計。
[0013]優選的，所述水栗進水端延伸至海水內并與一海洋生物防護組件連接。
[0014]本發明另一方面還提供一種三效一體化的船舶污水處理方法，包括如下步驟，
[0015](I)將污水經過過濾器循環過濾，至污水濁度不高于10mg/L;
[0016](2)向過濾后的污水中加入氧化劑，在紫外光下進行催化氧化；
[0017](3)在光催化氧化過程中對污水進行超聲波處理。
[0018]優選的，所述步驟(2)還包括對加入海水后的污水進行超聲波預處理；所述步驟
(3)包括對發射紫外光的紫外燈管外的污水進行超聲波處理。
[0019]與現有技術相比，本發明一方面設置過濾器出去污泥中較大顆粒雜質，降低污水濁度，有利于后續的光照穿透性，另一方面設置超聲波發生器，利用超聲波的機械作用使污水和污水中的污泥發生振動，避免污泥結塊，同時利用超聲波的空化作用形成氣泡，促進污泥顆粒分散，同時利用海水與污水在光催化作用發生氧化反應，減少了資源消耗，降低了污水處理成本。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的三效一體化的船舶污水處理裝置的連接結構示意圖；
[0021]圖2是本發明的圖1的A-A向視圖；
[0022]圖3是本發明的處理器的連接框圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0024]請參閱圖1，本發明的實施例提供了一種三效一體化的船舶污水處理裝置，包括過濾器I和光催化氧化反應器2，所述光催化氧化反應器2包括與所述過濾器I出水端連接的筒狀反應器本體21、一端與所述反應器本體21連接且另一端延伸至海水內的水栗22、沿所述反應器本體21長度方向布置于所述反應器本體21內的燈管23、及設于所述反應器本體21內壁的超聲波發生器24。
[0025]污水首先通過過濾器I進行過濾，以降低污水濁度，避免污水中雜質對后續光照的阻擋，降低光催化效果;過濾后的污水直接輸送至光催化氧化反應器2內，并通過水栗22將海水抽入光催化氧化反應器內，海水在燈管23發出的光的催化作用下，將污水中的有機物氧化;其中，通過設置超聲波發生器24，利用超聲波的機械作用使污水和污水中的污泥發生振動，避免污泥結塊，同時利用超聲波的空化作用形成氣泡，促進污泥顆粒分散，上述氣泡分為兩種，一種污泥顆粒內部污水產生氣泡直接將顆粒分散、細化，另一種則是污水形成氣泡破滅，產生激蕩，使得氣泡附近的污泥顆粒破碎、分散。其中，本實施例的過濾器I優選為自沖洗過濾器。
[0026]而為了避免水栗22抽入海水時將海水中的生物進入反應器本體I內，進而導致整個光催化氧化反應器2被海洋生物污染，故本實施例在所述水栗22進水端設置有一海洋生物防護組件7，其可有效避免海洋生物進入，延長了光催化氧化反應器2的使用壽命。
[0027]由于過濾器I的過濾效率有限，僅僅通過一次過濾并不能達到設定的濁度，故本實施例所述過濾器I和所述光催化氧化反應器2之間通過三通閥3連接，所述三通閥3 —出水端口與一循環管道4連接，所述循環管道4與所述過濾器I的進水端連接，即當過濾器I過濾后的濁度未低于設定值時，三通閥3的出水端與循環管道4連通，從過濾器I出水端流出的污水再次進行循環過濾，直至污水濁度低于設定值后，三通閥3的出水端與光催化氧化反應器2導通。
[0028]實際應用過程中，為了增加使用的便捷性，本實施例所述一體化光催化氧化污水處理裝置包括一濁度控制部件5，如圖1所示，所述濁度控制部件5包括配合設置于所述過濾器I內壁的發光體51和光強度傳感器52、及一處理器53，發光體51和光強度傳感器52配合設置用以檢測過濾器I出水端的污水濁度，具體可通過光強度傳感器52感應的光照強度判斷污水濁度的高低，即光強度傳感器52感應值越大，則說明污水濁度越低，當光強度傳感器52感應光強度值大于設定值時，則說明污水濁度低于設定濁度，處理器53獲取該光強度傳感器52的感應信號，并控制三通閥3的出水端與光催化氧化反應器2導通，從而實現了過濾器I的循環自動過濾。
[0029]具體的如圖3所示，所述處理器53包括信號采集電路531、比較電路532、三通閥驅動電路533，所述信號采集電路531用于采集所述光強度傳感器52感應所述發光體51照射的光強度產生的電信號，所述比較電路532用于判斷所述電信號是否大于設定閾值，若大于設定閾值則啟動三通閥驅動電路533，所述三通閥驅動電路533用于驅動三通閥3使所述過濾器I和所述光催化氧化反應器2連通。
[0030]如圖1所示，本實施例為了增加光催化氧化效果，將所述反應器本體21設置為沿污水運動方向依次設置的第一分段211和第二分段212，所述水栗22連接于所述第一分段21，所述燈管23內置于所述第二分段212 ο相對應的，所述超聲波發生器24包括分別布置于所述第一分段211和第二分段212內的第一超聲波發生器241和第二超聲波發生器242。
[0031]其中，第一分段211用于對污水進行預處理，第二分段212用于進行光催化氧化反應。
[0032]具體的，水栗22向所述第一分段211內的污水中抽入海水，第一超聲波發生器241對加入海水的污水進行預處理，其一方面利用超聲波的機械作用使污水發生振動，保證抽入的海水與污水均勻混合，有利于后續光催化氧化的均衡性，提高光催化氧化效率，同時也能一定程度的分散、細化污泥中較大顆粒;另一方面利用超聲波的空化作用，其可在顆粒中形成氣泡，使顆粒分散、細化，也可在污水中形成氣泡并破碎產生激蕩，使污水與氧化劑進一步的混合均勻、使污泥顆粒進一步的分散、細化。
[0033]經過預處理的污水進入第二分段212進行光催化氧化，為了增加了光催化氧化效果，本實施例燈管23同軸布置于所述第二分段212內，從而便于向包覆于燈管23外的污水進行光照。其中，本實施例的燈管23優選為紫外燈管。
[0034]在第二分段212進行的光催化氧化過程中，第二分段212內壁上設置的第二超聲波發生器242對燈管23外的污水進行超聲處理，其一方面有利于污水中顆粒進一步的分散、細化，另一方面促進了污水中顆粒的振動，避免污泥沉淀于燈管23的外壁上形成污垢，從而阻擋燈管23發出的光線。如圖1、圖3所示，為了增加該超聲處理的效果，本實施例所述第二超聲波發生器242包括沿所述第二分段212長度方向布置的多個超聲波發生組件，每個所述超聲波發生組件均包括沿所述第二分段212內壁呈環狀布置的多個超聲波發生部242a，即多個超聲波發生組件沿燈管23長度方向布置，且形成的環狀多個超聲波發生部242a不間斷的向燈管23發射超聲波，使整個燈管23外壁與第二分段212內壁之間的污水均處于超聲波作用下，保證第二分段212內的污水不間斷處于超聲波的機械作用和空化作用下。
[0035]而且，形成的環狀多個超聲波發生部242a可避免污泥在第二分段212底部沉淀，減少或避免了第二分段212進行污泥清理的問題。
[0036]其中，本實施例所述第二分段212內壁設置有用于檢測所述紫外燈管的發光強度的在線光強度計6。
[0037]本實施例的三效一體化的船舶污水處理裝置具體操作流程如下:將污水通入過濾器內進行過濾，并通過濁度控制部件控制污水循環進入過濾器內進行循環過濾，直至過濾后的污水的濁度低于設定值，一般為10mg/L;過濾后的污水進入光催化氧化反應器，進入后通過水栗向污水中抽入海水，同時通過第一超聲波發生器對污水進行超聲預處理，超聲預處理后后的污水在紫外燈管的照射下與海水中的物質發生氧化作用，同時對紫外燈管外的污水進行超聲處理。
[0038]與現有技術相比，本發明一方面設置過濾器出去污泥中較大顆粒雜質，降低污水濁度，有利于后續的光照穿透性，另一方面設置超聲波發生器，利用超聲波的機械作用使污水和污水中的污泥發生振動，避免污泥結塊，同時利用超聲波的空化作用形成氣泡，促進污泥顆粒分散，同時利用海水與污水在光催化作用發生氧化反應，減少了資源消耗，降低了污水處理成本。
[0039]以上所述本發明的【具體實施方式】，并不構成對本發明保護范圍的限定。任何根據本發明的技術構思所做出的各種其他相應的改變與變形，均應包含在本發明權利要求的保護范圍內。
【主權項】
1.一種三效一體化的船舶污水處理裝置，其特征在于，包括過濾器和光催化氧化反應器，所述光催化氧化反應器包括與所述過濾器出水端連接的筒狀反應器本體、一端與所述反應器本體連接且另一端延伸至海水內的水栗、沿所述反應器本體長度方向布置于所述反應器本體內的燈管、及設于所述反應器本體內壁的超聲波發生器。2.根據權利要求1所述的船舶污水處理裝置，其特征在于，所述過濾器和所述光催化氧化反應器通過一三通閥連接，所述三通閥一出水端口與一循環管道連接，所述循環管道與所述過濾器的進水端連接。3.根據權利要求2所述的船舶污水處理裝置，其特征在于，所述一體化光催化氧化污水處理裝置包括一濁度控制部件，所述濁度控制部件包括配合設置于所述過濾器內壁的發光體和光強度傳感器、及一處理器，所述處理器包括信號采集電路、比較電路、三通閥驅動電路，所述信號采集電路用于采集所述光強度傳感器感應所述發光體照射的光強度產生的電信號，所述比較電路用于判斷所述電信號是否大于設定閾值，若大于設定閾值則啟動三通閥驅動電路，所述三通閥驅動電路用于驅動三通閥使所述過濾器和所述光催化氧化反應器連通。4.根據權利要求2或3所述的船舶污水處理裝置，其特征在于，所述反應器本體包括沿污水運動方向依次設置的第一分段和第二分段，所述水栗連接于所述第一分段，所述燈管內置于所述第二分段。5.根據權利要求4所述的船舶污水處理裝置，其特征在于，所述燈管為紫外燈管，且其同軸布置于所述第二分段內。6.根據權利要求5所述的船舶污水處理裝置，其特征在于，所述超聲波發生器包括分別布置于所述第一分段和第二分段內的第一超聲波發生器和第二超聲波發生器，所述第二超聲波發生器包括沿所述第二分段長度方向布置的多個超聲波發生組件，每個所述超聲波發生組件均包括沿所述第二分段內壁呈環狀布置的多個超聲波發生部。7.根據權利要求6所述的船舶污水處理裝置，其特征在于，所述第二分段內壁設置有用于檢測所述紫外燈管的發光強度的在線光強度計。8.根據權利要求1或2所述的船舶污水處理裝置，其特征在于，所述水栗進水端延伸至海水內并與一海洋生物防護組件連接。9.一種三效一體化的船舶污水處理方法，其特征在于，包括如下步驟， (1)將污水經過過濾器循環過濾，至污水濁度不高于10mg/L; (2)向過濾后的污水中加入海水作為氧化劑，在紫外光下進行催化氧化； (3)在光催化氧化過程中對污水進行超聲波處理。10.根據權利要求9所述的船舶污水處理方法，其特征在于，所述步驟(2)還包括對加入海水后的污水進行超聲波預處理;所述步驟(3)包括對發射紫外光的紫外燈管外的污水進行超聲波處理。
【文檔編號】C02F9/08GK105884101SQ201610409273
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月12日
【發明人】劉川, 劉曉川
【申請人】武漢東川自來水科技開發有限公司