CN105152430A - 海洋浮游生物灭活装置 - Google Patents
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Abstract
一种海洋浮游生物灭活装置，涉及水处理技术领域，所解决的是提高灭活效率的技术问题。该装置包括过滤单元、声光灭活单元；所述过滤单元包括过滤容器、高压反洗泵，所述过滤容器内置有筒状的滤网，滤网内设有可转动的吸污管，滤网的外侧设有可转动的高压反洗架，过滤容器上装有用于驱使吸污管及高压反洗架转动的清洗电机；所述吸污管上固定有吸污嘴，所述高压反洗架上固定有高压反洗喷嘴，各高压反洗喷嘴通过管件接到高压反洗泵的出水口；所述声光灭活单元包括灭活容器，及分别安装在灭活容器内的超声波辐射棒、紫外灯管，所述灭活容器的进水口接到过滤容器的出水口。本发明提供的装置，适用于灭活海水中的海洋浮游生物。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术，特别是涉及一种海洋浮游生物灭活装置的技术。
背景技术
随着现代化工、农业生产的迅猛发展，沿海地区人口的增多，大量工农业废水和生活污水排入海洋，其中相当一部分未经处理就直接排入海洋，导致近海、港湾富营养化程度日趋严重，浮游生物大量繁殖，从而引起赤潮现象；另外，随着国际海运业的高速发展，船舶海水的排放导致外来有害浮游生物种类的引入，加剧了海洋生态链和环境的恶化。国际海事组织研究发现，每天至少有7000个浮游生物等有机体随船舶远航至他国异乡。由此可知各国物种每天都在进行不同程度的互相入侵。新的物种侵入新的港口环境，一旦没有天敌，就会大量繁殖，进而导致区域性海洋水质恶化。船舶所带来的浮游生物入侵已经得到了各国的广泛关注，并被人们认为是危害海洋的四大危害之一。
为了更有效杀灭港口、近海等封闭海域中有害水浮游生物和病原体，防止区域性海水水质恶化，海洋环保业界急需一种快速、高效、可靠、处理量特大的海洋浮游生物灭活装置。针对大面积水体的浮游生物治理和防止外来有害水生物、病原体入侵的技术及相应的装备和设施，必须具备以下特征：1）灭活速度快：否则，在大面积水体中，当处理后的水再次进入本体水中，例如加入的是杀生剂，就会很快被稀释而减弱杀菌能力，加上大量未杀灭的微生物，很快会大规模繁殖，治理效果很差；2）杀灭效率高：必须满足海洋环保业内海水排放标准；3）对生态环境不能产生二次危害；4）处理能力大：大面积水体如港口的富营养化问题，单台设备的处理能力是关键因素之一，一般要求单机处理能力在几百吨/小时~几千吨/小时。
现有的水体富营养化和赤潮的治理技术体系，以及浮游生物灭活处理技术体系，主要有电解产活性物质灭菌技术，紫外灭菌技术。
电解产生活性物质灭菌技术先添加食盐，然后通过电解产生次氯酸消毒灭菌。已有专利包括中国专利申请号200610042972.2公开的“一种双功能电解水生成器”、200510111126.7公开的“一种小型消毒水生成器及其使用方法”、200520077629.2公开的“便携式水源消毒机”、200510023766.2公开的“高浓度次氯酸消毒水的制备方法”，比直接添加漂白粉、投放二氧化氯、双氧水等方案要便捷、节省成本，但会增大所处理水体的盐度，尤其对于大面积湖泊、港口的富营养化水体的杀菌、灭藻处理，长期运转条件下，所有添加药剂和增大水体盐度的措施，均是不可接受的。这种方法和装置存在两种缺陷：1）对水体盐度有较高要求。由于各海域盐度有较大差别，也就导致电导率有较大差别，进而引起电解电压变化太大。2）在低盐度水体系中阴极存在结垢现象，并致使阴极与水体之间的电阻急剧增大，影响电解效率，如果需要保证电流恒定，则整体的电解电压急剧升高，导致体系无法正常运行。
紫外灭菌技术是一种传统的高效的消毒灭菌技术。在波长240-260nm处，尤其在253.7nm处的UV-C紫外辐射对微生物和病原体有很好的杀灭作用。紫外辐射可使生物体的遗传物质DNA或RNA受到损伤，发生变异，进而影响生物细胞内的酶类和蛋白质的合成，破坏其正常的新陈代谢活动，导致细胞死亡。如中国专利200520087812所公开的应用于养殖海水处理的海水强力紫外线消毒过滤器；美国专利US5738780将紫外线杀菌与直流电解结合在一起，应用于海水灭活处理。上述及现有紫外灭菌技术无法彻底实现在线清洗杀菌灯管表面产生的海水硬垢，存在着灭活效率低，易产生化学副产物，过滤单元易堵塞，处理水量小，处理时间长，出水水质不稳定等严重缺陷。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种灭活效率高、灭活效果好，且处理时间短，出水水质稳定的海洋浮游生物灭活装置。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种海洋浮游生物灭活装置，其特征在于：包括过滤单元、声光灭活单元；
所述过滤单元包括过滤容器、高压反洗泵，所述过滤容器开设有进水口、出水口，高压反洗泵的进水口接到过滤容器的出水口；
所述过滤容器内置有筒状的滤网，所述滤网将过滤容器的进水口、出水口相互隔开，滤网内设有可转动的吸污管，滤网的外侧设有可转动的高压反洗架，过滤容器上装有用于驱使吸污管及高压反洗架转动的清洗电机；
所述吸污管上固定有与其管腔连通的至少一个吸污嘴，所述高压反洗架上固定有至少一个高压反洗喷嘴，各高压反洗喷嘴通过管件接到高压反洗泵的出水口，各吸污嘴与各高压反洗喷嘴一一对应，可分别在滤网内外两侧同步运动；
所述过滤容器内具有一个与吸污管管腔直接连通的排污腔，该排污腔开设有排污口；
所述声光灭活单元包括灭活容器、超声波辐射棒，及多根紫外灯管，所述灭活容器开设有进水口、出水口，灭活容器的进水口接到过滤容器的出水口，所述超声波辐射棒及各紫外灯管均固定在灭活容器内，超声波辐射棒垂直于灭活容器进水口的入流方向，且超声波辐射棒与各紫外灯管相互平行，各紫外灯管布设成环状的灯管阵列，超声波辐射棒布设在灯管阵列的环心，灭活容器上装有用于驱动超声波辐射棒的超声波发生器。
进一步的，所述过滤容器的进水口装有压差开关，压差开关的电信号输出端接到高压反洗泵及清洗电机的控制端。
进一步的，所述灭活容器内装有光强传感器、温度传感器、液位传感器。
本发明提供的海洋浮游生物灭活装置，采用高压反洗、精密过滤技术，在高浑浊度海水工况下保证所用40微米级精滤网不易堵塞，过滤水量大，分离效率高，在灭活过程中不添加任何化学物质，仅采用超声场和紫外光场耦合海水流场实现浮游生物灭活，声场、光场、流场三场耦合效应使得海水透光率增高，流场分布更加均匀，杀菌灯管不会结垢，进而使得灭活效果更加稳定、可靠，具有灭活效率高、灭活效果好，且处理时间短，出水水质稳定的特点。
附图说明
图1是本发明实施例的海洋浮游生物灭活装置的立体图；
图2是本发明实施例的海洋浮游生物灭活装置中的过滤单元的结构示意图；
图3是本发明实施例的海洋浮游生物灭活装置中的声光灭活单元的主视剖切图；
图4是本发明实施例的海洋浮游生物灭活装置中的声光灭活单元的侧视局部剖切图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围，本发明中的顿号均表示和的关系。
如图1-图4所示，本发明实施例所提供的一种海洋浮游生物灭活装置，其特征在于：包括过滤单元、声光灭活单元；
所述过滤单元包括过滤容器1、高压反洗泵2，所述过滤容器1开设有进水口11、出水口12，高压反洗泵2的进水口接到过滤容器的出水口12；
所述过滤容器1内置有筒状的滤网13，过滤精度为40微米，所述滤网13将过滤容器的进水口11、出水口12相互隔开，滤网13内设有可转动的吸污管14，滤网13的外侧设有可转动的高压反洗架15，过滤容器上装有用于驱使吸污管14及高压反洗架15转动的清洗电机3；
所述吸污管14上固定有与其管腔连通的至少一个吸污嘴141，所述高压反洗架15上固定有至少一个高压反洗喷嘴151，各高压反洗喷嘴151通过管件接到高压反洗泵2的出水口，各吸污嘴与各高压反洗喷嘴一一对应，可分别在滤网内外两侧同步运动；
所述过滤容器的进水口装有压差开关16，压差开关16的电信号输出端接到高压反洗泵2及清洗电机3的控制端；
所述过滤容器1内具有一个与吸污管管腔直接连通的排污腔，该排污腔开设有排污口17；
所述声光灭活单元包括灭活容器4、超声波辐射棒43，及多根紫外灯管44，所述灭活容器开设有进水口41、出水口42，灭活容器的进水口接到过滤容器的出水口，所述超声波辐射棒43及各紫外灯管44均固定在灭活容器内，超声波辐射棒43垂直于灭活容器进水口41的入流方向，且超声波辐射棒43与各紫外灯管44相互平行，各紫外灯管44布设成环状的灯管阵列，超声波辐射棒43布设在灯管阵列的环心，灭活容器上装有用于驱动超声波辐射棒43的超声波发生器45，灭活容器内装有光强传感器、温度传感器、液位传感器。
本发明实施例中，所述紫外灯管的有效辐射光波波长为220～280nm，所述超声波辐射棒的径向辐射角度为360度，辐射频率为22KHz，可保证超声对杀菌灯套管表面进行全方位清洗。
本发明实施例适用于灭活海洋浮游生物，特别适用于处理港口及船舶所产生的污染海水，其使用方式如下：
待处理的海水从过滤容器1的进水口流入，经过滤容器内的滤网13滤除40微米以上的浮游生物及杂质后，再进入灭活容器4，在灭活容器4中，超声波辐射棒43产生的22KHz超声耦合紫外灯管44产生的300～350mj/c㎡消毒剂量的光波可以将海水中浮游生物进行空化、混合、裂解、凝聚、灭活等综合处理，从而杀灭海水中40微米以下的浮游生物（包括细菌），经过灭活处理的海水从灭活容器的出水口42排出，通过光强传感器、温度传感器、液位传感器可以实时监测灭活容器内的紫外光强、温度、液位，以便于控制整个装置运行；
随着海水处理的持续，海水中各种污染物在滤网内侧累积会导致过滤通道被堵塞，使得过滤容器1的进水口压力逐渐增加，当压差开关16检测到压差达到0.5bar时，压差开关16向高压反洗泵2及清洗电机3输出控制信号，使得清洗电机3驱动吸污管14及高压反洗架15转动，使得各吸污嘴141及各高压反洗喷嘴151在滤网的内外两侧同时做绕滤网转动，同时高压反洗泵2也从过滤容器1的出水口抽水并泵送给各高压反洗喷嘴151，利用高压反洗喷嘴151喷射的水流反向冲洗滤网，滤网上的杂质在高压冲击和自然压差的双重作用下能够迅速剥离，进而很容易的被吸污嘴141吸取，并通过吸污管送到排污腔，通过排污口17排出。
本发明实施例主要是利用紫外灯管发出的波长为220～280nm的光波破坏微生物的核酸（RAN或DNA），紫外灯管一般需要放在石英套管内才可应用于水体灭活，而灯管启动工作时温度高达几百至上千度，海水中含有大量钙镁离子，在高温的作用下很容易使紫外灯管表面形成硬垢，一般靠O型胶圈是清洗不了的，本发明实施例采用的超声波辐射棒可以产生较强的空化效应、活化效应、剪切效应、拟制效应，使用超声波强声场处理流体，让流体中成垢物质在超声场作用下，其物理形态和化学性能发生一系列变化，使之分散、粉碎、松散、松脱而不易附着管壁形成积垢，这样达到对紫外灯管防垢除垢的目的，超声波辐射棒安装在紫外灯管阵列的环心，可保证超声辐射对紫外灯管表面污垢进行全方位在线清洗，同时超声波辐射棒的清洗作用下灭活容器内壁不会结垢，可持续保持内壁具有很高的镜面光洁度，进而提高了紫外光的反射率和利用率，超声波辐射棒与紫外灯管在径向上存在相向辐射的作用，进而使得超声场和杀菌灯光场在径向上产生耦合，该径向耦合的辐射场与横向进入灭活单元的水流流场又形成耦合，从而实现了声场、光场、流场三场高效耦合，从而对水体具有较强的径向空化、混合、裂解作用，能够保证水流以及其中的浮游生物和杂质在灭活单元内得到充分的混合、裂解；同时在高强度紫外杀菌的辐射作用下，使得浮游生物在灭活容器内无处“藏身”，最终被彻底杀灭，进而保证出水水质稳定。
本发明实施例在不同盐度海水下添加浮游生物进行灭活试验，结果符合国际排放标准：1）每立方米排放的海水中最小尺寸≥50μm的存活生物少于10个；2）排放的海水中最小尺寸<50μm但≥10μm的存活生物每mL少于10个；3）每100mL海水中的有毒霍乱弧菌（O1和O139）必须小于1CFU；4）每100mL海水中的大肠杆菌必须少于250CFU；5）每100mL海水中的肠道球菌必须少于100CFU。
Claims (3)
1.一种海洋浮游生物灭活装置，其特征在于：包括过滤单元、声光灭活单元；
所述过滤单元包括过滤容器、高压反洗泵，所述过滤容器开设有进水口、出水口，高压反洗泵的进水口接到过滤容器的出水口；
所述过滤容器内置有筒状的滤网，所述滤网将过滤容器的进水口、出水口相互隔开，滤网内设有可转动的吸污管，滤网的外侧设有可转动的高压反洗架，过滤容器上装有用于驱使吸污管及高压反洗架转动的清洗电机；
所述吸污管上固定有与其管腔连通的至少一个吸污嘴，所述高压反洗架上固定有至少一个高压反洗喷嘴，各高压反洗喷嘴通过管件接到高压反洗泵的出水口；
所述过滤容器内具有一个与吸污管管腔直接连通的排污腔，该排污腔开设有排污口；
所述声光灭活单元包括灭活容器、超声波辐射棒，及多根紫外灯管，所述灭活容器开设有进水口、出水口，灭活容器的进水口接到过滤容器的出水口，所述超声波辐射棒及各紫外灯管均固定在灭活容器内，超声波辐射棒垂直于灭活容器进水口的入流方向，且超声波辐射棒与各紫外灯管相互平行，各紫外灯管布设成环状的灯管阵列，超声波辐射棒布设在灯管阵列的环心，灭活容器上装有用于驱动超声波辐射棒的超声波发生器。
2.根据权利要求1所述的海洋浮游生物灭活装置，其特征在于：所述过滤容器的进水口装有压差开关，压差开关的电信号输出端接到高压反洗泵及清洗电机的控制端。
3.根据权利要求1所述的海洋浮游生物灭活装置，其特征在于：所述灭活容器内装有光强传感器、温度传感器、液位传感器。
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