一种船舶用压载水紫外处理装置的制作方法

1.本实用新型属于压载水处理技术领域，具体地说是一种船舶用压载水紫外处理装置。


背景技术：

2.船舶压载水是船舶离岸时携带用于船舶稳定平衡的压载物，船舶到岸时为空出吨位，必须将压载水排入到岸国的海域中，由船舶排放压载水引发的外来生物入侵己成为海洋中有害生物传播的主要途径。2004年，国际海事组织《船舶压载水和沉积物控制和管理国际公约》规定新造船舶必须安装压载水处理设备。
3.紫外灭活技术因其无环境污染、无需使用额外耗材，结构紧凑等特点被广泛应用于压载水处理中。但是由于船舶压载水流量大，停留时间短，流过紫外处理装置时，受到流速、紫外线灯管的发光弧长以及uvc波段紫外线辐照距离限制，容易出现无法辐射到的流场盲区，造成部分含有浮游生物水流没有经过有效处理直接流出紫外处理装置。此外，因船舶空间的限制，装置体积受限，导致压载水流经紫外处理装置的时间更短，更容易出现流场盲区。
4.目前船舶用压载水紫外处理装置，大多采用低压紫外线灯管，低压紫外线灯管功率密度低、光谱单一、尺寸长，同等剂量下需要的灯管数量多，使用不便。同时，单光谱对压载水中复杂的浮游植物的灭杀有局限性。而中压紫外线灯管在船舶用压载水紫外处理装置中大多采用“l”型设计或者方形设计，产品安装仅能垂直安装，应用空间受限。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术存在压载水处理装置处理效果不佳的问题，本技术提供一种结构简单、成本低廉，安装简单、方便，使用寿命长，适用于大流量快速处理的船用压载水紫外杀菌装置。
6.为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案为：一种船舶用压载水紫外处理装置，包括反应腔室，反应腔室一端连接进水管，另一端连接出水管，反应腔室的轴向与进水管和出水管的轴向垂直十字交叉，反应腔室轴向两端设有盖板，反应腔室中央轴向设有超声波装置，紫外线灯管以超声波装置为中心水平均匀分布在超声波装置周围，紫外线灯管外套设有石英套管，紫外线灯管及石英套管两端穿过盖板上的安装孔延伸至反应腔室之外，石英套管两端用端盖密封，反应腔室上方和下方的筒壁上分别设有筒壁导流板，进水管和出水管在靠近反应腔室一侧管壁上分别设有半圆形管壁导流板，盖板上设置盖板导流板。
7.作为一种优选方式，所述筒壁导流板为长条状，延伸至紫外线灯管的灯头两端，上下布置至石英套管表面，筒壁导流板末端30
°
～60
°
倒圆角。
8.作为一种优选方式，盖板导流板为长条状，盖板导流板的高度以紫外线灯管的弧长度为基准，盖板导流板延伸至紫外线照射区处，盖板导流板末端30
°
～60
°
倒圆角。
9.作为一种优选方式，所述管壁导流板的高度以紫外线灯管的弧长度为基准，管壁导流板延伸至紫外线照射区处。
10.作为一种优选方式，所述紫外线灯管为中压紫外线灯管，沿着反应腔室环形分布，相邻紫外线灯管间直线距离≤120mm。
11.作为一种优选方式，所述紫外线灯管的左灯头和右灯头上设有环形连接座，环形连接座的外周上设有环形安装槽，环形安装槽内设有环形减振弹簧，环形减振弹簧与环形安装槽和石英套管过盈配合。
12.作为一种优选方式，所述反应腔室上设有紫外光强度传感器，紫外光强度传感器与plc控制器连接。
13.作为一种优选方式，所述进水管上设置有检修孔，检修孔外设有检修孔盖板。
14.本实用新型的有益效果是，(1)反应腔室与水流方向垂直十字交叉设计，整个处理装置可水平安装或垂直安装，适用范围广；(2)布置筒壁导流板、管壁导流板和盖板导流板来控制内部流体流动，使所有流体都经过反应器中紫外线灯管，充分接受灯管照射，提高照射效果；(3)反应腔室中央轴向设有超声波装置，防止紫外灯的石英套管结垢，并将团聚生物打散成单个生物，有利于紫外线的杀灭，提高紫外线的灭活效果。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本实用新型结构示意图。
17.图2是本实用新型剖面示意图(显示导流板结构)。
18.图3是图2中a处局部放大图。
19.图4是图2中b处局部放大图。
20.图5是本实用新型剖视图(显示超声波装置)
21.图6是本实用新型紫外线灯管布置示意图。
22.图7是本实用新型紫外线灯管示意图。
23.图8是流体通过筒体cfd计算图，a为原型uv处理装置，b为本实用新型处理装置。
24.图9是流体粒子轨迹cfd计算图，a为原型uv处理装置，b为本实用新型处理装置。
25.图10过流时间分析图。a为原型uv处理装置，b为本实用新型处理装置。
26.图中：1进水管，101进水口连接法兰，2出水管，201出水口连接法兰，3反应腔室，301连接法兰，4盖板，5超声波装置，501超声波端盖，502超声波发生器，6紫外光强度传感器，7紫外线灯管，701左灯头，702右灯头，703环形连接座，704环形安装槽，705环形减振弹簧，8石英套管,9端盖，10筒壁导流板，11管壁导流板，12盖板导流板，13检修孔盖板。
具体实施方式
27.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
28.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
30.实施例1：
31.如图1-图5所示，一种船舶用压载水紫外处理装置，包括反应腔室3，反应腔室3一端连接进水管1，另一端连接出水管2，反应腔室3的轴向与进水管1和出水管2的轴向垂直十字交叉，反应腔室3轴向两端设有连接法兰301，连接法兰301与盖板4连接，反应腔室3中央轴向设有超声波装置5，紫外线灯管7以超声波装置5为中心水平均匀分布在超声波装置5周围，紫外线灯管7外套设有石英套管8，紫外线灯管7及石英套管8两端穿过盖板4上的安装孔延伸至反应腔室3之外，石英套管8两端用端盖9密封，反应腔室3上方和下方的筒壁上分别设有筒壁导流板10，进水管1和出水管2在靠近反应腔室3一侧管壁上分别设有半圆形管壁导流板11，盖板4上设置盖板导流板12。进水管1设有进水口连接法兰101，出水管2设有出水口连接法兰201，通过进水口连接法兰101和出水口连接法兰201分别连接进水管路和出水管路，反应腔室3的轴向与进水管1和出水管2的轴向垂直十字交叉整个处理装置可水平安装或垂直安装，适用范围广。
32.所述超声波装置5包括设置在反应腔室3内的超声波发生器502和将超声波发生器502封闭在反应腔室3内的超声波端盖501，超声波发生器502布置在紫外反应器中间，超声波发生器502发出25khz的高频振动，传递到石英套管8表面，在石英套管8表面产生空化作用，防止石英套管8表面结垢。同时超声波发生器502在工作的同时，超声波的空化作用将压载水中聚团的生物进行分散、剥离成单个生物，减少生物间的遮挡，提高紫外线的穿透效果，提升紫外反应器的整体灭活能力。
33.本实施例中，如图2和图3所示，进水管1和出水管2在靠近反应腔室3一侧管壁上分别设有半圆形管壁导流板11，半圆形管壁导流板11对称分布在进水管1和出水管2的左右两侧，管壁导流板11高度以紫外线灯管7的弧长度(即发光长度)为基准，管壁导流板11延伸至紫外线照射区处，如此设置圆形管壁导流板11可以使入水界面和出水界面稍微小于紫外线灯管7发光长度，保证紫外线灯管7在水流方向的有效照射。如图2和图4所示，所述筒壁导流板10为长条状，延伸至紫外线灯管7的灯头两端，上下布置至石英套管8表面，筒壁导流板10末端30
°
～60
°
倒圆角。设置在反应腔室3上方和下方筒壁的筒壁导流板10采用长条状渐进型结构，使流场在上下方向循环与紫外线灯管7接触，导流板末端30
°
～60
°
倒圆角使液体流动更为顺畅。如图5所示，盖板导流板12长条状，盖板导流板12高度以紫外线灯管7的弧长度(即发光长度)为基准，盖板导流板12延伸至紫外线照射区处，将通过的水流导流至紫外线
灯管7最佳灭活区域，盖板导流板12末端30
°
～60
°
倒圆角。通过在处理装置左右端板盖上设置长条状渐进型盖板导流板12，使得流场在左右方向循环与紫外线灯管7接触。本实施例中半圆形管壁导流板11、筒壁导流板10、盖板导流板12三种形式的导流板虽然其外形及安装位置有差异，但其目的都是为了调整筒体内水的流场方向，以达到更好的灭菌效果。通过布置不同形状的导流板，控制内部流体流动，使所有流体都经过反应腔室3中紫外线灯管7照射区域，充分接受紫外线灯管7照射。同时，通过导流板的设计，使水流在内部充分循环接触，带走紫外线灯管7工作时热量，不会出现局部高温情况。中压灯管工作时表面温度为600℃～900℃，该结构在应用中压紫外线灯管7的船舶用压载水紫外处理装置有着重要意义。流体通过原型uv处理装置(未采用导流板的处理装置)和本实用新型船舶用压载水紫外处理装置时的cfd计算图如图8所示，流体粒子轨迹cfd计算图如图9所示，过流时间如图10所示，筒壁导流板10，管壁导流板11和盖板导流板12对通过的流体粒子具有引导作用，而原型uv处理装置除了在灯管周围出现绕流，流线近乎呈直线分布，本实用新型的船舶用压载水紫外处理装置的腔体内部由于导流板对水流产生扰动，使壁面附近水流的流动状体从层流变成湍流，流线呈旋转状态进入处理装置内部，这让原有杀菌装置中沿器壁流动的水流有机会在紫外线灯管7周围流动，提高了水流被紫外辐照的均匀性，由图10可以看出，在未加装导流板时，紫外杀菌装置进出口处流量趋于稳定的时间分别为0.72s和1.62s，紫外辐照时间为0.9s；本实用新型优化后进出口流量稳定的时间分别为0.81s和2.25s，紫外辐照时间为1.44s，比优化前增加了0.54s，提高了照射时间，保证杀菌效果。
34.实施例2：
35.本实施例在实施例1基础上，所述紫外线灯管7为中压紫外线灯管，紫外线灯管7沿着反应腔室3环形分布，相邻紫外线灯管7间直线距离≤120mm，如图6所示。利用中压紫外线灯管7工作时发出的uva，uvb，uvc波段对船舶压载水中的浮游生物与病原体进行灭活处理，满足i mo d-2与uscg cfr 151c&d的10～50um生物的排放标准。每个粒子接受紫外照射后，其灭活剂量需要达到100mj/cm2以上。
36.如图7所示，所述紫外线灯管7的左灯头701和右灯头702上设有环形连接座703，环形连接座703的外周上设有环形安装槽704，环形安装槽704内设有环形减震弹簧705，环形减振弹簧705与环形安装槽704和石英套管8过盈配合。环形减震弹簧705对紫外线灯管7在石英套管8内产生径向柔性支撑作用，更加适用实船振动环境，降低因振动环境对紫外线灯管7造成的不利影响。
37.实施例3
38.本实施例中，所述反应腔室3上设有紫外光强度传感器6，紫外光强度传感器6与plc控制器连接。紫外光强度传感器6接收反应腔室3内紫外光强度信号后，将紫外光强度信号发送至plc控制器，通过plc控制器控制紫外灯的功率输出。
39.实施例4
40.本实施例中，所述进水管1上设置有检修孔，检修孔外设有检修孔盖板13。打开检修孔盖板13，利用检修孔对紫外杀菌装置进行检修，其操作简单，使用方便，提高设备检修效率。
41.本实用新型通过紫外线灯管特殊布置以及导流板的设计提供一种结构简单、成本低廉，安装简单、方便，使用寿命长，适用于大流量快速处理的船用压载水紫外杀菌装置。
42.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。