船舶水处理设备的制作方法

本实用新型涉及一种水处理设备，特别是涉及一种用于处理船舶污水处理的基于纳米多孔氧化石墨烯的小型设备。

背景技术：

为了保护海洋环境,国际海事组织(imo)不断加强对国际防污染条约及议定书的管理、修订和实施。随着国际航运业和海洋资源的发展,海洋环境污染日趋严重,人类对海洋环境的保护也越来越得到重视。船舶及海工产生的生活污水主要为黑水、灰水。黑水主要是指船舶及海工平台上人员排出的粪便污水和混有粪便污水的其他废水；灰水是指除黑水以外的其他污水,包括淋浴水、洗涤水、厨房废水等。

当前船舶与海工领域的传统污水处理技术主要有物化法、生化—膜法和电解法三种。物化法技术原理主要是将化学药剂加入污水中进行循环、粉碎、沉淀、消毒处理，这种方法的缺点是没有进行生化反应,对有机物净化程度不够彻底,而且需要大量消毒剂；生化法技术原理是在氧气充足的条件下,利用微生物进行生物降解,再通过沉淀固液分离,缺点是装置体积较大；电解法技术原理是通过电化学过程对污水进行电解氧化和消毒,在次氯酸钠作用下实现污水的净化，缺点是操作维护复杂,运行费用较高。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种高效的、智能化的、净化程度高的船舶水处理设备。

本实用新型船舶水处理设备，包括入水管、与所述入水管相连通的预处理单元、一侧通过所述连通管与所述预处理单元连接的蒸发处理单元、通过蒸发水集水管与所述蒸发处理单元的另一侧连接的收集处理单元、plc控制单元，所述plc控制单元用于对所述预处理单元、所述蒸发处理单元以及所述收集处理单元进行智能控制，所述蒸发处理单元的另一侧通过废水集水管与所述预处理单元反向连接，所述预处理单元、所述蒸发处理单元与所述收集处理单元依次呈阶梯状分布，

所述蒸发处理单元包括蒸发腔、依次设置于所述蒸发腔内的蒸发腔集水装置、蒸发水集水装置以及废水集水装置，所述连通管与所述蒸发腔集水装置相连通，所述蒸发腔集水装置中设置有加热模块，所述加热模块用于对预处理水进行加热，所述蒸发水集水管与所述蒸发水集水装置相连通，所述废水集水管与所述废水集水装置相连通，所述蒸发腔的腔体为透明壳体且为导热性材质，

所述蒸发处理单元还包括若干个并列布置的水蒸发装置，所述水蒸发装置包括蒸发管以及套装在所述蒸发管外侧的冷凝管以及设置在所述蒸发管内的过滤元件，所述蒸发管上开设有若干个贯通的蒸发孔，所述蒸发管一侧连通所述蒸发腔集水装置，另一侧连通所述蒸发水集水装置，所述冷凝管的一侧连通所述蒸发腔集水装置，另一侧连通所述废水集水装置，

所述收集处理单元包括吸附装置，所述收集处理单元上还连通有出水管。

本实用新型船舶水处理设备，其中所述预处理单元包括沉淀池以及设置在所述沉淀池中的过滤层。

本实用新型船舶水处理设备，其中所述沉淀池包括一级沉淀池和二级沉淀池，所述过滤层包括一级过滤层和二级过滤层，所述一级过滤层位于所述一级沉淀池和所述二级沉淀池之间，二级过滤层设置于所述二级沉淀池中。

本实用新型船舶水处理设备，其中所述一级过滤层包括一级过滤网，所述二级过滤层包括二级过滤网，所述一级过滤网的网孔孔径大于所述二级过滤网的网孔孔径。

本实用新型船舶水处理设备，其中所述一级过滤层还包括第一挡板，所述第一挡板与一级过滤网使得所述一级沉淀池与所述二级沉淀池分离开来，所述二级过滤层还包括第二挡板，所述第一挡板的高度大于第二挡板的高度。

本实用新型船舶水处理设备，其中所述过滤元件包括依次设置的多孔介质、滤纸以及蒸发薄膜，所述蒸发薄膜位于靠近所述蒸发孔的一侧。

本实用新型船舶水处理设备，其中所述过滤元件还包括用于支撑多孔介质的支撑架，所述支撑架位于所述滤纸的相对一侧，所述支撑架呈长条形架体，且其上间断地开设有若干个方形槽，所述支撑架的两端均为半圆形实体。

本实用新型船舶水处理设备，其中所述蒸发腔集水装置内部开设有蒸发腔集水腔，所述加热模块位于所述蒸发腔集水腔一侧壁上，所述连通管与所述蒸发管均与所述蒸发腔集水腔相联通；

所述蒸发水集水装置内开设有蒸发水集水腔，所述冷凝管与所述蒸发水集水腔相连通；

所述废水集水装置内部开设有废水集水腔，所述蒸发管与所述废水集水腔相连通。

本实用新型船舶水处理设备，其中所述冷凝管的入水端管径小于出水端管径。

本实用新型船舶水处理设备，其中所述连通管、蒸发水集水管以及所述废水集水管上均安装有电磁阀，所述废水集水管上还安装有微型水泵。

本实用新型船舶水处理设备与现有技术的区别在于本实用新型船舶水处理设备采用膜蒸馏法进行污水处理，通过所述预处理单元获得预处理后的水源后，通过所述蒸发处理单元的水蒸发装置对水源进行蒸发，利用加热模块的加热和蒸发管获得蒸发水汽，在冷凝管中液化,通过所述蒸发水集水装置以及所述废水集水装置实现蒸发水与高浓度废水的分离，并最终汇聚至收集处理单元，再通过所述收集处理单元的吸附装置对蒸发水进行再次的吸附净化，实现对水质的改善。所述预处理单元与所述蒸发处理单元的反向连接，在两者之间形成循环结构，从而实现废水中高浓度物质收集与污水中水资源的循环利用，所述预处理单元、所述蒸发处理单元与所述收集处理单元依次呈阶梯状分布，以便于利用水的自然流动；所述蒸发腔的腔体为透明壳体，且其材质为导热材质，实现对所述蒸发腔的工作状态的实时观测和光能的充分利用。本设备结构简单，造价低廉，操作简便，且plc系统为独立的自动化控制系统，智能性更高。

本实用新型船舶水处理设备中通过沉淀池与过滤层实现对污水的初步处理，隔绝污水中的颗粒物以及沉淀物；设置两级沉淀池以便于更好的隔绝颗粒物以及沉淀物，便于蒸发处理单元的水处理；所述一级过滤网的孔径大于所述二级过滤网的网孔孔径，通过一级过滤网过滤较大的颗粒物，二级过滤网过滤较小的过滤物，也便于更好的隔绝颗粒物，对水源的处理是层层递进的；设置第一挡板，是为了隔绝所述一级沉淀池中的沉淀物，设置第二挡板是为了隔绝二级沉淀池中的沉淀物；所述过滤元件设置有多层，设置多孔介质起到吸水的作用，设置滤纸是为了保证蒸发薄膜的稳定供水以及再次过滤；设置支撑架，起到支撑多孔介质的作用，并主要承担来自预处理单元内以及蒸发腔集水装置中的水压，以减缓压力对蒸发薄膜的作用，方形槽可使多孔介质连续吸收所述蒸发管中的预处理污水，支撑架两侧均为1/2圆形底部，避免污水从支撑架两端污染蒸发薄膜；所述冷凝管的入水的一端的直径小于所述冷凝管的出水一端的直径，从而实现冷凝液滴自动流入蒸发水收集装置；设置第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，便于对水流速的控制，实现稳定供水，通过微型水泵实现高浓度废水的循环流动，提高水体的利用率。

下面结合附图对本实用新型的船舶水处理设备作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型船舶水处理设备的立体图；

图2为本实用新型的蒸发处理单元中只有一个水蒸发装置时的立体图；

图3为本实用新型船舶水处理设备的内部结构图；

图4为本实用新型船舶水处理设备中预处理单元的结构图；

图5为本实用新型船舶水处理设备中蒸发处理单元的只有一个水蒸发装置时的内部结构图；

图6为图5的转动一定角度后的结构图；

图7为本实用新型船舶水处理设备的蒸发单元的蒸发腔的剖面结构图

图8为本实用新型船舶水处理设备中蒸发处理单元的水蒸发装置的结构图；

图9为本实用新型船舶水处理设备的蒸发处理单元中蒸发管装置的剖面结构示意图；

图10为本实用新型船舶水处理设备的蒸发处理单元中水蒸发装置的主视图；

图11为本实用新型船舶水处理设备的电磁阀以及微型水泵的位置图；

图12为本实用新型船舶水处理设备的收集处理单元结构图；

图13为本实用新型船舶水处理设备的连接孔在蒸发腔集水装置、蒸发水集水装置以及废水集水装置上分布的主视图。

1-预处理单元，2-蒸发处理单元，3-收集处理单元，4-入水管，5-沉淀池，6-一级沉淀池，7-一级过滤网，8-第一挡板，9-二级沉淀池，10-二级过滤网，11-第二挡板，12-连通管，13-第一电磁阀，14-蒸发腔，15-蒸发腔集水腔，16-水蒸发装置，18-第一连接孔，19-端盖，20-蒸发腔集水装置，21-加热模块，22-蒸发水集水装置，23-废水集水装置，24-蒸发水集水腔，25-第三连接孔，26-第二连接孔，27-第四连接孔，28-第五连接孔，29-废水集水腔，30-蒸发水集水管，32-废水集水管，33-第二电磁阀，34-第三电磁阀，35-微型水泵，36-冷凝管，37-蒸发管，38-蒸发孔，39-支撑架，40-方形槽，41-多孔介质，42-蒸发薄膜，43-滤纸，44-吸附装置，45-第一活性炭层，46-第二活性炭层，47-出水管，50-连接孔。

具体实施方式

在本申请中，“上”为竖直向上的方位，“下”为竖直向下的方位，“左”为面向船舶水处理设备时与左手相一致的方位，“右”为面向船舶水处理设备时与右手相一致的方位。“若干个”表示两个以上。

现有技术中存在一些船舶水处理设备，其通常采用物化法、生化—膜法和电解法三种处理法，但是上述三种处理方法及其使用的处理设备均存在一定的缺陷性，例如，物化法利用化学剂来除污，其存在净化程度低的问题；生化法利用微生物来降解污水，其存在使用设备体积过大的问题；电解法利用电化学过程来除污，其存在造价过高的问题。

为了克服传统污水处理技术中净水能力有限、装置体积较大、能耗严重、费用高昂等问题，如图1、图2结合图3所示，本实用新型提供了一种高效的、智能化的、净化程度高的船舶水处理设备，其包括入水管4、与入水管4相连通的预处理单元1、一侧通过连通管12与预处理单元1连接的蒸发处理单元2、通过蒸发水集水管30与蒸发处理单元2的另一侧连接的收集处理单元3、plc控制单元，plc控制单元为独立的系统，plc控制单元用于对预处理单元1、蒸发处理单元2以及收集处理单元3进行智能控制，蒸发处理单元2的另一侧通过废水集水管32与预处理单元1反向连接，预处理单元1、蒸发处理单元2与收集处理单元3依次呈由高到低的阶梯状分布，可以利用管道中的自然水压实现整个污水处理过程的连续供水。进一步优选地，入水管4采用大口径管道，以便于污水的排放。

本实用新型船舶水处理设备，预处理单元1为蒸发处理单元2提供预处理污水，并隔绝污水中的不溶性漂浮物，蒸发处理单元2与预处理单元1正向连接，进行污水的水处理，实现高浓度废水和蒸发水的分离与收集，与预处理单元1反向连接，实现高浓度废水的水循环以及高浓度物质的收集，收集处理单元3收集蒸发水，并改善蒸发水水质，plc系统安装单元安装plc控制系统。通过本装置实现高浓度废水和蒸发水的分离和收集，并结合控制系统实现供水速度的严格控制。

优选的，为了实现对污水的初步处理，以隔绝污水中的颗粒物以及沉淀物，如图3结合图4所示，预处理单元1包括沉淀池5以及设置在沉淀池5中的过滤层。

进一步优选的，为了更好的隔绝颗粒物以及沉淀物，如图3结合图4所示，沉淀池5包括一级沉淀池6和二级沉淀池9，过滤层包括一级过滤层和二级过滤层，一级过滤层位于一级沉淀池6和二级沉淀池9之间，通过一级过滤层将一级沉淀池6与二级沉淀池9的隔绝开来，二级过滤层设置于二级沉淀池9中。进一步优选地，入水管4置于一级沉淀池6侧壁中部位置，并深入一级沉淀池6中一定距离。

进一步优选的，为了进一步实现对污水中的颗粒物的层层筛除，达到逐级净化的目的，如图3结合图4所示，其中一级过滤层包括一级过滤网7，二级过滤层包括二级过滤网10，一级过滤网7的网孔孔径大于二级过滤网10的网孔孔径。进一步优选地，二级过滤网10围成环状结构。

进一步优选的，为了避免隔绝一级沉淀池6中的沉淀物，如图3结合图4所示，一级过滤层还包括第一挡板8，第一挡板8位于一级过滤网7的正下方，第一挡板8与一级过滤网7使得一级沉淀池6与二级沉淀池9的分离开来。

进一步优选的，为了避免隔绝二级沉淀池9中的沉淀物，如图3结合图4所示，二级过滤层还包括第二挡板11，第二挡板11位于二级过滤网10地正下方，第一挡板的高度大于第二挡板11的高度。进一步优选地，第二挡板11也为环状结构。进一步优选地，连通管12与第二挡板11靠近底部的位置处相连通，利用沉淀池5中的水压实现向连通管12管路的连续供水。

进一步优选的，为了满足不同的实际需要，一级滤网和二级滤网的滤网口径和第一挡板8以及第二挡板11高度可以根据实际需要进行自主调节与更换。

优选地，为充分利用船舶中船舱内部的热量，可将连通管12材质选择为导热性好的材料，利用热传导实现对连通管12管道中的预处理污水的预加热。

进一步优选地，为了简化整个装置，其管路可以为直通管路，又或者为了让预处理后的水源在进入蒸发处理单元前，提前在连通管内进行预热，依靠外界环境本身的热量实现对管道中水源的传热，连通管12的管路为螺旋式管路。

进一步优选的，如图3结合图4所示，沉淀池5的上方顶部外加盖板，以封闭沉淀池5区域，避免沉淀池55内污水的溅出。

优选的，如图1-5所示，蒸发处理单元2包括密闭的蒸发腔14、依次设置于蒸发腔14内的蒸发腔集水装置20、蒸发水集水装置22以及废水集水装置23，蒸发腔集水装置20靠近预处理单元1的一侧设置，蒸发水集水装置22以及废水集水装置23在靠近收集处理单元3的另一侧设置，连通管12与蒸发腔集水装置20的上部相连通，蒸发腔集水装置20内设置有加热模块21，加热模块21用于对预处理水进行加热，以实现蒸发处理单元2的水的蒸发，蒸发水集水管30与蒸发水集水装置22相连通，废水集水管32与废水集水装置23相连通，蒸发腔14的腔体为透明壳体且为导热性材质，且其具有很高的透光率，以便于外界热量的传入和太阳光的照射。蒸发腔14为水处理提供独立的工作环境，加热模块21为预处理污水进行加热处理。

优选的，如图8、图9、图10结合图3所示，蒸发处理单元2还包括若干个并列布置的水蒸发装置16，水蒸发装置16包括蒸发管37以及套装在蒸发管37外侧的冷凝管36以及设置在蒸发管37内的过滤元件，蒸发管37上开设有若干个贯通的蒸发孔38，保证获得的蒸发蒸汽能够通过蒸发孔38进入冷凝管36，蒸发管37一侧连通蒸发腔集水装置20，其另一侧连通蒸发水集水装置22，冷凝管36的一侧连通蒸发腔集水装置20，其另一侧连通废水集水装置23。进一步优选的，水蒸发装置16为并列的十五个，以便于提高水处理速率。水蒸发装置16进行预处理污水的水处理，并分离出高浓度污水和蒸发水，蒸发水集水装置22收集蒸发水，废水集水装置23收集高浓度污水。

进一步优选的，如图5所示，蒸发腔集水装置20为圆盘状结构，在蒸发腔集水装置20内部开设有蒸发腔集水腔15，加热模块21位于蒸发腔集水腔15一侧壁上，连通管12与蒸发管37均与蒸发腔集水腔15相联通。

进一步优选地，蒸发腔集水装置20、蒸发水集水装置22以及废水集水装置23上均开设有连接孔50。连接孔50包括第一连接孔18、第二连接孔26、第三连接孔25、第四连接孔27以及第五连接孔28。

进一步优选的，蒸发腔集水腔15的腔体的右侧开设有第一连接孔18，蒸发管37的一侧通过第一连接孔18与蒸发腔集水腔15相连通。

进一步优选的，如图3、图4所示，蒸发水集水装置22为圆盘状结构，蒸发水集水装置22内开设有蒸发水集水腔24，冷凝管36与蒸发水集水腔24相连通。进一步优选的，蒸发水集水腔24的腔体的左侧开设有第二连接孔26，冷凝管36通过第二连接孔26与蒸发水集水腔24相连通。

进一步优选的，如图4、图3所示，废水集水装置23为圆盘状结构，废水集水装置23内部开设有废水集水腔29，蒸发管37与废水集水腔29相连通。进一步优选的，废水集水腔29的腔体的左侧开设有第三连接孔25，蒸发管37的另一侧通过第三连接孔25与废水集水腔29相联通。

进一步优选的，如图13所示，第一连接孔18、第二连接孔26以及第三连接孔25的数量均为十五个，且十五个连接孔位于两个大小不一的同心圆上，其中在外侧较大的同心圆中分布有九个，且九个连接孔等距分布，在里侧较小的同心圆中分布有六个，且六个连接孔等距分布。

进一步优选的，如图3所示，在蒸发水集水装置22的下方底部开设有第四连接孔27，蒸发水集水管30通过第四连接孔27与蒸发水集水装置22相连通。在废水集水装置23的下方底部开设有第五连接孔28，废水集水管32通过第五连接孔28与废水集水装置23相连通。

进一步优选的，为了实现利用膜蒸馏法进行污水的处理，如图9、图10所示，过滤元件包括从上向下依次设置的多孔介质41、滤纸43以及蒸发薄膜42，蒸发薄膜42位于靠近蒸发孔38的一侧。多孔介质41上方铺设滤纸43及蒸发薄膜42，滤纸43保证蒸发薄膜42的稳定供水，蒸发薄膜42实现液气转化。

进一步优选的，如图10所示，过滤元件还包括用于支撑多孔介质41的支撑架39，支撑架39位于滤纸43的相对一侧，支撑架39呈长条形架体，且其上间断地开设有若干个方形槽40，支撑架39的两端均为半圆形实体。支撑架39能够起支撑作用，并主要承担来自蒸发腔集水腔15和预处理单元1内的水压，减缓压力对蒸发薄膜42的作用，方形槽40可使多孔介质41连续吸收蒸发管37中的预处理污水。

进一步优选的，为了充分利用外界光源，蒸发管37和冷凝管36均为高透光的导热性材质，且为薄壳材质。

进一步优选的，为了便于过滤元件的安放，以及便于对蒸发腔14内部结构进行日常的维护和器件的更替，蒸发腔14的腔体的靠近收集处理单元3的右侧的端盖19是可拆卸的。操作时，打开端盖19，将蒸发薄膜42安置于滤纸43上，滤纸43下方为多孔介质41，将多孔介质41置于支撑架39上，然后一并放入蒸发管37内。进一步优选的，冷凝管36的入水的一端的直径小于冷凝管36的出水一端的直径，以便于实现冷凝液滴在重力的作用下自动流入蒸发水集水装置22。

进一步优选的，由于整个装置的工作温度可能会比较高，使得整个环境不利于液化，为了加速冷却，在冷凝管36外侧底部附有冷凝装置。优选的，如图1结合图12所示，收集处理单元3包括吸附装置44，吸附装置44优选为圆柱体结构，收集处理单元3上还连通有出水管47。

优选的，如图12所示，吸附装置44包括从上向下依次设置的第一活性炭层45以及第二活性炭层46。进一步优选的，第一活性炭层45与第二活性炭层46均为活性炭滤芯。第一活性炭层45、第二活性炭层46分层放置，使得蒸发水的水质得到充分改善。进一步优选的，蒸发水集水管30与吸附装置44的上方顶部连接，出水管47与吸附装置44的下方底部连接，从而保证蒸发水能够在吸附装置44的充分流动。

进一步优选的，如图1所示，为了实现对预处理水源的流速的控制，连通管12上安装有第一电磁阀13，第一电磁阀13控制预处理污水在预处理单元1与蒸发处理单元2之间的流速。

进一步优选的，如图1所示，蒸发水集水管30上安装有第二电磁阀33。第二电磁阀33控制蒸发水在蒸发处理单元2与收集处理单元3之间的流速。

进一步优选的，如图1所示，废水集水管32上安装有第三电磁阀34以及微型水泵35。第三电磁阀34控制高浓度污水在蒸发处理单元2与预处理单元1之间的流速，微型水泵35实现高浓度污水由蒸发处理单元2至预处理单元1的循环流动。

本实用新型船舶水处理设备的水处理流程如下，打开蒸发腔14的端盖19，将蒸发薄膜42安置于滤纸43上，滤纸43下方为多孔介质41，将多孔介质41置于支撑架39上，且一并放入蒸发管37内，打开加热模块21，由入水管4排入待处理污水，在预处理单元1获得预处理污水，筛出污水中的漂浮物，然后将预处理水输送至蒸发处理单元2，并利用水的自然压差和第一电磁阀13实现预处理预处理水流速的控制，预处理水在蒸发腔集水装置20中的预处理集水腔中进行汇集，随后水蒸发装置16中的蒸发薄膜42吸收能量将液态的废水转化为气态的蒸发水和高浓度废水，蒸发水由蒸发水集水装置22中的蒸发水集水腔24实现汇集，并利用自然水压由第二电磁阀33控制蒸发水流速，流向收集处理单元3，高浓度废水由废水集水装置23中的废水集水腔29实现汇集，并由第三电磁阀34控制高浓度废水的流速，由微型水泵35实现高浓度废水由蒸发处理单元2向预处理单元1的循环流动，蒸发水在收集处理单元3中实现水质的改善，并经由出水管47获得改善后的蒸发水。整个过程可以利用管道中的自然水压实现整个污水处理过程的连续供水，并利用循环管路设计，实现水资源的高效回收利用。

以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。