CN104211151A - 一种赤潮治理改性粘土的喷洒装置及喷洒方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种赤潮治理改性粘土的喷洒装置，包括船体、船体上设置有发电机、储料罐、送料器、助推器、混料泵、第一自吸泵、第二自吸泵、第三自吸泵、喷头；发电机连接有送料器，送料器的另一端连接有助推器，送料器上方设置有储料罐，助推器的另一端通过管道连接有混料泵，混料泵上分别连接有第一自吸泵和第二自吸泵，第一自吸泵上通过管道分别连接有第三自吸泵和喷头。本发明还公开一种赤潮治理改性粘土的喷洒方法，利用移动式工作船上的有限空间，实现在线式改性粘土的连续化输送、连续化高剪切混合、连续化喷洒以及连续化工作，实现改性粘土粉体材料在赤潮水体表面的机械化、高效化、连续均匀分散。除藻率达到95％以上。
Description
技术领域
本发明属于海洋水体污染治理技术领域，具体涉及一种赤潮治理改性粘土的喷洒装置，本发明还设计一种赤潮治理改性粘土的喷洒方法。
背景技术
赤潮是袭扰许多沿海国家的一种新的海洋灾害，已引起沿海国家的高度重视，有的国家已严格控制污水和污染物的入海量，取得比较明显的效果。从现有条件看，一旦大面积赤潮出现后，还没有特别有效的方法加以制止，对于一些局部小范围防治赤潮的方法，虽实验过多种，但效果还不够理想。主要是利用化学药物(硫酸铜)杀灭赤潮生物，但效果欠佳，费用昂贵，经济效益和环境效益均不太好；有的采用网具捕捞赤潮生物，或采用隔离手段把养殖区保护起来；有的正在实验以虫治虫的办法，繁殖棱足类及二枚贝来捕食赤潮生物等等。这些方法均在实验中，还未取得较大的突破，从发展趋势看，生物控制法，即分离出对赤潮藻类合适的控制生物，以调节海水中的富营养化环境将是较好的选择。日本科学家发现人工养殖的铜藻藻体、江篱藻体等海藻在茂盛期，可以大量吸收海水中的氮和磷，如果在易发生赤潮的富营养化海域，大量养殖这些藻类，并在生长最旺盛时及时采收，能较好的降低海水富营养化的程度。此外利用动力或机械方法搅动底质，促进海底有机污染物分解，恢复底栖生物生存环境，提高海区的自净能力，也是一种比较可行的方法。利用粘土矿物对赤潮生物的絮凝作用，和粘土矿物中铝离子对赤潮生物细胞的破坏作用来消除赤潮，也取得很好进展，并有可能成为一项较实用的防治赤潮的途径，因为利用粘土治理赤潮具有很多优点，目前已证实的有：对生物和环境无害，有促进生态系统的物质循环和净化作用；粘土资源丰富，且是底栖生物和鱼贝类幼仔的饵料，操作简便易行，可以大范围使用。当然，开展赤潮有关形成机理和预测、防治应用技术的研究，是标本兼治的良策。目前，赤潮对生物资源的影响已成为联合国有关组织所关注的全球性问题之一，已召开多次国际性赤潮问题研讨会，制订出长期研究计划，重点是赤潮发生机制、赤潮的监测和预报，以及治理赤潮的方法等。
赤潮作为一门新兴学科诞生于1974年在波士顿召开的第一届有毒甲藻藻华国际研讨会，随后得到了迅速发展。早期关于赤潮的研究主要致力于赤潮生物生态生理学方面的工作，随着研究的深入，特别是20世纪90年代以后，人们发现，赤潮的形成不仅受与赤潮生物有关的生态学过程的控制，而且还强烈地受到物理环境、水动力过程、人类活动和全球变化等的影响。
我国的赤潮研究开始于20世纪70年代末，在此后的10余年间相继启动了一些研究项目。进入90年代后，赤潮问题开始在中国引起更广泛的重视，对我国近海赤潮生物的分类、藻种培养、赤潮生物生态生理特征、赤潮与富营养化之间的关系、赤潮藻毒素的生态毒理学以及赤潮的防治对策开始进行比较系统的研究，取得了一批重要成果。通过多学科交叉研究，从生态学、海洋学机制上阐明赤潮成因、并由此发展出预测和防治的方法已成为国内外赤潮研究界的共识。目前国际上公认的一种方法是撒播粘土法。采用混凝剂如铁盐、铝盐、粘土等来沉淀赤潮藻类。国内外的学者在粘土治理赤潮的机理和影响因素方面进行了更深入的研究。
如何将改性粘土均匀地撒在赤潮水域的表面，是解决改性粘土治理赤潮的关键，如何提高赤潮治理的效率那就是取决于喷洒的均匀性、快速性。我们于2013年研制了一种间歇式喷洒装置(如图1所示)，其在工作船上装有链板上料机(上料装置)19、搅拌式混料罐18、潜水泵喷出的方法进行了初步实施，取得了一定的效果，首次实现了改性粘土的喷洒方法。这种方法的缺点是：1)由于物料的比重比较大，极易造成沉积，致使物料不能被带出，不能达到均匀的喷洒效果；2)对于采用密封式链板输送机，虽然解决了物料输送中的结块，但是他需要一定的空间，在有限的空间载体上无法满足有限的空间；3)混料的方法采用了搅拌法，工作方式采用间歇式，无法保障混料的均匀性。4)没有足够的储料空间，只能靠人工多次完成少量的送料，大大影响了处理的效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种赤潮治理改性粘土的喷洒装置，利用移动式工作船上的有限空间，实现在线式改性粘土的连续化输送、连续化高剪切混合、连续化喷洒以及连续化工作，实现改性粘土粉体材料在赤潮水体表面的机械化、高效化、连续均匀分散。除藻率达到95％以上。
本发明的另一个目的是提供一种赤潮治理改性粘土的喷洒方法。
本发明所采用的第一技术方案是，一种赤潮治理改性粘土的喷洒装置，其特征在于，包括船体、船体上设置有发电机、储料罐、送料器、助推器、混料泵、第一自吸泵、第二自吸泵、第三自吸泵和喷头；发电机连接有送料器，送料器的另一端连接有助推器，送料器上方设置有储料罐，助推器的另一端通过管道与混料泵的进口相连接，混料泵的进口与第二自吸泵的进口相连接，混料泵的出口与第一自吸泵的进口相连接，第一自吸泵上通过管道分别与第三自吸泵的出口和喷头，第三自吸泵的出口还与助推器相连接。
本发明的特点还在于，
喷头包括喷枪和水炮，喷枪和水炮为并联关系。
助推器为中空的L形助推器。
船体上还设置有驾驶舱。
发电机为超静音发电机。
送料器包括输料管道，输料管道内设置有螺杆，螺杆的一端与电机相连接，另一端伸出出料口与助推器相连接。
混料泵为剪切固液混合泵。
本发明所采用的第二技术方案是，一种赤潮治理改性粘土的喷洒方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、工作时物料从储料罐中经过送料器进入混合泵；
步骤2、水从第二自吸泵进入混合泵内，在混合泵内，物料在水和真空压力的作用下初步混合；
步骤3、物料在混合泵中得到高剪切混合后通过第一自吸水泵输出到管道中；
步骤4、水从第三自吸泵进入管道，对混合后的物料进行再次稀释；稀释后的物料经过喷头喷出，摆动的喷头使得混合液体均匀撒在船体移动过的水面上，完成了物料的喷洒过程。
本发明的特点还在于，
物料从送料器的上方进入送料器，水从第三自吸泵自送料器的侧面进入送料器。
送料器的转速为0r/min-100r/min，所述步骤2中的粉料和水的质量比为：1:10-4:10，真空压力为0.7MPa；步骤3中的输出压力为7MPa。
本发明的有益效果是:利用移动式工作船上的有限空间，实现在线式改性粘土的连续化输送、连续化高剪切混合、连续化喷洒以及连续化工作，实现改性粘土粉体材料在赤潮水体表面的机械化、高效化、连续均匀分散。除藻率达到95％以上。
附图说明
图1是现有技术中的间歇式喷洒装置的结构示意图；
图2是本发明赤潮治理改性粘土的喷洒装置的结构示意图；
图3是本发明赤潮治理改性粘土的喷洒装置的原理图；
图4是本发明赤潮治理改性粘土的喷洒装置的储料罐的结构示意图；
图5是本发明赤潮治理改性粘土的喷洒装置的送料器的结构示意图；
图6是本发明赤潮治理改性粘土的喷洒装置的混料泵的结构示意图；
图7是本发明赤潮治理改性粘土的喷洒装置的喷头的结构示意图。
图中，1.船体，2.发电机，3.储料罐，4.送料器，5.混料泵，6.喷头，7.，8.驾驶舱，9.输料管道，10.螺杆，11.出料口，12.助推器，13.第一自吸泵，14.第二自吸泵，15.第三自吸泵，16.喷枪，17.水炮，18.混料罐，19.上料装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种赤潮治理改性粘土的喷洒装置，如图2和图3所示，包括船体1、船体1上设置有发电机2、储料罐3、送料器4、助推器12、混料泵5、第一自吸泵13、第二自吸泵14、第三自吸泵15和喷头6；发电机2连接有送料器4，送料器4的另一端连接有助推器12，所述送料器4上方设置有储料罐3所述助推器12的另一端通过管道与混料泵5的进口相连接，混料泵5的进口与第二自吸泵14的进口相连接，混料泵5的出口与第一自吸泵13的进口相连接，第一自吸泵13上通过管道分别与第三自吸泵15的出口和喷头6，第三自吸泵15的出口还与助推器12相连接。
喷头6包括喷枪16和水炮17，喷枪16和水炮17为并联关系。
助推器12为中空的L形助推器。
船体1上还设置有驾驶舱8。
发电机2为超静音发电机。
如图5所示，送料器4包括输料管道9，输料管道9内设置有螺杆10，螺杆10的一端与电机2相连接，另一端伸出出料口11与助推器12相连接。
混料泵5为剪切固液混合泵。
本发明装置的工作原理如图3所示，工作时物料从储料罐3中经过送料器4进入混合泵5，水从第二自吸泵14进入混合泵5内，在混合泵5内，粉料在水和真空力的作用下初步混合，物料在混合泵5中得到高剪切混合后通过第一自吸水泵13高压输出，混合后的物料经过喷枪6喷出，摆动的喷枪6使得混合液体均匀撒在船体移动过的水面上，完成了物料的喷洒过程，水来自海水。
1)发电机2：是系统工作的能源，为了降低系统的噪声对环境的影响采用了超静音发电机；
2)储料罐3：如图4所示，是储存粉料的容器，为了提高系统的连续性，保障工作的时间性，在有限的船体上选择了大容量容器，容量为4吨左右，保障了一个工作周期。
3)送料器4：图5所示，是本系统方案的核心之一，是保障物料输送的关键，由于改性粘土的大比重(1.6-1.8g/cm3)是难以采用气体输送；又由于改性粘土的易结块、易粘结是难以采用螺杆10输送；再由于船体的有限空间是难以选用占有大空间的改性粘土的链板上料及搅拌式罐式混料方法。由此设计了一种由大螺距、水力助推、真空吸附的输送方法，其解决了大比重、易结块、易粘结、占大空间得难题。大螺距送料器4将改性粘土松软地把储料器中的粉料连续的输送，通过改变其转速可改变送料量；转速为：0r/min-100r/min；真空吸附是通过自吸泵将松软的粉料和一定量的压力液体水一同吸入并高压输出，粉料和水的质量比为：1:10-4:10，输出压力为7MPa。。
4)如图6所示，混料泵：本结构是本发明方案的核心之一。混料泵为高剪切固液混合泵，利用转子的高速旋转产生真空，将混合粉料在线导入液流中，并被高剪切定转子瞬间分散均匀，并将固体粉料与液体在在瞬间被液体均匀优化湿润并分散混合乳化。具有处理量大，降低粉尘污染，混合效率高，有效避免团聚的产生等特点。其不但节省了混料罐这一庞大设施，而且由原来的间歇工作方式改进为连续工作方式，同时由于高速大剪切解决了混料的高速输送溶解非均匀性，大大提高了工作效率。增加了储料空间，减少了粉尘污染和传统处理工艺中所必须的环保辅助设施。同时由于液体的高速输送产生真空吸附，增加了系统的真空吸力，使得物料输送更加容易实现。
5)喷头：如图7所示，在控制系统的指令下，配合阀门的动作实现近距离、远距离、摆动喷洒功能，将混合后的溶液通过管道和喷枪16或水炮17大面积喷洒。摆动式喷洒装置可零速零压启动，摆动速度与喷头角度同步且可调。装置采用单机一拖一的四连杆机构，装置摆动平稳且同步，喷头射程10-15米；喷射水炮，射程30-40米。该水炮主要用于对过浅水域、过窄水道的补救式喷洒。
本发明提供一种赤潮治理改性粘土的喷洒方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、工作时物料从储料罐3中经过送料器4进入混合泵5，即，物料从送料器4的上方进入送料器4，水从第三自吸泵15自送料器4的侧面进入送料器4，物料和水垂直相交，使水能够充分的洒在物料上，物料充分湿润；大螺距送料器4将改性粘土松软地把储料器中的粉料连续的输送，通过改变其转速可改变送料量；转速为：0r/min-100r/min；
步骤2、水从第二自吸泵14进入混合泵5内，在混合泵5内，物料在水和真空压力的作用下初步混合，粉料和水的质量比为：1:10-4:10，真空压力为0.7MPa；
步骤3、物料在混合泵5中得到高剪切混合后通过第一自吸水泵13输出到管道中；输出压力为7MPa。
步骤4、水从第三自吸泵15进入管道，对混合后的物料进行再次稀释；稀释后的物料经过喷头喷出，摆动的喷头使得混合液体均匀撒在船体移动过的水面上，完成了物料的喷洒过程。
Claims (10)
1.一种赤潮治理改性粘土的喷洒装置，其特征在于，包括船体(1)、所述船体(1)上设置有发电机(2)、储料罐(3)、送料器(4)、助推器(12)、混料泵(5)、第一自吸泵(13)、第二自吸泵(14)、第三自吸泵(15)和喷头(6)；所述发电机(2)连接有送料器(4)，所述送料器(4)的另一端连接有助推器(12)，所述送料器(4)上方设置有储料罐(3)，所述助推器(12)的另一端通过管道与混料泵(5)的进口相连接，所述混料泵(5)的进口与第二自吸泵(14)的进口相连接，所述混料泵(5)的出口与第一自吸泵(13)的进口相连接，所述第一自吸泵(13)上通过管道分别与第三自吸泵(15)的出口和喷头(6)，所述第三自吸泵(15)的出口还与助推器(12)相连接。
2.根据权利要求1所述的赤潮治理改性粘土的喷洒装置，其特征在于，所述喷头(6)包括喷枪(16)和水炮(17)，所述喷枪(16)和水炮(17)为并联关系。
3.根据权利要求1所述的赤潮治理改性粘土的喷洒装置，其特征在于，所述助推器(12)为中空的L形助推器。
4.根据权利要求1所述的赤潮治理改性粘土的喷洒装置，其特征在于，所述船体(1)上还设置有驾驶舱(8)。
5.根据权利要求1所述的赤潮治理改性粘土的喷洒装置，其特征在于，所述发电机(2)为超静音发电机。
6.根据权利要求1所述的赤潮治理改性粘土的喷洒装置，其特征在于，所述送料器(4)包括输料管道(9)，所述输料管道(9)内设置有螺杆(10)，所述螺杆(10)的一端与电机(2)相连接，另一端伸出出料口(11)与助推器(12)相连接。
7.根据权利要求1所述的赤潮治理改性粘土的喷洒装置，其特征在于，所述混料泵(5)为剪切固液混合泵。
8.一种赤潮治理改性粘土的喷洒方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、工作时物料从储料罐(3)中经过送料器(4)进入混合泵(5)，
步骤2、水从第二自吸泵(14)进入混合泵(5)内，在混合泵(5)内，物料在水和真空压力的作用下初步混合；
步骤3、物料在混合泵(5)中得到高剪切混合后通过第一自吸水泵(13)输出到管道中；
步骤4、水从第三自吸泵(15)进入管道，对混合后的物料进行再次稀释；稀释后的物料经过喷头喷出，摆动的喷头使得混合液体均匀撒在船体移动过的水面上，完成了物料的喷洒过程。
9.根据权利要求8所述的赤潮治理改性粘土的喷洒方法，其特征在于，所述物料从送料器(4)的上方进入送料器(4)，所述水从第三自吸泵(15)自送料器(4)的侧面进入送料器(4)。
10.根据权利要求8所述的赤潮治理改性粘土的喷洒方法，其特征在于，所述步骤1中送料器(4)的转速为0r/min-100r/min，所述步骤2中的粉料和水的质量比为：1:10-4:10，真空压力为0.7MPa；步骤3中的输出压力为7MPa。
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