CN107777786A - 一种用于吸附和微生物强化降解海洋溢油污染的模拟装置 - Google Patents

一种用于吸附和微生物强化降解海洋溢油污染的模拟装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及油水分离技术领域，公开了一种用于吸附和微生物强化降解海洋溢油污染的模拟装置，包括：油水箱、集油箱、第一转轴、第二转轴、第三转轴、第四转轴、输油带、吸油纤维毯、滤油通槽、多个具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒、可开合过滤网板、油水进管、排水管、排油管、支撑座和电机，第四转轴与电机轴连接，输油带依次绕过第一转轴、第二转轴、第四转轴和第三转轴，吸油纤维毯铺设在输油带上，输油带和吸油纤维毯均穿过滤油通槽，可开合过滤网板和多个具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒均设置在油水箱内，可开合过滤网板位于多个具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒的上方，这种装置，油污吸附和生物降解能力强，具有较高的实用价值。

Description

一种用于吸附和微生物强化降解海洋溢油污染的模拟装置
技术领域
本发明涉及油水分离技术领域，特别涉及一种用于吸附和微生物强化降解海洋溢油污染的模拟装置。
背景技术
近年来，随着世界各国对石油及其制品日渐增长的需求，在海上开采、装卸、运输以及利用石油过程中溢油事故时有发生，不但造成大量的原油流失，还对环境造成严重污染，日趋严重地威胁着海洋及陆域的生态环境，对海洋环境、自然资源和养殖资源等都有长期的危害，因此，海洋溢油污染已经成为人们必须面对的重大环境问题。
目前国内外处置海洋溢油污染的方法主要有物理法、化学法和生物法。化学法在点源污染治理中是比较成熟的技术路线，已经得到广泛的推广与应用。但是在海洋溢油污染治理中采用化学法，需要在海洋中投加化学药剂，其中投加的化学药剂一方面可能产生二次污染，另一方面会对海洋生态环境产生短期或长期的影响。生物修复技术具有高效、经济、安全、无二次污染等特点，已成为现场去除海洋溢油污染的重要选择途径，特别是对机械装置无法清除的薄油层，同时又限制使用化学药剂时，运用生物修复可显出其更大的优越性。物理吸附法是一种处理效率高、成本低、无底泥污染、操作简单且不会对海洋生态环境造成二次污染与破坏的方法，能较好的解决化学法所存在的问题。但是，生物修复技术的周期比较长，同时受是否存在高效石油烃降解菌的限制，物理吸附法面临吸附饱和后需要对吸附剂进行再处置的问题，若能将物理吸附法和生物降解相结合则可弥补二者的不足，用于处置海洋溢油污染将会具有更大的优势。
为了将物理吸附法和生物降解相结合的技术在海洋溢油污染处理中得到进一步的推广与应用，需要对其适用条件和最佳运行参数进行详细研究。由于经济和技术等条件的限制，在海洋溢油污染实际环境中进行实验研究会遇到很多困难，甚至无法实现。因此，设计一种用于吸附和微生物强化降解海洋溢油污染的模拟装置，用于进一步的详细研究非常有必要，但目前还缺少该方面的报道。
发明内容
本发明提供一种用于吸附和微生物强化降解海洋溢油污染的模拟装置，可以解决现有技术中的上述问题。
本发明提供了一种用于吸附和微生物强化降解海洋溢油污染的模拟装置，包括：油水箱、集油箱、第一转轴、第二转轴、第三转轴、第四转轴、输油带、吸油纤维毯、滤油通槽、多个具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒、可开合过滤网板、油水进管、排水管、排油管、支撑座和电机；
油水进管和排水管均设置在油水箱上，排油管设置在集油箱下部，油水进管、排水管和排油管上均设有控制阀门，第四转轴通过支撑座固定在油水箱的顶部，第四转轴与电机通过联轴器连接，第一转轴位于第四转轴的上方，第二转轴位于油水箱内，第一转轴两端的轴承盖通过第一支撑杆与第四转轴的两端的轴承盖固定连接，第二转轴两端的轴承盖通过第二支撑杆与第一转轴两端的轴承盖固定连接，第三转轴两端固定在集油箱上部的内壁上，第三转轴位于第四转轴的下方，输油带依次绕过第一转轴、第二转轴、第四转轴和第三转轴，吸油纤维毯铺设在输油带上，滤油通槽通过第三支撑杆固定在第三转轴两端的轴承盖上，输油带和吸油纤维毯均穿过滤油通槽，可开合过滤网板和多个具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒均设置在油水箱内，多个具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒位于可开合过滤网板的下方,可开合过滤网板位于第二转轴的下方。
较佳地，所述油水箱内还设有挡板，挡板将油水箱的下部分隔为左下部和右下部，挡板的顶部位于可开合过滤网板的下方，油水进管设置在油水箱的左下部，排水管设置在油水箱的右下部。
较佳地，如图所示，所述滤油通槽包括第一喇叭口、收缩通道和第二喇叭口，收缩通道左端与第二喇叭口相连通，收缩通道右端与第一喇叭口相连通。
较佳地，所述支撑座为可伸缩支撑座。
较佳地，其特征在于，还包括控制器，所述油水箱内还设有第一液位计，集油箱内设有第二液位计，所述控制阀门均为电磁阀，第一液位计、第二液位计和控制阀门分别与控制器连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过第一转轴、第二转轴、第三转轴和第四转轴组成吸油纤维毯的循环支架，使得吸油纤维毯从油水箱内吸附油污，通过滤油通槽在集油箱内挤压排油，通过多个具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒对油污进行吸附和降解，通过可开合过滤网板定期对具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒进行更换或者维护，保持稳定的吸附和生物降解功能，同时可开合过滤网板避免具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒影响吸油纤维毯吸附油层，油污吸附和生物降解能力强，具有较高的实用价值。
附图说明
图1为本发明提供的一种用于吸附和微生物强化降解海洋溢油污染的模拟装置的结构示意图。
图2为本发明提供的一种用于吸附和微生物强化降解海洋溢油污染的模拟装置中的滤油通槽的结构示意图。
附图标记说明：
1-油水箱，2-集油箱，3-第一转轴，4-第二转轴，5-第三转轴，6-第四转轴，7-输油带，8-吸油纤维毯，9-滤油通槽，9-1-第一喇叭口，9-2-收缩通道，9-3-第三喇叭口，10-具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒，11-可开合过滤网板，12-挡板，13-油水进管，14-排水管，15-排油管，16-支撑座，17-第一支撑杆，18-第二支撑杆，19-第三支撑杆。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1所示，本发明实施例提供的一种用于吸附和微生物强化降解海洋溢油污染的模拟装置，包括：油水箱1、集油箱2、第一转轴3、第二转轴4、第三转轴5、第四转轴6、输油带7、吸油纤维毯8、滤油通槽9、多个具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒10、可开合过滤网板11、油水进管13、排水管14、排油管15、支撑座16和电机；
油水进管13和排水管14均设置在油水箱1上，排油管15设置在集油箱2下部，油水进管13、排水管14和排油管15上均设有控制阀门，第四转轴6通过支撑座16固定在油水箱1的顶部，第四转轴6与电机通过联轴器连接，第一转轴3位于第四转轴6的上方，第二转轴4位于油水箱1内，第一转轴3两端的轴承盖通过第一支撑杆17与第四转轴6的两端的轴承盖固定连接，第二转轴4两端的轴承盖通过第二支撑杆18与第一转轴3两端的轴承盖固定连接，第三转轴5两端固定在集油箱2上部的内壁上，第三转轴5位于第四转轴6的下方，输油带7依次绕过第一转轴3、第二转轴4、第四转轴6和第三转轴5，吸油纤维毯8铺设在输油带7上，滤油通槽9通过第三支撑杆19固定在第三转轴5两端的轴承盖上，输油带7和吸油纤维毯8均穿过滤油通槽9，可开合过滤网板11和多个具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒10均设置在油水箱1内，多个具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒10位于可开合过滤网板11的下方,可开合过滤网板11位于第二转轴4的下方。
较佳地，所述油水箱1内还设有挡板12，挡板12将油水箱1的下部分隔为左下部和右下部，挡板12的顶部位于可开合过滤网板11的下方，油水进管13设置在油水箱1的左下部，排水管14设置在油水箱1的右下部。
较佳地，如图2所示，所述滤油通槽9包括第一喇叭口9-1、收缩通道9-2和第二喇叭口9-3，收缩通道9-2左端与第二喇叭口9-3相连通，收缩通道9-2右端与第一喇叭口9-1相连通。
较佳地，所述支撑座16为可伸缩支撑座。
较佳地，其特征在于，还包括控制器，所述油水箱1内还设有第一液位计，集油箱2内设有第二液位计，所述控制阀门均为电磁阀，第一液位计、第二液位计和控制阀门分别与控制器连接。
工作过程及使用方法：通过油水进管13向油水箱1中输送油水混合物，通过多个具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒10吸附和生物降解油层，同时，因油的密度小于水，油层位于水层的上方，油面位于可开合过滤网板11的上方，在可开合过滤网板11的阻挡和过滤下，多个具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒10位于可开合过滤网板11下方，启动电机，电机带动第四转轴6旋转，第四转轴6带动输油带7转动,输油带7转动带动第一转轴3、第二转轴4和第三转轴5转动，位于输油带7上的吸油纤维毯8跟随输油带7转动，吸油纤维毯8在转动的过程中从油水箱1上表面的油层中吸附油污，在转动到滤油通槽9时，经过滤油通槽9的挤压，油污落入集油箱2中，被挤压的吸油纤维毯8再次从油面上吸附油层，再次挤压，如此循环，能够快速将油层吸附，进行油水分离，分离效果好。
通过可开合过滤网板11，可以定期更换多个具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒10，保持多个具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒10对油层的持续吸附和生物降解能力。
吸油纤维毯8是由亲油憎水纤维编制而成。
具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒10的制备方法如下：
(1)配制质量分数为8％的聚β羟基丁酸酯氯仿溶液；配制质量分数为8％的聚氧乙烯氯仿溶液；按聚β羟基丁酸酯氯仿溶液与聚氧乙烯氯仿溶液的体积比为4∶1的比例将二者充分混合得到混合溶液；
(2)按体积比为1∶4的比例将去离子水在1000r/min搅拌条件下滴加到步骤(1)中混合溶液中，然后在1000r/min条件下搅拌4min；
(3)按体积比为1∶1的比例将步骤(2)中的混合液在400r/min搅拌条件下滴加到质量分数为3％的聚乙烯醇溶液，然后在400r/min条件下搅拌4min；
(4)按体积比为2∶1的比例将质量分数为0.4％的聚乙烯醇溶液加入到步骤(3)中的混合液中，在400r/min条件下搅拌7～8h，使溶剂充分挥发而引起聚β羟基丁酸酯-聚氧乙烯发生聚合反应，在转速为6000r/min条件下进行离心分离，然后用去离子水洗涤3次，冷冻干燥得聚β羟基丁酸酯-聚氧乙烯复合多孔颗粒；
(5)将步骤(4)中的聚β羟基丁酸酯-聚氧乙烯复合多孔颗粒在石油烃降解菌培养液中培养24h，将石油烃降解菌吸附固定在聚β羟基丁酸酯-聚氧乙烯复合多孔颗粒上，其中石油烃降解菌培养液的含菌量为5×1010CFU/ml，培养液的组成为：NH4NO3：2.0g·L-1，NaCl：10.5g/L，KH2PO4：2.5g·L-1，FeCl3：0.10g·L-1，MgSO4：3.5g·L-1，CaCl2·2H2O：0.15g·L-1；
(6)将步骤(5)中的聚β羟基丁酸酯-聚氧乙烯复合多孔颗粒取出风干，即可得到具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒。
通过挡板12将油水箱1的下部分隔为左下部和右下部，降低油水进入对油层的干扰。
通过两个喇叭口和一个收缩通道9-2构成滤油通槽9，使得电机正转或反转都可以实现对吸油纤维毯8的压缩，避免吸油纤维毯8长期一个方向压缩影响滤油效果和吸油纤维毯8对油层的吸附效果。
为了能够使吸油纤维毯8随着油层的降低而降低，通过可伸缩支撑座调节第一转轴3的高度，从而调节第二转轴4的高度，调节吸油纤维毯8的高度。
通过第一液位计监测油水箱1内的液面，使得液面始终位于可开合过滤网板11的上方，到达吸油纤维毯8的下部高度，使得吸油纤维毯8能够吸附到油污，当油面低于吸油纤维毯8的下部高度，开启油水进管13上的控制阀门，进行油水补充，定时开启排水管上的控制阀门通过排水管进行排水，提高油水分离效率，通过第二液位计监测集油箱2内的油面，当油面超过最高液位时，通过开启排油管15上的控制阀门进行排油，自动化操作，使用方便。
所述控制器为单片机或可编程逻辑控制器，可以根据可开合过滤网板11的位置进行液面位置的调整，根据电机的运转速度来调节排水管14的排水时间调节，扩展性好。
本发明通过第一转轴、第二转轴、第三转轴和第四转轴组成吸油纤维毯的循环支架，使得吸油纤维毯从油水箱内吸附油污，通过滤油通槽在集油箱内挤压排油，通过多个具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒对油污进行吸附和降解，通过可开合过滤网板定期对具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒进行更换或者维护，保持稳定的吸附和生物降解功能，同时可开合过滤网板避免具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒影响吸油纤维毯吸附油层，油污吸附和生物降解能力强，具有较高的实用价值。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于吸附和微生物强化降解海洋溢油污染的模拟装置，其特征在于，包括：油水箱(1)、集油箱(2)、第一转轴(3)、第二转轴(4)、第三转轴(5)、第四转轴(6)、输油带(7)、吸油纤维毯(8)、滤油通槽(9)、多个具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒(10)、可开合过滤网板(11)、油水进管(13)、排水管(14)、排油管(15)、支撑座(16)和电机；
油水进管(13)和排水管(14)均设置在油水箱(1)上，排油管(15)设置在集油箱(2)下部，油水进管(13)、排水管(14)和排油管(15)上均设有控制阀门，第四转轴(6)通过支撑座(16)固定在油水箱(1)的顶部，第四转轴(6)与电机通过联轴器连接，第一转轴(3)位于第四转轴(6)的上方，第二转轴(4)位于油水箱(1)内，第一转轴(3)两端的轴承盖通过第一支撑杆(17)与第四转轴(6)的两端的轴承盖固定连接，第二转轴(4)两端的轴承盖通过第二支撑杆(18)与第一转轴(3)两端的轴承盖固定连接，第三转轴(5)两端固定在集油箱(2)上部的内壁上，第三转轴(5)位于第四转轴(6)的下方，输油带(7)依次绕过第一转轴(3)、第二转轴(4)、第四转轴(6)和第三转轴(5)，吸油纤维毯(8)铺设在输油带(7)上，滤油通槽(9)通过第三支撑杆(19)固定在第三转轴(5)两端的轴承盖上，输油带(7)和吸油纤维毯(8)均穿过滤油通槽(9)，可开合过滤网板(11)和多个具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒(10)均设置在油水箱(1)内，多个具有吸附和生物降解功能的多孔颗粒(10)位于可开合过滤网板(11)的下方,可开合过滤网板(11)位于第二转轴(4)的下方。
2.如权利要求1所述的用于吸附和微生物强化降解海洋溢油污染的模拟装置，其特征在于，所述油水箱(1)内还设有挡板(12)，挡板(12)将油水箱(1)的下部分隔为左下部和右下部，挡板(12)的顶部位于可开合过滤网板(11)的下方，油水进管(13)设置在油水箱(1)的左下部，排水管(14)设置在油水箱(1)的右下部。
3.如权利要求1所述的用于吸附和微生物强化降解海洋溢油污染的模拟装置，其特征在于，所述滤油通槽(9)包括第一喇叭口(9-1)、收缩通道(9-2)和第二喇叭口(9-3)，收缩通道(9-2)左端与第二喇叭口(9-3)相连通，收缩通道(9-2)右端与第一喇叭口(9-1)相连通。
4.如权利要求1所述的用于吸附和微生物强化降解海洋溢油污染的模拟装置，其特征在于，所述支撑座(16)为可伸缩支撑座。
5.如权利要求1所述的用于吸附和微生物强化降解海洋溢油污染的模拟装置，其特征在于，还包括控制器，所述油水箱(1)内还设有第一液位计，集油箱(2)内设有第二液位计，所述控制阀门均为电磁阀，第一液位计、第二液位计和控制阀门分别与控制器连接。
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