CN113550284A - 一种浒苔打捞平台及浒苔打包沉海方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于海洋环保技术领域，具体涉及一种浒苔打捞平台及浒苔打包沉海方法，包括甲板和浒苔吞噬口，浒苔吞噬口包括固接于甲板的跃浪板；甲板上依次设有导料装置、液压压缩装置和打包沉海装置，导料装置包括升料机和喂料器，升料机的两端分别连接跃浪板和喂料器；液压压缩装置包括压缩缸，压缩缸设置于喂料器的下方，打包沉海装置安装在压缩缸的出料口位置；甲板还设有削波稳定器。该平台将克服重力做功改为利用重力做功，在浒苔污染现场原位就地将其用铁网袋打包沉海，可极大地提升绿潮处理效率，而且节约了大量的人力和物力，采用的方法步骤处理效率高，能够跟上浒苔爆发的节奏，具有低成本、节能高效、快速无臭的优点。

Description

一种浒苔打捞平台及浒苔打包沉海方法

技术领域

本发明属于海洋环保技术领域，涉及一种浒苔治理设备及生态治理方法，具体涉及一种 浒苔打捞平台及浒苔打包沉海方法。

背景技术

美丽的青岛市坐落在黄海之滨，自2007年开始，青岛连续14年遭到了浒苔绿潮污染的 侵袭，这种绿潮海洋污染是灾难性的，造成了巨大的人力物力损失。根据对浒苔生活史的研 究，6月份水温较低时，浒苔的繁殖缓慢，只有少量上岸，但随着水温的升高和日照的充足， 浒苔繁殖速度渐快；七月中旬水温25℃，日照充足时，浒苔孢囊会在趋光性的作用下释放大 量孢子，进而爆发性繁殖，每天可增殖30％，生物量每10天翻10倍，几天之内就可以污染 覆盖上千平方公里，一旦浒苔随风向潮流上岸，很快会发酵产生难闻的恶臭，腐败后造成潮 间带许多生物缺氧而死亡。

浒苔灾害已连续多年侵害青岛海域，而通常采用的清理杀灭浒苔的方式主要有三种：(1) 海面渔船从水中打捞；(2)海上撒渔网拦围；(3)岸上人工清理。这三中方式都有明显的短 板：渔船的甲板很高，靠船工用手工从海里捞，劳动强度大且效率低；普通的渔网围拦，渔 网浮子很小，浒苔会随着海里涌浪越过浮子上岸；岸上清理，浒苔一旦随风上岸，会嵌入礁 石和沙滩里，只能用手一点点挖，效率极低，只能靠人海战术，且臭味难闻，若使用大型挖 掘机清理，效率虽高，但海岸的沙滩资源会遭到严重破坏。并且，采用上述方式灭浒耗资巨 大，特别是从海里捞上船的浒苔，从海平面——甲板——码头——自卸车——坡顶——处理 厂，即从中国海拔零点，运到“+100米标高”的坡顶，全部克服重力做功，做功能量全部来 自柴油和人力，技术短板非常明显。今年浒苔量是去年的9倍，7500艘渔船打捞浒苔，人力 物力总耗资14亿之巨。

因此，目前亟需一种新的、有效的浒苔治理方案，而最有效的治理方法就是严防浒苔上 岸，能否将浒苔在海上就地歼灭，这就是本发明要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种浒苔打捞平台及浒苔打 包沉海方法，是一种在浒苔污染现场捕捞打包并处理的平台，开创出吞浒——脱水——脱气 ——增重——打包——沉海的新方法，将传统思路中克服重力做功改为利用重力做功，在浒 苔污染现场原位就地将其用铁网袋打包沉入海底，可极大地提升绿潮处理效率，而且节约了 大量的人力和物力。

本发明的技术方案是：

一种浒苔打捞平台，包括甲板和浒苔吞噬口，所述浒苔吞噬口包括跃浪板，所述跃浪板 一端固定连接于甲板，另一端伸入海中并与海面呈15～45度角倾斜；所述甲板上依次设有导 料装置、液压压缩装置和打包沉海装置，所述导料装置包括升料机和喂料器，所述升料机的 两端分别连接跃浪板和喂料器；所述液压压缩装置包括压缩缸，所述压缩缸设置于所述喂料 器的下方，所述打包沉海装置安装在所述压缩缸的出料口位置；所述甲板还设有削波稳定器。

进一步的，所述浒苔吞噬口位于平台前行方向一侧，包括呈等腰梯形的跃浪板和八字形 浮体，所述跃浪板安装于所述八字形浮体中间，八字形敞口向前，优选所述跃浪板前沿深入 海面以下且与海平面呈30度角。

进一步的，所述导料装置包括竖直倾斜设置的升料机，所述升料机的顶端连接摆动式喂 料器，包括喂料导板，所述喂料导板的下端在水平方向上45度范围内进行摆动。

进一步的，所述液压压缩装置包括两台对称布置的压缩缸，所述压缩缸设置于喂料导板 下方且在其摆动范围内，所述喂料导板交替给两台压缩缸喂料进行压缩。

进一步的，所述打包沉海装置包括沉海滑道和设置于沉海滑道上的铁网袋，所述铁网袋 套设于所述压缩缸的出料口，打包后的铁网袋沿沉海滑道滑入海中并沉入海底。

进一步的，所述削波稳定器为圆柱形的实心发泡体，发泡体外表面装有螺旋转盘和齿条 副；所述削波稳定器的数量为四个，分别安装于所述甲板的四角。

进一步的，所述平台设有尾部螺旋桨、为平台提供动力的挂机以及为平台提供浮力的双 体浮子，所述挂机为柴油挂机；所述甲板上还设有指挥台。

一种浒苔打包沉海方法，包括以下步骤：

(1)启动平台，平台在尾部螺旋桨的推动下前行，浒苔吞噬口吞噬前行路线上的浒苔并 经过跃浪板传送至升料机，经升料机传送到喂料导板，交替给两台液压机的压缩缸喂料；

(2)液压机将压缩缸中的浒苔压榨脱水后，将成型的浒苔压缩块从压缩缸侧面的出料口 挤入铁网袋中，装满后锁封袋口进行打包；

(3)打包好的浒苔压缩块沿沉海滑道滑入海中，并在重力作用下迅速沉到海底。

浒苔沉海对海洋碳循环的贡献：

目前世界上每年通过光合作用而固定的绿色碳中，一半以上(55％)是由海洋生物完成 的，而它们只占陆地生物量的0.05％。这些海洋生物主要是浮游生物、细菌、海藻、红树林 等，这些作用使海洋成为最高效的碳汇，每年的碳循环量几乎与陆地相同，而且这些碳会以 沉积物的形式储存在海底达数千年。

由于海洋生物具有较高的周转速率，如黄海的绿潮、浒苔每天可增殖30％，生物量每10 天翻10倍，分布范围达六万平方公里，就全球平均而言，海洋从大气中吸收的二氧化碳比释 放的要多2％，海洋中的浮游植物通过光合作用将大气中的二氧化碳固定形成有机碳，同时有 一部分随着死亡生物体的残骸沉入海底，每年在海底沉淀大约3亿吨碳，所以，将浒苔打包 沉海会加速海洋碳循环的这一过程。同时，可以在海洋污染现场原位消灭浒苔，有效防止浒 苔上岸，防止污染沿海风景线，节约大量的人力、物力。

本发明的有益效果：

(1)本发明所提供的浒苔打捞平台及浒苔打包沉海方法，克服了以往打捞—清理—运输 —填埋的传统思路，开创出吞浒——脱水——脱气——增重——打包——沉海的新方法，将 传统思路中克服重力做功改为利用重力做功，在浒苔污染现场原位就地将其用铁网袋打包沉 海，可极大地提升绿潮处理效率，从而节约了大量的人力和物力。

(2)本发明采用此打捞平台，从浒苔吞噬口吞入浒苔，经跃浪板提升进入升料机完成藻 水分离后，浒苔通过喂料器进入压缩缸压榨脱水、压缩成块，液压机挤出打包，沿沉海滑道 坠海，通过重力作功沉入海底；该工艺流程具有低成本、节能、高效、快速、无臭的优点， 并且处理效率高，能够跟上浒苔爆发的节奏。

(3)本发明所提供的浒苔打包沉海方法，在将浒苔压缩打包的过程中由于高度挤压会破 坏部分浒苔的细胞结构，致其死亡，而打包后的浒苔压缩块沉入海底，由于阳光无法穿过压 缩打包后的浒苔表面进入内部，被打包的浒苔既无法进行光合作用，也因为在海底严重缺氧 的环境下无法进行暗呼吸，这种生存条件下，海底的低温和黑暗能够在短时间内造成浒苔死 亡，成为底栖动物的饵料，或者被大海净化吸收，使浒苔完成了生命的特殊循环：——水面 出生——钻进吞口——跃上甲板——压缩成块——重力做功——坠海死亡，实现了“就地歼 灭”。

附图说明

图1为本发明提供的浒苔打捞平台的结构示意图；

图2为本发明提供的削波稳定器作用原理图；

图3为本发明提供的沉在海底铁网袋内的浒苔状态图远景；

图4为本发明提供的沉在海底铁网袋内的浒苔状态图近景；

图5为本发明提供的压缩浒苔实验室水管内沉底实验示意图；其中，图a为浒苔沉底过 程中的状态图，图b为浒苔沉底后的状态图；

上述图1中，1、甲板；2、浒苔吞噬口；21、跃浪板；22、八字形浮体；3、导料装置； 31、升料机；32、喂料导板；4、液压压缩装置；41、压缩缸；411、上盖；412、端盖；42、 油箱；43、油泵；5、打包沉海装置；51、沉海滑道；52、铁网袋；6、削波稳定器；7、挂机； 8、双体浮子；9、指挥台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 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， 都属于本发明保护的范围。

为了进一步理解本发明，将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

如图1所示，本发明涉及一种浒苔打捞平台，平台采用甲板1下的双体浮子8提供平台 浮力，四角安装有削波稳定器6，调节吞噬浒苔的厚度，平台船头是张开的八字形浒苔吞噬 口2，平台在尾部螺旋桨的推动下，吞入浮在海面上的浒苔，经跃浪板21和升料机31升上甲板1，经过喂料器进入液压机的压缩缸41榨压脱水，再从出料口转入袋中打包，经舷侧的沉海滑道51滑下甲板1，沉入海底。该平台在浒苔污染现场原位就地将其用铁网袋52打包沉海，极大地提升了绿潮处理效率，从而节约了大量的人力和物力。

在具体实施例中，浒苔吞噬口2位于平台前行方向一侧，该入口结构为外翻的八字形发 泡充填实心浮体，八字形浮体22中间嵌有等腰梯形跃浪板21，跃浪板21安装于八字形浮体 22中间，八字形敞口向前，跃浪板21一端固定连接于甲板1，另一端即跃浪板21前沿倾斜 伸入海平面以下，该板与海面呈30度角，跃浪板21表面磨光。跃浪板21为不锈钢材质，优选306不锈钢制作跃浪板21。

甲板1上依次设有导料装置3、液压压缩装置4和打包沉海装置5，在本具体实施例中， 液压压缩装置4选用液压打包机，包括油箱42、油泵43和压缩缸41，压缩缸41由上进料口、 侧面的出料口、活塞滑块和活塞杆组成，压缩缸41上设有盖住上进料口的上盖411，压缩缸 41侧面的出料口位置处安装有端盖412，用于密封压缩缸，便于活塞滑块水平移动压缩浒苔， 开盖后，被压缩的浒苔被挤出压缩缸41并进行打包装袋。导料装置3包括竖直倾斜设置的升 料机31和与升料机31顶端连接的摆动式喂料器，升料机31的两端分别连接跃浪板21和摆 动式喂料器，摆动式喂料器包括喂料导板32，喂料导板32的下端在水平方向上45度范围内 进行摆动。

平台甲板1上安装有两台对称布置的液压打包机，浒苔从升料机31沿喂料导板32通过 上进料口落入液压机压缩缸41(2m×0.6m×0.4m)，上述喂料导板32在45度范围内进行 摆动，交替给两台液压打包机喂料。具体的，当平台前进时，浒苔会自动沿着跃浪板21上滑 至升料机31的底端料盒里，完成藻水分离，升料机31滚子链将料盒中浒苔升至甲板1上给 定高度(此处考虑到液压机的压缩缸41入口为1.5M标高时，升料机31顶端的垂直高度为2 米，因此浒苔升至甲板1上2米高度处；在实际操作中，只要能够将浒苔送入压缩缸41即可， 对高度没有特定的限制)。然后，在浒苔从升料机31的顶端(2米标高出口)下落时，靠一块由单片机控制的摆动式喂料器先给一台液压打包机的压缩缸41喂满浒苔后，喂料导板32摆向另一台压缩缸41的上进料口，连续装填。

打包沉海装置5安装在压缩缸41的出料口位置；当液压打包机把浒苔压榨脱水后，成型 压缩块从压缩缸41侧面的出料口被挤入打包袋中，挤满后，将打包袋口锁封；打包好的浒苔 压缩块会沿着沉海滑道51迅速滑入海中。由于压缩块的密度大于水的密度，入海后会迅速沉 底。为了进一步保证其能够迅速沉底，打包袋选用铁网袋52，铁网袋52套设于压缩缸41的 出料口，打包后的铁网袋52沿沉海滑道51滑入海中并沉入海底。此处铁网袋52的锁封可以 采用锁封器，即现有的封口机进行封口，也可以采用人工操作。铁网袋52由铁网制成，铁在 海水中会被腐蚀，不会污染海洋，且其被海水腐蚀的时间要长于浒苔死亡的时间。

由于海面的浪涌使平台起伏不定，同时也是为了保证跃浪板21前沿吃水深度必须大于浒 苔的厚度，甲板1还设有削波稳定器6来稳定平台，从而保证平台能够维持吞噬浒苔的效率。 削波稳定器6的目的是为了控制平台在工作过程中纵向稳定性和控制吃水深度，以保障平台 在较差的海况下能够有效的保证跃浪板21吞噬浒苔的深度。

在一具体实施例中，削波稳定器6是四个圆柱形的实心发泡体，分别安装于甲板1的四 角，发泡体外表面装有螺旋转盘和齿条副，可竖直升降改变其在水中浮力。当涌浪使平台上 升，则圆柱提供浮力减小，有效阻尼平台的上升，减小平台纵向起伏，起到消波和控制吃水 线的作用，随着涌浪的起伏，控制吃水线的上下移动。

举例说明，设某海区二级海况，H为涌浪波峰高度，若选择该海况最大值，H_max＝0.5m， Δl为削波稳定器6预测上提长度，S为削波稳定器6水平横截面积。如图2所示，波峰增加 的浮力应等于削波稳定器6上提减少的浮力，即证明：HS＝ΔlS；Δl＝H(本例中削波稳定 器6为等径圆柱体)。

设定当涌浪来临，削波稳定器6中心水面上升到达H/2高度时，齿轮齿条副运动，Δl 上提H/2，当波峰H到达时，Δl正好处于Δl＝H处，从而纵向波峰被削掉一半，有效控制跃浪板21的吃水深度，当波谷来临时，消波器做与上述相反的运动。

在一具体应用中，平台靠20千瓦尾部挂机7移动，移动速度4节，打捞速度两节；捕捞、 压缩、打包是连续工作的。若按液压机工作效率估算，单台打包机每小时可处置浒苔1.5吨， 30台打捞平台一天的处置量可达1000吨，已达到可建3公里长的“防火”隔离带的需求。 平台依靠设有的尾部螺旋桨提供动力前行，平台设有用于提供浮力的双体浮子8；平台甲板1 上还设有指挥台9，因此该平台可以采用自动航行，也可以采用人工指挥控制。

实施例2

本发明提供了一种浒苔打包沉海方法，包括以下步骤：

(1)启动平台，平台在尾部螺旋桨的推动下前行，浒苔吞噬口2吞噬前行路线上的浒苔 并经过跃浪板21传送至升料机31，经升料机31传送到喂料导板32，交替给两台液压机的压 缩缸41喂料；

(2)液压机将压缩缸41中的浒苔压榨脱水后，将成型的浒苔压缩块从压缩缸41侧面的 出料口挤入铁网袋52中，装满后锁封袋口进行打包；

(3)打包好的浒苔压缩块沿沉海滑道51滑入海中，并在重力作用下迅速沉到海底。

上述浒苔打包沉海方法中的碳中和原理如下：

原有处理浒苔的方式会消耗大量的化石燃料，会极大地增加碳排放量，而本发明的浒苔 处理方式不但可以减少燃料的使用，降低碳排放，而且可以加速浒苔光合固碳过程的碳循环， 促进碳中和。浒苔属于大型海洋藻类，可以有效的通过光合作用将大气中的二氧化碳以颗粒 的形式固化到细胞中，沉海浒苔既可以进入海洋底栖生物食物链，又可使浒苔的固碳融入海 水中。

在沉海作业中，由于海底的低温和黑暗可以在短时间内造成浒苔死亡，成为底栖动物的 饵料，其体内的碳缓慢被大海净化吸收，使浒苔从海面光合固碳，吸收二氧化碳，到海底死 亡细胞内碳颗粒融入海水，完成了生命的碳循环。即碳中和原理为：浒苔湿密度同水→海面 光合固碳→吸大气中CO₂→沉海加速碳循环→加速光合固碳。

实验测得每克鲜质量浒苔中叶绿素a的含量为0.210mg±0.065mg，叶绿素b的含量为 0.123mg±0.037mg，总叶绿素的含量为0.333mg±0.102mg。

浒苔中叶绿素含量的测定：

叶绿素a的浓度(Ca)以及叶绿素b的浓度(Cb)分别按照公式Ca＝12.7A663-2.69A645， Cb＝22.9A645-4.68A663计算。

总叶绿素浓度(CT)按照公式CT＝Ca+Cb＝8.02A663+21.21A645。色素质量浓度单位 为mg/L。再根据稀释倍数分别计算每克鲜质量藻体中色素的含量，藻体中色素质量比单位 为mg/g。利用Lambert-Beer定律分别测定出叶绿素提取液在645nm和663nm下的吸光度。

总光合固碳的计算：

1kg浒苔的光合放氧速率＝其中所含叶绿素含量*单位叶绿素含量的光合放氧速率＝0.193 nmol/g*h±0.0666nmol/g*h，

1kg浒苔的呼吸耗氧速率＝其中所含叶绿素含量*单位叶绿素含量的呼吸耗氧速率＝ 0.0314nmol/g*h±0.01375nmol/g*h,

光合作用：CO₂+4H₂O＝(CH₂O)+H₂O+O₂

呼吸作用：O₂+H₂O+(CH₂O)＝CO₂+2H₂O

预估一个光周期下(12L:12D)的产氧速率为：1.5624nmol/d±0.05285nmol/d

由化学方程式得出1kg浒苔的固碳速率即为1.5624nmol/d±0.05285nmol/d。

试验例

将压缩后的浒苔压缩块进行沉底实验，分别在海域和实验室两种环境下进行操作，如图 2和3所示，将浒苔压缩块沉入海底，选择的海域为青岛市石老人海域，水深20米，光线阴 暗。图2为ROV石老人海域海底拍摄的沉在海底铁网袋中的浒苔状态的远景图，图3为近景 图。

在实验室环境中操作，如图4所示，将压缩后的浒苔放入盛有海水的水管内，观察其沉 底状态，可以看到浒苔压缩块比较顺利即可沉入管底。

上述说明仅为本发明的优选实施例，并非是对本发明的限制，尽管参照前述实施例对本 发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技 术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、等同替换、改型等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种浒苔打捞平台，其特征在于，包括甲板和浒苔吞噬口，所述浒苔吞噬口包括跃浪板，所述跃浪板一端固定连接于甲板，另一端伸入海中并与海面呈15～45度角倾斜；所述甲板上依次设有导料装置、液压压缩装置和打包沉海装置，所述导料装置包括升料机和喂料器，所述升料机的两端分别连接跃浪板和喂料器；所述液压压缩装置包括压缩缸，所述压缩缸设置于所述喂料器的下方，所述打包沉海装置安装在所述压缩缸的出料口位置；所述甲板还设有削波稳定器。

2.根据权利要求1所述的浒苔打捞平台，其特征在于，所述浒苔吞噬口位于平台前行方向一侧，包括呈等腰梯形的跃浪板和八字形浮体，所述跃浪板安装于所述八字形浮体中间，八字形敞口向前，所述跃浪板前沿深入海面以下且与海平面呈30度角。

3.根据权利要求1所述的浒苔打捞平台，其特征在于，所述导料装置包括竖直倾斜设置的升料机，所述升料机的顶端连接摆动式喂料器，包括喂料导板，所述喂料导板的下端在水平方向上45度范围内进行摆动。

4.根据权利要求1所述的浒苔打捞平台，其特征在于，所述液压压缩装置包括两台对称布置的压缩缸，所述压缩缸设置于喂料导板下方且在其摆动范围内，所述喂料导板交替给两台压缩缸喂料进行压缩。

5.根据权利要求1所述的浒苔打捞平台，其特征在于，所述打包沉海装置包括沉海滑道和设置于沉海滑道上的铁网袋，所述铁网袋套设于所述压缩缸的出料口，打包后的铁网袋沿沉海滑道滑入海中并沉入海底。

6.根据权利要求1所述的浒苔打捞平台，其特征在于，所述削波稳定器为圆柱形的实心发泡体，发泡体外表面装有螺旋转盘和齿条副；所述削波稳定器的数量为四个，分别安装于所述甲板的四角。

7.根据权利要求1所述的浒苔打捞平台，其特征在于，所述平台设有尾部螺旋桨、为平台提供动力的挂机以及为平台提供浮力的双体浮子，所述挂机为柴油挂机；所述甲板上还设有指挥台。

8.一种浒苔打包沉海方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)启动平台，平台在尾部螺旋桨的推动下前行，浒苔吞噬口吞噬前行路线上的浒苔并经过跃浪板传送至升料机，经升料机传送到喂料导板，交替给两台液压机的压缩缸喂料；

(2)液压机将压缩缸中的浒苔压榨脱水后，将成型的浒苔压缩块从压缩缸侧面的出料口挤入铁网袋中，装满后锁封袋口进行打包；

(3)打包好的浒苔压缩块沿沉海滑道滑入海中，并在重力作用下迅速沉到海底。

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