CN215048918U

CN215048918U - 一种船舶压载水微生物浓缩装置

Info

Publication number: CN215048918U
Application number: CN202121090705.9U
Authority: CN
Inventors: 王成法; 高琪; 潘新祥; 李冬青
Original assignee: Dalian Maritime University
Current assignee: Dalian Maritime University
Priority date: 2021-05-20
Filing date: 2021-05-20
Publication date: 2021-12-07
Anticipated expiration: 2031-05-20

Abstract

本实用新型提供一种船舶压载水微生物浓缩装置，涉及船舶领域。所述装置包括浓缩池、低压直流电源，所述浓缩池的左、右两侧侧板为电极板，所述左、右两侧电极板上对称设置有微生物聚集槽，所述浓缩池的前、后两侧侧板以及上盖板和底板均为绝缘板；所述浓缩池上设置有进水口和排水口；所述微生物聚集槽底部均设置有样品出口；所述低压直流电源的正、负极分别与左、右两侧电极板连接。本实用新型利用界面电动传输现象浓缩船舶压载水中的微生物，不受船舶压载水清洁度的影响，装置可以长时间工作而无需频繁地进行设备的清洁和维护，省时省力，成本低，适用范围广，可实现方便且高效地进行船舶压载水微生物的浓缩。

Description

一种船舶压载水微生物浓缩装置

技术领域

本实用新型涉及船舶领域，具体涉及到一种船舶压载水微生物浓缩装置。

背景技术

压载水可以使船舶在空载时保持一定深度的吃水不至于倾覆，保证船舶的安全航行。然而，远洋船舶在各大洋之间航行，若船舶压载水中含有的大量微生物从一个水域进入另一个缺乏天敌的全新水域，会严重影响当地水域生态平衡。因此，对船舶压载水微生物的快速浓缩和识别，对于预防外来生物入侵，防止船舶对水域环境的污染具有重要意义。

远洋船舶装载的压载水量可达船舶载货量的50％。因此，船舶压载水体量庞大，对船舶压载水中的微生物进行快速浓缩，可提高微生物的检测和识别效率，是船舶压载水微生物检测的前提。现有的船舶压载水微生物浓缩方法绝大多数是通过过滤的方法引入微滤膜或纳滤膜来实现的。一般情况下，利用50μm的滤网可以过滤掉船舶压载水中的浮游生物，而20μm的滤网就可以过滤掉压载水中大部分浮游藻类生物。这种方法虽然对环境无害，但是由于船舶压载水中含有大量的絮状物，容易堵塞滤网使其失去过滤的效果，因此滤网要进行反复地冲洗或者更换，费时费力。如上所述，现有船舶压载水微生物浓缩技术仍存在着一定的局限性。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种船舶压载水微生物浓缩装置，以解决上述问题。

所述装置包括浓缩池、低压直流电源，所述浓缩池的左、右两侧壁面为电极板，所述浓缩池的前、后两侧壁面以及上盖板和底板均为绝缘板；所述左、右两侧电极板上对称设置有微生物聚集槽；所述浓缩池上设置有进水口和排水口；所述微生物聚集槽底部均设置有样品出口；所述低压直流电源的正、负极分别与左、右两侧电极板连接。

上述技术方案中，进一步的，所述电极板上的微生物聚集槽的个数为至少一个。

上述技术方案中，进一步的，所述微生物聚集槽为C形，且与电极板为一体成型结构。

上述技术方案中，进一步的，所述进水口与进水管连通，所述进水管上设置有进水泵和电磁阀；所述排水口经排水阀与排水管连通；所述样品出口经排样阀与样品收集管连通。

上述技术方案中，进一步的，所述装置还包括水位探测器，所述水位探测器位于浓缩池侧壁上，所述水位探测器通过控制器与电磁阀电连接。

上述技术方案中，进一步的，所述绝缘板由PVC制成。

上述技术方案中，进一步的，所述低压直流电源的电压为1-5V。

本实用新型的工作原理为：空气-水界面通常会带有电荷，界面上的电荷吸引水中的异号离子，排斥同号离子，最终在空气-水界面附近的水域中形成双电层。在外加直流电场的作用下，双电层中过量异号离子向电场的一侧运动。移动的离子通过粘性效应带动水分子运动，形成电渗流。电渗流的运动会施加剪切应力作用于空气-水界面上，同时直流电场还会施加电场力作用于空气-水界面的电荷上，从而引起空气-水界面的移动，移动的界面通过粘性作用带动周围水溶液运动，形成界面电动传输现象。此外，船舶压载水中的微生物(如微藻)表面也带有电荷，在外加直流电场的作用下，微生物-水界面也会产生电动传输现象。

当在水中施加低压直流电场时，上述水平空气-水界面产生的界面电动传输现象会使得周围的水溶液流动，流动的水溶液会施加一个水动力作用于微生物上。同时，微生物表面在低压直流电场作用下产生的电渗流，会施加一个额外水动力作用于微生物上。在这两个水动力的共同作用下，微生物会向直流电场的一侧电极运动，最终聚集在所述电极板的一侧。微生物移动方向取决于空气-水界面和自身所带电荷的属性。

由于电极板上设置有若干C形结构的微生物聚集槽，在直流电场作用下，船舶压载水中的微生物会聚集在微生物聚集槽的凹陷部分。当低压直流电场作用一段时间后，打开排样阀，将微生物聚集槽处微生物含量较高的水样排出，就得到了浓缩后的船舶压载水样品。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型利用界面电动传输现象浓缩船舶压载水中的微生物，不受船舶压载水清洁度的影响，装置可以长时间工作而无需频繁地进行设备的清洁和维护，省时省力，成本低，适用范围广，可实现方便且高效地进行船舶压载水微生物的浓缩；

2、本实用新型可在低压直流电场作用下进行船舶压载水微生物的聚集浓缩处理，无需高压直流电源供电，耗电量小；

3、本实用新型使用的低压直流电不会杀死船舶压载水中的微生物，且无需在船舶压载水中添加化学试剂，因此不会影响后续船舶压载水浓缩样品中微生物活性的检测；

4、本实用新型使用低压直流电可以避免电解水而发生化学反应，从而不会产生氢气等易燃易爆气体，安全性更好。

附图说明

图1为本实用新型船舶压载水微生物浓缩装置的主视示意图；

图2为本实用新型船舶压载水微生物浓缩装置的俯视示意图；

图3为本实用新型电极板结构示意图。

其中，1、进水口；2、进水泵；3、电磁阀；4、电极板；5、样品收集管；6、绝缘板；7、排水阀；8、排水口；9、排样阀；10、样品出口；11、水位探测器；12、导线，13、低压直流电源。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本实用新型的限制。

如图1-3所示，本实用新型提供了一种船舶压载水微生物浓缩的装置，包括浓缩池和低压直流电源13，浓缩池的左、右两侧壁面是电极板4，电极板4通过导线12与低压直流电源13的正、负极连接；浓缩池的前、后两侧壁面以及上盖和底板均是PVC绝缘板6；左、右两侧电极板上对称设置有微生物聚集槽，微生物聚集槽为C形，且与电极板4为一体成型结构；浓缩池上设置有进水口1和排水口8；进水口1与进水管连通，所述进水管上设置有进水泵2和电磁阀3；排水口8经排水阀8与排水管连通；微生物聚集槽凹陷处均设置有样品出口10，样品出口10经排样阀9与样品收集管5连通，用于收集浓缩后的船舶压载水微生物样品；水位探测器11位于浓缩池侧壁上，通过控制器与电磁阀3电连接，用于控制电磁阀3的开闭。

本实用新型所述装置的使用方法包括如下步骤：

S1、进水：首先将船舶压载水由进水口1通过进水泵2注入到浓缩池中，直至浸没水位探测器11，电磁阀3关闭，停止进水；

S2、施加电场：打开低压直流电源13给电极板4通电，电极板4在浓缩池中产生一个低压直流电场，当直流电场作用一段时间后，船舶压载水中的微生物会聚集在电极板4的微生物聚集槽内；直流电源13的电压为1-5V；

S3、取样：打开排样阀9，排出微生物聚集槽凹陷处的船舶压载水，在样品出口10处得到船舶压载水浓缩后的样品。

本实用新型工作原理为：

通常，空气-水界面上带有电荷，界面上的电荷吸引水中的异号离子，排斥同号离子，最终在空气-水界面附近的水域中形成双电层。在外加直流电场的作用下，双电层中过量异号离子向电场的一侧运动。移动的离子通过粘性效应带动水分子运动，形成电渗流。电渗流的运动会施加剪切应力作用于空气-水界面上，同时直流电场还会施加电场力作用在空气-水界面的电荷上，从而引起空气-水界面的移动，移动的界面通过粘性作用带动周围液体运动，形成界面电动传输现象。同样，船舶压载水中微生物的表面也会形成双电层，在外加直流电场的作用下，微生物的表面也会产生界面电动传输现象。

当在水中施加低压直流电场时，上述水平空气-水界面产生的界面电动传输现象会使得周围的水溶液流动，流动的水溶液会施加一个水动力作用于微生物上。除此之外，微生物表面在外加直流电场作用下产生的电渗流，同样会施加一个水动力作用于微生物上。在这两个水动力的共同作用下，微生物会向着直流电场一侧电极运动并且聚集在电极板4的一侧，其电动运动方向取决于空气-水界面和微生物自身所带电荷的性质。

如图3所示，电极板4上设置有C形微生物聚集槽，在低压直流电场的作用下，船舶压载水中的微生物会聚集在微生物聚集槽的凹陷处，当低压直流电场作用一段时间后，打开排样阀9，将微生物聚集槽凹陷处微生物含量较高的水样排出，就得到了浓缩后的船舶压载水样品，电极板4上的微生物聚集槽数量可根据实际需求增减。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明的构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种船舶压载水微生物浓缩装置，其特征在于：所述装置包括浓缩池、低压直流电源，所述浓缩池的左、右两侧壁面为电极板，所述浓缩池的前、后两侧壁面以及上盖板和底板均为绝缘板；所述左、右两侧电极板上对称设置有微生物聚集槽；所述浓缩池上设置有进水口和排水口；所述微生物聚集槽底部均设置有样品出口；所述低压直流电源的正、负极分别与左、右两侧电极板连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电极板上的微生物聚集槽的个数为至少一个。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述微生物聚集槽为C形，且与电极板为一体成型结构。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述进水口与进水管连通，所述进水管上设置有进水泵和电磁阀；所述排水口经排水阀与排水管连通；所述样品出口经排样阀与样品收集管连通。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置还包括水位探测器，所述水位探测器位于浓缩池侧壁上，所述水位探测器通过控制器与电磁阀电连接。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述绝缘板由PVC制成。