本發(fā)明涉及赤潮防控措施技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種利用改性粘土治理赤潮的裝置及其方法。

背景技術(shù)：

赤潮是近海常見的一種異常生態(tài)現(xiàn)象。受氣候變化及人類活動加劇的影響，赤潮現(xiàn)象近年來頻繁出現(xiàn)。有害赤潮嚴重影響了生態(tài)安全、經(jīng)濟發(fā)展和居民健康，甚至?xí)?dǎo)致人畜死亡。為了減輕有害赤潮的影響，迫切需求切實可行的赤潮防控措施。

通過噴灑粘土及其改性復(fù)合物治理有害赤潮，是目前國際上最受推崇的方法。國內(nèi)外已有研究深入探討了粘土法和改性粘土法去除赤潮生物的效率及其影響因素，研發(fā)出了不同類型的改性粘土材料，為改性粘土法治理赤潮奠定了基礎(chǔ)。由于改性粘土法去除赤潮生物的效率遠高于粘土法，并且用量大大降低，因此在近十年來改性粘土法治理赤潮得到迅速推廣。我國在保障一些大型水上運動(項目)不受赤潮影響時都采用了這種方法，例如2005年全國十運會時的南京玄武湖藍藻水華消除、2008年北京奧運會時的青島奧帆賽場赤潮消除、2010年廣州亞運會時的汕尾帆船賽場、2011年世界大學(xué)生運動會時的大亞灣赤潮消除、2012年以來北戴河近岸海域的暑期保障以及2015年以來廣西防城港核電廠冷源取水海域的安全保障等。

已有改性粘土法治理有害赤潮實踐中幾乎全部采用船基濕法噴灑，即將改性粘土材料先與水混合后再將其播撒到有害赤潮發(fā)生區(qū)水體表面?，F(xiàn)階段的現(xiàn)場實施工藝仍以人工搬運物料、填料和掌控噴灑槍為主，作業(yè)過程對人力要求很高。由于缺少專業(yè)消除設(shè)施設(shè)備，受人力所限現(xiàn)場實施作業(yè)效率不高，已成為當前制約大規(guī)模赤潮應(yīng)急治理效率的技術(shù)瓶頸。

而且現(xiàn)場實用發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用技術(shù)直接影響改性粘土法消除赤潮生物的效率，是制約改性粘土法效能發(fā)揮的重要因素。例如，與實驗室改性粘土法消除赤潮效率對照，現(xiàn)階段野外改性粘土法治理赤潮的效果遠低于室內(nèi)的，分析其原因主要是受現(xiàn)場應(yīng)用方法及技術(shù)的限制，特別是缺乏高效專用配套設(shè)備嚴重限制了改性粘土法治理赤潮的技術(shù)應(yīng)用和作業(yè)效果。雖然近年來已有專家開始積極研發(fā)相關(guān)機械裝置，但現(xiàn)有的裝置普遍存在作業(yè)機械化程度低，一體化能力差，甚至因不完全符合改性粘土法控制赤潮生物的作用機制而影響改性粘土材料效能的發(fā)揮等問題。因此，為有效防治赤潮災(zāi)害，充分利用改性粘土材料的除藻能力，迫切需求適用于改性粘土法治理赤潮的機械化、自動化配套工具或設(shè)備。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用改性粘土治理赤潮的裝置及其方法，以實現(xiàn)改性粘土法防控赤潮時必需的儲料、填料、混料和噴灑的機械化作業(yè)與集成，并通過控制改性粘土材料與水混合的強度與時間、播撒至赤潮水體的方式而優(yōu)化改性粘土材料的除藻性能。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種利用改性粘土治理赤潮的裝置，包括：

動力系統(tǒng)，集成在整個裝置內(nèi)，用于提供整個裝置運轉(zhuǎn)所需要的動力；

螺旋輸送儲料倉，用于存儲物料及對混流系統(tǒng)輸送物料；

混流系統(tǒng)，在赤潮發(fā)生水域連續(xù)吸納水作為改性粘土的分散劑，使水流在推進時形成可調(diào)諧湍流，實現(xiàn)改性粘土材料與水的快速混合與熟化；

高壓噴灑系統(tǒng)，對熟化后的改性粘土懸濁液加壓、并按照程序設(shè)定方式在赤潮水體表面噴灑；

中央控制系統(tǒng)，對整個配套裝置進行中央控制。

所述螺旋輸送儲料倉包括儲料倉及設(shè)置于儲料倉內(nèi)的物料推進器，其中儲料倉的側(cè)面至底部中心呈流線型斜面、且底部設(shè)有至少一個填料口，所述填料口與所述混流系統(tǒng)對接，所述儲料倉設(shè)有上部封蓋，所述封蓋為整體可移動或者局部可移動，所述物料推進器與所述中央控制系統(tǒng)連接，由中央控制系統(tǒng)根據(jù)供水流量調(diào)控物料推進器的填料速度。

所述的混流系統(tǒng)包括供水裝置和多腔式封閉預(yù)混罐，所述多腔式封閉預(yù)混罐包括依次串聯(lián)的混料罐、反應(yīng)罐及控制罐，其中混料罐的頂部設(shè)有與所述螺旋輸送儲料倉連通的填料口，所述控制罐上設(shè)有與所述高壓噴灑系統(tǒng)連接的控制罐出水口，所述供水裝置與混料罐連接，所述供水裝置由所述中央控制系統(tǒng)控制。

所述混料罐內(nèi)設(shè)有上層倉和下層倉，所述上層倉和下層倉的同一側(cè)分別設(shè)有混料罐進水口和混料罐出水口，所述上層倉的底部遠離混料罐進水口的位置設(shè)有與下層倉連通的通孔，所述通孔處設(shè)有過濾網(wǎng)，所述上層倉的頂部設(shè)有排氣孔及所述填料口，所述下層倉內(nèi)設(shè)有靜態(tài)混合器a，所述混料罐進水口與所述供水裝置連接。

所述反應(yīng)罐內(nèi)設(shè)有多組靜態(tài)混合器b，所述反應(yīng)罐的下端相對兩側(cè)分別設(shè)有反應(yīng)罐進水口和反應(yīng)罐出水口，所述反應(yīng)罐進水口與所述混料罐出水口連通，所述反應(yīng)罐出水口與所述控制罐連通。

所述控制罐上靠近底部設(shè)有控制罐進水口，靠近上部設(shè)有控制罐出水口，在所述控制罐出水口處設(shè)有位于控制罐內(nèi)部的一彎型導(dǎo)管，所述導(dǎo)管的開口延伸至控制罐的底部，所述控制罐的上端設(shè)有溢流口，所述控制罐內(nèi)設(shè)有液位計，所述液位計與所述中央控制系統(tǒng)連接，所述液位計用于監(jiān)測所述控制罐內(nèi)的液位高度、且將監(jiān)測信號發(fā)給所述中央控制系統(tǒng)，所述中央控制系統(tǒng)根據(jù)液位計的反饋信號控制混料罐內(nèi)的供水速度及下游所述高壓噴灑系統(tǒng)的出水速度，實現(xiàn)液位平衡。

所述供水裝置為供水泵。

所述高壓噴灑系統(tǒng)包括灑水泵和噴槍，其中灑水泵用以加壓上游控制罐中混勻的改性粘土懸濁液，經(jīng)過加壓后的改性粘土懸濁液經(jīng)過噴槍噴灑到赤潮水體表面，灑水泵由所述中央控制系統(tǒng)控制。

一種利用前述裝置治理赤潮的方法，所述方法包括以下幾個步驟：

1)填料，螺旋輸送儲料倉內(nèi)物料通過螺旋送料機輸送至混料罐內(nèi)；

2)在混料罐內(nèi)進行初步混料，通過供水泵將海水輸送至混料罐內(nèi)，海水與從混料罐的上部加入的改性粘土混合，經(jīng)過混料罐底部預(yù)設(shè)的靜態(tài)混合器a進行初步混合；

3)在反應(yīng)罐內(nèi)進行充分混合，物料由混料罐進入反應(yīng)罐內(nèi)的靜態(tài)混合器b中，通過靜態(tài)混合器b進行充分混合，隨后通過內(nèi)部導(dǎo)管進入控制罐中；

4)通過灑水泵將控制罐中的改性粘土懸濁液導(dǎo)流進行加壓后噴向發(fā)生赤潮的水體表面，通過液位計監(jiān)測控制罐內(nèi)的液位高度。

所述物料推進器、供水泵、灑水泵及液位計均與中央控制系統(tǒng)連接，所述中央控制系統(tǒng)根據(jù)供水泵進水流量和液位計的反饋信號控制物料推進器進料速度、供水泵進水流量、灑水泵出水流量，實現(xiàn)液位平衡和改性粘土噴灑濃度控制。

本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是：

1.本發(fā)明可以實現(xiàn)赤潮治理時對改性粘土材料儲運和噴灑的機械化作業(yè)，不僅有效實現(xiàn)了改性粘土法現(xiàn)場防控赤潮的高效性，還可以滿足大面積赤潮發(fā)生時的工程化作業(yè)要求。

2.本發(fā)明符合改性粘土法防控赤潮的技術(shù)原理，解決了改性粘土法現(xiàn)場大面積應(yīng)用時缺少配套機械化裝置的問題，可以實現(xiàn)改性粘土儲料、混料和噴灑的連續(xù)化和機械化作業(yè)，滿足赤潮災(zāi)害防控作業(yè)的工程化運行需要，同時該裝置通過控制改性粘土材料與水混合的強度與時間、灑落水體方式等優(yōu)化改性粘土材料的除藻性能

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的左視圖；

圖3為本發(fā)明中混料罐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中反應(yīng)罐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖4的右視圖；

圖6為本發(fā)明中控制罐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為圖6的右視圖；

圖8為本發(fā)明的工作原理示意圖。

其中：1為螺旋輸送儲料倉，2為供水泵，3為灑水泵，4為發(fā)電機，5為反應(yīng)罐，51為反應(yīng)罐進水口，52為反應(yīng)罐出水口，53為靜態(tài)混合器b，6為混料罐，61為上層倉，62為填料口I，63為填料口II，64為排氣孔，65為過濾網(wǎng)，66為下層倉，67為靜態(tài)混合器a，68為混料罐進水口，69為混料罐出水口，7為控制罐，71為控制罐進水口，72為控制罐出水口，73為溢流口，74為液位計，8為噴槍，9為中央控制系統(tǒng)，10為螺旋送料機，M為填料，N為海水，G為混料。

具體實施方式

本發(fā)明針對改性粘土法治理赤潮缺乏專用設(shè)備，現(xiàn)場實施技術(shù)落后，嚴重限制了改性粘土法的現(xiàn)場施用效率和工程化運用，提供了一種適合用赤潮治理的一體化裝置，可以實現(xiàn)赤潮治理時對改性粘土材料儲運和噴灑的機械化作業(yè)，不僅有效實現(xiàn)了改性粘土法現(xiàn)場防控赤潮的高效性，還可以滿足大面積赤潮發(fā)生時的工程化作業(yè)要求，從而可以有效解決以上問題。

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。

如圖1-2所示，本發(fā)明提供的一種利用改性粘土治理赤潮的裝置，其特征在于，包括：

動力系統(tǒng)，集成在整個裝置內(nèi)，用于提供整個裝置運轉(zhuǎn)所需要的動力；

螺旋輸送儲料倉1，用于存儲物料及對混流系統(tǒng)輸送物料；

混流系統(tǒng)，通過赤潮發(fā)生水域連續(xù)吸納水作為改性粘土的分散劑，使水流在推進時形成可調(diào)諧湍流，實現(xiàn)改性粘土材料與水的快速混合與熟化；

高壓噴灑系統(tǒng)，對熟化后的改性粘土懸濁液加壓、并按照程序設(shè)定方式在赤潮水體表面噴灑；

中央控制系統(tǒng)9，對整個配套裝置進行中央控制。

所述螺旋輸送儲料倉1包括儲料倉及設(shè)置于儲料倉內(nèi)的物料推進器，其中儲料倉的底部設(shè)有至少一個填料口，所述填料口與所述混流系統(tǒng)對接，所述儲料倉設(shè)有上部封蓋。所述儲料倉的側(cè)面至底部中心呈流線型斜面，所述上部封蓋為整體可移動或者局部可移動。所述物料推進器與所述中央控制系統(tǒng)9連接，由中央控制系統(tǒng)9根據(jù)供水速度調(diào)控物料推進器的填料速度。

本發(fā)明的一實施例中，所述儲料倉的橫截面為U型結(jié)構(gòu)，不存在尖銳死角的具有一定容積的封閉式容器。所述物料推進器為兩套螺旋送料機10，兩根螺旋送料機10與所述動力系統(tǒng)相連。兩套螺旋送料機10預(yù)設(shè)在儲料倉底部，以實現(xiàn)底部物料以可控速度向填料口推進。物料推進器與電子控制閥相連，可以程序化控制。

所述的混流系統(tǒng)包括供水裝置和多腔式封閉預(yù)混罐，所述多腔式封閉預(yù)混罐包括依次串聯(lián)的混料罐6、反應(yīng)罐5及控制罐7，其中混料罐6的頂部設(shè)有與所述螺旋輸送儲料倉1連通的填料口，所述控制罐7上設(shè)有與所述高壓噴灑系統(tǒng)連接的控制罐出水口72，如圖6-7所示。所述供水裝置與混料罐6連接，所述供水裝置可以為不同原理的吸水泵，其中以潛水式的吸水泵2為佳，該吸水泵2功率為多級可調(diào)，聯(lián)通中央控制系統(tǒng)9，吸水泵2由所述中央控制系統(tǒng)9控制。

所述多腔式封閉預(yù)混罐也采用多腔嵌套的一個復(fù)合罐實現(xiàn)全部功能。

如圖3所示，所述混料罐6內(nèi)設(shè)有上層倉61和下層倉66，所述上層倉61和下層倉66的同一側(cè)分別設(shè)有混料罐進水口68和混料罐出水口69，所述上層倉61的底部遠離混料罐進水口68的位置設(shè)有與下層倉66連通的通孔，所述通孔處設(shè)有過濾網(wǎng)65，所述上層倉61的頂部設(shè)有排氣孔64及所述填料口，所述下層倉66內(nèi)設(shè)有靜態(tài)混合器a67，所述混料罐進水口68與所述吸水泵2連接。

本發(fā)明的一實施例中，所述儲料倉的底部設(shè)有兩個填料口，所述上層倉61的頂部設(shè)有填料口I62和填料口II63，所述填料口I62和填料口II63分別與所述儲料倉的兩個填料口連通。

如圖4-5所示，所述反應(yīng)罐5內(nèi)設(shè)有多組靜態(tài)混合器b53，所述反應(yīng)罐5的下端相對兩側(cè)分別設(shè)有反應(yīng)罐進水口51和反應(yīng)罐出水口52，所述反應(yīng)罐進水口51與所述混料罐出水口69連通，所述反應(yīng)罐出水口52與所述控制罐7連通。

本發(fā)明的一實施例中，所述反應(yīng)罐5內(nèi)設(shè)有四組靜態(tài)混合器b53。

如圖6-7所示，所述控制罐7的靠近底部位置設(shè)有控制罐進水口71，與控制罐進水口71相對的另一側(cè)靠近上部設(shè)有控制罐出水口72，在所述控制罐出水口72處設(shè)有位于控制罐7內(nèi)部的一彎型導(dǎo)管，所述導(dǎo)管的開口延伸至控制罐7的底部。所述控制罐7的上端設(shè)有溢流口73，所述控制罐7內(nèi)設(shè)有液位計74，所述液位計74與所述中央控制系統(tǒng)9連接。所述液位計74用于監(jiān)測所述控制罐7內(nèi)的液位高度、且將監(jiān)測信號發(fā)給所述中央控制系統(tǒng)9，所述中央控制系統(tǒng)9根據(jù)液位計74的反饋信號控制混料罐6內(nèi)的進水速度及下游所述高壓噴灑系統(tǒng)的出水速度，實現(xiàn)液位平衡。

如圖8所示，所述高壓噴灑系統(tǒng)包括灑水泵3和噴槍8，其中噴槍8與灑水泵3連接。灑水泵3用以加壓上游控制罐7中混勻的改性粘土懸濁液，經(jīng)過加壓后的改性粘土懸濁液經(jīng)過噴槍8噴灑到赤潮水體表面，灑水泵3由所述中央控制系統(tǒng)9控制。灑水泵3可以為不同原理的高壓泵，其中以高壓泥漿泵為佳。

所述動力系統(tǒng)是集成在整個機械裝置內(nèi)的柴油或汽油發(fā)電機，其額定輸出功率達到整個機械裝置運轉(zhuǎn)功率的兩倍以上為宜。

螺旋輸送儲料倉1中的改性粘土通過兩套螺旋送料機10由下部填料口向混料罐6內(nèi)填料，是儲料與填料系統(tǒng)的主要組成部分，具有按導(dǎo)向輸料和填料和速度可控等特點。反應(yīng)罐5增加了改性粘土和水的反應(yīng)時間，以增加改性粘土懸濁液的均勻度。混料罐、反應(yīng)罐、控制罐是混流系統(tǒng)的主要組成部分，混流系統(tǒng)從赤潮發(fā)生水域連續(xù)吸納水作為改性粘土的分散劑，通過特定機械造型促使水流在推進時形成可調(diào)諧湍流，實現(xiàn)改性粘土材料與水的快速混合與熟化。噴灑泵3連接噴槍進行噴灑，構(gòu)成了高壓噴灑系統(tǒng)，對熟化后的改性粘土懸濁液加壓、并按照程序設(shè)定方式在赤潮水體表面噴灑。所需的動力均由自帶的動力系統(tǒng)(發(fā)電機)提供。所有的設(shè)備和電器均由中央控制系統(tǒng)9(控制面板)統(tǒng)一控制。中央控制器通過線路集成和電子控制，對整個機械裝置的動力輸出、進出水量、水流路徑、進料速度、混料強度、加壓強度、掃場幅寬與頻率等進行中央控制。

本發(fā)明所述裝置的工作原理是：

如圖8所示，本發(fā)明包括五大系統(tǒng)，螺旋輸送儲料倉1的底部預(yù)設(shè)兩套螺旋送料機10，推動改性粘土材料通過預(yù)設(shè)的填料口向混合罐6內(nèi)填料M，是儲料與填料系統(tǒng)的主要組成部分。在混合罐5內(nèi)，從側(cè)面經(jīng)供水泵2加入的海水N與從混合罐6上部加入的改性粘土初步混合，經(jīng)過混合罐6底部預(yù)設(shè)的靜態(tài)混合器a67初步混合，形成混料G；然后混料G通過混合罐6內(nèi)部的導(dǎo)管進入到反應(yīng)罐5中的靜態(tài)混合器b53中，在反應(yīng)罐5內(nèi)經(jīng)靜態(tài)混合器b53進行充分混合，隨后通過內(nèi)部導(dǎo)管進入控制罐7內(nèi)。反應(yīng)罐5的作用主要是強化改性粘土在水中的反應(yīng)活化，實現(xiàn)改性粘土懸濁液的均勻分散?？刂乒?內(nèi)的改性粘土懸濁液的液位高度則通過液位計74監(jiān)測，根據(jù)液位計74的反應(yīng)來控制整套設(shè)備內(nèi)的供水泵2和噴灑泵3的頻率調(diào)節(jié)。供水泵2與混合罐6及之后串聯(lián)的反應(yīng)罐5和控制罐7是混流系統(tǒng)的主要組成部分。灑水泵3一頭連接控制罐7，另一頭連接噴槍進行噴灑，構(gòu)成了高壓噴灑系統(tǒng)。所需的動力均由自帶的動力系統(tǒng)(發(fā)電機)提供。所有的設(shè)備和電器均由中央控制系統(tǒng)9(控制面板)統(tǒng)一控制。

本發(fā)明提供的一種利用改性粘土治理赤潮的裝置，可以實現(xiàn)改性粘土法防控赤潮時必需的儲料、填料、混料和噴灑的機械化作業(yè)與集成，并通過控制改性粘土材料與水混合的強度與時間、播撒至赤潮水體的方式而優(yōu)化改性粘土材料的除藻性能。

一種利用前述裝置治理赤潮的方法，所述方法包括以下幾個步驟：

1)填料，螺旋輸送儲料倉1內(nèi)物料通過物料推進器送至混料罐6內(nèi)；

2)在混料罐6內(nèi)進行初步混料，通過供水泵2將海水輸送至混料罐6內(nèi)，海水與從混料罐6的上部加入的改性粘土混合，經(jīng)過混料罐底部預(yù)設(shè)的靜態(tài)混合器a67進行初步混合；

3)在反應(yīng)罐5內(nèi)進行充分混合，物料由混料罐6進入反應(yīng)罐5內(nèi)的靜態(tài)混合器b53中，通過靜態(tài)混合器b53進行充分混合，隨后通過內(nèi)部導(dǎo)管進入控制罐7中；

4)通過灑水泵將控制罐7中的改性粘土懸濁液導(dǎo)流進行加壓后噴向發(fā)生赤潮的水體表面，通過液位計74監(jiān)測控制罐7內(nèi)的液位高度。

進一步地，所述物料推進器、供水泵2、灑水泵3及液位計74都與中央控制系統(tǒng)9連接，所述中央控制系統(tǒng)9根據(jù)供水泵2進水速度和液位計74的反饋信號控制物料推進器的進料速度、供水泵2的進水速度、灑水泵3的出水速度，實現(xiàn)液位平衡和改性粘土噴灑濃度控制。

本發(fā)明遵照改性粘土法防控赤潮的技術(shù)要求，按照模塊化設(shè)計了可以實現(xiàn)改性粘土材料儲備、與水混合和高壓噴灑的不同功能單元，然后按照工程化運行所必需的機械化和集成化需求，進行了儲料、填料、混料及噴灑的集成化和程序化控制。

針對廣西防城港核電廠冷源取水海域的球形棕囊藻赤潮，為用戶研發(fā)并制備了上述改性粘土專用噴灑設(shè)備，實現(xiàn)了自動填料、均勻混漿、濃度可調(diào)、高效噴灑的一體化、全自動作業(yè)要求。在赤潮暴發(fā)的實際作業(yè)過程中，僅需在碼頭將設(shè)備吊裝進船艙固定后，一人對操控面板進行操作，即可對赤潮暴發(fā)海域進行改性粘土噴灑作業(yè)，消除棕囊藻赤潮，從而保障核電廠冷源取水系統(tǒng)的安全運轉(zhuǎn)。

以上所述僅為本發(fā)明的實施方式，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進、擴展等，均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。