一种浒苔负压海上沉降处置方法及装置

本发明属于浒苔处理，尤其涉及一种浒苔负压海上沉降处置方法及装置。

背景技术：

1、浒苔是绿藻类石莼科的一属，具有极强的繁殖能力。自2007年黄海近海海域第一次浒苔暴发以来，青岛、日照、烟台等沿海城市十六年间都曾受到浒苔侵袭。浒苔藻体漂浮在水面上，削弱了进入水中的光强，导致其他生物光合作用减弱，影响其他水生动植物的生长繁殖，极大破坏了生物的多样性。同时，岸边的绿潮会破坏海滨景观，影响沿海城市的生产生活。由于浒苔灾害对海洋生态环境和沿海城市的生产生活环境影响巨大，所以必须设法对浒苔灾害进行治理，最大程度地降低浒苔的负面影响。

2、目前，对浒苔的打捞较为成熟，但处理是一个棘手的问题。现有的浒苔处理方式主要包括陆上处理和海上处理。浒苔的陆上处理主要为填埋和资源化利用两种方式。其中，浒苔填埋对周围环境造成毁灭性的影响，上万吨浒苔填埋会产生巨大的恶臭气味，污染填埋场周边环境和地下水，同时造成土地盐碱化。因此现在各地都禁止填埋处理浒苔。而浒苔的季节性爆发和难易储存的特点，爆发期后海面上几乎看不见浒苔，由于效费比过低，因此对浒苔的资源化利用规模有限，无法用于夏季浒苔爆发的应急处理。

3、海上处理是目前较为先进的浒苔处理技术。技术专利cn 116040813 a发明公开了一种浒苔综合治理方法，主要包括以下步骤：首先在远海区域布置第一道拦截网，通过第一道拦截网围成远海浒苔治理区域，在远海浒苔治理区域对浒苔进行打捞，并对打捞出的浒苔进行喷洒浒苔生物菌剂，随后静置一段时间后，将浒苔再次推入海里；在近海区域布置第二道拦截网，通过第二道拦截网围成近海浒苔治理区域，在近海浒苔治理区域喷洒浒苔生物菌剂。通过在近海、远海分别布置双道拦截网，并且配合在远海与近海之间将浒苔打捞之后喷洒菌剂再次推入海里，整体实现远海与近海区域浒苔高效环保处理，保护区域内生态环境。该专利虽然可以实现浒苔爆发时期的大量处理，但该方法需要在海上喷洒腐熟剂，对海洋生物几乎是毁灭性打击。

4、现有专利cn 114737542a公开了一种应急处理海上打捞浒苔的方法，采用腐熟剂的方法进行腐熟处理。将浒苔打捞到岸边喷洒腐熟剂，利用微生物腐熟菌剂的快速腐熟作用，使浒苔在24小时内失去活性，随后将失去活性的浒苔运送至海中进行投海沉降，作为海洋生物的饵料。该方法能有效处理大量堆积的浒苔，实现了海上打捞浒苔的高效快速无害化应急处理，避免了可能带来的二次环境污染问题。该方案可以处理爆发时期的大量浒苔，但因为需要用到腐熟剂，对海洋环境的污染较大。

5、现有专利cn 106368192 b提出了一种海上浒苔处理系统，该系统由浮筒平台、混水系统、增压系统、水锤系统、管道变径调压系统、深排系统组成，采用动力船舶拖曳方式驱动。工作时，浮筒平台底部设置多个锥形浮筒，锥形浮筒之间设置轴流式切割刀盘，将浒苔纤维长度剪短；经过剪短处理的浒苔纤维通过管道进入增压系统的，增压系统为整个系统提供水流动力，其输出端连接水锤系统，利用水锤效应，增大浒苔密度；浒苔经过水锤系统增大密度后，进入管道变径调压系统，管道变径调压系统多次改变管径大小，则流过管道中的浒苔压强反复被加大、减少，再加大、减少，对浒苔管道反复进行负压排气；深排系统通过一根末端配重的软管，将多次负压排气后、密度增大的浒苔纤维导入水层中；该专利可以在海上直接对浒苔进行处理，不需要陆上转运和陆上处置，对市内交通和环境卫生、空气质量没有任何影响；全程都采用物理方式，不使用任何化学制剂，不改变浒苔的化学性质，经济环保、无污染，对海洋环境、海洋生态系统没有任何危害。但水锤工作时产生较大的振动噪音，同时效率较低，无法连续工作。因此该方案理论上可行，实际应用中存在较大困难。

6、海上处理主要包括浒苔腐熟沉降和浒苔物理沉降。浒苔腐熟技术虽然是主流的处理方案，但存在如下问题：

7、(1)需要对浒苔喷洒腐熟剂，腐熟剂会对海洋环境造成严重影响，由于生物富集作用，最终危害到人们的身体健康。

8、(2)该方案需要将浒苔打捞并运输到岸边，腐熟24小时后再投放到海里。浒苔的往返运输以及解包、装包过程需要消耗大量能源，处理步骤繁琐，自动化程度低，人工劳动强度大，占用岸边宝贵的土地资源。

9、专利cn 106368192 b中提到的浒苔物理沉降的方法，虽然采用纯物理方案进行沉降，但依然存在如下问题：

10、(1)将浒苔与水的混合物增压并产生水锤效应，随后经过管径调压系统多次进行处理，振动噪音大，能耗极高，效率较低，无法连续工作。

11、(2)由于管道长度的限制，浒苔在负压环境中所处的时间极短，对浒苔的处理不充分，同时管道内的负压是由流体流动产生的，负压强度与保压时间不能同时调节。

12、(3)该方案处理的是浒苔与水的混合物，为了使浒苔具有一定的流动性，需要加入大量的水，导致能量利用率很低。

13、综上所述，现有的浒苔处理方式仍存在较大的问题，因此亟需设计一种新的浒苔负压海上沉降处置方法，以弥补现有技术的缺陷。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种浒苔负压海上沉降处置方法及装置，所述技术方案如下：

2、本发明是这样实现的，一种浒苔负压海上沉降处置方法，该方法包括：

3、s1，将浒苔通过进料系统从常压环境进入负压处理系统内；

4、s2，在负压处理系统中，利用负压仓将浒苔内部气体膨胀后从气囊内部排出；当浒苔气囊内部气压与外界负压相等时，浒苔负压处理完成；

5、s3，将负压处理后的浒苔置于常压环境中，海水进入浒苔气囊内部并填补气体位置，完成气囊的气液置换后，利用输送系统将浒苔沉降至水中。

6、进一步，该方法还包括：进料系统中，采用活塞摆阀系统使活塞交替运动，将缸体内部的浒苔输送至负压环境中；摆阀交替对接活塞缸，使活塞交替泵送的物料连续进入到负压环境内，实现在负压条件下的连续进料处理。

7、进一步，该方法还包括：当浒苔进入到负压处理系统中时，浒苔在负压仓内被处理后进入到离心泵，离心泵通过旋转将浒苔带出负压环境，完成浒苔的负压沉降处理，最后通过输送系统的无轴螺旋输送机将浒苔输送至水下10m处。

8、在步骤s1中，进料系统参数包括：浒苔水料比为8:1，进料量为180t/h，混合物密度为1000kg/m3；活塞缸直径为0.4m，活塞行程为0.9m，活塞运动周期为3s。

9、在步骤s1中，进料系统参数还包括：摆阀摆动角度θ＝72°，摆阀运动时间为0.2s；利用液压马达在平衡位置提供动力，使曲轴转过平衡位置。

10、在步骤s2中，负压处理系统的螺旋输送机长3.2m。

11、本发明的另一目的在于提供一种浒苔负压海上沉降处置装置，该装置实施所述浒苔负压海上沉降处置方法，该装置包括：

12、进料系统，用于采用活塞摆阀系统使活塞交替运动，摆阀交替对接活塞缸，使活塞交替泵送的物料连续进入负压环境内，实现负压条件下连续进料功能；

13、负压处理系统，用于利用负压舱将浒苔进行负压处理，使浒苔气囊内部的气体排出，水在外部大气压的作用下被压入浒苔内部，完成浒苔的气液置换；

14、输送系统，用于将负压处理后的浒苔物料输送至水面以下10m处。

15、进一步，进料系统包括第一液压马达、曲轴、连杆、第一活塞缸、第一活塞、分配阀、缸体、摆动系统、第二活塞和第二活塞缸。

16、其中，第一活塞缸、第二活塞缸均与缸体固定连接，内部设置有第一活塞、第二活塞和连杆，连杆通过曲轴连接动力系统，由第一液压马达提供动力；分配阀一端连接第一活塞缸或第二活塞缸，另一端连接负压系统，通过摆动系统分配阀在第一活塞缸和第二活塞缸之间切换，完成交替进料动作；缸体内充满浒苔与水的混合物，使分配阀整体浸泡在水中；

17、第一活塞在第一活塞缸内，第二活塞在第二活塞缸内，两活塞交替运动；当第二活塞向左运动时，分配阀与第一活塞缸连接，第一活塞缸与缸体连接，缸体中的物料经过第二活塞的作用，被吸入第二活塞缸内；第二活塞继续运动，当第二活塞运动到极限位置时，换向运动开始，摆动系统推动分配阀运动，使分配阀与第二活塞缸进行对接，第一活塞缸与缸体内的物料相连；第二活塞向右运动，浒苔物料经过分配阀流入负压系统，实现两活塞的交替吸料泵料；由第一液压马达提供动力，第一活塞和第二活塞通过活塞杆连接到曲轴上，第一液压马达驱动曲轴旋转，从而带动第一活塞、第二活塞运动。

18、进一步，负压处理系统包括第二液压马达、负压舱体、第一无轴螺旋、抽气孔、第一进料管和排料水泵。

19、其中，第一进料管前端与进料装置的分配阀相连，后端与负压舱体相连；负压舱体通过抽气孔连接抽气装置，抽气装置持续工作将舱体内部的气体抽出，使负压舱体内部维持负压状态；

20、浒苔通过第一进料管进入到负压舱体内部，第二液压马达通过带动舱体内部的第一无轴螺旋进行旋转，将浒苔从舱体右侧推到左侧，浒苔在舱体内部被负压处理，使浒苔气囊内部气体排出，浒苔内部释放的气体通过抽气系统抽出；当浒苔的负压处理时间达到气囊气体释放的最大时间后，浒苔进入排料水泵中，通过水泵的泵送将浒苔与水的混合物从负压仓体内部泵送到仓外；当浒苔在水泵中时，水在外部大气压的作用下被压入浒苔内部，完成浒苔的气液置换过程，浒苔密度增大，沉降入海。

21、进一步，输送系统包括第三液压马达、第二无轴螺旋、第二进料管以及输送软管，将负压处理后的浒苔物料从第二进料管进入到螺旋输送机内部；第三液压马达带动第二无轴螺旋进行旋转，将浒苔物料输送至水面以下10m处；采用输送软管和第二无轴螺旋进行浒苔物料输送，且第二无轴螺旋无中心轴，在旋转过程中可以弯曲。

22、结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明通过对浒苔生物质特性的分析，创新性地提出了一种采用负压技术对浒苔进行灭活，进而就地进行海上沉降的处置方案，并提供了浒苔爆发时期的设备处理方案，解决了浒苔爆发时期处理量小于打捞量的难题，同时采用了实时沉降和纯机械处理的方法，提高了浒苔的处置效率，减少了对海洋环境的影响。

23、本发明提供了一套用于浒苔爆发时期的负压沉降设备方案，实现了在不破坏负压的条件下连续进出料，极大提高了设备的处理效率。同时，本发明解决了现有浒苔处理量小于打捞量的技术难题，降低了浒苔的处置成本。

24、本发明采用双活塞和摆动机构的交替配合，实现在不破坏负压的条件下连续进料和处理，大大提高浒苔的负压处理效率；采用曲柄连杆机构使双活塞连接到同一曲轴，实现了负压对活塞做正功，可以大大的节省进料的能源消耗；采用负压技术对浒苔进行处理，完成了浒苔气囊内的气液置换，浒苔密度增大，沉降入海。本发明采用纯物理方法沉降，不会对海洋环境造成负面影响。

25、作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：

26、1.传统沉降过程为渔船打捞，运送到码头后集中喷洒腐熟剂处理，在码头利用铲车转运及翻倒，24h后再装船运送到指定海域进行投放沉降。查阅资料可知，普通渔船油耗为12l/h，运输船投放一次消耗燃油约30l，铲车转运每百吨耗油共30l，忽略腐熟剂和其他的燃油消耗。渔船打捞量为5t/h，因此处理100t浒苔保守计算至少消耗燃油300l，即每吨浒苔需要消耗3l燃油。

27、而本发明设计的浒苔负压海上沉降设备集打捞、处理、沉降于一体，处理量为20t/h。整套设备使用50kw发电机即可满足需求。发电机油耗为10l/h，打捞船油耗为20l/h，每小时仅需30l柴油，因此每吨浒苔消耗1.5l燃油。按照柴油价格为7元/l，传统处理过程每吨浒苔需要花费3×7＝21元，而本发明的浒苔负压海上沉降设备每吨浒苔仅需1.5×7＝10.5元，处理每吨浒苔花费节约10.5元，面对每年数万吨的浒苔，该设备可显著降低浒苔处理成本。

28、2.本发明的浒苔负压海上沉降处理装置，可以在海上直接对浒苔进行处理，不需要陆上转运和陆上处置，对市内交通和环境卫生、空气质量没有任何影响；全程都采用物理方式，不使用任何化学制剂，不改变浒苔的化学性质，经济环保、无污染，对海洋环境、海洋生态系统没有任何危害；采取自动控制技术，结构简单、操作方便，可以连续作业，降低了劳动强度，节省了人力开支，低成本、高效率；可以持续不间断作业，全程采用自动控制，不需要人工进行打捞和处理作业，操纵方便，劳动强度低，处理效率高。

29、3.目前对浒苔处理是一个棘手的问题。现有的浒苔处理方式主要包括陆上处理和海上处理。浒苔的陆上处理主要为填埋和资源化利用两种方式。其中，浒苔填埋对周围环境造成毁灭性的影响，数以万吨计的浒苔填埋会产生大量的恶臭气体，污染填埋场周边环境和地下水，同时造成土地盐碱化。因此现在各地都禁止填埋处理浒苔。而浒苔的季节性爆发和难易储存的特点，爆发期过后海面上几乎看不见浒苔，由于效费比过低，因此对浒苔的资源化利用规模有限，且用于夏季浒苔爆发的应急处理耗资巨大。本发明的技术方案采用负压沉降的处理方式，将浒苔经过负压处理后沉降至水下，实现了浒苔从海里来，到海里去的无害化处理过程，解决了填埋法和腐熟法对环境的污染问题。同时，采用一台设备将浒苔沉降至海底，可大大降低浒苔的处理成本，解决了资源化利用效费比过低的问题，为浒苔处理提供了新思路和新方法。

30、4.传统的浒苔处理方案都是将浒苔打捞上岸，甚至先进的浒苔腐熟沉降，都是将浒苔打捞上岸进行处理后再沉降。而本发明采用负压的方法，在船上进行就地处理，就地沉降，彻底摆脱了浒苔打捞上岸的问题，克服了浒苔处理过程中的技术偏见。传统的负压处理时，进出料时都要破坏负压环境，这就导致负压处理不连续。本发明采用活塞摆阀系统进行进料，采用水泵在负压环境下抽料，可以实现在不破坏负压的情况下实现脉动进料，提高了设备的处理效率，克服了负压进出料时的技术偏见。