一种基于水射流的防污试验装置及试验方法与流程

本发明属于防污试验装置领域，特别涉及该领域中的一种基于水射流的防污试验装置及试验方法。

背景技术：

海洋附着生物又称海洋污损生物，是在船舶或海洋平台等海洋设施表面附着、生长和繁殖的各类动物、植物、微生物的总称。在中国海域发现的污损生物有大约650种，这些生物在人工水下设施的表面富集，会对海洋设施产生一定程度的损害，进而影响人类的海洋经济活动，从而形成污染，即海洋生物污损。海洋污损生物的危害有很多：对于船舶来讲，会增加船舶的航行阻力，增加燃料消耗，导致经济成本提高；对于海洋平台而言，海洋污损生物的附着会增加平台桁架的体积和粗糙度，增大海流对平台的影响；对于各类海洋仪器来说，海洋污损生物膜附着在仪器表面会导致信号的收发受到影响，也会导致信号失真等问题。

通过人为采取措施对海洋设施上的海洋污损生物进行防除称为海洋防污（marineantifouling），目前世界上对于海洋污损生物的防污技术从性质上主要可分为三大类：物理防污法、化学防污法和仿生防污法。

物理防污法主要通过物理手段减少或阻止海洋污损生物的附着。主要包括机械清除法、空化水射流清除法、超声波防污法、紫外线照射防污法等。机械清除法会对污损表面本身产生破坏，而且清洗效率不高，随着时间推移还会产生新的污损；空化水射流清除法中空泡的破损距离控制不好会对目标表面产生损坏，也会随时间推移产生新的污损；超声波防污法消耗能量较多，且由于对声波的传递还不能进行控制，因此对船员以及海洋中其他生物的健康会产生不利影响；紫外线照射防污法的缺点在于长时间使用会导致船体涂料的自由基反应，其产物会导致海洋生物的遗传畸形。

化学防污法主要是利用某些化学物质的特定化学性质对污损生物进行毒杀，降低其活性，干扰其附着过程，从而达到防污的目的。主要包括化学涂料防污法和电化学防污法。以上化学防污法，虽然效果明显，但对环境的破坏性很大。其释放的化学有毒物质或元素不仅会污染海洋环境，并且随着生物富集，这些有毒元素最终会积累到人类体内，对人的身体健康产生不利影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题就是提供一种观察对比海洋污损生物在不同恒定射流速度下在各种测试片表面附着情况的防污试验装置及试验方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于水射流的防污试验装置，其改进之处在于：所述的装置包括支架，在支架的底层放置水箱、顶层放置蓄水箱，在底层和顶层之间的中间层上夹持有两个以上的测试筒，在测试筒的底部设置测试片并使该测试片沉入水箱的水面之下，并且在各测试筒的测试片中至少有一片测试片带射流孔，在测试筒的顶部开口，在测试筒内设置浮球阀，该浮球阀的关闭水位高于水箱水位；在水箱内水面以下的位置安装过滤装置和水泵，其中过滤装置的滤膜前端与水箱内的水相通，滤膜后端与水泵的入水口相通；水泵的出水口通过进水管与蓄水箱相通，在蓄水箱的底部设置排水口，在排水口上连接排水管，该排水管经过转换接头分出与测试筒数量相同的排水管分支，各排水管分支分别从各测试筒的顶部开口插入测试筒内并与其内浮球阀的进水口相连接。

进一步的，测试片和测试筒之间采用螺纹连接。

进一步的，浮球阀的进水口位于其顶部，出水口位于其底部。

进一步的，过滤装置和水泵安装在水箱的底部。

进一步的，所述的过滤装置内置100um、50um、20um和10um的微孔滤膜。

进一步的，进水管的一端与水泵的出水口相通，另一端直接放入蓄水箱中。

进一步的，在蓄水箱的侧面设置进水口，进水管的一端与水泵的出水口相通，另一端与蓄水箱的进水口相通。

一种基于水射流的防污试验方法，使用上述的试验装置，其改进之处在于，包括如下步骤：

（1）将含有海洋污损生物的海水或培养液注入水箱中，根据试验需要调整各测试筒的测试片种类及各测试筒的浮球阀距离水箱内水面的高度；

（2）启动水泵，将水箱内的水吸入过滤装置中，经过过滤装置对不同大小的海洋污损生物进行分级过滤后生成不含海洋污损生物的过滤水，水泵的出水口通过进水管将过滤水送入蓄水箱内储存，由于在蓄水箱的底部设置排水口，并且排水口通过排水管、转换接头和排水管分支与各测试筒内浮球阀的进水口相连接，使过滤水最终流入各测试筒内，再穿过各测试筒内带射流孔的测试片流回水箱，在试验装置内形成稳定的水循环；

（3）由于浮球阀的关闭水位高于水箱水位，在过滤水源源不断流入各测试筒的情况下，使各测试筒内的水位高于水箱水位，并且浮球阀使各测试筒内的水位保持在其关闭水位不变，从而保证对各测试片的压力不变，如果测试片带射流孔则过滤水穿过射流孔的射流速度亦保持不变，从而可以在一段时间后观察对比海洋污损生物在不同恒定射流速度下在各种测试片表面的附着情况。

本发明的有益效果是：

本发明所公开的试验装置，基于水射流防污原理，利用水射流的作用防止海洋污损生物在带射流孔的测试片表面附着，使用海洋中存在最多的海水作为原料，耗能低且环保。

本发明所公开的试验装置，可以根据试验需要调整各测试筒的测试片种类，测试片的种类包括是否带射流孔，以及带有不同孔径、不同形状、不同布置方式的射流孔。还可以根据试验需要调整各测试筒的浮球阀距离水箱内水面的高度，即调整浮球阀的关闭水位高度，从而控制各测试筒内的水位，此外浮球阀还可使测试筒内的水位保持不变。由于水穿过射流孔的射流速度由测试片所受水压决定，而测试片所受水压则由测试筒内的水位决定，在测试筒内水位保持不变的情况下，可使水穿过射流孔的射流速度亦保持不变。从而可以在一段时间后观察对比海洋污损生物在不同恒定射流速度下在各种测试片表面的附着情况。

本发明所公开的试验装置，测试片和测试筒之间采用螺纹连接，更换方便；过滤装置内置不同尺度的微孔滤膜，过滤效率高。

本发明所公开的试验方法，通过过滤装置处理含有海洋污损生物的海水或培养液，然后将生成的过滤水直接注入测试筒，形成一个稳定的水循环，避免了单纯地向上端蓄水箱注入纯净水，导致水箱中海水或培养液温度、盐度以及ph等条件的改变，从而保证试验装置可稳定运行24小时以上，并能够很好的为海洋污损生物提供必需生存环境，保证试验效果的准确性和可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例1所公开试验装置的结构示意图；

图2是本发明实施例1所公开试验装置中测试筒的内部结构示意图；

图3是本发明实施例2所公开试验装置的内部结构剖视图；

图4是本发明实施例2所公开试验装置中三种不同测试片的横截面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，如图1，2所示，本实施例公开了一种基于水射流的防污试验装置，所述的装置包括支架1，在支架的底层放置水箱2、顶层放置蓄水箱6，在底层和顶层之间的中间层上夹持有两个测试筒8，在测试筒的底部设置测试片10并使该测试片沉入水箱的水面之下，并且在各测试筒的测试片中至少有一片测试片带射流孔，在测试筒的顶部开口，在测试筒内设置浮球阀9，该浮球阀的关闭水位高于水箱水位；在水箱内水面以下的位置安装过滤装置3和水泵4，其中过滤装置的滤膜前端与水箱内的水相通，滤膜后端与水泵的入水口相通；水泵的出水口通过进水管5与蓄水箱相通，在蓄水箱的底部设置排水口，在排水口上连接排水管，该排水管经过转换接头分出与测试筒数量相同的排水管分支7，各排水管分支分别从各测试筒的顶部开口插入测试筒内并与其内浮球阀的进水口相连接。

在本实施例中，测试片和测试筒之间采用螺纹连接以便根据试验需要更换测试片。浮球阀的进水口位于其顶部，出水口位于其底部。在测试筒内的水位尚未到达关闭水位时，水从浮球阀的底部出水口自然流出。过滤装置和水泵安装在水箱的底部。所述的过滤装置内置100um、50um、20um和10um的微孔滤膜以便提高过滤效率。进水管的一端与水泵的出水口相通，另一端直接放入蓄水箱中。

作为一种可供选择的方式，还可以在蓄水箱的侧面设置进水口，进水管的一端与水泵的出水口相通，另一端与蓄水箱的进水口相通。

本实施例还公开了一种基于水射流的防污试验方法，使用上述的试验装置，包括如下步骤：

（1）将含有海洋污损生物的海水或培养液注入水箱中，根据试验需要调整各测试筒的测试片种类及各测试筒的浮球阀距离水箱内水面的高度；作为一种可供选择的方式，在必要时还可根据试验需要调节测试筒距离水箱内水面的高度。

（2）启动水泵，将水箱内的水吸入过滤装置中，经过过滤装置对不同大小的海洋污损生物进行分级过滤后生成不含海洋污损生物的过滤水，水泵的出水口通过进水管将过滤水送入蓄水箱内储存，由于在蓄水箱的底部设置排水口，并且排水口通过排水管、转换接头和排水管分支与各测试筒内浮球阀的进水口相连接，使过滤水最终流入各测试筒内，再穿过各测试筒内带射流孔的测试片流回水箱，在试验装置内形成稳定的水循环；

（3）由于浮球阀的关闭水位高于水箱水位，在过滤水源源不断流入各测试筒的情况下，使各测试筒内的水位高于水箱水位，并且浮球阀使各测试筒内的水位保持在其关闭水位不变，从而保证对各测试片的压力不变，如果测试片带射流孔则过滤水穿过射流孔的射流速度亦保持不变，从而可以在一段时间后观察对比海洋污损生物在不同恒定射流速度下在各种测试片表面的附着情况。

实施例2，如图3，4所示，本实施例与实施例1的区别为试验装置有四个测试筒，其中a，c两片测试片带有不同形状和布置方式的射流孔，b，d两片不带。a，b两片测试片所在测试筒的浮球阀距离水箱内水面的高度相同，c，d两片测试片所在测试筒的浮球阀距离水箱内水面的高度相同，从而可以在一段时间后观察对比海洋污损生物在不同恒定射流速度下在a，b，c，d四片测试片表面的附着情况。