CN113800649B - 一种海洋石油污染区微生物寄居式降解装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于污染物降解设备技术领域，具体涉及一种海洋石油污染区微生物寄居式降解装置。该装置包括多个降解单元，降解单元包括浮盘和清理装置，相邻两个降解单元的浮盘之间通过连接管连接；清理装置包括外壳、吸油层、寄居球、衔接管；外壳上开设有多个网孔，吸油层设置在外壳内部，并与外壳之间留有距离，吸油层上设有多个筛孔，寄居球位于吸油层内壁，并与吸油层内壁贴合，寄居球上负载有能够降解石油的微生物，衔接管的一端连接在寄居球上，另一端依次贯穿吸油层、外壳，最终与浮盘连接。本发明的装置给微生物的生存和降解石油提供了一个相对稳定的寄居场所，避免微生物被海水冲散，提高石油降解效果。

Description

一种海洋石油污染区微生物寄居式降解装置

技术领域

本发明属于污染物降解设备技术领域，具体涉及一种海洋石油污染区微生物寄居式降解装置。

背景技术

海洋石油污染是指石油入海后的变化。石油入海后即发生一系列复杂变化，包括扩散，蒸发，溶解，乳化，光化学氧化，微生物氧化，沉降，形成沥青球，以及沿着食物链转移等过程。这些过程大多是交互进行的。过度的、长期的石油污染会影响海中生态，破坏水质，影响海洋生物的生存，因此，海洋石油污染处理是必不可少的措施。

海洋石油污染常见的方法是微生物降解，选择可降解石油的微生物，将其投入到海洋中，利用微生物的新陈代谢活动实现海体的净化。目前，微生物降解技术已经应用的比较成熟。比如谭丰田等人进行的海洋石油降解菌的分离和生物修复研究(谭田丰.海洋石油降解菌的分离鉴定及其在海洋石油污染生物修复中的应用研究.)，宋志文等人进行的海洋石油污染物的微生物降解与生物修复研究(宋志文,夏文香,曹军.海洋石油污染物的微生物降解与生物修复[J].生态学杂志,2004(03):99-102.)。这些研究均显示微生物在海洋石油的降解过程中具有非常优越的作用。

现有技术存在的问题是，微生物是体积非常小的生命体，其虽然可以降解微生物，但是在海水中难以稳定存在于某一区域，很容易被海浪等冲散，这就不利于微生物的应用。因此，需要开发一种与微生物降解技术配套使用的装置，以便于给微生物的生长和净化水体作用提供寄居地。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种海洋石油污染区微生物寄居式降解装置。

本发明的目的是提供一种海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，包括多个降解单元，所述降解单元包括浮盘和清理装置，相邻两个所述降解单元的所述浮盘之间通过连接管连接；

所述清理装置包括外壳、吸油层、寄居球、衔接管；所述外壳上开设有多个网孔，所述吸油层设置在所述外壳内部，并与所述外壳之间留有距离，所述吸油层上设有多个筛孔，所述寄居球位于所述吸油层内，并与吸油层内壁贴合，所述寄居球上负载有能够降解石油的微生物，所述衔接管的一端连接在所述寄居球上，另一端依次贯穿所述吸油层、外壳，最终与所述浮盘连接。

优选的，上述海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，所述网孔设置为直径0.5-2cm的圆形孔。

优选的，上述海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，所述筛孔的直径设置为2-4mm的圆形孔。

优选的，上述海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，所述寄居球为多孔陶瓷或者填充了活性炭的网球。

优选的，上述海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，还包括循环式清扫装置，所述循环式清扫装置设置在所述外壳与所述吸油层之间，其包括动力装置、控制器和清扫单元，所述衔接管外部、位于所述外壳与所述吸油层之间的部分与所述清扫单元转动连接，所述清扫单元上设置有控制其转动的所述动力装置，所述控制器与所述动力装置连接。

优选的，上述海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，所述动力装置为角位移电机，所述清扫单元包括电动伸缩杆、弧形杆和清扫刷，所述控制器与所述电动伸缩杆连接；

所述衔接管外部、位于所述外壳与所述吸油层之间的部分与所述电动伸缩杆的一端连接，所述电动伸缩杆的另一端安装有所述弧形杆的顶端，所述弧形杆上分散安装有多个所述清扫刷；

当所述电动伸缩杆压缩时，所述清扫刷与所述吸油层表面接触，当所述电动伸缩杆伸长时，所述清扫刷与所述外壳内壁接触。

优选的，上述海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，多个所述弧形杆底端通过转接头可拆卸连接。

优选的，上述海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，还包括循环装置，所述循环装置包括注液球和回收管，所述注液球位于所述寄居球内部，并且二者连通，所述回收管顶部位于所述衔接管内部，底部贯穿所述寄居球设置，并且与所述注液球内部连通，所述回收管的进液口与安装在所述衔接管上的所述循环泵的出水口端连通，所述循环泵的进水口位于所述衔接管内，所述控制器与所述循环泵电连接。

优选的，上述海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，所述回收管的顶部具有两个进液口，其中一个进液口与所述循环泵的出水口端连通，另一个进液口用处设有封口盖封口。

优选的，上述海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，所述吸油层与所述清扫单元之间还设置有多个浮子，每个所述浮子上均连接有一个弹性的拉绳的一端，所述拉绳的另一端贯穿所述吸油层、所述寄居球，并连接在所述注液球上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明包括多个降解单元，降解单元包括浮盘和清理装置，多个降解单元通过连接管连接以后，将整个装置至于海水污染区域，在浮盘的浮力作用以及清理装置的重力作用下，浮盘漂浮在海面上，便于观察装置方位，清理装置位于海面下，便于进行微生物降解工作。

2、本发明的装置给微生物的生存和降解石油提供了一个相对稳定的寄居场所，避免微生物被海水冲散，也避免大量微生物逸散到海水中，在降解海洋石油的同时，避免大量微生物污染水体的现象。

3、本发明设置了循环式清扫装置适时对外壳和吸油层进行清理，自动清理过程提高了装置的石油降解效率。

4、为了提高微生物的降解效率，使已降解了石油的微生物休养，使未降解石油的微生物发挥其功效，本发明设置了具有微生物供给和回收功能的循环装置。

5、本发明通过设置可运动的浮子，既可以缓冲海水对装置的冲击，又可以使多个浮子可与外壳内多个空间接触，则可实行外壳内部全方位的动态石油降解作用。

附图说明

图1为实施例1的多个降解单元的连接示意图；

图2为实施例1的清理装置的初始状态的内部结构图；

图3为实施例1的清理装置清扫外壳时的内部结构图；

图4为实施例1的清扫单元与衔接管的连接结构俯视图；

图5为实施例2的清理装置的初始状态的内部结构图；

图6为实施例3的清理装置的初始状态的内部结构图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

一种海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，参见图1-4，包括多个降解单元，降解单元包括浮盘1和清理装置2，浮盘1为圆柱或者立方体形状，其充当连接和漂浮作用，相邻两个降解单元的浮盘1之间通过连接管3连接起来成网格形状，连接管3可采用刚性管或者软管，参见图1。清理装置2安装在浮盘1的下方，清理装置2的主要目的是寄居能够降解海洋石油的微生物。将多个降解单元通过连接管3连接以后，将整个装置至于海水污染区域，在浮盘1的浮力作用以及清理装置2的重力作用下，浮盘1漂浮在海面上，便于观察装置方位，清理装置2沉于水中，位于海面下，便于进行微生物降解工作。

清理装置2的结构参见图2-4，包括外壳21、吸油层22、寄居球23、衔接管24。外壳21可沉入水底，其上开设有多个网孔，掺杂有石油的海水可进入其内部，网孔的尺寸设置为可以阻挡海藻、海洋动物等进入外壳21内的尺寸，比如将网孔设置为直径0.5-2cm的圆形孔。吸油层22设置在外壳21内部，并与外壳21之间具有1-10cm的距离，吸油层22与外壳21之间的空间内可容纳一定量的海水，此处的海水经过了外壳21上网孔的杂质过滤，仅允许小颗粒或者液态物质进入到其内部，便于微生物发挥降解作用。吸油层22其作用是吸附石油，可采用亲油材质制备，吸油层22上设有多个筛孔，筛孔的尺寸小于网孔的尺寸，比如将筛孔的直径设置为2-4mm的圆形孔，可阻挡从网孔中渗漏的大颗粒杂质。寄居球23位于吸油层22内部，并与吸油层22内壁贴合，寄居球23采用多孔陶瓷或者填充了活性炭的网球。微生物菌液负载在寄居球23上，方便微生物的繁殖。衔接管24的一端连接在寄居球23上，另一端依次贯穿吸油层22、外壳21，最终与浮盘1连接。由于网格形状的多个降解单元位置便于控制位置，则寄居球23及其内部的微生物存在的海水区域是较为稳定的。

清理装置2工作原理如下：从衔接管24内注入能够降解石油的微生物菌液或者菌剂，则微生物吸附在寄居球23上并进行繁殖，还可通过衔接管24向寄居球23内注入供微生物繁殖的培养基。随着微生物的繁殖和移动，其逐渐充满整个寄居球23。接着将清理装置2至于海洋石油污染区域后，携带有石油的海水依次经过外壳21、吸油层22，并最终与寄居球23上寄居的微生物接触，外壳21阻挡了海藻等大型非石油杂质的进入，给石油与微生物的接触留足了空间，吸油层22将海水中石油富集在其内部，提高局部空间内石油含量，增加清理装置2对石油的吸附量，由于吸油层22与寄居球23是直接接触的，则微生物可逐渐降解吸油层22上的石油，最终实现了海洋石油的降解处理工作。

本实施例的装置给微生物的生存和降解石油提供了一个相对稳定的寄居场所，避免微生物被海水冲散，也避免大量微生物逸散到海水中，在降解海洋石油的同时，避免大量微生物污染水体的现象。

为了防止外壳21以及吸油层22被海藻等杂质完全堵塞，本实施例还设置了循环式清扫装置，循环式清扫装置设置在外壳21与吸油层22之间的空间内，循环式清扫装置包括角位移电机、控制器和清扫单元，清扫单元包括电动伸缩杆4、弧形杆41和清扫刷42。

衔接管24外部、位于外壳21与吸油层22之间的部分套设有轴承25，轴承25的内圈与衔接管24外壁连接，轴承25外壁安装有电动伸缩杆4的固定端，轴承25或者衔接管24上设有控制轴承25转动的角位移电机，则电动伸缩杆4可相对于衔接管24转动。电动伸缩杆4的伸缩端安装有弧形杆41的顶端，弧形杆41上分散安装有多个清扫刷42，弧形杆41兼具刚性和弯曲性，其采用可弯曲不锈钢板；当电动伸缩杆4处于长度最短的压缩状态下，弧形杆41为过度弯曲的弧度，且此时弧形杆41上的清扫刷42与吸油层22表面接触，能够清扫吸油层22，当电动伸缩杆4逐渐伸长，其将弧形杆41推向靠近外壳21的位置，弧形杆41从过度弯曲的弧度转换到过度张开的弧度，此时清扫刷42与外壳21内壁接触，并能对外壳21进行清扫。

控制器分别与角位移电机、电动伸缩杆4和电源连接，控制器用于控制角位移电机、电动伸缩杆4的工作；多个循环式清扫装置可共用一个控制器，也可每个循环式清扫装置匹配一个控制器。

在控制器内预先设置程序，初始状态下，电动伸缩杆4的长度处于中等长度，此时清扫刷42既不与吸油层22接触，也不与外壳21接触，参见图2。每隔一段时间T1，启动角位移电机、电动伸缩杆4的工作模式一，电动伸缩杆4伸长，则弧形杆41靠近外壳21运动，并且清扫刷42与外壳21内壁接触时，利用电动伸缩杆4的转动带动清扫刷42清理掉外壳21上附着的海藻等物质，参见图3；工作模式一运行一段时间T2后，控制器启动角位移电机、电动伸缩杆4的工作模式二，电动伸缩杆4压缩，则弧形杆41靠近吸油层22运动，并且清扫刷42与吸油层22外壁接触时，利用电动伸缩杆4的转动带动清扫刷42清扫刷42清理吸油层22上附着的堵塞物。经过一段时间T3后，关闭角位移电机、电动伸缩杆4的工作，并且电动伸缩杆4恢复到初始状态。优选的，清扫刷42可采用毛刷，能够伸入到网孔或者筛孔内进行深度清理。

为了增加清理效果，多个弧形杆41底端通过转接头可拆卸连接，则当弧形杆41顶端向外壳21靠近时，多个清扫单元呈花瓣形状展开，由于弧形杆41具有一定韧性，则清扫刷42与外壳21内壁之间产生了相互压力；另外，当弧形杆41顶端向吸油层22靠近时，多个清扫单元呈花骨朵状收起，由于弧形杆41具有一定韧性，则清扫刷42与油层22外壁之间产生了相互压力；上述压力配合扫刷42的转动时，则转化为清扫刷42的深度清扫动力。

优选的，为了便于装置的安装，外壳21由上半球壳和下半球壳可拆卸连接而成，比如螺接或者通过螺栓连接。

实施例2

一种海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，与实施例1的结构基本相同，区别在于，为了提高微生物的降解效率，使已降解了石油的微生物休养，使未降解石油的微生物发挥其功效，本实施例设置了具有微生物供给和回收功能的循环装置。

参见图5，循环装置包括注液球5和回收管51，注液球5位于寄居球23内部，并且注液球5内部与寄居球23连通，回收管51顶端位于衔接管24内部，回收管51的底部贯穿寄居球23设置，并且与注液球5内部连通，回收管51的顶部具有两个进液口，其中一个进液口与安装在衔接管24上的循环泵53的出水口端连通，另一个进液口用于注入新鲜的微生物菌液或者菌剂，待注入完毕后，该进液口利用封口盖封口。循环泵53的进水口位于衔接管24内，或者循环泵53的进水口处安装有进水管的一端，进水管的另一端位于吸油层22附近。控制器与循环泵53电连接。

本实施例的工作原理与实施例1的不同之处在于：通过回收管51的设置有封口盖的进液口注入新鲜的微生物菌液或者菌剂，新的微生物先进入注液球5内，并在其内部富集，由于在降解石油的时候，与吸油层22越接近的微生物越先发挥作用，则在控制器内预先写入程序，每隔一段时间T4开启循环泵53一次，开启时间可设置为T5，则与吸油层22靠近的微生物通过循环泵53进入到注液球5内部进行休养，注液球5内部的新鲜微生物运动到靠近吸油层22的位置，发挥其降解作用，通过循环泵53的反复循环，所有的微生物都可以参与到石油降解中，并且微生物具有休养和重新繁殖的时间，提高石油降解能效。

优选的，所有的连接管3之间相互连通，且每个连接管3上设有与其临近衔接管24(或回收管51顶部的用于注入新鲜微生物的进液口)相连通的软管，则在某一连接管3处注入微生物菌液，则对多个清理装置2进行微生物的注入工作。

实施例3

一种海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，与实施例2的结构基本相同，区别在于：

参见图6，吸油层22与清扫单元之间还设置有多个浮子6，围绕吸油层22的表面开设有多个通槽，每个通槽对应设置有一个浮子6，每个浮子6上均连接有一个弹性的拉绳61的一端，拉绳61的另一端贯穿吸油层22的通槽内壁以及寄居球23，并连接在注液球5上，拉绳61可沿着吸油层22的通槽内壁活动。此时，也可在寄居球23内设置允许拉绳61活动的通道，拉绳61穿接在通道内，然后与注液球5连接。

当循环泵53工作并带动液体循环时，外壳21内的液体是扰动的，则可带动浮子6的扰动，浮子6具有混合海水的作用，也可吸附石油，微生物可沿着拉绳61繁殖和移动，并最终富集在浮子6上，则微生物在浮子6上也可进行石油的降解，增加了微生物的作用范围。另外，由于浮子6是可运动的，既可以缓冲海水对装置的冲击，又可以使多个浮子6可与外壳21内多个空间接触，则可实行外壳21内部全方位的动态石油降解作用。

需要说明的是，本发明中未特别提及的部件连接关系均默认采用现有技术，由于其不涉及发明点，且为现有技术普遍应用，故不详述结构连接关系。

需要说明的是，本发明中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，其特征在于，包括多个降解单元，所述降解单元包括浮盘(1)和清理装置(2)，相邻两个所述降解单元的所述浮盘(1)之间通过连接管(3)连接；

所述清理装置(2)包括外壳(21)、吸油层(22)、寄居球(23)、衔接管(24)；所述外壳(21)上开设有多个网孔，所述吸油层(22)设置在所述外壳(21)内部，并与所述外壳(21)之间留有距离，所述吸油层(22)上设有多个筛孔，所述寄居球(23)位于所述吸油层(22)内，并与吸油层(22)内壁贴合，所述寄居球(23)上负载有能够降解石油的微生物，所述衔接管(24)的一端连接在所述寄居球(23)上，另一端依次贯穿所述吸油层(22)、外壳(21)，最终与所述浮盘(1)连接；

所述海洋石油污染区微生物寄居式降解装置还包括循环式清扫装置，所述循环式清扫装置设置在所述外壳(21)与所述吸油层(22)之间，其包括动力装置、控制器和清扫单元，所述衔接管(24)外部、位于所述外壳(21)与所述吸油层(22)之间的部分与所述清扫单元转动连接，所述清扫单元上设置有控制其转动的所述动力装置，所述控制器与所述动力装置连接；

所述动力装置为角位移电机，所述清扫单元包括电动伸缩杆(4)、弧形杆(41)和清扫刷(42)，所述控制器与所述电动伸缩杆(4)连接；

所述衔接管(24)外部、位于所述外壳(21)与所述吸油层(22)之间的部分与所述电动伸缩杆(4)的一端连接，所述电动伸缩杆(4)的另一端安装有所述弧形杆(41)，所述弧形杆(41)上分散安装有多个所述清扫刷(42)；

当所述电动伸缩杆(4)压缩时，所述清扫刷(42)与所述吸油层(22)外表面接触，当所述电动伸缩杆(4)伸长时，所述清扫刷(42)与所述外壳(21)内壁接触。

2.根据权利要求1所述的海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，其特征在于，所述网孔设置为直径0.5-2cm的圆形孔。

3.根据权利要求2所述的海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，其特征在于，所述筛孔的直径设置为2-4mm的圆形孔。

4.根据权利要求1所述的海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，其特征在于，所述寄居球(23)为多孔陶瓷或者填充了活性炭的网球。

5.根据权利要求1所述的海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，其特征在于，多个所述弧形杆(41)底端通过转接头可拆卸连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，其特征在于，还包括循环装置，所述循环装置包括注液球(5)和回收管(51)，所述注液球(5)位于所述寄居球(23)内部，并且二者连通，所述回收管(51)顶部位于所述衔接管(24)内部，底部贯穿所述寄居球(23)设置，并且与所述注液球(5)内部连通，所述回收管(51)的进液口与安装在所述衔接管(24)上的所述循环泵(53)的出水口端连通，所述循环泵(53)的进水口位于所述衔接管(24)内，所述控制器与所述循环泵(53)电连接。

7.根据权利要求6所述的海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，其特征在于，所述回收管(51)的顶部具有两个进液口，其中一个进液口与所述循环泵(53)的出水口端连通，另一个进液口用处设有封口盖封口。

8.根据权利要求6所述的海洋石油污染区微生物寄居式降解装置，其特征在于，所述吸油层(22)与所述清扫单元之间还设置有多个浮子(6)，每个所述浮子(6)上均连接有一个弹性的拉绳(61)的一端，所述拉绳(61)的另一端贯穿所述吸油层(22)、所述寄居球(23)，并连接在所述注液球(5)上。