下潜式的微生物投放除油装置.pdf

本发明涉及一种海洋溢油处理技术领域的下潜式的微生物投放除油装置，其中：下潜装置动力系统、微生物培养液存储系统、吸盘喷洒器控制器、伸缩控制器与中央控制系统相连，微生物培养液存储系统通过微生物培养液输送管与吸盘喷洒器控制器、伸缩控制器相连，吸盘喷洒器运动动力系统与吸盘喷洒器控制器相连，吸盘喷洒器运动动力系统与吸盘注射控制器通过微生物培养液输送管相连接，吸盘注射控制器与吸盘注射器固结，伸缩器转向轴装于伸缩器上，伸缩器多功能喷头装在伸缩器上端。本发明利用生物法处理海上浮油提高了除油效率同时不会造成二次污染，避免了海面上可能的恶劣天气以及海浪运动对装置主体工作的影响，大幅地提升了生物浮油处理法的效果。

1、  一种下潜式的微生物投放除油装置，其特征在于包括：下潜装置动力系统、中央控制系统、微生物培养液存储系统、微生物培养液输送管、外伸式喷洒系统、吸盘喷洒器控制系统、吸盘喷洒器，其中外伸式喷洒系统、吸盘喷洒器以微生物培养液输送管与微生物培养液存储系统相连接，吸盘喷洒器通过微生物培养液输送管与吸盘喷洒器控制系统相连接，下潜装置动力系统、微生物培养液存储系统、外伸式喷洒系统、吸盘喷洒器全部通过电路与中央控制系统相连接。

2、  根据权利要求1所述的下潜式的微生物投放除油装置，其特征是，所述的下潜装置动力系统包括：蓄电池、压载水舱、水泵、升降控制舵和推进器，水泵与压载水舱相连接，蓄电池与水泵、升降控制舱及推进器相连接，整个下潜装置动力系统通过电路与中央控制系统相连接。

3、  根据权利要求1所述的下潜式的微生物投放除油装置，其特征是，所述的微生物培养液存储系统位于中央控制系统的上部，内部设置保温器维持微生物培养液存储系统内部温度。

4、  根据权利要求1所述的下潜式的微生物投放除油装置，其特征是，所述的微生物培养液输送管为软质管，连接外伸式喷洒系统、吸盘喷洒器、微生物培养液存储系统、吸盘喷洒器。

5、  根据权利要求1所述的下潜式的微生物投放除油装置，其特征是，所述的外伸式喷洒系统包括：伸缩控制器、伸缩器、伸缩器转向轴、伸缩器多功能喷头，其中伸缩器底端固定在伸缩控制器上，上半部分的伸缩由伸缩控制器操控，伸缩控制器内部固定有伸缩器的一部分，伸缩器底端与微生物培养液输送管相连接，伸缩器转向轴位于伸缩器之上，伸缩器多功能喷头连接在伸缩器的上端。

6、  根据权利要求1所述的下潜式的微生物投放除油装置，其特征是，所述的吸盘喷洒器包括：吸盘、吸盘注射器、吸盘注射控制器，其中吸盘下端固定在微生物培养液输送管上，吸盘注射器连接在吸盘注射控制器上，吸盘注射控制器置于吸盘之内，且下端与微生物培养液输送管相连接，上端与吸盘注射器相连，吸盘用于与油层底部的粘性固定。

7、  根据权利要求1所述的下潜式的微生物投放除油装置，其特征是，所述的吸盘喷洒器控制系统包括：吸盘喷洒器控制器、吸盘喷洒器运动动力系统，吸盘喷洒器控制器上端与微生物培养液输送管相连接，下端与吸盘喷洒器运动动力系统相接。

8、  根据权利要求1所述的下潜式的微生物投放除油装置，其特征是，所述的中央控制系统以电路与下潜装置动力系统、微生物培养液存储系统、外伸式喷洒系统、吸盘喷洒器控制系统相连接，中央控制系统接受操作指令，执行操作程序，将操作指令传送到各个系统。

下潜式的微生物投放除油装置
技术领域
本发明涉及的是一种海洋溢油处理技术领域的装置，具体地说，涉及的是一种下潜式的微生物投放除油装置。
背景技术
随着人类对海洋资源的大规模开发，海洋污染问题变得日益严重。在对海洋水体的诸多污染物中，石油污染占有重要的比例。海上的石油污染物主要来自突发性的船舶溢油事故，全球每年都有数百吨的石油在溢油事故中流入大江大海，使地球上的水体环境造成了巨大的破坏。现代世界上广泛采用的处理溢油的方法主要为物理法和化学法，但这两种方法都存在着诸多的缺点：物理处理法回收溢油，很难去除海水表面的油膜和海水中的溶解油，处理效率低下，而采用化学处理法则不可避免的会造成水体的二次污染。随着生物技术的发展，使用生物法处理溢油已成为新的发展方向。
经对现有技术的文献检索发现，张国平等在《交通科技》(2008年第3期，第107页)上发表的《生物处理法在船舶溢油事故中的应用探讨》中提出“生物净化法的处理原理是利用微生物降解分散到水中的有机污染物——原油，使其最终完全无机化。可降解石油的微生物种类繁多，主要有细菌、放线菌、酵母菌和霉菌等，此外蓝细菌和绿藻也能降解石油中的多种芳香烃。”国内外的研究人员已经就降解石油的微生物的选择与培养进行了长期的研究。王春艳等在《大连海事大学学报》(第34卷第3期，2008年8月，第9页)上发表的《石油降解菌的筛选及其降解特性》一文中提出利用假单胞菌Pseudomonas sp在适宜的环境下对柴油的平均除油率在70％左右，最高可达80.32％的实验结论。虽然生物技术人员在微生物选种方面已取得较大成果，但在现有的技术文献中尚无针对生物除油法设计的装置设备。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种下潜式的微生物投放除油装置，它能准确、高效的将用于降解石油的微生物投送到海上的溢油油层中，以达到使用生物法处理海上溢油的实际需要。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：下潜装置动力系统、中央控制系统、微生物培养液存储系统、微生物培养液输送管、外伸式喷洒系统、吸盘喷洒器控制系统、吸盘喷洒器。外伸式喷洒系统、吸盘喷洒器以微生物培养液输送管与微生物培养液存储系统相连接；吸盘喷洒器通过微生物培养液输送管与吸盘喷洒器控制系统相连接；下潜装置动力系统、微生物培养液存储系统、外伸式喷洒系统、吸盘喷洒器全部通过电路与中央控制系统相连接。
所述的下潜装置动力系统包括：蓄电池、压载水舱、水泵、升降控制舵和推进器，水泵与压载水舱相连接，蓄电池与水泵、升降控制舱及推进器相连接以提供电力。整个下潜装置动力系统通过电路与中央控制系统相连接。
所述的微生物培养液存储系统位于中央控制系统的上部，有机材料制成，内部设置保温器维持微生物培养液存储系统内部温度。
所述的微生物培养液输送管为软质管，连接外伸式喷洒系统、吸盘喷洒器、微生物培养液存储系统，吸盘喷洒器，用于将微生物培养液从微生物培养液存储系统输送到外伸式喷洒系统以及吸盘喷洒器控制系统，并通过吸盘喷洒器控制系统输送到吸盘喷洒器上。
所述的外伸式喷洒系统包括：伸缩控制器、伸缩器、伸缩器转向轴、伸缩器多功能喷头。伸缩器底端固定在伸缩控制器上，上半部分的伸缩由伸缩控制器操控。伸缩控制器内部固定有伸缩器的一部分，伸缩器底端与微生物培养液输送管相连接。伸缩器转向轴位于伸缩器之上。伸缩器多功能喷头连接在伸缩器的上端。伸缩器转向轴实现伸缩器上端的转向。伸缩控制器控制伸缩器的伸缩运动以及微生物溶液的流量并提供微生物溶液喷洒的动力。多功能喷头实现微生物溶液的多种喷洒形式。
所述的吸盘喷洒器包括：吸盘、吸盘注射器、吸盘注射控制器。吸盘下端固定在微生物培养液输送管上。吸盘注射器连接在吸盘注射控制器上。吸盘注射控制器置于吸盘之内，且下端与微生物培养液输送管相连接，上端与吸盘注射器相连。吸盘用于与油层底部的粘性固定。吸盘注射控制器用于控制吸盘注射器的伸缩与注射量。吸盘注射器用于实现将从微生物培养液输送管输送来的微生物溶液注射到油层之中。
所述的吸盘喷洒器控制系统上部与微生物培养液输送管相连接，下部与微生物培养液输送管相连接。所述的吸盘喷洒器控制系统包括：吸盘喷洒器控制器、吸盘喷洒器运动动力系统。吸盘喷洒器控制器上端与微生物培养液输送管相连接，下端与吸盘喷洒器运动动力系统相接，控制吸盘从下潜装置上弹出与收回。所述的吸盘喷洒器运动动力系统提供使吸盘弹出与收回的动力。
所述的中央控制系统以电路与下潜装置动力系统、微生物培养液存储系统、外伸式喷洒系统、吸盘喷洒器控制系统相连接。中央控制系统接受操作指令，执行操作程序，将操作指令传送到各个系统。
所述下潜式微生物投放除油装置的总体工作过程是：下潜式微生物投放除油装置的整体运动由下潜装置动力系统实现，下潜装置动力系统在中央控制系统的指令控制下依靠其内部的压载水舱、升降控制舵实现下潜式微生物投放除油装置的升浮运动，依靠推进器提供水平运动动力，依靠下潜装置动力系统，下潜式微生物投放除油装置可运动到指定的海域及适当的水下深度，吸盘喷洒器控制器接受到中央控制系统的指令，由吸盘喷洒器运动动力系统提供弹射的动力，将吸盘向油层方向弹离下潜装置，吸盘的表面与油层相粘结后，在吸盘注射控制器的操控下，吸盘注射器伸出吸盘并插入油层内，并将储存在微生物培养液存储系统内的微生物培养液通过微生物培养液输送管注射入油层，在完成注射操作后，吸盘被吸盘喷洒器运动动力系统回收到下潜式微生物投放除油装置上，在一处的微生物注射工作结束后，下潜式微生物投放除油装置可运动到另一处重复以上的注射工作。除对油层内部的注射功能外，本下潜式微生物投放除油装置亦能实现在油层表面的喷洒作业，其工作过程如下：在中央控制系统的操控下，依据不同的喷洒高度与角度的要求，伸缩控制器操控伸缩器的升降以及伸缩器转向轴的转向，在高度与角度合适后，多功能喷头将存储在微生物培养液存储系统内的微生物培养液通过微生物培养液输送管喷洒到油层表面上，在喷洒作业结束后，伸缩控制器控制伸缩器的收回，下潜式微生物投放除油装置可运动到另一处重复以上作业过程。
本发明的有益效果是：下潜式微生物投放除油装置可运动到油层之下，并保持悬浮静止状态，弹出的吸盘固定在油层之上，完成向油层中注射微生物溶液的操作，外伸式喷洒系统实现了海面上以及海岸上的喷洒。在以上的整个过程全部中，装置主体全部位于水下，而且由于吸盘与主体只是以微生物培养液输送管相连接，从而避免了海面上可能的恶劣天气以及海浪运动对装置主体的工作影响。将微生物注射进油层之中而不是大面积的播撒，不但大幅提高了效率还能极为有效地延长微生物的生存时间。因此，可以充分发挥生物法处理溢油事故的诸多优势，并有效提高其效率。
附图说明
图1是下潜式浮油处理器的主视图；
图中：下潜装置动力系统1，中央控制系统2，微生物培养液存储系统3，微生物培养液输送管4，吸盘喷洒器运动动力系统5，伸缩控制器6，吸盘喷洒器控制器7，伸缩器8，伸缩器转向轴9，伸缩器多功能喷头10，吸盘11，吸盘注射控制器12，吸盘注射器13，外伸式喷洒系统14。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括下潜装置动力系统1，中央控制系统2，微生物培养液存储系统3，微生物培养液输送管4，吸盘喷洒器控制系统，外伸式喷洒系统，吸盘喷洒器。外伸式喷洒系统、吸盘喷洒器以微生物培养液输送管4与微生物培养液存储系统3相连接；吸盘喷洒器通过微生物培养液输送管4与吸盘喷洒器控制系统相连接；下潜装置动力系统1、微生物培养液存储系统3、外伸式喷洒系统、吸盘喷洒器全部通过电路与中央控制系统相连接。
本实施例中，外伸式喷洒系统由伸缩控制器6，伸缩器8，伸缩器转向轴9，伸缩器多功能喷头10组成。
本实施例中，吸盘喷洒器由吸盘11，吸盘注射控制器12，吸盘注射器13组成。
本实施例中，吸盘喷洒器控制系统由吸盘喷洒器控制器7，吸盘喷洒器运动动力系统5组成。
下潜装置动力系统1通过电路与中央控制系统2相连，微生物培养液存储系统3通过电路与中央控制系统2相连，吸盘喷洒器控制器7通过电路与中央控制系统2相连，伸缩控制器6通过电路与中央控制系统2相连，微生物培养液存储系统3通过微生物培养液输送管4与吸盘喷洒器控制器7、伸缩控制器6相连，吸盘喷洒器运动动力系统5与吸盘喷洒器控制器7相连，吸盘喷洒器运动动力系统5与吸盘注射控制器12通过微生物培养液输送管4相连接，吸盘注射控制器12与吸盘注射器13固结，伸缩器转向轴9安装于伸缩器8上，伸缩器多功能喷头10安装在伸缩器8上端。
所述中央控制系统2的主体为一台电子计算机，它通过系统内的信号接收设备接受操作人员的外部指令信号，依据指令信号执行预先存储的操作程序，将操作指令传送到各个系统。
所述下潜装置动力系统1接收到中央控制系统2的运动指令，下潜装置动力系统由蓄电池、压载水舱、水泵、升降控制舵和推进器组成，水泵与压载水舱相连接，蓄电池与水泵、升降控制舱及推进器相连接以提供电力。此系统利用潜水器的升浮原理，即以水泵控制压载水舱中的海水体积的减增来实现整个装置的升潜，利用推进器为浮油处理器的运动提供动力，利用升降控制舵控制下潜式浮油处理器的运动方向。浮油处理器实施下潜后，在水下运动到制定的油层区域之下，保持装置的静止悬浮状态。
所述吸盘喷洒器控制器7为存储有控制程序的单片机，它接受到中央控制系统2的指令，将吸盘喷洒器向油层弹离下潜装置，此过程由吸盘喷洒器运动动力系统5提供弹射的动力。
所述吸盘喷洒器由吸盘11，吸盘注射控制器12，吸盘注射器13组成。吸盘11下端固定在微生物培养液输送管4上。吸盘注射器13连接在吸盘注射控制器12上。吸盘注射控制器12置于吸盘11之内，且下端与微生物培养液输送管4相连接，上端与吸盘注射器13相连。吸盘注射器13中设有流量阀门。吸盘喷洒器的表面由亲油材料制作，可以粘住油层，吸盘注射控制器12为存储有控制程序的单片机，它向吸盘注射器13发出控制指令，吸盘注射器13利用其内部的电动机实现上升，吸盘注射器13的阀门打开，微生物培养液存储系统3通过其内部的压力装置的作用将微生物溶液通过微生物输送导管4向吸盘注射器13输送，由吸盘注射器13中的流量阀门控制微生物溶液注射的流速和流量。操作结束后，吸盘注射控制器12控制吸盘注射器13的收回，吸盘喷洒器控制器7发出吸盘喷洒器的回收指令，控制吸盘喷洒器运动动力系统5中的卷扬机装置将吸盘喷洒器拉回下潜装置。
所述伸缩喷洒系统在海岸地带工作，伸缩控制器6为存储有控制程序的单片机，它接受到中央控制系统2的指令，控制伸缩器8的伸出运动以及伸缩器转向轴9的旋转运动，控制伸缩器8和伸缩器转向轴9的运动均由各自装置内部的液压连杆机构实现。当高度与角度合适时，微生物培养液存储系统3通过其内部的压力装置的作用下将微生物溶液通过微生物输送导管4向多功能喷头10输送。伸缩控制器6控制伸缩器多功能喷头10的喷洒过程。操作结束后，伸缩控制器6控制伸缩器8的收回运动以及伸缩器转向轴9的旋转复位运动。
当投放微生物溶液操作结束后，所述下潜装置动力系统1接收到中央控制系统2的运动指令，控制整个装置向下一个投放地点运动。
本实施例工作过程：整个装置整体运动由下潜装置动力系统1实现，下潜装置动力系统1在中央控制系统2的指令控制下依靠其内部的压载水舱、升降控制舵实现整个装置的升浮运动，依靠推进器提供水平运动动力，依靠下潜装置动力系统1，整个装置可运动到指定的海域及适当的水下深度，吸盘喷洒器控制器7接受到中央控制系统的指令，由吸盘喷洒器运动动力系统提供弹射的动力，将吸盘11向油层方向弹离下潜装置，吸盘11的表面与油层相粘结后，在吸盘注射控制器12的操控下，吸盘注射器13插入油层内，并将储存在微生物培养液存储系统3内的微生物培养液通过微生物培养液输送管4注射入油层，在完成注射操作后，吸盘11被吸盘喷洒器运动动力系统5回收到整个装置上，在一处的微生物注射工作结束后，整个装置可运动到另一处重复以上的注射工作。除对油层内部的注射功能外，整个装置亦能实现在油层表面的喷洒作业，其过程如下：在中央控制系统2的操控下，依据不同的喷洒高度与角度要求，伸缩控制器6操控伸缩器8的升降以及伸缩器转向轴9的转向，在高度与角度合适后，多功能喷头10将存储在微生物培养液存储系统3内的微生物培养液通过微生物培养液输送管4喷洒到油层表面上，在喷洒作业结束后，伸缩控制器6控制伸缩器8的收回，整个装置可运动到另一处重复以上作业过程。
本实施例利用生物法处理海上浮油提高了除油效率同时不会造成二次污染，避免了海面上可能的恶劣天气以及海浪运动对装置主体工作的影响，提升了生物浮油处理法的效果。