一种生物杀生剂在线试验装置及生物杀生剂试验方法
技术领域
本发明具体涉及一种生物防污(杀生)剂的现场试验装置以及采用该装置进行生物杀生剂评估的试验方法。
背景技术
滨海电厂(包括核电厂和火电厂)以及其他使用海水作为冷却水的工厂，均需要对冷却用海水进行物理化学处理，以防止海生物在冷却海水流经的区域附着生长，从而降低流体流量，降低换热效果，甚至于损害工业设备或管道。因此发展出很多防止海生物附着和生长的技术。在这一技术发展的过程中，化学处理是最常见的技术，但是往往会面临着需要向回路中添加或更换新的化学药剂(防污剂或杀生剂)的情况，所以在更换药剂前，就需要评估新的化学药剂是否可以有效防止海生物的附着和生长。
现有技术中如申请号为201420642614.5，名称为：一种海生物杀生剂性能评价装置的中国实用新型专利，公开了一种包括了钛材换热器、管路、泵、加药罐、海生物观测池以及液体流量计和阀门的性能评价装置，但是其仍然是用于实验室评价的装置，本质上还是静态试验评估，只是增加了海水的流动；海生物为人工放置的，不能完全代表现场实际情况；加药直接加入至观察箱，未事先充分混合。以上几种缺陷使得该专利中性能评价装置的试验结果有一定的局限性。
发明内容
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种海生物杀生(防污)剂的现场试验装置，用于评估新的化学试验药剂对海生物附着和生长的效果。
为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种海生物杀生剂试验装置，包括取水单元、进水分配单元、一个或多个试验单元、加药单元、连接在各单元之间的管道以及用于对各单元进行控制的控制模块，每个所述试验单元对应设置有至少一个所述加药单元，所述取水单元用于汲取海水并储存，所述进水分配单元用于将所述取水单元中的海水输送至所述试验单元，所述加药单元用于向所述试验单元中加入药剂。
根据本发明的一些优选实施方面，包括多个平行设置的试验单元，至少一个所述试验单元对应设置有至少两个所述加药单元。所述试验箱的数量可以依据具体试验药剂种类和加药量进行具体配置。
根据本发明的一些优选实施方面，所述加药单元包括溶药箱和加药计量泵，所述溶药箱用于存储已经配制好的试验药剂，所述加药计量泵用于控制向所述试验单元加入的试验药剂的量。在一些实施例中，计量泵为电磁隔膜式，泵头采用PVC材质，出口处配置多功能背压阀，带行程调节功能。
根据本发明的一些优选实施方面，所述试验单元包括试验箱以及设置在所述试验箱内的试样固定器，所述试样固定器用于固定试片。试验箱用于试验的开展，试验箱的前侧及顶盖设有透明观察窗口，试验箱上盖为可开启结构，设置密封圈等密封机构，保证运行期间试验箱的密闭性。每一个试验箱内均安装有试样固定器，用于在试验箱内安装试片。试样固定器可以采用挂钩等形式。
根据本发明的一些优选实施方面，所述试验箱内对应进水口的位置设置有挡板，所述挡板用于均匀分布进水，以减缓水流对所述试验箱内原有液体的冲击和影响。
根据本发明的一些优选实施方面，所述挡板包括连接部和阻挡部，所述连接部用于将所述阻挡部固定在所述试验箱内，所述连接部位于进水口的上方，所述阻挡部所在的平面垂直于进水口中液体的流入方向。
根据本发明的一些优选实施方面，每个所述试验箱上设置有溢流管道，每个所述试验箱的底部设置有排水管道，所述溢流管道和所述排水管道连通。
根据本发明的一些优选实施方面，所述进水分配单元设置在所述取水单元和加药单元之间；所述进水分配单元包括依次设置的进水泵、调节阀、止回阀以及压力表和流量传感器，所述加药单元的加药点位于所述止回阀与所述试验单元之间。进水泵为每一个对应的试验箱提供进水，为防止海水腐蚀，水泵腔体和水力部件须采用防腐蚀材料。流量传感器用于对每个试验箱的海水流量进行反馈，通过PLC调节进水泵变频器，保证流量在设定值下运行。流量传感器可选择非接触式或电磁式。每一个试验箱均设置透明塑料转子流量计以用于对流量传感器的校正和补充。
根据本发明的一些优选实施方面，所述加药单元与所述试验单元之间的管道上还设置有管道混合器，所述管道混合器用于将管道内的海水与加入的试验药剂进行混合。即管道混合器设置在加药点后，用于药液与海水的快速和均匀混合。
根据本发明的一些优选实施方面，所述取水单元包括汲取泵以及储水箱，所述汲取泵放置于海水中并用于将海水传送至所述储水箱中。海水汲取泵为潜水泵，安装在海水取水点，潜水泵安装距海底一定距离，并在吸水口设置防砂格栅。且为了抑制海生物在泵体的生长，保证潜水泵正常运行，潜水泵附近还设置有超声波防污装置。在一些实施例中，取水单元还包括安装于储水箱顶部的除砂器，经过除砂器过滤后的海水自动流入储水箱内。除砂器为转鼓式过滤器，用于对自潜水泵抽取的海水除砂，该除砂器可连续自动排泄海水中的海藻、杂质颗粒、细沙等。所述储水箱用于储存新鲜海水，箱顶安装超声液位传感器以实时反馈液位信息。当储水箱内液位低于预设值时，潜水泵自动启动进行抽水，直至水箱液位再次升至预设高度。储水箱一侧设有溢水口，与主管排水总管连通，当水箱内液位高于预设值时，多余的海水从溢水口排出，由此确保水位稳定。储水箱内设置有温度传感器和电导率传感器，用于对海水温度和含盐量的监测。
本发明的试验装置设置有排水总管，每个试验箱溢流出口的溢流管道通过支管与排水总管连接；储水箱的溢水口同样接入排水总管；同时，每个试验箱底部设有排水口和排水管道，通过球阀与排水总管连通，以备必要时排空海水。
根据本发明的一些优选实施方面，所述储水箱中安装有空白试样固定器，所述空白试样固定器用于固定与试验箱内相同的试片，以作为试验空白试样。
根据本发明的一些优选实施方面，控制模块包含电气控制箱和控制面板。电气控制箱用于向仪表和转动设备如泵体、阀门供电，单独安装于设备外部；为防海水腐蚀，箱体本体采用316L钣金加工而成，采用防水设计，密封防水等级IP66。操作面板安装于电控箱面板上部，为触摸屏式，用于实时显示流量、液位、温度、电导率等数据，并可用于系统参数设定及运行状态记录；采集的数据统一存储于控制面板的存储器中，支持数据输出接口，方便数据导出；为防止海水腐蚀，所有电缆线连接均采用工业重载防水接头。
根据本发明的一些优选实施方面，试验装置包括集装箱，用于整体试验装置的移动运输和固定，集装箱为20GP标准规格。集装箱外表面采用铝塑薄板封装，并于两者之间的空隙填充隔热棉，阻止集装箱内外部的热交换，降低能耗。集装箱内部安置进水分配单元、加药单元、试验单元和电气控制单元，箱内配备有空调，以保证内部温度相对恒定。
进一步的，集装箱设计有防台风措施，在集装箱四角采用地锚与地面拉结加固，钢丝拉绳采用花篮螺栓调节拉紧。集装箱顶部沿四周布置防雷导电镀锌圆钢，并设置可靠的接地。接地装置埋地2m，用4×40mm的镀锌角钢或者直径40mm的镀锌钢管，接地电阻不大于4欧姆。
进一步的，集装箱内顶部中央安装一个视频监控球机，对集装箱内的试验设备进行监视，可通过4G网络实现视频实时传输，以便试验人员随时了解试验进展和突发状况。
本发明还提供了一种根据如上所述的生物杀生剂在线试验装置进行杀生剂评估的试验方法，包括如下步骤：
1)充水：先启动取水单元中的汲取泵，将水源中的水输送至储水箱中；当储水箱中的液位达到储水箱最高限位的40％时，启动进水分配单元中的进水泵，对试验箱进行充水；
2)加药：当试验箱水位稳定，且试验箱进水泵的进水稳定且流量达到预设值后，打开加药单元中的加药计量泵向试验箱中进行加药；
3)试验：
在储水箱和试验箱内试样固定器上的试片浸入海水中，开始计时，试验开始。各种材料的试片数量至少两片。
试验测试各种海生物防污(杀生)剂环境下海生物在试片表面的附着情况，或者测试海生物防污(杀生)剂对各种材质(试片)的腐蚀情况。
当达到试验要求的周期后，关闭加药泵、进水泵和海水汲取泵、排空储水箱和试验箱内海水。并取下试片进行相关测试与分析。
由于采用了以上的技术方案，相较于现有技术，本发明的生物杀生剂试验装置，能够实现生物杀生剂的动态评估，生物随水直接进入试验单元中，更具有代表性；且设置有管道混合器，能够预先混合试验药剂和水，之后再加入至试验单元中，使得本发明的试验装置的试验结果的准确性更好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明优选实施例中生物杀生试验装置的示意图；
图2为本发明优选实施例中采用生物杀生剂试验装置进行试验的方法流程图；
附图中：1.海水汲取泵；2.储水箱；3.除砂器；4.进水分配单元；41.进水泵；42.调节阀；43.止回阀；5.管道混合器；6.试验单元；61.试验箱；62.挡板；63.溢流管道；64.排水管道；65.球阀；7.加药单元；71.溶药箱；72.加药计量泵；8.压力表；9.液位计；10.温度显示计；11.电磁流量计。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1海生物杀生剂现场试验装置
参见附图1，本实施例中的海生物防污(杀生)剂现场试验装置，包括取水单元、进水分配单元4、加药单元7、试验单元6、控制模块以及集装箱。以下对每个单元以及各单元之间的关系进行详细描述：
取水单元包括汲取泵1、储水箱2以及安装于储水箱2顶部的除砂器3，汲取泵1直接放置于海水中并用于将海水传送至储水箱2中。海水汲取泵1为潜水泵，安装在海水取水点，潜水泵安装距海底一定距离，并在吸水口设置防砂格栅。且为了抑制海生物在泵体的生长，保证潜水泵正常运行，潜水泵附近还设置有超声波防污装置。除砂器3为转鼓式过滤器，用于对来自潜水泵抽取的海水进行除砂，该除砂器3可连续自动排泄海水中的海藻、杂质颗粒、细沙等，经过除砂器3过滤后的海水自动流入储水箱2内。储水箱2用于储存新鲜海水，箱顶安装超声液位传感器即液位计9以实时反馈液位信息。当储水箱2内液位低于预设值时，潜水泵自动启动进行抽水，直至水箱液位再次升至预设高度。储水箱2一侧设有溢水口，与主管排水总管连通，当水箱内液位高于预设值时，多余的海水从溢水口排出，由此确保水位稳定。储水箱2内设置有温度传感器和电导率传感器，用于对海水温度和含盐量的监测，储水箱2的出水母管上设置有温度显示计10以及阀门。
具体的，本实施例中，海水汲取泵1的最大流量为8m3/h，防沙格栅滤网孔隙为5mm，储水箱2体积为2m3，储水箱2中液位计9为超声波式液位传感器。
进水分配单元4设置在储水箱2的出水母管和试验单元6之间，且对应试验单元6的个数设置数量。每组进水分配单元4包括依次设置的进水泵41、调节阀42、止回阀43以及压力表8和流量传感器即电磁流量计11。进水泵41为每一个对应的试验箱61提供进水，且为防止海水腐蚀，水泵腔体和水力部件须采用防腐蚀材料。流量传感器(电磁流量计11)用于对每个试验箱61的海水流量进行反馈，通过PLC调节进水泵41变频器，保证流量在设定值下运行。每一个试验箱61均设置透明塑料转子流量计(规格0-3m3/h)以用于对流量传感器的校正和补充。本实施例中进水泵41的最大流量为1.5m3/h，流量传感器为非接触式。
加药单元7包括溶药箱71和加药计量泵72，溶药箱71用于存储已经配制好的试验药剂，加药计量泵72用于控制向试验单元6加入的试验药剂的量。本实施例中，试验药剂为氧化性或非氧化性海生物防污(杀生)剂，如次氯酸钠、季铵盐等。计量泵72为电磁隔膜式，泵头采用PVC材质，出口处配置多功能背压阀，带行程调节功能。
试验单元6包括试验箱61以及设置在试验箱61内的试样固定器，试样固定器用于固定试片。本实施例中储水箱2中安装有空白试样固定器，用于安装与试验箱61内相同的试片，以作为试验空白样。试样固定器和空白试样固定器为相同的结构，如都为挂钩。试验箱61用于试验的开展，试验箱61的前侧及顶盖设有透明观察窗口，试验箱61上盖为可开启结构，设置密封圈等密封机构，保证运行期间试验箱61的密闭性。每一个试验箱61内均安装有一个或多个试样固定器，用于在试验箱61内安装试片。试样固定器可以采用挂钩等形式。本实施例中平行(并联)设置有四组试验单元6，其中三组试验单元6分别对应设置有一组加药单元7，剩余的一组试验单元6对应设置有两组加药单元7，以增加本实施例中试验装置的适用范围。
具体的，本实施例中，试验箱61设置4套，试验箱61的体积为150L。相应的，进水泵41、流量传感器、塑料转子流量计和加药装置(一个溶药箱71和一台加药泵以及加药点后的管道混合器5)均配置4套，如图1所示。
本实施例中试验箱61内对应进水口的位置设置有挡板62，挡板62用于均匀分布进水，以减缓进入的水流对试验箱61内原有液体的冲击和影响。每个试验箱61上设置有溢流管道63，每个试验箱61的底部设置有排水管道64，溢流管道63和排水管道64连通。本实施例的试验装置设置有排水总管，每个试验箱61溢流出口的溢流管道63通过支管与排水总管连接；储水箱2的溢水口同样接入排水总管；同时，每个试验箱61底部设有排水口，通过球阀65与排水总管连通，以备必要时排空海水。
挡板62包括连接部和阻挡部，连接部用于将阻挡部固定在试验箱61内，连接部位于进水口的上方，阻挡部靠近试验箱61的进水口，且阻挡部所在的平面与进水口中液体的流入方向垂直。
加药单元7与试验单元6之间的管道上还设置有管道混合器5，管道混合器5用于将管道内的海水与加入的试验药剂进行混合。即管道混合器5设置在加药点后，用于药液与海水的快速和均匀混合。本实施例中管道混合器5的规格为DN25。
控制模块包含电气控制箱和控制面板。电气控制箱用于向仪表如压力表、液位计等和转动设备如泵体、阀门供电，单独安装于设备外部；为防海水腐蚀，箱体本体采用316L钣金加工而成，采用防水设计，密封防水等级IP66。操作面板安装于电控箱面板上部，为触摸屏式，用于实时显示流量、液位、温度、电导率等数据，并可用于系统参数设定及运行状态的记录；采集的数据统一存储于控制面板的存储器中，支持数据输出接口，方便数据导出；为防止海水腐蚀，所有电缆线连接均采用工业重载防水接头。
本实施例中的试验装置还包括集装箱，用于整体试验装置的移动运输和固定，集装箱为20GP标准规格。集装箱外表面采用铝塑薄板封装，并于两者之间的空隙填充隔热棉，阻止集装箱内外部的热交换，降低能耗。集装箱内部安置进水分配单元4、加药单元7、试验单元6和控制模块，箱内配备有空调，以保证内部温度相对恒定。
集装箱设计有防台风措施，在集装箱四角采用地锚与地面拉结加固，钢丝拉绳采用花篮螺栓调节拉紧。集装箱顶部沿四周布置防雷导电镀锌圆钢，并设置可靠的接地。接地装置埋地2m，用4×40mm的镀锌角钢或者直径40mm的镀锌钢管，接地电阻不大于4欧姆。
集装箱内顶部中央安装一个视频监控球机，对集装箱内的试验设备进行监视，可通过4G网络实现视频实时传输，以便试验人员随时了解试验进展和突发状况。
实施例2海生物防污(杀生)剂评估的试验方法
如图1和2所示，采用实施例1中的海生物防污(杀生)剂现场试验装置进行海生物防污(杀生)剂评估的试验方法，具体包括如下步骤：
1)系统设置
包括海水汲取泵1的流量、试验箱61的进水泵41的流量、加药计量泵72流量的设定。
具体的，依据试验流量要求，设置海水汲取泵1流量、试验箱61进水泵41流量；依据试验药剂种类、使用浓度要求以及试验箱61流体流量，计算药剂添加量，并以此设置加药计量泵72的流量。
2)流量调整
启动海水汲取泵1，对储水箱2进行充水。当达到50％液位时，打开试验箱61的进水泵41对试验箱61进行充水。试验箱61水位到达要求后观察海水汲取泵1和试验箱61的进水泵41的流量是否稳定，是否与预设一致。如不一致，则调整直到一致为止。
3)加药
当试验箱61水位稳定，试验箱61进水泵41进水稳定且流量达到预设后，打开加药泵进行加药。
4)试验
在储水箱2和试验箱61内试样固定器上的试片浸入海水中，开始计时，此时试验测试开始。试片的材质根据试验要求确定，且各种材料的试片数量至少两片。试验可以测试各种海生物防污(杀生)剂环境下海生物在试片表面的附着情况，也可以测试海生物防污(杀生)剂对各种材质(试片)的腐蚀情况。当达到试验要求的周期后，关闭计量泵72、进水泵41和海水汲取泵1、排空储水箱2和试验箱61内海水。并取下试片进行相关测试与分析。
本发明的试验装置也可以用于淡水直流或循环冷却水的防污或杀生杀藻剂的现场试验，此时，可以不用考虑海水腐蚀性这一特殊环境要求。如现场有厂房，可以不用考虑集装箱设计。如无台风环境，也不用考虑固定设计。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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