[发明专利]船舶压载水菌落生化反应器

说明书

技术领域

本发明涉及远洋船舶运输和海洋石油工程技术领域，具体是一种船舶压载水中菌落的发光生化反应装置。

背景技术

为了维持船舶在海洋和湖泊中的稳性和适航性，在船舶上设有压载水舱，压载水舱必须装载一定量的压载水。每年地球上有超过10亿吨的海洋压载水在全球枢纽港口之间进行转载。在压载水中混入有其港湾中存活的水生生物(含有微生物或细菌)，这些水生生物会随着船舶的运输被运到异国。由此，会导致原来在该海域不存在的物种侵入原有生态系统从而对既存的土著生物物种构成竞争威胁等的生态破坏状况。

在2004年国际海事组织所通过的《船舶压载水和沉积物控制和管理国际公约》中，旨在达成国际上的一致，“通过控制和管理船舶压载水和沉积物来防止、减少和最终消除有害水生物和病原体的传播”。为了防止微生物借助压载水移动和扩散而破坏生态系统及危害健康，要求船舶搭载用于杀灭压载水中的浮游生物及微生物等的处理装置。船舶在目的港压载水必须处理达标，并规定指示剂微生物浓度应小于下列值的压载水才可以排放：产生有毒物质的霍乱弧菌（血清型O1和O139）小于1cfu/100ml或1克湿重浮游生物样品中少于1cfu（Colony-Forming Units，菌落形成单位：指单位体积中的活菌个数）；大肠埃希氏杆菌少于250cfu/100ml；肠道球菌少于100cfu/100ml。国际海事组织颁发的《船舶压载水和沉淀物控制和管理国际公约》中规定，2016年是船舶压载水的生化法处理的最后期限。

船舶压载水菌落总数测量方法有培养-计数法、生物学-微电子技术、流式细胞仪等，其中流式细胞仪检测照射在颗粒上的激光的散射光或发射荧光，将光信号转化为电信号输出，通过合适的软件数字化并分析，测定速度快、灵敏度和准确性高，可检测绝大多数细菌细胞数量，结合染色技术可判定细胞死活，因此被认为较为适合用于测量压载水菌落数量。在流式细胞仪检测过程中，有一重要部件称为生化反应装置：其目的是为细菌ATP和荧光酶、荧光素、助剂提供一发光的生化反应场所。在细菌ATP发光生化反应中，要求反应器中必须有过饱和的荧光素酶，荧光素及助剂。因此，生化反应器应使船舶压载水水样的低浓度含菌水中细菌、ATP能单向向主区集聚，而荧光素酶及助剂不能反向运动，使主区加入的荧光素酶、荧光素、助剂等呈现过量状态（即不能向菌类区渗过）。溶液中的电解质或游逸大分子从低浓度向高浓度的运动，通常是用生物膜进行。但是其成本高，容易污染，需定期维护，使用寿命短（2-3年），生物膜应用于船舶压载水处理则不甚方便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种船舶压载水菌落生化反应器，该装置利用高速旋转的离心作用下，使内外层流体产生压差，促使菌落单向运动，并与外层混合液与压载水中的菌群ATP在流体环境下方便混合，提高了设备的经济性和可靠性，测量精度高，免除了生物膜的维持更换，降低成本。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种船舶压载水菌落生化反应器，其特征在于包括圆柱形壳体以及壳体内部的立式旋转体，所述的旋转体与壳体同轴设置，并且旋转体可绕壳体轴线旋转，其中旋转体为圆柱形空心结构，其侧面上分布有过滤小孔，其两个端面与壳体之间旋转密封连接，在旋转体的一端面设有压载水进口，旋转体的另一端面为动力输入端；所述的旋转体内部空心称为菌类区，旋转体和壳体之间的环形空腔称为主区；所述的壳体的下端面设有基座，在壳体的上端面边沿处设有透气孔和主区混合液进口，在壳体的下端面设有主区混合液出口；主区内混合液为切向旋流，在靠近旋转体处形成低压区，在旋转体转动下紧靠其内壁处形成偏高压区，旋转体内部压载水向外单向流动，并与切向旋流混合，形成生化发光反应区。

对上述结构作进一步限定，所述的混合液为荧光酶、荧光素和助剂混合而成的过饱和溶液。

对上述结构作进一步限定，所述的旋转体的外表面径向设有5根混合棒，首尾混合棒方向一致，其余混合棒按照螺旋线均布，混合棒长度为壳体与旋转体间隙的0.5-0.7倍，旋转体旋转方向与主区内的旋流方向及混合棒的螺旋线旋向一致。

对上述结构作进一步限定，所述的过滤小孔的直径为120目；壳体和旋转体的直径比约为1.8—2.1；旋转体的长径比约为3-7倍；旋转体上端、下端与主壳体顶、底端之对应间隔为主壳体高度的2%左右。

对上述结构作进一步限定，所述的壳体由透光材料制成，位于壳体上端面的主区混合液进口突出于壳体外壁，并且与壳体的内壁相切，保证荧光素酶及助剂流体自周向切向进入主区。