船舶壓載水菌落生化反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及遠(yuǎn)洋船舶運(yùn)輸和海洋石油工程技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種船舶壓載水中菌落的發(fā)光生化反應(yīng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了維持船舶在海洋和湖泊中的穩(wěn)性和適航性，在船舶上設(shè)有壓載水艙，壓載水艙必須裝載一定量的壓載水。每年地球上有超過(guò)10億噸的海洋壓載水在全球樞紐港口之間進(jìn)行轉(zhuǎn)載。在壓載水中混入有其港灣中存活的水生生物(含有微生物或細(xì)菌)，這些水生生物會(huì)隨著船舶的運(yùn)輸被運(yùn)到異國(guó)。由此，會(huì)導(dǎo)致原來(lái)在該海域不存在的物種侵入原有生態(tài)系統(tǒng)從而對(duì)既存的土著生物物種構(gòu)成競(jìng)爭(zhēng)威脅等的生態(tài)破壞狀況。
[0003]在2004年國(guó)際海事組織所通過(guò)的《船舶壓載水和沉積物控制和管理國(guó)際公約》中，旨在達(dá)成國(guó)際上的一致，“通過(guò)控制和管理船舶壓載水和沉積物來(lái)防止、減少和最終消除有害水生物和病原體的傳播”。為了防止微生物借助壓載水移動(dòng)和擴(kuò)散而破壞生態(tài)系統(tǒng)及危害健康，要求船舶搭載用于殺滅壓載水中的浮游生物及微生物等的處理裝置。船舶在目的港壓載水必須處理達(dá)標(biāo)，并規(guī)定指示劑微生物濃度應(yīng)小于下列值的壓載水才可以排放:產(chǎn)生有毒物質(zhì)的霍亂弧菌(血清型Ol和0139)小于lcfu/100ml或I克濕重浮游生物樣品中少于Icfu (Colony-Forming Units，菌落形成單位:指單位體積中的活菌個(gè)數(shù))；大腸埃希氏桿菌少于250cfu/100ml ;腸道球菌少于100cfu/100ml。國(guó)際海事組織頒發(fā)的《船舶壓載水和沉淀物控制和管理國(guó)際公約》中規(guī)定，2016年是船舶壓載水的生化法處理的最后期限。
[0004]船舶壓載水菌落總數(shù)測(cè)量方法有培養(yǎng)-計(jì)數(shù)法、生物學(xué)-微電子技術(shù)、流式細(xì)胞儀等，其中流式細(xì)胞儀檢測(cè)照射在顆粒上的激光的散射光或發(fā)射熒光，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出，通過(guò)合適的軟件數(shù)字化并分析，測(cè)定速度快、靈敏度和準(zhǔn)確性高，可檢測(cè)絕大多數(shù)細(xì)菌細(xì)胞數(shù)量，結(jié)合染色技術(shù)可判定細(xì)胞死活，因此被認(rèn)為較為適合用于測(cè)量壓載水菌落數(shù)量。在流式細(xì)胞儀檢測(cè)過(guò)程中，有一重要部件稱(chēng)為生化反應(yīng)裝置:其目的是為細(xì)菌ATP和熒光酶、熒光素、助劑提供一發(fā)光的生化反應(yīng)場(chǎng)所。在細(xì)菌ATP發(fā)光生化反應(yīng)中，要求反應(yīng)器中必須有過(guò)飽和的熒光素酶，熒光素及助劑。因此，生化反應(yīng)器應(yīng)使船舶壓載水水樣的低濃度含菌水中細(xì)菌、ATP能單向向主區(qū)集聚，而熒光素酶及助劑不能反向運(yùn)動(dòng)，使主區(qū)加入的熒光素酶、熒光素、助劑等呈現(xiàn)過(guò)量狀態(tài)(即不能向菌類(lèi)區(qū)滲過(guò))。溶液中的電解質(zhì)或游逸大分子從低濃度向高濃度的運(yùn)動(dòng)，通常是用生物膜進(jìn)行。但是其成本高，容易污染，需定期維護(hù)，使用壽命短(2-3年)，生物膜應(yīng)用于船舶壓載水處理則不甚方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種船舶壓載水菌落生化反應(yīng)器，該裝置利用高速旋轉(zhuǎn)的離心作用下，使內(nèi)外層流體產(chǎn)生壓差，促使菌落單向運(yùn)動(dòng)，并與外層混合液與壓載水中的菌群ATP在流體環(huán)境下方便混合，提高了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，測(cè)量精度高，免除了生物膜的維持更換，降低成本。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種船舶壓載水菌落生化反應(yīng)器，其特征在于包括圓柱形殼體以及殼體內(nèi)部的立式旋轉(zhuǎn)體，所述的旋轉(zhuǎn)體與殼體同軸設(shè)置，并且旋轉(zhuǎn)體可繞殼體軸線旋轉(zhuǎn)，其中旋轉(zhuǎn)體為圓柱形空心結(jié)構(gòu)，其側(cè)面上分布有過(guò)濾小孔，其兩個(gè)端面與殼體之間旋轉(zhuǎn)密封連接，在旋轉(zhuǎn)體的一端面設(shè)有壓載水進(jìn)口，旋轉(zhuǎn)體的另一端面為動(dòng)力輸入端；所述的旋轉(zhuǎn)體內(nèi)部空心稱(chēng)為菌類(lèi)區(qū)，旋轉(zhuǎn)體和殼體之間的環(huán)形空腔稱(chēng)為主區(qū)；所述的殼體的下端面設(shè)有基座，在殼體的上端面邊沿處設(shè)有透氣孔和主區(qū)混合液進(jìn)口，在殼體的下端面設(shè)有主區(qū)混合液出口 ；主區(qū)內(nèi)混合液為切向旋流，在靠近旋轉(zhuǎn)體處形成低壓區(qū)，在旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)下緊靠其內(nèi)壁處形成偏高壓區(qū)，旋轉(zhuǎn)體內(nèi)部壓載水向外單向流動(dòng)，并與切向旋流混合，形成生化發(fā)光反應(yīng)區(qū)。
[0007]對(duì)上述結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步限定，所述的混合液為熒光酶、熒光素和助劑混合而成的過(guò)飽和溶液。
[0008]對(duì)上述結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步限定，所述的旋轉(zhuǎn)體的外表面徑向設(shè)有5根混合棒，首尾混合棒方向一致，其余混合棒按照螺旋線均布，混合棒長(zhǎng)度為殼體與旋轉(zhuǎn)體間隙的0.5-0.7倍，旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向與主區(qū)內(nèi)的旋流方向及混合棒的螺旋線旋向一致。
[0009]對(duì)上述結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步限定，所述的過(guò)濾小孔的直徑為120目；殼體和旋轉(zhuǎn)體的直徑比約為1.8-2.1 ;旋轉(zhuǎn)體的長(zhǎng)徑比約為3-7倍；旋轉(zhuǎn)體上端、下端與主殼體頂、底端之對(duì)應(yīng)間隔為主殼體高度的2%左右。
[0010]對(duì)上述結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步限定，所述的殼體由透光材料制成，位于殼體上端面的主區(qū)混合液進(jìn)口突出于殼體外壁，并且與殼體的內(nèi)壁相切，保證熒光素酶及助劑流體自周向切向進(jìn)入主區(qū)。
[0011]對(duì)上述結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步限定，所述的旋轉(zhuǎn)體的兩個(gè)端面中心線處為旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸與殼體之間設(shè)有軸承及密封，并且通過(guò)壓蓋固定。
[0012]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:
(1)本發(fā)明對(duì)主區(qū)和菌類(lèi)區(qū)的特殊設(shè)計(jì)和布置，利用旋轉(zhuǎn)體的離心作用，使主區(qū)及菌類(lèi)區(qū)內(nèi)的流體形成壓力差，促使菌類(lèi)區(qū)的流體產(chǎn)生單向流動(dòng)特性，同時(shí)在使旋轉(zhuǎn)體外部的熒光素酶、助劑等流體在切向旋流作用下，壓載水內(nèi)菌落經(jīng)過(guò)過(guò)濾小孔只向外運(yùn)動(dòng)，而旋轉(zhuǎn)體外熒光素酶、熒光素、助劑等流體不能滲透、進(jìn)入旋轉(zhuǎn)體內(nèi)，形成壓載水中低濃度細(xì)菌向主區(qū)的集聚，細(xì)菌ATP能與熒光酶及助劑在主區(qū)進(jìn)行充分混和，進(jìn)行生化反應(yīng)，發(fā)出亮光強(qiáng)度供光電傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)，以定性判斷菌落數(shù)目，因此該結(jié)構(gòu)免除了傳統(tǒng)反應(yīng)器中生物膜的維持更換，提高了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，同時(shí)大大降低成本；
(2)本發(fā)明中的殼體為透光材料制成，并且混合反應(yīng)區(qū)位于殼體的外圈，這樣使得生化反應(yīng)器的生物發(fā)光使用效率得以提高，能夠準(zhǔn)確進(jìn)行檢測(cè)判斷；
(3)本發(fā)明中的旋轉(zhuǎn)體側(cè)壁開(kāi)設(shè)過(guò)濾小孔，其直徑為120目，旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速800-1100RPM下，本發(fā)明適用于低濃度含菌類(lèi)的船舶壓載樣水的菌落數(shù)測(cè)定和預(yù)警；
(4)殼體上端的主區(qū)混合液進(jìn)口直徑大于殼體的直徑，并且以切向進(jìn)入主區(qū)，這樣流體可以以較大沖量進(jìn)入，能夠使旋流的效果更佳；
(5)在旋轉(zhuǎn)體的側(cè)壁上設(shè)置的混合棒與旋流方向相同，以提高兩種流體的混合效果。
【附圖說(shuō)明】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0014]圖1是本發(fā)明的外形結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖1中A-A剖面圖，其中箭頭為主區(qū)進(jìn)料方向；
其中:1、殼體，2、呼吸閥，3、透氣口，4、基座，5、主區(qū)混合液出口，6、動(dòng)力輸入端，7、主區(qū)混合液進(jìn)口，8、壓載水進(jìn)口，9、旋轉(zhuǎn)體，10、壓蓋，11、過(guò)濾小孔，12、菌類(lèi)區(qū)，13、混和棒，14、主區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明具體涉及一種船舶壓載水菌落生化反應(yīng)器，該生化反應(yīng)器是為壓載水中菌種ATP和熒光酶、熒光素、助劑提供一發(fā)光的生化反應(yīng)場(chǎng)所，實(shí)現(xiàn)菌種與混合反應(yīng)液充分混合，并利用光電傳感器方便檢測(cè)反應(yīng)現(xiàn)象。由圖1和2可知，該反應(yīng)器具體包括圓柱形殼體I以及殼體I內(nèi)部的立式旋轉(zhuǎn)體9，殼體I為固定結(jié)構(gòu)，通過(guò)設(shè)于殼體I端面的基座4固定；另外，旋轉(zhuǎn)體9與殼體I