【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及深海采礦，特別涉及一種深海采礦羽流處理裝置及方法。
技術介紹
1、深海采礦是指從400米至6.5公里深的海底開采礦藏和金屬的活動，主要涉及多金屬結核、多金屬硫化物和富鈷鐵錳結殼等具有商業價值的礦藏。隨著全球對礦物和金屬需求的不斷增長，陸地資源的開采逐漸面臨枯竭和環境壓力。深海采礦作為一種新的資源獲取方式，逐漸受到關注。
2、羽流是制約深海采礦關鍵因素之一，羽流會對海洋環境和海底生態系統造成長期且不可逆的不利影響，嚴重威脅海底生物的物種多樣性。現有技術中，對羽流的處理方法存在生物絮凝劑沉降、液態二氧化碳沉降、電化學沉降及物理方法。除物理方法外，其他沉降方法是否會對海底環境產生負面影響仍未可知，但是現有的應用物理方法對羽流進行處理的裝置能耗極大，為此，提出一種低能耗的深海采礦羽流處理裝置。
技術實現思路
1、本專利技術的主要目的是提供一種深海采礦羽流處理裝置及方法，旨在提出一種低能耗的深海采礦羽流處理裝置。
2、為實現上述目的，本專利技術提出的深海采礦羽流處理裝置，包括多條處理管道，每條所述處理管道包括：
3、管體，其開設進水口與排水口；
4、過濾組件，其包括多個過濾裝置，多個所述過濾裝置設置于所述管體內，沿所述進水口至所述排水口方向，所述過濾裝置的過濾精度逐漸遞增；
5、收集組件，其包括多個收集子件，所述收集子件數量與所述過濾裝置數量等同，多個所述收集子件分別設置于多個所述過濾裝置靠近所述進水口的一側，所述收集
6、可選地，在本專利技術一實施例中，沿所述進水口至所述排水口方向，將所述管體分為：
7、第一管段，所述第一管段內的所述過濾裝置為大顆粒濾網；
8、第二管段，所述第二管段內的所述過濾裝置為旋風式固液分離器，所述旋風式固液分離器連通一個所述收集子件與所述管體；
9、第三管段，所述第三管段內的所述過濾裝置為小顆粒濾網。
10、可選地，在本專利技術一實施例中，還包括：
11、管道閥，所述管道閥位于所述進水口處以啟閉所述進水口；
12、流速計組，所述大顆粒濾網與所述小顆粒濾網的兩側分別設置一個流速計，所述排水口處設置一個所述流速計；
13、所述收集子件包括暫存倉與輸送倉，多個所述暫存倉分別與所述第一管段、第三管段通過閥門連通，所述旋風式固液分離器與一個所述暫存倉之間通過所述閥門連通且該暫存倉內設置壓力傳感器，每個所述暫存倉分別連接一個所述輸送倉，所述暫存倉與所述輸送倉之間設置所述閥門；
14、第一閥門組，兩個所述閥門分別位于所述大顆粒濾網的兩側；
15、第二閥門組，兩個所述閥門分別位于所述旋風式固液分離器的兩側；
16、第三閥門組，兩個所述閥門分別位于所述小顆粒濾網的兩側。
17、可選地，在本專利技術一實施例中，還包括：
18、第一回流管道，其與所述第一管段并聯，所述第一回流管道的進口與出口分別位于所述大顆粒濾網的兩側，所述第一回流管道具有第一回流閥，所述第一閥門組內的兩個所述閥門分別位于所述第一回流管道的進口與出口靠近所述排水口的一側；
19、第二回流管道，其與所述第三管段并聯，所述第二回流管道的進口與出口分別位于所述小顆粒濾網的兩側，所述第二回流管道具有第二回流閥，所述第三閥門組內的兩個所述閥門分別位于所述第二回流管道的進口與出口靠近所述排水口的一側。
20、可選地，在本專利技術一實施例中，還包括：
21、濁度計組，三個濁度計分別位于所述大顆粒濾網、所述旋風式固液分離器及所述小顆粒濾網靠近所述排水口的一側。
22、可選地，在本專利技術一實施例中，所述輸送倉與所述暫存倉可拆卸連接，所述輸送倉內設置有壓力傳感器。
23、可選地，在本專利技術一實施例中，所述大顆粒濾網，和/或所述小顆粒濾網與所述管體可拆卸連接，所述大顆粒濾網與所述小顆粒濾網處的所述管體為方形，其余所述管體為圓形，沿所述管體軸線方向的投影，方形管體的投影覆蓋圓形管體的投影。
24、為實現上述目的，本專利技術還提出一種深海采礦羽流處理方法，應用于上述深海采礦羽流處理裝置，該方法包括：
25、s1、關閉深海采礦羽流處理裝置所有處理管道的第一回流閥、第二回流閥、輸送閥，其余閥門開啟，所有處理管道運行；
26、s2、根據小顆粒濾網后方的濁度計及排水口處流速計測定尾流的濁度ψ3及流速φ5，計算處理裝置的排水總量q1，q1=φ5×s×n，其中，s為單個管道尾部的斷面面積，n為管道數量，判定φ5、ψ3及q1是否達標；
27、s3、逐個關閉管道閥，逐漸減少管道運行數量，在管道閥逐個關閉過程中，φ5增大、q1降低，直至φ5≈（φ5）max，q1≈q2，q2為抽吸結核所需流量，將已關閉管道作為備用管道，處理裝置正式運行；
28、s4、正式運行過程中，時刻監測各參數檢測裝置示數，針對不同檢測裝置的不同示數情況進行處理。
29、進一步地，在本專利技術一實施例中，步驟s4包括，對示數φ5、ψ3及q1進行監測，
30、（1）當φ5≤(φ5)max、ψ3≤(ψ3)max，q1≥q2時，各參數正常，裝置正常運行；
31、（2）當φ5>(φ5)max、ψ3≤(ψ3)max，此時尾水濁度滿足要求，但是流速較大，易激起二次羽流，無論尾水流量q1是否滿足要求，都應增加運行管道數量，進而降低尾水流速、避免激起二次羽流，直至滿足φ5≤(φ5)max、ψ3≤(ψ3)max，q1≥q2；
32、（3）當φ5<(φ5)max、ψ3>(ψ3)max，此時尾水流速滿足排放要求，但是濁度較大、易激起二次羽流，說明大顆粒濾網和致密濾網網眼孔徑過大，無論尾水流量q1是否滿足要求，都應更換更致密的濾網，進而降低尾水羽流的濁度、滿足排放標準；
33、（4）當φ5>(φ5)max、ψ3>(ψ3)max，此時尾水流速、濁度均不滿足排放要求，說明開通運行管道數量較少且濾網網眼孔徑較大，無論尾水流量q1是否滿足要求，都應再增加運行管道數量，并更換更致密的濾網，進而降低尾水羽流流速和濁度，以滿足深海采礦尾水羽流排放標準。
34、進一步地，在本專利技術一實施例中，步驟s4包括，對參數φ1、φ2、φ3、φ4進行監測，
35、（1）當φ1、φ2示數明顯增大，且二者之間的差值△1接近0時，代表第一管段中暫存倉已滿，打開備用管道投入使用，關閉大顆粒濾網后側的閥門，打開暫存倉與輸送倉之間的閥門，將大粒徑顆粒轉移至輸送倉內，轉移完成后，關閉暫存倉與輸送倉之間的閥門，開啟大顆粒濾網后側的閥門，關閉備用管道；
36、（2）當φ1、φ2示數接近0，且二者之間的差值△1接近0時，代表大顆粒濾網產生堵塞，打開備用管道投入使用，關閉大顆粒濾網前后兩側的閥門，開啟第一回流管道，打開暫存倉與輸送倉之間的閥門，對大本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種深海采礦羽流處理裝置，其特征在于，包括多條處理管道，每條所述處理管道包括：
2.如權利要求1所述的深海采礦羽流處理裝置，其特征在于，沿所述進水口至所述排水口方向，將所述管體分為：
3.如權利要求2所述的深海采礦羽流處理裝置，其特征在于，還包括：
4.如權利要求3所述的深海采礦羽流處理裝置，其特征在于，還包括：
5.如權利要求3所述的深海采礦羽流處理裝置，其特征在于，還包括：
6.如權利要求3所述的深海采礦羽流處理裝置，其特征在于，所述輸送倉與所述暫存倉可拆卸連接，所述輸送倉內設置有壓力傳感器。
7.如權利要求2所述的深海采礦羽流處理裝置，其特征在于，所述大顆粒濾網，和/或所述小顆粒濾網與所述管體可拆卸連接，所述大顆粒濾網與所述小顆粒濾網處的所述管體為方形，其余所述管體為圓形，沿所述管體軸線方向的投影，方形管體的投影覆蓋圓形管體的投影。
8.一種深海采礦羽流處理方法，應用于如權利要求1-7中任一項所述的深海采礦羽流處理裝置，其特征在于，包括：
9.如權利要求8所述的深海采礦羽流處
10.如權利要求8所述的深海采礦羽流處理方法，其特征在于，步驟S4包括：對參數φ1、φ2、φ3、φ4進行監測，
...【技術特征摘要】
1.一種深海采礦羽流處理裝置，其特征在于，包括多條處理管道，每條所述處理管道包括：
2.如權利要求1所述的深海采礦羽流處理裝置，其特征在于，沿所述進水口至所述排水口方向，將所述管體分為：
3.如權利要求2所述的深海采礦羽流處理裝置，其特征在于，還包括：
4.如權利要求3所述的深海采礦羽流處理裝置，其特征在于，還包括：
5.如權利要求3所述的深海采礦羽流處理裝置，其特征在于，還包括：
6.如權利要求3所述的深海采礦羽流處理裝置，其特征在于，所述輸送倉與所述暫存倉可拆卸連接，所述輸送倉內設置有壓力傳感器。
7.如權利要...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉金忠，許展，陳旭光，谷瑞葉，
申請(專利權)人：山東科技大學，
類型：發明
國別省市：
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