[發明專利]一種基于氣幕式人工上升流的沉積物營養鹽提升裝置

在審

• 申請號: 202010142355.X
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111302473A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 樊煒;許銘輝;李柏欣;臧曉雅;張秀梅;尹增強;田濤;唐衍力;林軍;張瑤;湯凱;焦念志;潘依雯;陳鷹
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C02F1/68
• 分類號: C02F1/68;C02F103/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 應孔月

本發明實施例公開了一種基于氣幕式人工上升流的沉積物營養鹽提升裝置，包括：泡沫浮筒；所述泡沫浮筒上安裝有空心筒，所述空心筒內部裝配有注氣裝置，所述注氣裝置將空氣壓入導氣軟管的一端；所述導氣軟管的另一端與配重固定連接，所述配重上固定有上覆水注氣噴頭，所述配重下端固定有沉積物注氣管，所述導氣軟管的另一端分別與上覆水注氣噴頭和沉積物注氣管相連通。本發明所提出的裝置有望在國內外缺少營養鹽或者對海藻需求量大的海域進行大規模工程化的應用，增強海洋碳匯并改善水質。

技術領域

本發明實施例涉及緩解表層海體缺營養鹽狀況領域，尤其涉及一種基于氣幕式人工上升流的沉積物營養鹽提升裝置。

背景技術

近年來，全球變暖已成為氣候變化的主導現象，聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)2018年的報告指出，與工業時代前相比，人類活動造成的全球平均溫度升高約為1℃。盡量緩解氣候變暖趨勢的重要途徑有減少二氧化碳排放量和“增匯”，即提升對二氧化碳的固定。海洋作為最大的碳庫，海洋藻類固碳技術因其科學性、經濟性等優點引起了廣泛的研究與討論。利用藻類的光合作用，人類可實現低成本、高效率地將大氣中的二氧化碳以生物能的形式儲存在微藻體內，減緩海水酸化和缺氧，并為魚類等提供健康的棲息地。因此，藻類固碳技術在緩解全球變暖、減緩我國近海海域富營養化方面有著重要意義與潛能。

營養鹽濃度是決定水域生產力高低的重要因素，而在大多數海域，表層營養鹽(主要指氮、磷和硅元素)濃度是限制初級生產力的主要因素。人工上升流可將富含營養鹽的海洋深層水提升至真光層，從而增加表層水營養鹽濃度，調整其中微量元素的比例，進而促進浮游植物的光合作用，增大海洋初級生產力，并最終通過增加生物泵效率的方式提升海洋碳匯。對于人工漁場，上升流也具有極大意義，據統計，上升流海域僅占海洋總面積的0.1％，卻提供了50％左右的初級生產力和40％以上的魚類捕獲量。

人工上升流技術，作為一種人工增加營養鹽濃度的工程技術，目前已在國內外有一定的研究進展，如日本團隊研究的機械泵式人工上升流技術、美國團隊研究的波浪泵式人工上升流以及我國團隊研究的柔性的氣舉上升流裝置等。1997年，日本團隊在Gokasho灣安裝了水泵式密度流發生裝置DCG(Density Current Generator)，依靠12kw的電力每天在密度躍層附近排出120000m³的混合海水，將海底的富營養鹽和低氧海水抽至表層供浮游植物生長，改善了該海域的生態環境。Stommel提出溫鹽泵式人工上升流，利用溫度差和鹽度差提升深層海水，持續工作后無需外部能量供應。美國夏威夷大學的Clark Liu等人研制了一種波浪能上升流裝置，利用波浪能作為動力源。T.A.McClimans等人于2009年在挪威Arnafjord峽灣開展DETOX項目，利用岸邊試驗站的390kw超大功率空壓機壓縮空氣注入水下，形成的氣泡幕攜帶提升65m³/s的深層營養鹽海水，并覆蓋峽灣大部分范圍。

上述研究表明：人工上升流技術有望成為提高表層海水營養鹽濃度，增強海域固碳、緩解近海海域富營養化的有效途徑。然而，現有的人工上升流裝置仍未得到廣泛的工程應用。一些裝置依靠海域固有優勢供能，其作用區域非常有限；一些裝置采用波浪能給裝置作為動力源，存在效率低、流量小的缺點。

發明內容

針對目前人工上升流裝置能耗大、效率低、流量小等缺點，本發明實施例提供一種基于氣幕式人工上升流的沉積物營養鹽提升裝置。

本發明實施例所解決技術問題采用的技術方案如下：

本發明實施例提供一種基于氣幕式人工上升流的沉積物營養鹽提升裝置，包括：

泡沫浮筒；

所述泡沫浮筒上安裝有空心筒，所述空心筒內部裝配有注氣裝置，所述注氣裝置將空氣壓入導氣軟管的一端；