用于模拟颗粒物变化对水环境影响过程的实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术用于模拟颗粒物变化对水环境影响过程的实验装置，包括操作柜和放置在操作柜内的多个反应瓶、取样瓶；在每个所述反应瓶中分别设置有水体参数监测装置；在所述操作柜内且位于所述反应瓶的上方设置有酸缓冲液储存罐和碱缓冲液储存罐，在每个所述反应瓶内水样的正上方均设置有一个酸液输送管和一个碱液输送管的出液端；每个所述反应瓶还分别设置有送气装置，所述送气装置包括氧气输送管和氮气输送管。本发明专利技术在实验过程中，能够于对整个实验过程中的水体参数进行精确的监测与控制，防止实验过程受到不可控因素的影响。

【技术实现步骤摘要】
用于模拟颗粒物变化对水环境影响过程的实验装置
本专利技术属于湖泊环境科学、环境工程范畴，具体涉及一种适用于模拟颗粒物变化对水环境影响过程的实验装置。
技术介绍
水体中的悬浮颗粒物是湖泊、河流和海洋生态系统的重要组成部分，是水体重金属、有机污染物和营养元素的重要载体。水体中的悬浮颗粒物不仅会影响到污染物的迁移过程，还是它们进行形态转化的场合。因此，水体中颗粒物的浓度变化会直接对湖泊、河流或者海洋的水质产生影响。以黄河为例，随着大量水利工程的建设，水体颗粒物浓度逐渐减少，颗粒物对水体营养盐、重金属和有机污染物的吸附能力下降，导致其水质出现明显的在恶化。因此，目前利用现场试验研究水体中颗粒物浓度变化对水环境的影响已经成为本领域的一个热点。然而，现场试验存在的问题在于，由于颗粒物与水体间生源要素交换极为活跃，并且会受到水动力、理化因子以及其它不可控因素的影响，导致科研人员在现场试验的过程中，通常难以获得准确、系统的实验数据，对该领域的科学研究产生较大的制约由于现场实验的不可控，那么在实验室条件下研究颗粒物浓度变化对水环境的影响机理将最大程度降低外界因素的干扰，并且能够准确、系统地辨析每一种因子或者综合因子的影响机制，这无疑将会获得更为准确和系统的数据。现有技术在进行颗粒物浓度变化的模拟实验时，通常是将含有颗粒物的水样放置在多个敞口瓶中，通对各个敞口瓶中的pH值等初始水体相关参数进行设置后，在磁力搅拌状态下实现对自然水体中溶解氧水平的模拟，从而完成颗粒物对污染物影响的模拟实验。但是，这种简易的模拟装置仍旧存在的缺陷在于，首先，上述简易模拟装置是利用磁力搅拌使得水样中含有一定程度的溶解氧，从而对含氧的自然水体进行模拟，但是在湖泊、海洋等自然水域中，随着深度的变化，水体中的溶解氧含量也会呈现出较大的差异，尤其是某些区域的水体还有可能呈现出厌氧的状态，因此上述利用磁力搅拌模拟含氧水体的方式并不能完成对各种水体的模拟；并且，在进行模拟实验的过程中，水体参数的pH、DO、温度、光照和水体流速值等参数的变化对污染物在颗粒物与水体间的交换有着非常显著的影响，而使用上述简易模拟装置时，并不能对整个实验过程中的水体参数进行精确的监测与控制，从而导致实验过程仍旧会受到不可控因素的影响，难以得到精确的实验数据。
技术实现思路
本专利技术解决的是现有技术中用于模拟颗粒物浓度变化对水环境影响的实验装置存在的实验过程会受到不可控因素的影响，难以得到精确实验数据的问题，进而提供一种能够精确监测和控制实验过程中的水体参数、适用于模拟颗粒物变化对水环境影响过程的实验装置。 本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案为:一种用于模拟颗粒物变化对水环境影响过程的实验装置，包括: 操作柜，在所述操作柜的顶端设置有光源；在所述操作柜内设置有温度控制装置； 多个反应瓶，放置在所述操作柜内的上层，与每个所述反应瓶配套设置有磁力搅拌器；多个取样瓶，放置在所述操作柜内的下层，所述多个取样瓶和所述多个反应瓶一一对应设置，每个所述取样瓶通过取样管与一个所述反应瓶连通设置，在所述取样管上设置有取样阀；在每个所述反应瓶中分别设置有水体参数监测装置，适宜于监测水体中的氮浓度、磷浓度、重金属浓度、pH值、DO值和Eh值；在所述操作柜内且位于所述反应瓶的上方设置有酸缓冲液储存罐和碱缓冲液储存罐，与所述酸缓冲液储存罐连通设置有多个酸液输送管，与所述碱缓冲液储存罐连通设置有多个碱液输送管，每个所述酸液输送管和每个所述碱液输送管上均设置有送液阀；在每个所述反应瓶内水样的正上方均设置有一个酸液输送管和一个碱液输送管的出液端；每个所述反应瓶还分别设置有送气装置，所述送气装置包括一端与所述反应瓶连通设置的氧气输送管和氮气输送管，与所述氧气输送管的另一端连接设置有氧气瓶，与所述氮气输送管的另一端连接设置有氮气瓶。 每个所述反应瓶的送气装置的氧气输送管和氮气输送管通过一根气体输送总管与所述反应瓶连通设置；在所述氧气输送管上设置有氧气流量计和氧气流量调节阀，在所述氮气输送管上设置有氮气流量计和氮气流量调节阀；每个所述反应瓶的送气装置还配套设置有控流单元，每个所述控流单元包括流量控制模块和氧气流量输入模块，其中所述流量控制模块分别与配套设置的所述送气装置的氧气流量计、氧气流量调节阀、氮气流量计和氮气流量调节阀连接设置，适宜于接收所述氧气流量计和氮气流量计传递的流量值；在所述流量控制模块内存储有总流量阈值；所述氧气流量输入模块与所述流量控制模块连接，适宜于输入氧气流量参数并将所述氧气流量参数输送至所述流量控制模块；所述流量控制模块将所述氧气流量参数与所述氧气流量计传递的流量值进行比较，并根据比较结果控制所述氧气流量调节阀，保持所述氧气流量计传递的流量值等于所述氧气流量参数；同时，所述流量控制模块还控制所述氮气流量调节阀，使氮气流量计传递的流量值与氧气流量计传递的流量值之和等于所述总流量阈值。 在所述操作柜的顶端设置有多个光源，所述多个光源与所述多个反应瓶一一对应设置，所述多个光源分别位于所述多个反应瓶的正上方，与所述多个光源连通设置有光照调控装置。 在每个所述反应瓶的顶端设置有透明的顶盖，位于所述反应瓶内水样正上方的所述酸液输送管和碱液输送管贯穿所述顶盖设置，在所述顶盖上设置有排气孔。 还设置有pH参数控制模块，所述pH参数控制模块内存储有每个反应瓶的pH设定值；所述pH参数控制模块分别与每个所述水体参数监测装置和每个所述送液阀连接设置，适宜于接收所述水体参数监测装置传递的每个所述反应瓶中水样的pH测定值，并将每个反应瓶的pH测定值和pH设定值进行比较，根据比较结果控制出液口位于所述反应瓶内水样正上方的酸液输送管和碱液输送管的送液阀的开启和关闭，保持每个反应瓶中的pH测定值等于pH设定值。 还设置有时间控制模块，所述时间控制模块分别与所述pH参数控制模块和每个所述控流单元连接设置；与所述时间控制模块连接设置有设定时间输入模块，适宜于输入设定时间并将所述设定时间输送至所述时间控制模块；当到达所述设定时间后，所述时间控制模块分别下达指令至所述控流单元的流量控制模块和pH参数控制模块，控制关闭所述氧气流量调节阀、氮气流量调节阀和所述送液阀。 每个所述碱液输送管和所述酸液输送管的出液端的开口直径均小于或者等于3mm ;所述送液阀每次开启的时间小于或者等于5秒钟，每两次开启操作之间的间隔大于或者等于5秒钟。 所述取样瓶包括由上到下依次连接设置的上筒体、滤芯和下抽滤瓶，所述取样管的出液端位于所述上筒体内；在所述上筒体的下边缘上设置有第一弹性垫圈，在所述下抽滤瓶的上边缘上设置有第二弹性垫圈；与所述滤芯的一侧固定连接设置有转动轴，所述转动轴沿竖直方向设置；与所述上筒体的一侧固定连接设置有第一连接件；与所述下抽滤瓶的一侧固定连接设置有第二连接件，所述转动轴贯穿所述第一连接件和第二连接件设置，适宜于所述滤芯沿所述转动轴进行旋转；还设置有升降装置，所述升降装置适宜于沿竖直方向进行往复运动并对所述上筒体施加向下的压力。 在所述上筒体的外表面上设置有环形凸台，所述环形凸台的上表面沿水平方向设置；所述升降装置包括丝杠和嵌套在所述丝杠上的螺套，所述丝杠沿竖直方向设置，与所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于模拟颗粒物变化对水环境影响过程的实验装置，包括：操作柜，在所述操作柜的顶端设置有光源；在所述操作柜内设置有温度控制装置；多个反应瓶，放置在所述操作柜内的上层，与每个所述反应瓶配套设置有磁力搅拌器； 多个取样瓶，放置在所述操作柜内的下层，所述多个取样瓶和所述多个反应瓶一一对应设置，每个所述取样瓶通过取样管与一个所述反应瓶连通设置，在所述取样管上设置有取样阀；其特征在于，在每个所述反应瓶中分别设置有水体参数监测装置，适宜于监测水体中的氮浓度、磷浓度、重金属浓度、pH值、DO值和Eh值；在所述操作柜内且位于所述反应瓶的上方设置有酸缓冲液储存罐和碱缓冲液储存罐，与所述酸缓冲液储存罐连通设置有多个酸液输送管，与所述碱缓冲液储存罐连通设置有多个碱液输送管，每个所述酸液输送管和每个所述碱液输送管上均设置有送液阀；在每个所述反应瓶内水样的正上方均设置有一个酸液输送管和一个碱液输送管的出液端；每个所述反应瓶还分别设置有送气装置，所述送气装置包括一端与所述反应瓶连通设置的氧气输送管和氮气输送管，与所述氧气输送管的另一端连接设置有氧气瓶，与所述氮气输送管的另一端连接设置有氮气瓶。

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟颗粒物变化对水环境影响过程的实验装置，包括: 操作柜，在所述操作柜的顶端设置有光源；在所述操作柜内设置有温度控制装置； 多个反应瓶，放置在所述操作柜内的上层，与每个所述反应瓶配套设置有磁力搅拌器； 多个取样瓶，放置在所述操作柜内的下层，所述多个取样瓶和所述多个反应瓶一一对应设置，每个所述取样瓶通过取样管与一个所述反应瓶连通设置，在所述取样管上设置有取样阀； 其特征在于，在每个所述反应瓶中分别设置有水体参数监测装置，适宜于监测水体中的氮浓度、磷浓度、重金属浓度、pH值、DO值和Eh值； 在所述操作柜内且位于所述反应瓶的上方设置有酸缓冲液储存罐和碱缓冲液储存罐，与所述酸缓冲液储存罐连通设置有多个酸液输送管，与所述碱缓冲液储存罐连通设置有多个碱液输送管，每个所述酸液输送管和每个所述碱液输送管上均设置有送液阀；在每个所述反应瓶内水样的正上方均设置有一个酸液输送管和一个碱液输送管的出液端； 每个所述反应瓶还分别设置有送气装置，所述送气装置包括一端与所述反应瓶连通设置的氧气输送管和氮气输送管，与所述氧气输送管的另一端连接设置有氧气瓶，与所述氮气输送管的另一端连接设置有氮气瓶。2.根据权利要求1所述的用于模拟颗粒物变化对水环境影响过程的实验装置，其特征在于，每个所述反应瓶的送气装置的氧气输送管和氮气输送管通过一根气体输送总管与所述反应瓶连通设置；在所述氧气输送管上设置有氧气流量计和氧气流量调节阀，在所述氮气输送管上设置有氮气流量计和氮气流量调节阀； 每个所述反应瓶的送气装置还配套设置有控流单元，每个所述控流单元包括流量控制模块和氧气流量输入模块，其中所述流量控制模块分别与配套设置的所述送气装置的氧气流量计、氧气流量调节阀、氮气流量计和氮气流量调节阀连接设置，适宜于接收所述氧气流量计和氮气流量计传递的流量值；在所述流量控制模块内存储有总流量阈值； 所述氧气流量输入模块与所述流量控制模块连接，适宜于输入氧气流量参数并将所述氧气流量参数输送至所述流量控制模块；所述流量控制模块将所述氧气流量参数与所述氧气流量计传递的流量值进行比较，并根据比较结果控制所述氧气流量调节阀，保持所述氧气流量计传递的流量值等于所述氧气流量参数；同时，所述流量控制模块还控制所述氮气流量调节阀，使氮气流量计传递的流量值与氧气流量计传递的流量值之和等于所述总流量阈值。3.根据权利要求1或2所述的用于模拟颗粒物变化对水环境影响过程的实验装置，其特征在于，在所述操作柜的顶端设置有多个光源，所述多个光源与所述多个反应瓶一一对应设置，所述多个光源分别位于所述多个反应瓶的正上方，与所述多个光源连通设置有光照调控装置。4.根据权利要求1或2或3所述的用于模拟颗粒物变化对水环境影响过程的实验装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王圣瑞，倪兆奎，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11