CN101393107B - 一种微气泡动态显微测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微气泡动态显微测试装置。由PVC显微摄像容器、调节筒、观测窗、可调显微承载台、可调摄像承载台、改造显微镜筒、摄像机、固定架、支架、溶气水进水阀、溶气水出水阀和白炽灯组成。外套筒固定在PVC显微摄像容器的中部侧壁上，观测窗通过螺栓固定在另一侧，调节筒插入外套筒内；在PVC显微摄像容器的底部和上部侧壁分别装有溶气水进水阀和溶气水出水阀，PVC显微摄像容器固定在支架上；显微镜筒是将现有生物显微镜的基座、载物台及聚光镜拆除，保留物镜、目镜、镜筒和镜臂制成，并通过螺栓固定在可调显微承载台上；可调显微承载台和可调摄像承载台分别通过螺栓固定在固定架上，固定架通过螺栓固定在支架上。本发明可准确、快速的进行微气泡的粒径分布、间隙距离等特征的测定。

Description

一种微气泡动态显微测试装置

技术领域

本发明涉及一种微气泡动态显微测试装置，适用于各种微气泡特征的测定，如气泡粒径的分布、气泡间隙距离等，通过对微气泡特征的表述达到评价富营养化水体处理情况的目的。

背景技术

我国城市湖泊的富营养化的问题已十分严重，根据调查资料和国内外评价湖泊富营养化指标，我国比较典型的37个主要湖泊中，中营养型和中富养型的占55.8％，富营养型的占14.7％，重富营养型的占8.8％。目前公认的富营养化形成原因，主要是适宜的温度，缓慢的水流流态，相对充足的总磷、总氮等营养盐，导致浮游藻类爆发性增殖。气浮技术是现有较好的除藻净水技术，在合适的工况下藻类去除率可以达到95％以上。因此，近些年来气浮净水技术在微气泡产生方式以及反应器结构等方面都得到了长足的进步。但是由于测试技术的限制，对各种微气泡的特征研究还比较有限。目前，各大专院校和科研单位正在使用的微气泡测试装置多为静态显微测试装置，该装置操作复杂、反馈速度慢、数据需要人工测量进行整理并统计，耗费时间长，工作量大，测定精度不高，给实验结果造成一定误差，无法对富营养化水体处理状况进行有效的评价。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用方便、并且能准确、快速反馈测试结果的微气泡动态显微测试装置。

本发明提出的微气泡动态显微测试装置，由PVC显微摄像容器1、调节筒2、观测窗3、可调显微承载台4、可调摄像承载台5、显微镜筒6、摄像机7、固定架8、支架9、溶气水进水阀10、溶气水出水阀11、白炽灯12和外套筒13组成，结构如图1所示。其中，PVC显微摄像容器1中部侧壁上开有圆孔，外套筒13一端伸入该圆孔部位，并通过橡胶圈密封固定在PVC显微摄像容器1的中部侧壁上，调节筒2插入外套筒13内，且能在外套筒13内来回移动；观测窗3通过螺栓固定于PVC显微摄像容器1的中部侧壁的另一侧；在PVC显微摄像容器1的底部装有溶气水进水阀10，上部侧壁装有溶气水出水阀11，PVC显微摄像容器1固定于支架9上；显微镜筒6通过螺栓固定在可调显微承载台4上；可调显微承载台4和可调摄像承载台5分别通过螺栓固定在固定架8上，固定架8通过螺栓固定在支架9上，摄像机7固定于可调摄像承载台5上；白炽灯12对准调节筒2的进光口，调节筒2的出光口对准观测窗3的进光口，观测窗3的出光口对准显微镜筒6的进光口。

本发明中，显微镜筒6是将现有的生物显微镜的基座、载物台及聚光镜拆除，保留物镜、目镜、镜筒和镜臂制成的。

本发明中，使用时调节摄像机7的进光口对准显微镜筒6的出光口。

本发明的工作过程如下：

溶气水从溶气水进水阀10进入PVC显微摄像容器1，水流及微气泡在PVC显微摄像容器1中缓慢上升，最终从溶气水出水阀11流出。打开白炽灯12，光从调节筒2的一侧射入，从调节筒2的另一侧射出，透过观测窗3在显微镜筒6中形成亮视野。调节可调显微承载台4、显微镜筒6的粗准焦和细准焦螺旋，使肉眼能在目镜中看到微气泡的像，调节可调摄像承载台5，使摄像机7安置在肉眼观察位置，调节摄像机7焦距以及调节筒2和观测窗3之间的间距，直至摄像机7显示屏上能看到微气泡运动的清晰图像。测试时，将目镜测微尺固定在显微镜目镜镜筒中，以此作为测量气泡直径的标准尺。数据整理时，通过IEEE1394 Interface Card将摄像机7与计算机连接，利用现有的影像编辑程序UleadVideoStudio将拍摄的图像以Video的形式转录到计算机上。将Video转成图片，然后通过自编的Visual Basic程序进行图像处理。

本发明的有益效果是可对溶气水内气泡直径分布进行准确、快速的测定，实验数据通过可通过计算机软件整理并分析，结构简单、操作方便、测定精度高。

附图说明

图1为本发明的结构图示。

图2为微气泡分布显微摄像照片。

图3为微气泡直径分布图。

图1中标号：1为PVC显微摄像容器，2为调节筒，3为观测窗，4为可调显微承载台，5为可调摄像承载台，6为显微镜筒，7为摄像机，8为固定架，9为支架，10为溶气水进水阀，11为溶气水出水阀，12为白炽灯，13为外套筒。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1：PVC显微摄像容器1、固定架8、白炽灯12均固定在支架9上。外套筒13可以采用塑料制成，调节筒2的侧壁和底部分别采用塑料和光学玻璃制成，外套筒13并通过橡胶圈密封固定在PVC显微摄像容器1的中部侧壁上，观测窗3通过螺栓固定在PVC显微摄像容器1中部侧壁的另一侧，观测窗3可以采用光学玻璃制成，通过伸缩调节筒2可以调整两块光学玻璃的间距。在PVC显微摄像容器1的底部和上部侧壁分别装有溶气水进水阀10和溶气水出水阀11。显微镜筒6是将现有的生物显微镜的基座、载物台及聚光镜拆除，保留物镜、目镜、镜筒和镜臂制成的，显微镜筒6通过螺栓固定在可调显微承载台4上，可调显微承载台4和可调摄像承载台5分别通过螺栓固定在固定架8上，并可上下调节载物台高度。摄像机7固定于可调摄像承载台5上；白炽灯12对准调节筒2的进光口，调节筒2的出光口对准观测窗3的进光口，观测窗3的出光口对准显微镜筒6的进光口。

将上述装置用于气泡过滤净水技术研究中，利用该装置对气泡特征，如气泡粒径分布、间隙距离等进行测定，研究不同工况下产生的微气泡的特征，进而对该技术净水原理进行讨论。图像处理时，每隔10秒钟取一张照片，每组工况取50张照片，然后通过自编VisualBasic程序对各张照片进行计数、测量处理，每组工况计数50个微气泡为止，微气泡分布显微摄像照片和微气泡直径分布图分别见图2和图3。

试验结果表明，当同时采用气液混合泵和溶气罐时，在进水压力为4.2Mpa，吸气量为4％条件下，容器水中微气泡直径范围为31.5μm～85.6μm，平均直径为59.5μm。当进水表面负荷为5m/h，回流比为110％时，COD去除率可以达到70％左右。

实施例2：将实施例1所得的装置用于对气液混合泵溶气系统的释气量和气泡粒径分布的测试，对溶气系统性能进行科学的分析和评价，并对竖向流气浮工艺去除水中SS效果进了研究。装置与实施例1不同的在于显微摄像容器1由玻璃制成。试验结果表明，当进水表面负荷为6m/h，回流比为40％时，SS去除率可以达到81.6％。

实施例3：将实施例1所得的装置用于对气泡过滤技术除藻效果进行研究，试验结果表明，当进水表面负荷为5m/h，回流比为130％时，藻类去除率可以达到95％以上。

Claims (1)

1.一种微气泡动态显微测试装置，由PVC显微摄像容器(1)、调节筒(2)、观测窗(3)、可调显微承载台(4)、可调摄像承载台(5)、显微镜筒(6)、摄像机(7)、固定架(8)、支架(9)、溶气水进水阀(10)、溶气水出水阀(11)、白炽灯(12)和外套筒(13)构成，其特征在于PVC显微摄像容器(1)中部侧壁上开有圆孔，外套筒(13)一端伸入该圆孔部位，并通过橡胶圈密封固定在PVC显微摄像容器(1)的中部侧壁上，调节筒(2)插入外套筒(13)内，且能在外套筒(13)内来回移动；观测窗(3)通过螺栓固定于PVC显微摄像容器(1)的中部侧壁的另一侧；在PVC显微摄像容器(1)的底部装有溶气水进水阀(10)，上部侧壁装有溶气水出水阀(11)，PVC显微摄像容器(1)固定于支架(9)上；显微镜筒(6)通过螺栓固定在可调显微承载台(4)上；可调显微承载台(4)和可调摄像承载台(5)分别通过螺栓固定在固定架(8)上，固定架(8)通过螺栓固定在支架(9)上，摄像机(7)固定于可调摄像承载台(5)上；白炽灯(12)对准调节筒(2)的进光口，调节筒(2)的出光口对准观测窗(3)的进光口，观测窗(3)的出光口对准显微镜筒(6)的进光口；

其工作过程包括：溶气水从溶气水进水阀(10)进入PVC显微摄像容器(1)，水流及微气泡在PVC显微摄像容器(1)中缓慢上升，最终从溶气水出水阀(11)流出；打开白炽灯(12)，光从调节筒(2)的一侧射入，从调节筒(2)的另一侧射出，透过观测窗(3)在显微镜筒(6)中形成亮视野；调节可调显微承载台(4)、显微镜筒(6)的粗准焦和细准焦螺旋，使肉眼能在目镜中看到微气泡的像，调节可调摄像承载台(5)，使摄像机(7)安置在肉眼观察位置，调节摄像机(7)焦距以及调节筒(2)和观测窗(3)之间的间距，直至摄像机(7)显示屏上能看到微气泡运动的清晰图像；测试时，将目镜测微尺固定在显微镜目镜镜筒中，以此作为测量气泡直径的标准尺；

使用时调节摄像机(7)的进光口对准显微镜筒(6)的出光口。

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