CN105486827A - 一种底泥需氧量测量的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于河湖底部需氧量测量的方法和装置，属于环保水质监测技术领域。主要应用于湖泊、河流、水库、池塘、景观水等地表水体的底泥水质监测。该装置由不透明塑料箱、多参数水质监测仪、垫圈、固定装置、排水泵、微孔水流发散器、变阻器、塑料垫板、角铁、观察孔、手绳等组成。系统能够平稳沉降在底泥层上，能够对要观测的目标底泥完全密封，能够连续监测溶解氧浓度达两个小时以上，能够适应不同深度水体的监测需求，在河湖水质监测领域有较大的发展空间。

Description

一种底泥需氧量测量的方法和装置

技术领域

本发明属于环保水质监测技术领域，主要应用于湖泊、河流、水库、池塘、景观水体等地表水的底泥水质监测。

背景技术

我国的河流、湖泊、水库、池塘等地表水大都存在着严重的污染。大量的未经处理的工业污水、生活污水、农业灌溉后水直接排入江、河、湖、海，造成水体污染和富营养化的频繁发生。污染物由于比重比水大，大多沉降于水底，大量的污染物降解超过了水体的自净能力，消耗底层水体的氧气，使底层水体长期处于缺氧状态。溶解氧不足，厌氧分解产生臭气和黑液，造成水体发黑发臭。同时由于底层水体缺氧，促进了底泥内磷的释放，进一步提高了水华发生的可能性。

底泥需氧量是指底泥在分解有机物的过程中，溶解氧在水体中被消耗吸收的速率。在湖泊或缓慢流动的河流中，或底泥具有高有机质的河流中，底泥需氧量可能成为水体低溶解氧浓度的主要原因。低溶解氧浓度对鱼类和其他水生生物是致命的。同时底泥需氧量是重要的溶解氧库，是造成水体富营养化的重要原因，是受藻类沉降分解的强烈影响。减少藻类的数量，必须同时减少底泥需氧量。

大规模，稳定的测量底泥需氧量并不容易，一个是因为柔软的底泥会将底泥需氧量测量设备沉入泥中，另外一个原因是成功测量底泥需氧量，在底泥上的水体需要有足够的含氧量(>3.0mg/L),因为防止底泥表面的微生物开始厌氧分解，也因为高于3.0mg/L，溶解氧的降解速率是线性的，而低于3.0mg/L,溶解氧的降解速率是非线性的，随着溶解氧量的降低而无限接近于0。

原位底泥需氧量测量的装置必须是能够分离一定数量的水，分离一定面积的底泥，最少程度地搅起或影响底泥，最少程度地影响底栖生物，以及最少程度地改变周围的环境。

发明内容

本发明提供了一种用于原位测量底泥需氧量的方法和装置。该装置包括：底部开口的不透明塑料箱、多参数水质监测仪、垫圈、多参数水质监测仪的固定装置、排水泵、微孔水流发散器、变阻器、塑料垫板、角铁、和观察孔、手绳组成。不透明塑料箱通过角铁与塑料垫板固定；多参数水质监测仪通过垫圈固定在透明塑料箱的正中间，再由角架固定；排水泵也固定在塑料箱上，出水口通过分流器（4通管）与三个（或多个）微孔水流发散器相连；塑料箱上有观察孔，塑料箱两端装有手绳。

上述装置中,塑料箱的主体结构是由PVC、ABS等耐腐蚀，强度大的材料制成，塑料箱为不透明结构，为了防止箱体内进行光合作用影响测定结果。塑料箱面积固定，开口底部朝向底泥（见图1）为了分离一个已知体积和底面积的水体。

上述装置中，多参数水质监测仪通过垫圈和固定装置与塑料箱相连，且垂直立于箱体的中间（见图1），多参数水质监测仪可以监测温度、溶解氧、混浊度、电导率、pH等，这种多参数水质监测仪能够监测到低流速的水溶解氧，并且溶解氧数据不受水流变化的影响而产生较大的波动。多参数水质监测仪可编程，且能每5分钟自动记录数据达两个小时以上。

上述装置中，排水泵的入水口朝向箱体内，而出水口与微孔水流发散器相连。排水泵将箱体内的水泵出，然后通过微孔水流发散器重新回流到箱体内。排水泵由可充电电池驱动，这种设计可有效地混合分离开来的水体，且最小限度地减少底泥的搅动。

上述装置中，排水泵上装有变阻器，由于调节控制排水泵的水流和箱内水体循环的速度。控制排水泵的流速能够使箱体内的水流充分混合且模拟日常底泥附近的水流速度。研究表明，流速在3cm/s和6cm/s的时候，并不会影响底泥需氧量的测定。

上述装置中，塑料箱下方装有角铁，用于插入底泥层和完全密闭和封盖需要研究的指定面积底泥和指定体积的水体。

上述装置中，角铁下方有塑料垫板的支撑装置，塑料垫板为箱体提供额外的支撑表面积，能够使箱体稳定地沉降在底泥之上，而不需要提供额外的用力。角铁和垫板能够使装置正好沉降于底泥之上，而不是深入底泥层，造成测量底泥需氧量的误差。

上述装置中，箱体表面装有可开合的观察孔，观察孔用来观察装置放置后箱体内部的浑浊度，保证底泥在放置和数据测量期间没有大范围的扰动。

上述装置中，塑料箱左右装有手绳，方便于工作人员放置于底泥之上，而不强烈搅起和影响底泥。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.测量面积固定：本装置能够封闭固定体积的水体以及固定面积的底泥，便于以后的测量和计算。

2.最大限度减少底泥搅动：本装置的微孔水流发散器能在回流箱体内水流的同时，最大限度地减少对底泥的搅动，以防止测量误差。

3.模拟自然条件下的底部环境：控制排水泵的水流速度能模拟自然条件下的底泥上方的水流速度。

4.方便布置和观察：本装置可安装观察孔和手绳，便于观察和布置。

5.灵敏且便于操作：多参数水质监测仪能够监测和记录低流速下的溶解氧数据，适用于水流速度较慢的底泥附近环境，且能固定间隔连续自动监测。同时，多参数仪和排水泵均使用可充电源，无须外接电源。

附图说明

本发明的上述优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:图1是整个装置的结构说明，图中标记1.多参数水质监测仪2.垫圈3.排水泵4.手绳5.箱体6.塑料垫板7.固定脚架8.多参数探头9.微孔水流发散器10.角铁11.观察孔

图2是排水泵和微孔水流发散器的结构说明，图中标记：13.排水泵14.微孔水流发散器。

具体实施方式

下面描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为发明的限制。

在本发明的描述中，术语“上”，“下”，“底”，“顶”，“前”，“后”，“内”，“外”，“横”，“竖”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有的特定方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本实施例中（见附图1），采用市场上定制的一个长56cm×宽21.5cm的黑色PVC塑料箱5，底部为空，该箱体可容纳52升水以及封闭0.225㎡的底表面积，多参数水质监测仪1采用Hydrolab?公司的探头，该公司的溶解氧探头具有低流量溶解氧监测能力，多参数水质监测仪通过密封垫圈安装在整个塑料箱的正中间，并且通过角架固定。该公司的多参数水质监测仪能够使用内含蓄电池每隔5分钟连续监测长达2个小时以上。排水泵13采用市场上常见的船用排水泵，该排水泵用12v可充电电池驱动，泵水速率为1360L/小时（23L/分钟），排水泵入水口置于箱体内，出水口通过塑料管件（直角弯管，四通）等与微孔水流发散器14相连。箱体的底部通过固定螺丝与角铁10相连，然后角铁固定在1㎡大小，6mm厚的塑料板上。箱体上可挖两眼观察孔11，观察孔11用透明塑料盖封闭。箱体两侧固定有手绳4。在浅水滩，专置的布置可由单人操作，在深水区，可用1~2名潜水员协同工作。布置前后，尽量避免搅起底泥。布置装置后，应用排水泵对专置内部进行润洗，15分钟后，装置内的水与装置外环境的水达到大致相同的状况。然后通过观察孔确定无底泥泛起后，封闭观察孔，滑动变阻器，将排水泵水流速度调节到与预先测量的近底泥水流速度相同，打开水质监测仪，记录和读数。

本发明的多个示意性实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的描述，但是本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本发明原理的精神和范围内。具体的，在前述公开，附图以及权利要求的范围内，可以在零部件和（或）从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本发明的精神。

Claims (10)

1.一种适用于河流、湖泊底泥需氧量测量的装置，其特征在于使用不透明塑料箱和多参数水质监测仪，包括底部开口的不透明塑料箱、多参数水质监测仪、垫圈、多参数水质监测仪的固定装置、排水泵、微孔水流发散器、变阻器、塑料垫板、角铁、和观察孔、手绳等组成，不透明塑料箱通过角铁与塑料垫板固定；多参数水质监测仪通过垫圈固定在透明塑料箱的正中间，再由角架固定；排水泵也固定在塑料箱上，出水口通过分流器与三个（或多个）微孔水流发散器相连；塑料箱上有观察孔，塑料箱两端装有手绳。

2.根据权利要求1所述的装置，不透明塑料箱可以是PVC，ABS等耐腐蚀，坚固的材料。

3.根据权利要求1所述的装置，多参数水质监测仪可以监测温度、溶解氧、电导率、混浊度、pH等，且能够记录和储存较长时间的数据，同时，多参数水质监测仪能够监测低的水流数据，并且不受水流变化的影响。

4.根据权利要求1所述的装置，多参数水质监测仪通过垫圈和固定装置固定在塑料箱上。

5.根据权利要求1所述的装置，排水泵具有可充电电池，并且出水口一端与水流发散器相连。

6.根据权利要求1所述的装置，排水泵上装有变阻器，用于控制排水泵的水流和箱内水循环的速度。

7.根据权利要求1所述的装置，塑料箱下方装有角铁，用于插入和密闭塑料箱。

8.根据权利要求1所述的装置，角铁下方有塑料垫板支撑装置。

9.根据权利要求1所述的装置，塑料箱上装有可开合的观察孔。

10.根据权利要求1所述的装置，塑料箱左右装有手绳。