CN110780050A - 一种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置及其使用方法 - Google Patents

一种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置及其使用方法 Download PDF

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林澍
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Abstract

本发明公开的属于实验装置技术领域，具体为一种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置及其使用方法，包括钢桶、顶板、连接杆和配电箱，所述钢桶的顶部焊接所述顶板，该种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置及其使用方法，通过配件的组合运用，具备原位监测底泥内源释放及其上覆水变化情况的功能；利用传感器的组合替换具备实时在线监测多个指标，指标包括：氨氮、硝氮、亚硝氮、总磷、COD、溶解氧等的功能，对沉积物扰动较小，不会破坏沉积物原有理化环境，可真实反映污染物在沉积物‑水界面的迁移转化过程，密封要求低，可有效防止电气元件长时间浸泡在水中而发生故障，在配合外部抽水的同时，保证装置有效使用。

Description

一种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置及其使 用方法
技术领域
本发明涉及实验装置技术领域，具体为一种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置及其使用方法。
背景技术
随着人类活动的发展，大量污染物通过点源或非点源的形式进入河流、湖泊等水体，污染物在水体中发生一系列迁移转化过程中，其中一个主要去向为累积附存在底泥中，当水环境理化性质发生改变或水动力条件等其他外力对底泥造成较大扰动时，污染物将再次从底泥释放至水体中，造成内源污染。
随着生活污水及工业废水排放等外源逐步得到控制，内源污染已逐渐成为主要的污染源，研究污染物内源释放机理及影响因素已成为当前研究热点。
目前，关于河道底泥内源释放的实验研究主要是采用异位方式进行，即将沉积物及上覆水采集回实验室进行化验分析及相关实验。但由于在样品采集过程中可能对沉积物造成较大扰动，已严重破坏沉积物原有理化环境，无法真实反映污染物在沉积物-水界面的迁移转化过程。现有原位观测装置在工作时长及监测指标内容方面仍存在较大局限性，其电池、仪器主机、线路等常放置于密封装置内，对装置防水性较高，且当装置投放原水底时，不利于装置运行状态观测及维护，无法实时获取传感器数据或采集过程水样。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的现有的河道底泥内源释放的实验研究主要是采用异位方式进行，即将沉积物及上覆水采集回实验室进行化验分析及相关实验。但由于在样品采集过程中可能对沉积物造成较大扰动，已严重破坏沉积物原有理化环境，无法真实反映污染物在沉积物-水界面的迁移转化过程。现有原位观测装置在工作时长及监测指标内容方面仍存在较大局限性，其电池、仪器主机、线路等常放置于密封装置内，对装置防水性较高，且当装置投放原水底时，不利于装置运行状态观测及维护，无法实时获取传感器数据或采集过程水样的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置及其使用方法，包括钢桶、顶板、连接杆和配电箱，所述钢桶的顶部焊接所述顶板，所述顶板的顶部螺纹连接所述连接杆，所述连接杆的顶部螺纹连接所述配电箱，所述顶板的顶部通过法兰连接有第一止回阀，第二止回阀和第三止回阀，所述顶板的顶部开设有孔径，所述孔径的圆周内壁螺纹连接有吊环，所述顶板的顶部开设有圆孔，所述圆孔的圆周内壁螺纹连接有第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器，所述连接杆的圆周内壁插接有电源线和信号线，所述顶板的顶部螺纹连接有固定架，所述固定架的底部通过螺丝固定连接有搅拌泵，所述电源线的电性输出端与所述搅拌泵的电性输入端电性连接，所述电源线的电性输入端与所述配电箱电性连接，所述第一传感器、所述第二传感器、所述第三传感器和所述第四传感器的电性输出端通过所述信号线与所述配电箱电性连接。
优选的，所述钢桶为底部开口结构，所述钢桶的圆周外壁焊接有裙边。
优选的，所述钢桶的圆周外壁开设有取水孔，所述取水孔的内部插接有橡胶管。
优选的，所述第一止回阀，所述第二止回阀和所述第三止回阀之间的间距相同。
优选的，所述连接杆的内部为中空结构，所述连接杆的圆周内壁套接有内胶圈，所述内胶圈的长度与所述连接杆的长度相同。
优选的，所述配电箱的顶部焊接有配电箱吊环，所述配电箱的顶部焊接有配电台，所述配电箱和所述配电台的外部喷涂有防水。
优选的，所述搅拌泵的底部通过轴杆连接有搅拌叶。
一种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置的使用方法，该内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置的使用方法包括如下步骤：
S1：监测时先连接好所述第一传感器、所述第二传感器、所述第三传感器、所述第四传感器和所述搅拌泵的相关电气元件，用绳索连接所述顶板上的所述吊环后将装置缓慢从水面放至水底；
S2:装置内形成由河道底泥及其上覆水组成的密闭空间，再根据河流流速调节所述搅拌泵的转速，完成河床环境模拟；
S3：装置内所述第一传感器、所述第二传感器、所述第三传感器和所述第四传感器通过长时间在线监测，得出河道底泥及其上覆水各指标数据的时间序列，用于分析河道底泥释放及其上覆盖指标变化情况；
S4：如需要提取装置内上覆水做其他实验分析，可在装置放下前用惰性材质的塑胶管连接所述取水孔，待装置放入水底稳定后作业人员在船上从塑胶管中抽取水样。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置及其使用方法，通过配件的组合运用，具备原位监测底泥内源释放及其上覆水变化情况的功能；利用传感器的组合替换具备实时在线监测多个指标，指标包括：氨氮、硝氮、亚硝氮、总磷、COD、溶解氧等的功能，对沉积物扰动较小，不会破坏沉积物原有理化环境，可真实反映污染物在沉积物-水界面的迁移转化过程，密封要求低，可有效防止电气元件长时间浸泡在水中而发生故障，在配合外部抽水的同时，保证装置有效使用。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明左侧示意图；
图3为本发明右侧示意图；
图4为本发明俯视示意图；
图5为本发明连接杆结构示意图。
图中：100钢桶、110裙边、120取水孔、200顶板、210第一止回阀、220第二止回阀、230第三止回阀、240吊环、250第一传感器、260第二传感器、270第三传感器、280第四传感器、300连接杆、310内胶圈、320电源线、330信号线、340固定架、350搅拌泵、400配电箱、410配电箱吊环、420配电台。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置及其使用方法，通过配件的组合运用，便于数据获取的同时对水源进行抽取，降低对原有理化环境的破坏，请参阅图1-5，包括钢桶100、顶板200、连接杆300和配电箱400；
请再次参阅图1，钢桶100的底部具有裙边110，具体的，钢桶100为底部开口结构，钢桶100的圆周外壁焊接有裙边110，钢桶100的圆周外壁开设有取水孔120，取水孔120的内部插接有橡胶管，钢桶100用于容纳所测底泥及其上覆水，钢桶100底部敞开，结构类似于倒扣的碗，且裙边110起减压作用，保证主体钢桶插入河道底泥后不再下沉；
请再次参阅图1，顶板200的底部与钢桶100的顶部固定连接，具体的，钢桶100的顶部焊接顶板200，顶板200的顶部通过法兰连接有第一止回阀210，第二止回阀220和第三止回阀230，顶板200的顶部开设有孔径，孔径的圆周内壁螺纹连接有吊环240，顶板200的顶部开设有圆孔，圆孔的圆周内壁螺纹连接有第一传感器250、第二传感器260、第三传感器270和第四传感器280，吊环240用于连接船与钢桶100，防止钢桶100发生倾斜；
请再次参阅图1-5，连接杆300的底部与顶板200的顶部固定连接，具体的，顶板200的顶部螺纹连接连接杆300，连接杆300的圆周内壁插接有电源线320和信号线330，顶板200的顶部螺纹连接有固定架340，固定架340的底部通过螺丝固定连接有搅拌泵350，电源线320的电性输出端与搅拌泵350的电性输入端电性连接，搅拌泵350的底部通过轴杆连接有搅拌叶，连接杆300空心处放置电气电路、传感器及搅拌泵350等电器元件的连接电线，其中搅拌泵350可配合搅拌叶对钢桶100内水体进行搅拌；
请再次参阅图1-5，配电箱400的底部与连接杆300的顶部固定连接，具体的，连接杆300的顶部螺纹连接配电箱400，电源线320的电性输入端与配电箱400电性连接，第一传感器250、第二传感器260、第三传感器270和第四传感器280的电性输出端通过信号线330与配电箱400电性连接，配电箱400用于摆放电气电路元件；
一种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置的使用方法，该内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置的使用方法包括如下步骤：
S1：监测时先连接好第一传感器250、第二传感器260、第三传感器270和第四传感器280和搅拌泵350的相关电气元件，用绳索连接顶板200上的吊环240后将装置缓慢从水面放至水底；
S2:装置内形成由河道底泥及其上覆水组成的密闭空间，再根据河流流速调节搅拌泵350的转速，完成河床环境模拟；
S3：装置内第一传感器250、第二传感器260、第三传感器270和第四传感器280通过长时间在线监测，得出河道底泥及其上覆水各指标数据的时间序列，用于分析河道底泥释放及其上覆盖指标变化情况；
S4：如需要提取装置内上覆水做其他实验分析，可在装置放下前用惰性材质的塑胶管连接取水孔120，待装置放入水底稳定后作业人员在船上从塑胶管中抽取水样；
在具体的使用时，首先部件材料的均为SUS304不锈钢，部件的焊接方式皆为拼缝满焊，监测时先连接好第一传感器250、第二传感器260、第三传感器270和第四传感器280和搅拌泵350的相关电气元件，用绳索连接顶板200上的吊环240后将装置缓慢从水面放至水底，装置内形成由河道底泥及其上覆水组成的密闭空间，再根据河流流速调节搅拌泵350的转速，完成河床环境模拟，装置内第一传感器250、第二传感器260、第三传感器270和第四传感器280通过长时间在线监测，得出河道底泥及其上覆水各指标数据的时间序列，用于分析河道底泥释放及其上覆盖指标变化情况，如需要提取装置内上覆水做其他实验分析，可在装置放下前用惰性材质的塑胶管连接取水孔120，待装置放入水底稳定后作业人员在船上从塑胶管中抽取水样。
请再次参阅图1，为了便于排水，用于将钢桶100的水溢流出去，具体的，第一止回阀210，第二止回阀220和第三止回阀230之间的间距相同。
请再次参阅图5，为了进行内置和防水，具体的，连接杆300的内部为中空结构，连接杆300的圆周内壁套接有内胶圈310，内胶圈310的长度与连接杆300的长度相同。
请再次参阅图1，为了进行悬挂和防水，具体的，配电箱400的顶部焊接有配电箱吊环410，配电箱400的顶部焊接有配电台420，配电箱400和配电台420的外部喷涂有防水。
虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (8)

1.一种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置，其特征在于：包括钢桶(100)、顶板(200)、连接杆(300)和配电箱(400)，所述钢桶(100)的顶部焊接所述顶板(200)，所述顶板(200)的顶部螺纹连接所述连接杆(300)，所述连接杆(300)的顶部螺纹连接所述配电箱(400)，所述顶板(200)的顶部通过法兰连接有第一止回阀(210)，第二止回阀(220)和第三止回阀(230)，所述顶板(200)的顶部开设有孔径，所述孔径的圆周内壁螺纹连接有吊环(240)，所述顶板(200)的顶部开设有圆孔，所述圆孔的圆周内壁螺纹连接有第一传感器(250)、第二传感器(260)、第三传感器(270)和第四传感器(280)，所述连接杆(300)的圆周内壁插接有电源线(320)和信号线(330)，所述顶板(200)的顶部螺纹连接有固定架(340)，所述固定架(340)的底部通过螺丝固定连接有搅拌泵(350)，所述电源线(320)的电性输出端与所述搅拌泵(350)的电性输入端电性连接，所述电源线(320)的电性输入端与所述配电箱(400)电性连接，所述第一传感器(250)、所述第二传感器(260)、所述第三传感器(270)和所述第四传感器(280)的电性输出端通过所述信号线(330)与所述配电箱(400)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置，其特征在于：所述钢桶(100)为底部开口结构，所述钢桶(100)的圆周外壁焊接有裙边(110)。
3.根据权利要求1所述的一种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置，其特征在于：所述钢桶(100)的圆周外壁开设有取水孔(120)，所述取水孔(120)的内部插接有橡胶管。
4.根据权利要求1所述的一种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置，其特征在于：所述第一止回阀(210)，所述第二止回阀(220)和所述第三止回阀(230)之间的间距相同。
5.根据权利要求1所述的一种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置，其特征在于：所述连接杆(300)的内部为中空结构，所述连接杆(300)的圆周内壁套接有内胶圈(310)，所述内胶圈(310)的长度与所述连接杆(300)的长度相同。
6.根据权利要求1所述的一种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置，其特征在于：所述配电箱(400)的顶部焊接有配电箱吊环(410)，所述配电箱(400)的顶部焊接有配电台(420)，所述配电箱(400)和所述配电台(420)的外部喷涂有防水。
7.根据权利要求1所述的一种内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置，其特征在于：所述搅拌泵(350)的底部通过轴杆连接有搅拌叶。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置的使用方法，其特征在于：该内源释放及底泥呼吸速率野外原位监测实验装置的使用方法包括如下步骤：
S1：监测时先连接好所述第一传感器(250)、所述第二传感器(260)、所述第三传感器(270)、所述第四传感器(280)和所述搅拌泵(350)的相关电气元件，用绳索连接所述顶板(200)上的所述吊环(240)后将装置缓慢从水面放至水底；
S2:装置内形成由河道底泥及其上覆水组成的密闭空间，再根据河流流速调节所述搅拌泵(350)的转速，完成河床环境模拟；
S3：装置内所述第一传感器(250)、所述第二传感器(260)、所述第三传感器(270)和所述第四传感器(280)通过长时间在线监测，得出河道底泥及其上覆水各指标数据的时间序列，用于分析河道底泥释放及其上覆盖指标变化情况；
S4：如需要提取装置内上覆水做其他实验分析，可在装置放下前用惰性材质的塑胶管连接所述取水孔(120)，待装置放入水底稳定后作业人员在船上从塑胶管中抽取水样。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112198293A (zh) * 2020-10-09 2021-01-08 中国环境科学研究院 黑臭水体氨氮释放研究装置

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