CN112920945A - 一种研究室内生活用水管道微生物生长的智能模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种研究室内生活用水管道微生物生长的智能模拟装置，涉及环境技术和水处理技术领域，包括热水源、冷水源和电磁混水阀，并可通过温度调节仪进行控制，之后通过混水管连接蠕动泵，再通过进水管连接反应器，进水管中部接有曝气装置和通气管，并可通过溶解氧调节器进行控制，反应器外筒内壁上可插入挂片，反应器上下两侧分别设置进水口和出水口，本发明结构简单，可设置水的不同温度、溶解氧和流态组合来模拟室内生活用水管道微生物生长环境，具有良好的稳定性、较多的挂片位置，可智能模拟更加真实的室内生活用水管道的温度、充氧和流态环境，在该研究领域内可大量推广。

Description

一种研究室内生活用水管道微生物生长的智能模拟装置

技术领域

本发明涉及环境技术和水处理技术领域，具体为一种研究室内生活用水管道微生物生长的智能模拟装置。

背景技术

绝大部分的家用水都是由自来水厂经水管道输送，所以当室内供水管道受到污染时，用户的终端用水就没有保障。目前的现实情况是，水源经过了自来水厂的净化，已经达到了饮用水的标准。但出厂水经过庞大的供水管道输送过程中，仍会产生微生物再生长及相关的水质二次污染的问题。管道内壁表面的无机和有机沉积物，为微生物的再生长提供了相对良好的环境。管道中微生物的生长形式以附着生长在管壁上形成生物膜占优势。当市政外网自来水进入室内供水管道时，供水管道的环境发生变化，室内供水管道中的水温一般会高于市政管网中水的温度，且溶解氧的含量也会高于市政管网中水的溶解氧，以上这些问题，都会加速室内供水管道中生物膜的生长将引发饮用水二次污染的问题，降低了饮用水的生物安全性，如导致致病菌的生长、色度的提高等问题。故此，针对管道中生物膜的研究是保障饮用水安全的一道重要的关口。

其次，对于管道中微生物生长的研究大多集中于对大规模管道供水的研究，只有少部分研究用户室内供水管道的问题，而用户室内供水管道恰恰是最贴近人们生活用水的，而且其供水环境也与大规模的室外供水管道不同，水中的含氧量和温度等环境是有别于室外供水管道的，室内管道的水温一般高于市政管网的水温，室内管道的水温一般是更加理想的微生物再生长温度，在该温度下更利于微生物的二次生长，室内管道水中的溶解氧一般也是高于市政管网中的溶解氧的，更利于微生物的生长。

故当前对于室内供水管道中的生物膜受不同的水温和水中溶解氧环境不同的研究是一个亟待解决的问题，目前用于研究不同工况下模拟生物膜的条件，国际通用的主要装置是生物膜挂片环形反应装置（简称BAR反应器）。利用生物膜挂片环形反应装置来模拟饮用水输送系统，该反应器由固定的外筒和旋转的转子组成，由配套的电机驱动转子转动，转子上有若干挂片。根据流体力学原理，挂片挂在该装置转子的外壁上，通过无刷变频直流电机带动转子从而产生的涡旋流来模拟管网的水流环境，该生物膜挂片环形反应装置（简称BAR外筒内壁挂片式管道生物膜反应器）是在一个密闭的环境中运行，没有产生与外界交流流动的水体，而且真实的流态更接近于平行流的流态，所述平行流是指水途径平行生物膜挂片的方向流动。

近年来，针对生物膜挂片环形反应装置也出现了一些装置来模拟BAR反应器，但仍然存在着一些可进步的空间，例如中国专利公开号为CN206418114U，名为一种供水管道生物膜培养模拟反应器的专利中，该装置提出利用水箱蓄水且在水箱中利用加热棒调节温度从而可以控制反应器中的温度，也利用了一个半循环的体系使得整体环境接近于活水，整体相较于生物膜挂片环形反应装置有所提升，但是水中的搅拌器只能提供水一种螺旋的切力，产生的流态为切向流，更加真实的管道环境趋向于平行流，故该装置不能模拟真实的室内生活用水管道环境，利用加热棒直接加热水源不利于实时地控制反应温度且可能使得水的受热不均匀，与实际的室内生活用水供给有一定差别，而且其研究实验工况大多数是在先前有所研究的领域的内容，没有很明显的创新突破。中国专利公开号为CN212246302U，名为可探究自来水管壁腐蚀、微生物生长电化学反应系统的专利中，该系统提出用电化学的思路来研究微生物的生长情况，同时也是把挂片放置在内筒的外壁上，可增加挂片的数量，也考虑了外部水体与内部交换的流动过程，但是没有考虑到挂片容易受到水流冲击的影响，没有对挂片加强固定，安全性能较低，同时利用该种系统的搅拌扇叶只能产生螺旋的切力，不能够准确模拟管道内部水流的情况。

本发明技术方案的目的是克服当前生物膜挂片环形反应装置模拟管道环境不够真实且无法调控室内管网的特色工况等不足而设计的一种结构简单稳固、能够模拟更加真实的室内管道环境微生物生长情况的智能装置，是基于国家自然科学基金青年基金（No.51608198）和江西省自然科学基金（No. 20161BAB216148）项目的延伸研究成果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种研究室内生活用水管道微生物生长的智能模拟装置，已解决上述技术背景中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种研究室内生活用水管道微生物生长的智能模拟装置，包括热水源、冷水源、反应器和电磁混水阀，所述电磁混水阀的一侧分别通过热水管、冷水管与热水源、冷水源连接，所述电磁混水阀的另一侧连接有混水管，所述混水管上设有蠕动泵，所述蠕动泵的另一端连接有进水管，所述进水管的另一端与反应器连接，所述进水管上设有通气管，所述进水管和通气管贯通连接并形成一个通道，所述通气管的一端连接有曝气装置，所述曝气装置的另一端通过第二导线连接有溶解氧调节器，所述进水管和通气管上分别设有第二截止阀、第一截止阀，所述反应器包括外筒和电热偶，所述外筒的上下两侧分别设有上圆顶和下圆底，所述上圆顶和下圆底的另一侧分别设有顶板和底板，所述顶板覆盖所述上圆顶设置，所述顶板远离上圆顶的一侧连接有支架，所述支架的另一端固定连接有支撑板，所述支撑板上设有无刷变频直流电机，所述电热偶贯穿所述顶板和上圆顶设置，其一端向所述反应器的内部延伸，另一端连接有温度调节仪，所述温度调节仪的另一端通过第一导线与所述电磁混水阀连接，所述外筒的外侧设有溶解氧电极，所述溶解氧电极设有多个，分别设置在所述外筒的侧壁，所述溶解氧电极的一端与所述溶解氧调节器连接，所述外筒内设有内筒，所述内筒位于所述外筒的内部中心位置，所述内筒为上下镂空的空心柱体，所述外筒的内壁和所述内筒的外壁相通，并形成一个通路，所述外筒内还设有底托，所述底托的一端位于所述外筒内部偏下位置，所述底托上设有外筒插槽,所述外筒插槽内插接有挂片，与所述挂片配合使用有挂钩，所述内筒内还设有搅拌叶扇，所述搅拌叶扇通过连接杆与所述无刷变频直流电机的输出端连接，所述连接杆与所述顶板交叉的位置设有轴承，所述轴承和连接杆活动连接，所述下圆底和所述上圆顶之间通过通杆螺丝杆连接，所述通杆螺丝杆上活动连有螺母，所述底板内设有硅胶垫，所述内筒的上下两侧均设有曲板，所述曲板至少设有四个，等距分布在所述内筒的侧壁，两侧所述曲板分别与所述上圆顶、下圆底连接，所述外筒的外壁固定连接有固定柱，所述固定柱设有多个，且相邻两个所述固定柱之间的夹角为120°，所述外筒的上下两侧还设有反应器进水口、反应器出水口，所述反应器出水口的一端连接有排水管，所述排水管上设有第一阀门，所述反应器进水口与所述进水管的一端连接，并设有第二阀门，所述温度调节仪上设有提高温度按钮、减小温度按钮和温度显示屏，所述溶解氧调节器上设有提高溶解氧按钮、减低溶解氧按钮和溶液溶解氧显示屏。

作为本发明进一步方案：所述电热偶远离所述温度调节仪的一端位于所述反应器的中段位置。

作为本发明进一步方案：所述溶解氧电极位于所述反应器中段位置的两侧。

作为本发明进一步方案：所述外筒、内筒、上圆顶和下圆底的材料均为亚克力材料。

作为本发明进一步方案：所述外筒插槽的端面呈梯形，且梯形靠近所述外筒的一边较长，远离所述外筒的一边较短。

作为本发明进一步方案：所述挂片上设有小圆孔，且所述挂钩上设有与小圆孔配合使用的构体。

作为本发明进一步方案：所述外筒插槽位于所述外筒的中部位置。

作为本发明进一步方案：所述内筒、曲板、上圆顶和下圆底是相互焊接在一起。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.本发明中的电磁混水阀可通过第一导线利用温度调节仪来控制，通过控制冷水源与热水源的流量大小，从而调配不同的温度和流速进行实验，且由于电磁混水阀来配比我们所需要的水温时，会有一个混合的过程，不易使水中微生物失活，并且更有利于水不会只是局部受热，有利于整体水温近乎等于测量值，通过电热偶将水温转换为电信号传导到温度传感器，再由人为干预通过设置实验所需的温度，通过第一导线反馈到电磁混水阀进行温度的调控，实现智能观测、便捷化且全方位的温度调节,由于室内供水的平均水温相较于室外供水管网的水温更高，这样的变化，我们可以通过电磁混水阀进行温度的调控冷水源和热水源的流速从而模拟出更加真实的室内供水管道温度情况，使得实验结果更趋近于室内供水管道的情况。

2.本发明中的曝气装置可以通过第二导线利用溶解氧调节器来控制曝气装置的开关，从而控制反应器中溶液的溶解氧含量，溶解氧调节器通过位于反应器外筒内壁上的溶解氧电极来获取内部液体的溶解氧含量，从而可以通过人为干预设置实验所需的溶液溶解氧含量，通过第二导线传导到曝气装置进行溶液溶解氧含量的调节，实现智能观测、便捷化且全方位的溶液溶解氧含量调节，由于室内供水管道时常伴随有空气流入，使得其溶解氧的含量变大，一般的反应器没有重视这一点，而本装置可以通过曝气装置对溶解氧含量的调节从而模拟出更加真实室内管道终端的充氧环境，使得实验结果更加接近室内管道微生物在该种情况下的生长情况。

3.本发明中的内部循环水流利用无刷变频直流电机带动搅拌扇叶在内筒和外筒的循环中产生了平行流来模拟管道内部的水流流态，在现在普遍的生物膜环形反应器主要是利用无刷变频直流电机带动搅拌扇叶产生切向流来模拟管道内部的整体流态，而由平行流模拟的水流流态相比于模拟的切向流更加切合真实管道内部的水流流态，同时平行流的水流也能更加的符合大自然中的微生物生长的水流环境的模拟，同时也能适应微生物的繁殖与培养，便于实现本发明模拟更加真实的管道环境的目的。

4.本发明在下底板的上部加了底托，外筒插槽位于底托上方，可避免挂片处于装置的死水区部分，整体挂片位置处于外筒的中部，放置挂片后，挂片与上顶板也有一段距离，也避免了外筒上部的死水区，底托的高度设置由测得外筒内壁的各个位置的流速而确定，避免了外筒下部的死水区，能够使得挂片接触的水流尽量和真实的管道系统中的类似，且使挂片所受的流速接近，避免某一位置流速过低的情况出现，该发明中的挂片接触到的模拟管道水流更加稳定，也和真实管道系统中的水流更加相似，进一步的模拟了微生物生长的真实环境。

5.本发明是采用的流动水态进行实验是利用电磁混水阀混合外界的冷水源和热水源，再通入反应器，等反应器充满后再降低水速持续通入水源，反应器出水口持续通过排水管排水，使得整体装置成一个能够与外界进行交换的流动的水态，趋近于室内供水管道的流动环境，防止微生物生长的水域为死水，更加契合室内管道的环境，便于微生物吸收养分与生长。

6.本发明中的轴承，可使得无刷变频直流电机带动搅拌扇叶通过轴承到达内筒的中部位置，故可达到当无刷变频直流电机工作时，不会影响到上圆顶，且能够使上圆顶气密性完好，确保微生物的生长环境不受外界的杂菌与杂质的干扰。

7.本发明中的反应器出水口、反应器进水口，这样的设计能够在实验开始时自然地让水源流入反应器中，且在实验结束后能够合理地让水从反应器中流干净，不用靠外界加压，节约了能源成本,且反应器出水口与排水管固定连接，反应器进水口与进水管固定连接，水通过进水管进入反应器中，而反应器中水则通过排水管排出，水的排出通过第一阀门控制，使得本发明中的微生物的生长环境中所需的水源的输入与输出可控制，便于微生物生长模拟过程的进行。

8.本发明中底板内设有硅胶垫，可增加装置的稳定性和气密性，避免了下圆底和底板在反应器运行时可能会发生的碰撞而产生对实验的影响，同时也能很好的保护本发明的整体结构。

9.本发明的主要支撑装置为螺母和通杆螺丝杆，且该支撑装置容易拆卸，方便从打开装置的上圆顶，配合挂钩可以方便地从装置中将挂片取出，使得反应器的整体结构便于拆卸与清洗，同时当反应器中的零部件有损坏时，可通过拆出螺母和通杆螺丝杆的方法，将损坏的零部件拆出并及时更换，保证反应器能便于下次的使用。

附图说明

图1为本发明中的一种研究室内生活用水管道微生物生长的智能模拟装置的结构示意图；

图2为本发明中的温度调节仪的结构结构示意图；

图3为本发明中的溶解氧调节器的正视结构示意图；

图4为本发明中的反应器、反应器进水口、反应器出水口、电热偶、温度调节仪、溶解氧电极和溶解氧调节器正视的结构示意图；

图5为本发明中的反应器的正视结构示意图；

图6为本发明中的反应器的侧视结构示意图；

图7为本发明中的无刷变频直流电机的俯视结构示意图；

图8为本发明中的外筒正视的结构示意图；

图9为本发明中的内筒正视的结构示意图；

图10为本发明中的整体装置俯视的结构示意图；

图11为本发明中的底座俯视的结构示意图；

图12为本发明中的外筒俯视的结构示意图；

图13为本发明中的挂片正视的结构示意图；

图14为本发明中的挂片俯视的结构示意图；

图15为本发明中的挂片侧视的结构示意图；

图16为本发明中的挂钩正视的结构示意图；

图中：1、热水源；2、冷水源；3、反应器；3-1、螺母；3-2、通杆螺丝杆；3-3、无刷变频直流电机；3-4、支撑板；3-5、顶板；3-6、轴承；3-7、上圆顶；3-8、下圆底；3-9、内筒；3-10、外筒；3-11、底托；3-12、底板；3-13、反应器进水口；3-14、反应器出水口；3-15、支架；3-16、固定柱；3-17、搅拌扇叶；3-18、硅胶垫；3-19、外筒插槽；3-20、曲板；3-21、电热偶；3-22、溶解氧电极；4、电磁混水阀；5、温度调节仪；5-1、提高温度按钮；5-2、减小温度按钮；5-3、温度显示屏；6、溶解氧调节器；6-1、提高溶解氧按钮；6-2、减低溶解氧按钮；6-3、溶液溶解氧显示屏；7、曝气装置；8、蠕动泵；9、第一截止阀；10、排水管；11、热水管；12、冷水管；13、混水管；14、进水管； 15、第一导线；16、第二导线；17、通气管；18、第一阀门；19、第二阀门；20、第二截止阀；21、挂片； 22、挂钩。

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。

本发明提供以下技术方案：一种研究室内生活用水管道微生物生长的智能模拟装置，包括热水源1、冷水源2、反应器3和电磁混水阀4，电磁混水阀4的一侧分别通过热水管11、冷水管12与热水源1、冷水源2连接，电磁混水阀4的另一侧连接有混水管13，混水管13上设有蠕动泵8，蠕动泵8的另一端连接有进水管14，通过蠕动泵8控制整体装置的流速，可供研究水力冲刷室内供水管道微生物生长的影响，进水管14的另一端与反应器3连接，进水管14上设有通气管17，进水管14和通气管17贯通连接并形成一个通道，通气管17的一端连接有曝气装置7，曝气装置7的另一端通过第二导线16连接有溶解氧调节器6，进水管14和通气管17上分别设有第二截止阀20、第一截止阀9，第一截止阀9位于通气管17上，可以只使得曝气装置7曝气通入进水管14，而不能使得进水管14中的水流入曝气装置7，提高了实验装置的安全性，反应器3包括外筒3-10和电热偶3-21，外筒3-10的上下两侧分别设有上圆顶3-7和下圆底3-8，上圆顶3-7和下圆底3-8的另一侧分别设有顶板3-5和底板3-12，顶板3-5覆盖上圆顶3-7设置，顶板3-5远离上圆顶3-7的一侧连接有支架3-15，支架3-15的另一端固定连接有支撑板3-4，支撑板3-4上设有无刷变频直流电机3-3，通过无刷变频直流电机3-3与蠕动泵8调节水流速的大小，使得本发明中的微生物在生长模拟的过程，自由控制水流速，便于调节微生物生长环境中的水的流速，使得微生物更加适应本发明模拟的微生物生长环境，电热偶3-21贯穿顶板3-5和上圆顶3-7设置，其一端向反应器3的内部延伸，另一端连接有温度调节仪5，温度调节仪5的另一端通过第一导线15与电磁混水阀4连接，外筒3-10的外侧设有溶解氧电极3-22，溶解氧电极3-22设有多个，分别设置在外筒3-10的侧壁，溶解氧电极3-22的一端与溶解氧调节器6连接，外筒3-10内设有内筒3-9，内筒3-9位于外筒3-10的内部中心位置，内筒3-9为上下镂空的空心柱体，外筒3-10的内壁和内筒3-9的外壁相通，并形成一个通路，在构成的通路中，通过无刷变频直流电机3-3给搅拌扇叶3-17提供动力，搅拌扇叶3-17带动水能够在内筒3-9外壁和外筒3-10内壁之间的通路中产生向上的平行于管壁的平行流，在反应器3内的上下镂空的空心柱体内部产生向下的平行于管壁的平行流，在反应器3内部实现平行流的内部循环，更加还原真实地模拟供水管道的流态，外筒3-10内还设有底托3-11，底托3-11的一端位于外筒3-10内部偏下位置，底托3-11上设有外筒插槽3-19,外筒插槽3-19内插接有挂片21，与挂片21配合使用有挂钩22，内筒3-9内还设有搅拌叶扇3-17，搅拌叶扇3-17通过连接杆与无刷变频直流电机3-3的输出端连接，连接杆与顶板3-5交叉的位置设有轴承3-6，轴承3-6和连接杆活动连接，下圆底3-8和上圆顶3-7之间通过通杆螺丝杆3-2连接，通杆螺丝杆3-2上活动连有螺母3-1，螺母3-1和通杆螺丝杆3-2组成了反应器3中的支撑结构，且该支撑装置容易拆卸，方便从打开上圆顶3-7，配合挂钩22可以方便将挂片21取出，使得反应器3的整体结构便于拆卸与清洗，同时当反应器3中的零部件有损坏时，可通过拆出螺母3-1和通杆螺丝杆3-2的方法，将损坏的零部件拆出并及时更换，保证反应器3能便于下次的使用，底板3-12内设有硅胶垫3-18，内筒3-9的上下两侧均设有曲板3-20，曲板3-20至少设有四个，等距分布在内筒3-9的侧壁，两侧曲板3-20分别与上圆顶3-7、下圆底3-8连接，外筒3-10的外壁固定连接有固定柱3-16，固定柱3-16设有多个，且相邻两个固定柱3-16之间的夹角为120°，外筒3-10的上下两侧还设有反应器进水口3-13、反应器出水口3-14，反应器出水口3-14的一端连接有排水管10，排水管10上设有第一阀门18，通过蠕动泵8和电磁混水阀4控制反应器3水的进入，而第一阀门18通过控制排水管10从而控制反应器中的水排出，使得本发明中的微生物的生长环境中所需的水源可控制，便于微生物生长模拟过程的进行，反应器进水口3-13与进水管14的一端连接，并设有第二阀门19，温度调节仪5上设有提高温度按钮5-1、减小温度按钮5-2和温度显示屏5-3，溶解氧调节器6上设有提高溶解氧按钮6-1、减低溶解氧按钮6-2和溶液溶解氧显示屏6-3，本发明中的内部循环水流利用无刷变频直流电机3-3带动搅拌扇叶3-17在内筒3-9和外筒3-10的循环中产生了平行流来模拟管道内部的水流流态，在现在普遍的生物膜环形反应器主要是利用无刷变频直流电机3-3带动搅拌扇叶3-17产生切向流来模拟管道内部的整体流态，而由平行流模拟的水流流态相比于模拟的切向流更加切合真实管道内部的水流流态，同时平行流的水流也能更加的符合大自然中的微生物生长的水流环境的模拟，同时也能适应微生物的繁殖与培养，便于实现本发明模拟更加真实的管道环境的目的。

电热偶3-21远离温度调节仪5的一端位于反应器3的中段位置，通过电热偶3-21位于反应器中部，且电热偶3-21连接温度调节仪5，温度调节仪5通过第一导线15连接电磁混水阀4，热水源1和冷水源2分别通过热水管11和冷水管12通入电磁混水阀4，这样的反馈调节设置，有利于装置对反应器内水温的智能化反馈调节，且在热水的来源上避免了受热不均、水质环境不能接近于家用供给热水的真实环境等问题，能够使得其反应更加真实的用户室内供水管道环境。

溶解氧电极3-22位于反应器3中段位置的两侧，并且因溶解氧电极3-22与溶解氧调节器6相连接，溶解氧调节器6通过第二导线16与曝气装置7相连接，这样的反馈调节设置，有利于对反应器内的溶解氧含量有更准确的测量并且能够对反应器内的溶液的溶解氧含量进行智能化反馈调节，通过溶解氧调节器6来控制曝气装置7，从而能够在实验中研究不同的溶解氧含量对用户室内供水管网微生物生长的影响。

外筒3-10、内筒3-9、上圆顶3-7和下圆底3-8的材料均为亚克力材料，便于本发明的整体结构的打造，且可在本发明在运行过程中观察内部的运行情况，以便突发情况出现时能够即使观察到做出紧急的应对措施。

外筒插槽3-19的端面呈梯形，且梯形靠近外筒3-10的一边较长，远离外筒3-10的一边较短，梯形的设计有利于增加挂片21位置的稳固性，提高装置的安全性，且能够方便挂片21的放置与取出。

挂片21上设有小圆孔，且挂钩22上设有与小圆孔配合使用的构体，小圆孔的设置可方便挂钩22将挂片21勾出，避免取出挂片21时影响了挂片21上的微生物，保护了挂片21上的微生物不被破坏，保障实验的可靠性、准确性。

外筒插槽3-19位于外筒3-10的中部位置，实现挂片21会安装在外筒3-10的中部位置，外筒3-10内壁的中部位置的水流最稳定且与外筒3-10内壁接触面最大，可以模拟更加真实的供水管道中的环境，方便了微生物的生长。

内筒3-9、曲板3-20、上圆顶3-7和下圆底3-8是相互焊接在一起，如此设置，一方面便于提升本发明中的反应器3的整体结构的稳定性，另一方面能够保证反应器3内处于封闭的环境，确保微生物的生长环境不受外界的杂菌与杂质的干扰。

本发明的一种研究室内生活用水管道微生物生长的智能模拟装置的使用方法及工作原理如下：

在本发明的一种研究室内生活用水管道微生物生长的智能模拟装置中，图5所示的箭头方向为装置内部的水流方向，选取所需材质的挂片21上挂上生物膜，取下螺母3-1，将上圆顶3-7托起放置在一边，将挂片21插入外筒插槽3-19，将上圆顶3-7盖上，拧紧螺母3-1，关闭反应器出水口3-14和第一阀门18，通过温度调节仪5和溶解氧调节器6调节实验所需的温度和溶液的溶解氧含量，让热水源1和冷水源2通过热水管11和冷水管12通入电磁混水阀4，打开蠕动泵8，往反应器3内注水，此时也打开曝气装置7往进水管14中曝气，直到将本装置注得有本装置容量的六分之五，打开反应器出水口3-14和第一阀门18，由于开始时水温较低，通过电磁混水阀4控制使得热水管11中的流量增大，冷水管12中的流量减少从而迅速升温，当温度逐渐趋于设置的实验温度时，电磁混水阀4逐渐调节，使得在混水阀中混合的水温等于反应器中的水温，曝气装置7会受到溶解氧调节器6的调节，溶解氧调节器6通过接受反应器内的溶解氧电极3-22输送的信号从而判定曝气装置7的调节，使得整体实验过程中的溶液溶解氧含量都处于一个和实验设置的实验环境相同的过程，接通电源并且降低水在整体装置中的流速，使整体装置的水一直处于与外界有交换的流动当中，打开本装置的无刷变频直流电机3-3，设置一定的转速，来调整反应器3内水的平行流流速，水流在本装置内部在外筒内壁3-10和内筒3-9外壁之间产生平行流模拟真实管道中的流态，实验用水在装置内持续流动，以南方某城市室内供水管道的流速为例，以70ml/min的流速持续更新，保证水力停留8小时，本装置共有16个外筒插槽3-19，可定期在关闭无刷变频直流电机3-3并打开上圆顶3-7后用挂钩22从本装置中取出挂片21，本装置中的水不用排出，以便模拟管道中时刻充满水的液体环境，取完实验所需的挂片21后，将上圆顶3-7盖到原来位置，继续打开无刷变频直流电机3-3，继续模拟管道系统中水的流态，重复操作直至挂片21全部取出，之后关闭无刷变频直流电机3-3、电磁混水阀4、蠕动泵8、电热偶3-21、温度调节仪5、曝气装置7、溶解氧电极3-22、溶解氧调节器6，将本装置内的水都排净，关闭蠕动泵8，再对热水管11、冷水管12、通气管17、电磁混水阀4、反应器3和培养了微生物的挂片21进行清洗与消毒，等其干燥后可再次使用。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种研究室内生活用水管道微生物生长的智能模拟装置，包括热水源(1)、冷水源(2)、反应器(3)和电磁混水阀(4)，其特征在于：

所述电磁混水阀(4)的一侧分别通过热水管(11)、冷水管(12)与热水源(1)、冷水源(2)连接，所述电磁混水阀(4)的另一侧连接有混水管(13)，所述混水管(13)上设有蠕动泵(8)，所述蠕动泵(8)的另一端连接有进水管(14)，所述进水管(14)的另一端与反应器(3)连接；

所述进水管(14)上设有通气管(17)，所述进水管(14)和通气管(17)贯通连接并形成一个通道，所述通气管(17)的一端连接有曝气装置(7)，所述曝气装置(7)的另一端通过第二导线(16)连接有溶解氧调节器(6)，所述进水管(14)和通气管(17)上分别设有第二截止阀(20)、第一截止阀(9)；

所述反应器(3)包括外筒(3-10)和电热偶(3-21)，所述外筒(3-10)的上下两侧分别设有上圆顶(3-7)和下圆底(3-8)，所述上圆顶(3-7)和下圆底(3-8)的另一侧分别设有顶板(3-5)和底板(3-12)，所述顶板(3-5)覆盖所述上圆顶(3-7)设置，所述顶板(3-5)远离上圆顶(3-7)的一侧连接有支架(3-15)，所述支架(3-15)的另一端固定连接有支撑板(3-4)，所述支撑板(3-4)上设有无刷变频直流电机(3-3)，所述电热偶(3-21)贯穿所述顶板(3-5)和上圆顶(3-7)设置，其一端向所述反应器(3)的内部延伸，另一端连接有温度调节仪(5)，所述温度调节仪(5)的另一端通过第一导线(15)与所述电磁混水阀(4)连接，所述外筒(3-10)的外侧设有溶解氧电极(3-22)，所述溶解氧电极(3-22)设有多个，分别设置在所述外筒(3-10)的侧壁，所述溶解氧电极(3-22)的一端与所述溶解氧调节器(6)连接，所述外筒(3-10)内设有内筒(3-9)，所述内筒(3-9)位于所述外筒(3-10)的内部中心位置，所述内筒(3-9)为上下镂空的空心柱体，所述外筒(3-10)的内壁和所述内筒(3-9)的外壁相通，并形成一个通路，所述外筒(3-10)内还设有底托(3-11)，所述底托(3-11)的一端位于所述外筒(3-10)内部偏下位置，所述底托(3-11)上设有外筒插槽(3-19),所述外筒插槽(3-19)内插接有挂片(21)，与所述挂片(21)配合使用有挂钩(22)；

所述内筒(3-9)内还设有搅拌叶扇(3-17)，所述搅拌叶扇(3-17)通过连接杆与所述无刷变频直流电机(3-3)的输出端连接，所述连接杆与所述顶板(3-5)交叉的位置设有轴承(3-6)，所述轴承(3-6)和连接杆活动连接；

所述下圆底(3-8)和所述上圆顶(3-7)之间通过通杆螺丝杆(3-2)连接，所述通杆螺丝杆(3-2)上活动连有螺母(3-1)，所述底板(3-12)内设有硅胶垫(3-18)，所述内筒(3-9)的上下两侧均设有曲板(3-20)，所述曲板(3-20)至少设有四个，等距分布在所述内筒(3-9)的侧壁，两侧所述曲板(3-20)分别与所述上圆顶(3-7)、下圆底(3-8)连接，所述外筒(3-10)的外壁固定连接有固定柱(3-16)，所述固定柱(3-16)设有多个，且相邻两个所述固定柱(3-16)之间的夹角为120°；

所述外筒(3-10)的上下两侧还设有反应器进水口(3-13)、反应器出水口(3-14)，所述反应器出水口(3-14)的一端连接有排水管(10)，所述排水管(10)上设有第一阀门(18)，所述反应器进水口(3-13)与所述进水管(14)的一端连接，并设有第二阀门(19)；

所述温度调节仪(5)上设有提高温度按钮(5-1)、减小温度按钮(5-2)和温度显示屏(5-3)，所述溶解氧调节器(6)上设有提高溶解氧按钮(6-1)、减低溶解氧按钮(6-2)和溶液溶解氧显示屏(6-3)。

2.根据权利要求1所述的一种研究室内生活用水管道微生物生长的智能模拟装置，其特征在于：所述电热偶(3-21)远离所述温度调节仪(5)的一端位于所述反应器(3)的中段位置。

3.根据权利要求1所述的一种研究室内生活用水管道微生物生长的智能模拟装置，其特征在于：所述溶解氧电极(3-22)位于所述反应器(3)中段位置的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种研究室内生活用水管道微生物生长的智能模拟装置，其特征在于：所述外筒(3-10)、内筒(3-9)、上圆顶(3-7)和下圆底(3-8)的材料均为亚克力材料。

5.根据权利要求1所述的一种研究室内生活用水管道微生物生长的智能模拟装置，其特征在于：所述外筒插槽(3-19)的端面呈梯形，且梯形靠近所述外筒(3-10)的一边较长，远离所述外筒(3-10)的一边较短。

6.根据权利要求1所述的一种研究室内生活用水管道微生物生长的智能模拟装置，其特征在于：所述挂片(21)上设有小圆孔，且所述挂钩(22)上设有与小圆孔配合使用的构体。

7.根据权利要求1所述的一种研究室内生活用水管道微生物生长的智能模拟装置，其特征在于：所述外筒插槽(3-19)位于所述外筒(3-10)的中部位置。

8.根据权利要求1所述的一种研究室内生活用水管道微生物生长的智能模拟装置，其特征在于：所述内筒(3-9)、曲板(3-20)、上圆顶(3-7)和下圆底(3-8)是相互焊接在一起。

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