CN204925082U - 一种环境可控的可编程循环式组合湿地模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种环境可控的可编程循环式组合湿地模拟实验装置，包括水管路系统、自动控制系统、湿地模拟系统、实时水质监测系统、环境控制系统和移动支撑平台，所述移动支撑平台包括不锈钢支架和四维万向轮，所述水管路系统设置在不锈钢支架内，所述水管路系统与湿地模拟系统相连接，所述湿地模拟系统内设有环境控制系统，所述湿地模拟系统、自动控制系统、实时水质监测系统和环境控制系统分别设置在不锈钢支架的平台上，所述湿地模拟系统与水管路系统通过管路系统连接。本实用新型采用可移动的设计，可以控制环境因素，具备在线监测功能，够实现多种人工湿地形式组合、湿地填料组合、湿地植物组合的平行实验和比较实验，实用性很强。

Description

一种环境可控的可编程循环式组合湿地模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种污水处理实验装置，具体是一种环境可控的可编程循环式组合湿地模拟实验装置。

背景技术

人工湿地是20世纪70年代发展起来的一种新兴污水处理技术。它是基于自然生态原理，以节能、污水资源化为指导思想，使污水处理达到工程化、实用化的一项新技术。人工湿地对污水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用，充分利用地下人工介质中中的的植物、微生物、植物根系以及介质所具有的生物、物理、化学特性和生物生态系统的特点，形成床体内部物质的良好循环将污水净化，是一种天然净化与人工处理相结合的复合工艺。与其他污水处理技术相比，人工湿地技术投入少、运行费用低，艺设备简单、能耗低、具有良好经济效益及环境、生态效益。根据废水流经的方式，人工湿地可分为表面流人工湿地、潜流式人工湿地和垂直流人工湿地。其中表面流人工湿地与天然湿地相似，污水在基质表面漫流，依靠浸没在水面下的植物茎秆表面的生物膜来去除污染物，该类型湿地不需要考虑基质种类和结构，因而投资少、运行费用较低。而垂直流潜流式湿地人工湿地结合了自由水面人工湿地和潜流式人工湿地的特点，污水在填料床层间做竖向运动，延长了污水在填料中的停留时间，去污能力更强，但是缺点是对配水系统的要求更高、投资更高。另外，作为人工湿地重要的一种，生态浮床系统在污水净化中的作用也日益为人们重视。相对于前面两种湿地，生态浮床系统具有不受水位限制、不占用土地、原位修复的优点，也具有比较好的引用前景。

目前实验模拟阶段所采用的人工湿地模拟装置多为土建构筑物，不易移动；而且露天放置，很容易受到外界环境的影响，难以进行不同环境条件下的控制实验；类型通常比较单一，难以模拟不同类型人工湿地的组合；难以布设在线监测系统；另外建造麻烦，造价比较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种环境可控的可编程循环式组合湿地模拟实验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种环境可控的可编程循环式组合湿地模拟实验装置，包括水管路系统、自动控制系统、湿地模拟系统、实时水质监测系统、环境控制系统和移动支撑平台，所述移动支撑平台包括不锈钢支架轮，所述水管路系统设置在不锈钢支架内，所述水管路系统与湿地模拟系统相连接，所述湿地模拟系统上设有环境控制系统，所述湿地模拟系统、自动控制系统、实时水质监测系统和环境控制系统分别设置在不锈钢支架的平台上，所述水管路系统包括源水箱、出水箱、水流控制阀、管路系统和自吸式离心水泵，所述源水箱和出水箱固定在不锈钢支架底端，所述自动控制系统包括增氧泵及自吸式离心水泵可编程控制系统、自动液位控制器和流量控制器，所述湿地模拟系统包括第一湿地系统模拟水箱、第二湿地系统模拟水箱、第三湿地系统模拟水箱和湿地模拟系统填料，所述第一湿地系统模拟水箱、第二湿地系统模拟水箱和第三湿地系统模拟水箱底端分别固定在不锈钢支架的平台上，所述第一湿地系统模拟水箱、第二湿地系统模拟水箱和第三湿地系统模拟水箱底部中间通过管路系统分别与出水箱连接，所述第一湿地系统模拟水箱、第二湿地系统模拟水箱和第三湿地系统模拟水箱底部的管路系统上分别设有水流控制阀，所述第二湿地系统模拟水箱左右侧壁50cm的开孔处与第一湿地系统模拟水箱和第三湿地系统模拟水箱之间分别通过管路系统连接，所述第二湿地系统模拟水箱与第一湿地系统模拟水箱和第三湿地系统模拟水箱之间的过管路系统上设有水流控制阀，所述实时水质监测系统包括溶解氧、pH值、氧化还原电位联合在线监测探头监视器和溶解氧、pH值及氧化还原电位联合在线监测探头，所述溶解氧、pH值、氧化还原电位联合在线监测探头监视器与三个溶解氧、pH值及氧化还原电位联合在线监测探头分别电连接，三个所述溶解氧、pH值及氧化还原电位联合在线监测探头分别悬挂在第一湿地系统模拟水箱、第二湿地系统模拟水箱和第三湿地系统模拟水箱内侧壁上，所述环境控制系统包括水体加热棒和增氧泵，所述水体加热棒分别设置在第一湿地系统模拟水箱、第二湿地系统模拟水箱和第三湿地系统模拟水箱底部，所述增氧泵分别设置在第一湿地系统模拟水箱、第二湿地系统模拟水箱和第三湿地系统模拟水箱上端，所述源水箱底部的出水口与自吸式离心水泵相连，将水抽取到第一湿地系统模拟水箱内，所述第一湿地系统模拟水箱与源水箱左侧底端出水口之间设有流量控制器，所述出水箱右侧底部设有水流控制阀，所述出水箱左侧底部出水口与源水箱的进水口之间通过自吸式离心水泵相连，所述第一湿地系统模拟水箱和出水箱内分别设有自动液位控制器，所述湿地模拟系统填料分别设置在第二湿地系统模拟水箱和第三湿地系统模拟水箱内水体加热棒下端，所述增氧泵及自吸式离心水泵可编程控制系统分别与自吸式离心水泵、水体加热棒和增氧泵电连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述不锈钢支架底端四角分别设有四维万向轮，所述不锈钢支架采用尺寸为4cm的方形钢材料，所述四维万向轮采用不锈钢万向轮。

作为本实用新型再进一步的方案：所述源水箱和出水箱均采用PVC材质，所述源水箱尺寸为120*36*45cm，所述出水箱尺寸为40*40*45cm。

作为本实用新型再进一步的方案：所述增氧泵及自吸式离心水泵可编程控制系统采用可编程继电器和可编程插座组合方式。

作为本实用新型再进一步的方案：所述第一湿地系统模拟水箱、第二湿地系统模拟水箱和第三湿地系统模拟水箱均采用亚克力材质，所述第一湿地系统模拟水箱、第二湿地系统模拟水箱和第三湿地系统模拟水箱尺寸均为50*40*70cm。

作为本实用新型再进一步的方案：所述水体加热棒采用鱼缸恒温加热棒，所述增氧泵采用鱼缸增氧泵。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采用可移动的设计，可以控制环境因素，具备在线监测功能实时观测湿地系统运行效果，够实现多种人工湿地形式组合、湿地填料组合、湿地植物组合的平行实验和比较实验，实现不同水力条件下湿地系统运行效果的监测，实现模拟控制不同温度、溶解氧条件下，湿地系统运行效果的比较研究，能够实现多种实验研究目的，实用性很强。

附图说明

图1为环境可控的可编程循环式组合湿地模拟实验装置的结构示意图。

图2为环境可控的可编程循环式组合湿地模拟实验装置的湿地系统模拟水箱填料示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～2，本实用新型实施例中，一种环境可控的可编程循环式组合湿地模拟实验装置，包括水管路系统、自动控制系统、湿地模拟系统、实时水质监测系统、环境控制系统和移动支撑平台，所述移动支撑平台包括不锈钢支架18和四维万向轮10，所述不锈钢支架18底端四角分别设有四维万向轮10，所述不锈钢支架18采用尺寸为4cm的方形钢材料，所述四维万向轮10采用不锈钢万向轮，带有轮刹功能，所述水管路系统设置在不锈钢支架18内，所述水管路系统与湿地模拟系统相连接，所述湿地模拟系统上设有环境控制系统，所述湿地模拟系统、自动控制系统、实时水质监测系统和环境控制系统分别设置在不锈钢支架18的平台上，所述水管路系统包括源水箱16、出水箱17、水流控制阀1、管路系统2和自吸式离心水泵3，所述源水箱16和出水箱17固定在不锈钢支架18底端，所述源水箱16和出水箱17均采用PVC材质，所述源水箱16尺寸为120*36*45cm，所述出水箱17尺寸为40*40*45cm，所述自动控制系统包括增氧泵及自吸式离心水泵可编程控制系统12、自动液位控制器6和流量控制器8，所述增氧泵及自吸式离心水泵可编程控制系统12采用可编程继电器和可编程插座组合方式，所述可编程继电器采用上海富继电气的可编程继电器，所述可编程插座采用金科德编程定时插座，所述湿地模拟系统包括第一湿地系统模拟水箱13、第二湿地系统模拟水箱14、第三湿地系统模拟水箱15和湿地模拟系统填料4，所述第一湿地系统模拟水箱13、第二湿地系统模拟水箱14和第三湿地系统模拟水箱15底端分别固定在不锈钢支架18的平台上，所述第一湿地系统模拟水箱13、第二湿地系统模拟水箱14和第三湿地系统模拟水箱15均采用亚克力材质，所述第一湿地系统模拟水箱13、第二湿地系统模拟水箱14和第三湿地系统模拟水箱15尺寸均为50*40*70cm，所述水流控制阀1分别安装在第二湿地系统模拟水箱14和第三湿地系统模拟水箱15左侧壁50cm的开孔处，所述第一湿地系统模拟水箱13、第二湿地系统模拟水箱14和第三湿地系统模拟水箱15底部中间通过管路系统2分别与出水箱17连接，所述第一湿地系统模拟水箱13、第二湿地系统模拟水箱14和第三湿地系统模拟水箱15底部的管路系统2上分别设有水流控制阀，所述第二湿地系统模拟水箱14与第一湿地系统模拟水箱13和第三湿地系统模拟水箱15之间分别通过管路系统2连接，所述第二湿地系统模拟水箱14与第一湿地系统模拟水箱13和第三湿地系统模拟水箱15之间的过管路系统2上设有水流控制阀1，所述实时水质监测系统包括溶解氧、pH值、氧化还原电位联合在线监测探头监视器11和溶解氧、pH值及氧化还原电位联合在线监测探头5，所述溶解氧、pH值、氧化还原电位联合在线监测探头监视器11与三个溶解氧、pH值及氧化还原电位联合在线监测探头5分别电连接，将实时测定的数值显示在溶解氧、pH值、氧化还原电位联合在线监测探头监视器11上，三个所述溶解氧、pH值及氧化还原电位联合在线监测探头5分别悬挂在第一湿地系统模拟水箱13、第二湿地系统模拟水箱14和第三湿地系统模拟水箱15内侧壁上，通过可调节高度的探头支架，保证探头淹没于实验水中，所述溶解氧、pH值及氧化还原电位联合在线监测探头5采用上海博取公司的探头，所述环境控制系统包括水体加热棒7和增氧泵9，所述水体加热棒7分别设置在第一湿地系统模拟水箱13、第二湿地系统模拟水箱14和第三湿地系统模拟水箱15底端，通过温控调节装置可以控制水温在设定的数值，所述水体加热棒7采用鱼缸恒温加热棒，所述增氧泵9分别设置在第一湿地系统模拟水箱13、第二湿地系统模拟水箱14和第三湿地系统模拟水箱15上端，所述增氧泵9采用鱼缸增氧泵，通过调节排气量大小，结合溶解氧探头实时监测数据，可以控制水体溶解氧到设定的数值，所述源水箱16底部的出水口与自吸式离心水泵3相连，将水抽取到第一湿地系统模拟水箱13内，所述第一湿地系统模拟水箱13与源水箱16左侧底端出水口之间设有流量控制器8，所述出水箱17右侧底部设有水流控制阀1，通过控制阀门的开关可以开启或关闭出水流出道系统外，所述出水箱17左侧底部出水口与源水箱16的进水口之间通过自吸式离心水泵3相连，所述第一湿地系统模拟水箱13和出水箱17内分别设有自动液位控制器6，所述湿地模拟系统填料4分别设置在第二湿地系统模拟水箱14和第三湿地系统模拟水箱15内水体加热棒7下端，所述增氧泵及自吸式离心水泵可编程控制系统12分别与自吸式离心水泵3、水体加热棒7和增氧泵9电连接。

本实用新型中源水箱16、出水箱17、第一湿地系统模拟水箱13、第二湿地系统模拟水箱14、第三湿地系统模拟水箱15通过水流控制阀1、管路系统2、自吸式离心水泵3联通起来，在自吸式离心水泵可编程控制系统12、流量控制器8和自动液位控制器6的控制下，可以控制系统在静态或者不同水力条件下循环运行，模拟三种湿地系统串并联组合实验；通过在第一湿地系统模拟水箱13、第二湿地系统模拟水箱14、第三湿地系统模拟水箱15填充不同基质，栽种不同湿地植物，可以模拟不同的人工湿地类型，通过控制出水阀的开关可以实现不同人工湿地形式(生态浮床、表面流湿地、潜流湿地、垂直潜流湿地)的串并联组合实验；通过不同湿地形式的填料与植物组合的比较，能够实现不同形式湿地填料与植物组合研究；水体加热棒7、增氧泵9在可编程控制系统12控制下，通过开启次序、开启时间及持续时间，实现对外界不同环境条件的模拟，溶解氧、pH值及氧化还原电位联合在线监测探头5的监测数值可以实时显现在溶解氧、pH值、氧化还原电位联合在线监测探头监视器11上；通过不锈钢支架18和四维万象轮10将系统移动及固定在不同位置。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种环境可控的可编程循环式组合湿地模拟实验装置，包括水管路系统、自动控制系统、湿地模拟系统、实时水质监测系统、环境控制系统和移动支撑平台，其特征在于，所述移动支撑平台包括不锈钢支架（18），所述水管路系统设置在不锈钢支架（18）内，所述水管路系统与湿地模拟系统相连接，所述湿地模拟系统上设有环境控制系统，所述湿地模拟系统、自动控制系统、实时水质监测系统和环境控制系统分别设置在不锈钢支架（18）的平台上，所述水管路系统包括源水箱（16）、出水箱（17）、水流控制阀（1）、管路系统（2）和自吸式离心水泵（3），所述源水箱（16）和出水箱（17）固定在不锈钢支架（18）底端，所述自动控制系统包括增氧泵及自吸式离心水泵可编程控制系统（12）、自动液位控制器（6）和流量控制器（8），所述湿地模拟系统包括第一湿地系统模拟水箱（13）、第二湿地系统模拟水箱（14）、第三湿地系统模拟水箱（15）和湿地模拟系统填料（4），所述第一湿地系统模拟水箱（13）、第二湿地系统模拟水箱（14）和第三湿地系统模拟水箱（15）底端分别固定在不锈钢支架（18）的平台上，所述第一湿地系统模拟水箱（13）、第二湿地系统模拟水箱（14）和第三湿地系统模拟水箱（15）底部中间通过管路系统（2）分别与出水箱（17）连接，所述第一湿地系统模拟水箱（13）、第二湿地系统模拟水箱（14）和第三湿地系统模拟水箱（15）底部的管路系统（2）上分别设有水流控制阀，所述第二湿地系统模拟水箱（14）左右侧壁50cm的开孔处与第一湿地系统模拟水箱（13）和第三湿地系统模拟水箱（15）之间分别通过管路系统（2）连接，所述第二湿地系统模拟水箱（14）与第一湿地系统模拟水箱（13）和第三湿地系统模拟水箱（15）之间的过管路系统（2）上设有水流控制阀（1），所述实时水质监测系统包括溶解氧、pH值、氧化还原电位联合在线监测探头监视器（11）和溶解氧、pH值及氧化还原电位联合在线监测探头（5），所述溶解氧、pH值、氧化还原电位联合在线监测探头监视器（11）与三个溶解氧、pH值及氧化还原电位联合在线监测探头（5）分别电连接，三个所述溶解氧、pH值及氧化还原电位联合在线监测探头（5）分别悬挂在第一湿地系统模拟水箱（13）、第二湿地系统模拟水箱（14）和第三湿地系统模拟水箱（15）内侧壁上，所述环境控制系统包括水体加热棒（7）和增氧泵（9），所述水体加热棒（7）分别设置在第一湿地系统模拟水箱（13）、第二湿地系统模拟水箱（14）和第三湿地系统模拟水箱（15）底部，所述增氧泵（9）分别设置在第一湿地系统模拟水箱（13）、第二湿地系统模拟水箱（14）和第三湿地系统模拟水箱（15）上端，所述源水箱（16）底部的出水口与自吸式离心水泵（3）相连，将水抽取到第一湿地系统模拟水箱（13）内，所述第一湿地系统模拟水箱（13）与源水箱（16）左侧底端出水口之间设有流量控制器（8），所述出水箱（17）右侧底部设有水流控制阀（1），所述出水箱（17）左侧底部出水口与源水箱（16）的进水口之间通过自吸式离心水泵（3）相连，所述第一湿地系统模拟水箱（13）和出水箱（17）内分别设有自动液位控制器（6），所述湿地模拟系统填料（4）分别设置在第二湿地系统模拟水箱（14）和第三湿地系统模拟水箱（15）内水体加热棒（7）下端，所述增氧泵及自吸式离心水泵可编程控制系统（12）分别与自吸式离心水泵（3）、水体加热棒（7）和增氧泵（9）电连接。

2.根据权利要求1所述的环境可控的可编程循环式组合湿地模拟实验装置，其特征在于，所述不锈钢支架（18）底端四角分别设有四维万向轮（10），所述不锈钢支架（18）采用尺寸为4cm的方形钢材料，所述四维万向轮（10）采用不锈钢万向轮。

3.根据权利要求1所述的环境可控的可编程循环式组合湿地模拟实验装置，其特征在于，所述源水箱（16）和出水箱（17）均采用PVC材质，所述源水箱（16）尺寸为120*36*45cm，所述出水箱（17）尺寸为40*40*45cm。

4.根据权利要求1所述的环境可控的可编程循环式组合湿地模拟实验装置，其特征在于，所述增氧泵及自吸式离心水泵可编程控制系统（12）采用可编程继电器和可编程插座组合方式。

5.根据权利要求1所述的环境可控的可编程循环式组合湿地模拟实验装置，其特征在于，所述第一湿地系统模拟水箱（13）、第二湿地系统模拟水箱（14）和第三湿地系统模拟水箱（15）均采用亚克力材质，所述第一湿地系统模拟水箱（13）、第二湿地系统模拟水箱（14）和第三湿地系统模拟水箱（15）尺寸均为50*40*70cm。

6.根据权利要求1所述的环境可控的可编程循环式组合湿地模拟实验装置，其特征在于，所述水体加热棒（7）采用鱼缸恒温加热棒，所述增氧泵（9）采用鱼缸增氧泵。