CN211877824U - 一种底泥污染物吸附-解吸模拟装置及其系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了底泥污染物吸附‑解吸模拟装置及其系统，包括单体反应器和安装在单体反应器底部的支架；反应塔内形成反应腔和控温腔，反应腔设置在反应塔的中间，控温腔设置在反应腔的外部，支撑架的上部设有搅拌器，电机的输出轴与搅拌轴连接，且该搅拌轴的下端伸入至反应腔内以用于搅拌反应塔内的物质，反应腔的一侧由下至上均匀分布有多个取样口，反应腔的内侧顶壁上设有测温杆，测温杆的底部安装有温度传感器，控温腔内插设有加热器。单体反应器中的搅拌器及控温腔可以模拟出底泥污染物在不同温度、扰动条件下的释放过程，以便于分析计算出对于底泥的疏挖厚度，能够为生态清淤工程中做出明确统一的底泥疏挖厚度规定。

Description

一种底泥污染物吸附-解吸模拟装置及其系统

技术领域

本实用新型属于环境治理技术领域，尤其是涉及一种底泥污染物吸附-解吸模拟装置及其系统。

背景技术

近年来，随着社会的高速发展，河湖水体有机质含量和富营养化程度逐渐家中，造成了大量的河湖污染底泥的淤积。污染底泥含有大量的污染物质，释放难以降解的有机物和重金属等物质。在夏天等温度较高时节，容易造成污泥上浮和黑臭。如果不对底泥进行处理，将会影响到河湖的生态，进而危害居民的身体健康。工程中一般采用清淤方法、化学固定方法及施加微生物菌剂消化底泥的方式来处理污泥。

单纯清淤不能解决问题，污染物会随着水质不断积累，影响底泥污染吸附/解吸的因素有很多，外在环境要素包括pH、温度、DO、氧化还原电位、扰动等，内在要素包括底泥污染物含量和形态、上覆水污染物浓度等，都对底泥污染物的吸附/解吸具有不同程度的影响。在所有的影响因素中，扰动是最常见现象。影响底泥污染物的吸附/解吸会直接影响在清淤工作中对于底泥的疏挖厚度，并且在传统的生态清淤工程中对于底泥疏挖厚度仍然没有统一规定。

因此，亟需一种能够解决在清淤工程中对疏挖厚度确定的模拟底泥吸附/解析的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、操作简单、模拟底泥在不同环境条件下，污染物的平衡分配情况、准确确定底泥疏挖厚度的底泥污染物吸附-解吸模拟装置。

本实用新型的技术方案如下：

一种底泥污染物吸附-解吸模拟装置，包括单体反应器和安装在所述单体反应器底部的支架；

所述单体反应器包括支撑平台和安装在支撑平台上的反应塔，所述反应塔由反应腔和套设在反应腔外侧的控温腔组成，在所述反应腔和控温腔的顶部设有盖板，所述盖板的上方设有支撑架，所述反应腔内设有搅拌器，所述搅拌器的电机通过支撑架安装在反应腔的上方，所述电机的输出轴与搅拌轴连接，且该搅拌轴的下端伸入至所述反应腔内以用于搅拌反应塔内的物质，所述反应腔的一侧由下至上均匀分布有多个取样口，所述反应腔内设有测温杆，所述测温杆的上端穿过所述盖板，且该测温杆的下端伸入至反应腔内的物质中，所述测温杆的底部安装有温度传感器以用于检测反应腔内待测物的温度，所述控温腔内插设有加热器，且该加热器的顶部依次穿过盖板和支撑架以用于与外部的温控箱电连接。

在上述技术方案中，所述取样口的数量至少为5个，且相邻的所述取样口间隔距离相等。

在上述技术方案中，所述反应塔的底部中间开设有排泥口，所述排泥口的下方连接排泥管，所述排泥管穿过所述支撑平台以用于向外排泥。

在上述技术方案中，所述支撑平台上开设有与排泥口相对应的通孔，所述排泥管穿过所述通孔而向外排泥。

在上述技术方案中，所述搅拌器沿所述反应腔的中轴线设置，所述搅拌轴上间隔设有多个搅拌桨。

在上述技术方案中，所述反应塔的形状为圆筒形，所述反应塔的外径为40cm，所述反应塔的高度为120cm，所述反应腔的外径为20cm。

在上述技术方案中，所述盖板的直径大于所述反应塔的外径，所述盖板上形成有与测温杆、加热器和搅拌轴相配合的开孔。

在上述技术方案中，所述支撑平台的下方设有支架，且该支架的高度至少为30cm。

本实用新型的另一个目的是提供一种底泥污染物吸附-解吸模拟系统，包括多个所述的底泥污染物吸附-解吸模拟装置、多个温控箱和一个控制箱；

每个所述底泥污染物吸附-解吸模拟装置均对应连接一个温控箱，所述温控箱与加热器、温度传感器电连接以用于控制单体反应器内的温度，所述控制箱分别与多个单体反应器及温控箱电连接以用于控制单体反应器及温控箱的运行。

在上述技术方案中，所述控制箱包括工控机、显示器和PLC控制器，所述工控机、显示器和PLC控制器电连接。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

1.单体反应器中的搅拌器及控温腔可以模拟出底泥污染物在不同温度、扰动条件下的释放过程，以便于分析计算出对于底泥的疏挖厚度，能够为生态清淤工程中做出明确统一的底泥疏挖厚度规定。

2.将多个单体反应器与外部的控制箱电连接，针对同一采样点的底泥，在不同温度或扰动条件下的模拟状态的测试，能够同步分析出不同扰动状态对污染物释放的影响，也方便于后期对于底泥的数据分析。

附图说明

图1是本实用新型的底泥污染物吸附-解吸模拟装置的结构示意图；

图2是本实用新型的底泥污染物吸附-解吸模拟系统的结构示意图。

图中：

1、单体反应器 2、支架 3、支撑平台

4、支撑架 5、反应腔 6、控温腔

7、盖板 8、搅拌器 9、搅拌轴

10、取样口 11、测温杆 12、温度传感器

13、加热器 14、排泥口 15、排泥管

16、温控箱 17、控制箱 18、取样阀门

19、搅拌桨

具体实施方式

以下结合具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，决不限制本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1、图2所示，本实用新型的底泥污染物吸附-解吸模拟装置，包括单体反应器1和安装在所述单体反应器1底部的支架2；

所述单体反应器1包括支撑平台3和安装在支撑平台3上的反应塔，所述反应塔的形状为圆筒形，所述反应塔的外径为40cm，所述反应塔的高度为120cm；

所述反应塔由反应腔5和套设在反应腔外侧的控温腔6组成，所述反应腔5的外径为 20cm，所述控温腔6为环形筒，在所述反应腔5和控温腔6的顶部设有盖板7，所述反应腔5内设有搅拌器8，所述搅拌器8的电机通过支撑架4固定在反应腔5的上方，所述搅拌器8 的输出轴穿过所述支撑架4及盖板7与搅拌轴9连接，且该搅拌轴9的下端伸入至所述反应腔5内以用于搅拌反应塔内的物质，所述反应腔5的一侧由下至上均匀分布有5个取样口10， 5个取样口10从距离反应腔5底部20cm处开始设置，相邻取样口10之间的间隔距离为20cm(具体由反应腔5底部至顶部的距离为100cm、80cm、60cm、40cm和20cm)；所述反应腔5 内设有测温杆11，所述测温杆11的上端穿过所述盖板7，且该测温杆11的下端伸入至反应腔5内，所述测温杆11的底部安装有温度传感器12以用于检测反应腔5内待测物的温度，所述控温腔6内插设有加热器13，且该加热器13的顶部依次穿过盖板7和支撑架4以用于与外部的温控箱16电连接。

进一步地说，所述反应塔的底部中间开设有排泥口14，所述排泥口14的下方连接排泥管15，所述排泥管15穿过所述支撑平台3以用于向外排泥。

进一步地说，所述支撑平台3上开设有与排泥口14相对应的通孔，所述排泥管15穿过所述通孔而向外排泥，所述支撑平台3为正方形，其尺寸为50cm*50cm*30cm。

进一步地说，所述搅拌器8(型号为IKA RW20)沿所述反应腔5的中轴线设置，所述搅拌轴9上间隔设有3个搅拌桨19，且3个搅拌桨19分别与反应腔5底部的距离为10cm、40cm和70cm，搅拌器8的转速为0-400rad/min。

进一步地说，所述支撑平台3的下方设置支架2，且该支架2的高度为30cm。

进一步地说，所述盖板7的直径大于所述反应塔的外径，所述盖板7上形成有与测温杆 11、加热器13和搅拌轴9相配合的开孔。

进一步地说，所述单体反应器1采用有机玻璃制成，通过玻璃能够直观地看到底泥污染物的释放过程。

实施例2

如图2所示，本实用新型的底泥污染物吸附-解吸模拟系统，包括6个实施例1中所述的单体反应器1、6个温控箱16和一个控制箱17；

每个所述单体反应器1均对应连接一个温控箱16，所述温控箱16与加热器13、温度传感器12电连接以用于控制单体反应器1内的温度，所述控制箱17分别与多个单体反应器1及温控箱16电连接以用于控制单体反应器1及温控箱16的运行。

进一步地说，所述控制箱17包括工控机(研华610L)、显示器和PLC控制器(西门子CPU226)，所述工控机、显示器和PLC控制器电连接。

所述控制箱17通过控制器的转速来模拟不同的扰动条件。

本实用新型的工作方法如下：

在6个单体反应器1的底部分别放置有同一采样点的污染底泥500g，并注入淀区水体 5000mL，通过温控箱16控制反应塔内的保持恒温(恒温温度为25℃)，启动搅拌器8进行搅拌(搅拌速率可以为80rad/min、140rad/min)以模拟底泥污染物的释放过程，反应时长为48h，反应过程中取样时间为0.1h、2h、3h、5h、8h、10h、24h和48h，对采集的水样测定总氮(TN)、氨氮(NH₄ ⁺-N)、总磷(TP)的指标。在取样后立即补充相当量的再生水后继续扰动。

通过测试同一采样点的污染底泥，通过不同的扰动条件与污染物释放机制相结合，可以在临界扰动条件、泥水边界层以及颗粒再悬浮与沉降机制中来确定底泥的疏挖厚度。

实施例3

在实施例1的基础上，在每个取样口10上设有取样阀门18以便于密封取样口或打开取样阀门18而从取样口10中采集样品。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种底泥污染物吸附-解吸模拟装置，其特征在于：包括单体反应器和安装在所述单体反应器底部的支架；

所述单体反应器包括支撑平台和安装在支撑平台上的反应塔，所述反应塔由反应腔和套设在反应腔外部的控温腔组成，在所述反应腔和控温腔的顶部设有盖板，所述盖板的上方设有支撑架，所述反应腔内设有搅拌器，所述搅拌器的电机通过支撑架安装在反应腔的上方，所述电机的输出轴与搅拌轴连接，且该搅拌轴的下端伸入至所述反应腔内以用于搅拌反应塔内的物质，所述反应腔的一侧由下至上均匀分布有多个取样口，所述反应腔内设有测温杆，所述测温杆的上端穿过所述盖板，且该测温杆的下端伸入至反应腔内的物质中，所述测温杆的底部安装有温度传感器以用于检测反应腔内待测物的温度，所述控温腔内插设有加热器，且该加热器的顶部依次穿过盖板和支撑架以用于与外部的温控箱电连接。

2.根据权利要求1所述的底泥污染物吸附-解吸模拟装置，其特征在于：所述取样口的数量至少为5个，且相邻的所述取样口间隔距离相等。

3.根据权利要求2所述的底泥污染物吸附-解吸模拟装置，其特征在于：所述反应塔的底部中间开设有排泥口，所述排泥口的下方连接排泥管，所述排泥管穿过所述支撑平台以用于向外排泥。

4.根据权利要求3所述的底泥污染物吸附-解吸模拟装置，其特征在于：所述支撑平台上开设有与排泥口相对应的通孔，所述排泥管穿过所述通孔而向外排泥。

5.根据权利要求4所述的底泥污染物吸附-解吸模拟装置，其特征在于：所述搅拌器沿所述反应腔的中轴线设置，所述搅拌轴上间隔设有多个搅拌桨。

6.根据权利要求5所述的底泥污染物吸附-解吸模拟装置，其特征在于：所述反应塔的形状为圆筒形，所述反应塔的外径为40cm，所述反应塔的高度为120cm，所述反应腔的外径为20cm。

7.根据权利要求6所述的底泥污染物吸附-解吸模拟装置，其特征在于：所述盖板的直径大于所述反应塔的外径，所述盖板上形成有与测温杆、加热器和搅拌轴相配合的开孔。

8.根据权利要求7所述的底泥污染物吸附-解吸模拟装置，其特征在于：所述支撑平台的下方设有支架，且该支架的高度至少为30cm。

9.一种底泥污染物吸附-解吸模拟系统，其特征在于：包括多个所述权利要求1所述的底泥污染物吸附-解吸模拟装置、多个温控箱和一个控制箱；

每个所述底泥污染物吸附-解吸模拟装置均对应连接一个温控箱，所述温控箱与加热器、温度传感器电连接以用于控制单体反应器内的温度，所述控制箱分别与多个单体反应器及温控箱电连接以用于控制单体反应器及温控箱的运行。

10.根据权利要求9所述的底泥污染物吸附-解吸模拟系统，其特征在于：所述控制箱包括工控机、显示器和PLC控制器，所述工控机、显示器和PLC控制器电连接。

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