CN218393723U - 一种研究底泥磷释放规律的反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种研究底泥磷释放规律的反应器，涉及湖泊生态研究设备技术领域。包括反应器体和盖合于反应器体顶部的顶盖以及用于承装底泥的装泥筒，装泥筒与反应器体相配套使用，反应器体顶部安装有进水管，所述反应器体的内部开设有相连通的扰流腔道和扰流槽，扰流腔道中安装有曝气装置、PH值传感器和溶解氧传感器，通过曝气装置向扰流腔道内输送氧气或氮气，反应器体的外壁上安装有两滴定仪，滴定仪的滴定管位于扰流腔道中，扰流腔道的两端均安装有鼓流加速器。本实用新型可进行一体化实验，减少繁琐的实验过程，可单人操作，对实验变量更好控制，增强了实验的科学性，减少了实验劳动强度，提高实验精度。

Description

一种研究底泥磷释放规律的反应器

技术领域

本实用新型涉及湖泊生态研究设备技术领域，具体为一种研究底泥磷释放规律的反应器。

背景技术

湖泊沉积物是湖泊生态系统的重要组成部分，是湖泊营养物质循环的重要基础，也是水土界面物质的积极交替带。湖泊沉积物主要由无机矿物、有机物、活性金属氧化物组成，具有巨大的表面积，是水中各种污染物的源和汇。在大型浅水湖泊的富营养化机理方面，沉积物的内源负荷量一直是一个有争议的问题。在湖水－底泥体系中，底泥是各种污染物积累富集比较稳定的场所，底泥中污染物的浓度可以间接反映湖水的污染程度。因此，沉积物的污染状况和研究是全面衡量水环境质量状况及水体污染综合整治的重要内容。

为解决研究底泥磷释放规律实验中，原有实验器材操作繁琐，无法模拟湖水扰动，此外，pH、溶解氧含量、温度作为对底泥磷释放的重要影响因素，原有设备无法在试验过程中恒定调节，为此提出一种新型的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种研究底泥磷释放规律的反应器，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：一种研究底泥磷释放规律的反应器，包括反应器体和盖合于反应器体顶部的顶盖以及用于承装底泥的装泥筒，装泥筒与反应器体相配套使用，反应器体顶部安装有进水管，所述反应器体的内部开设有相连通的扰流腔道和扰流槽，扰流腔道中安装有曝气装置、PH值传感器和溶解氧传感器，通过曝气装置向扰流腔道内输送氧气或氮气，反应器体的外壁上安装有两滴定仪，滴定仪的滴定管位于扰流腔道中，扰流腔道的两端均安装有鼓流加速器，反应器体外壁上安装有抽水装置和废气处理装置。

作为本申请中优选的技术方案，所述曝气装置包括固定于反应器体外壁上的三通阀，三通阀的两出气端均安装有气嘴，三通阀的进气端安装有气管接头，气嘴位于扰流腔道中。

作为本申请中优选的技术方案，两个所述滴定仪分别为酸性滴定仪和碱性滴定仪，分别滴定酸性溶液和碱性溶液。

作为本申请中优选的技术方案，所述抽水装置包括安装于反应器体侧壁上的弯管和水泵，弯管的顶端位于装泥筒的上方，弯管的底端位于装泥筒的下方，水泵的进水端固定于弯管上，且弯管的顶端处安装有电动阀。

作为本申请中优选的技术方案，所述废气处理装置包括安装于反应器体顶部的抽气泵，抽气泵的进气端插设于反应器体中，抽气泵的出气端安装有净化器，净化器的出气口通入到反应器体中。

作为本申请中优选的技术方案，所述反应器体的外壁上安装有控制器，PH值传感器、溶解氧传感器、抽水装置、废气处理装置和滴定仪均与控制器电性连接。

作为本申请中优选的技术方案，所述顶盖的底部开设有与反应器体相适应的环形凹槽，环形凹槽内安装有起密封作用的密封橡胶圈。

作为本申请中优选的技术方案，所述顶盖与反应器体的顶部之间通过至少一个螺栓相固定。

作为本申请中优选的技术方案，所述装泥筒的顶部内壁上对称安装有提把。

作为本申请中优选的技术方案，所述反应器体的侧壁上开设有观察孔，观测孔内密封连接有玻璃窗，玻璃窗上设置有用于显示水位的刻度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

该一种研究底泥磷释放规律的反应器，通过设置的扰流腔道、扰流槽和鼓流加速器，可以模拟不同条件下湖泊中水流扰动情况。该装置通过气泵和三通阀对氧气或氮气的曝气方式进行控制，控制底泥试样进行好氧淹水与厌氧淹水；通过酸性滴定仪和碱性滴定仪对设备内溶液pH进行调控，保障试验过程中对溶解氧含量和pH的控制。通过设置的抽气泵和净化器去处理有害气体，减少对大气污染。可进行一体化实验，减少繁琐的实验过程，可单人操作，对实验变量更好控制，增强了实验的科学性，减少了实验劳动强度，提高实验精度。

附图说明

图1为本实用新型的第一立体结构示意图；

图2为本实用新型的第二立体结构示意图；

图3为本实用新型的去除顶盖后的反应器体的局部剖视结构示意图；

图4为本实用新型的反应器体剖视结构示意图；

图5为本实用新型的三通阀、滴定仪和鼓流加速器的结构示意图。

图中：1、反应器体；101、支撑腿；102、玻璃窗；103、扰流腔道；104、扰流槽；105、进水管；106、环形板；2、控制器；3、顶盖；301、密封橡胶圈；302、螺栓；4、抽气泵；401、净化器；5、水泵；501、弯管；502、电动阀；6、滴定仪；7、装泥筒；701、提把；8、三通阀；801、气管接头；802、气嘴；9、PH值传感器；10、溶解氧传感器；11、鼓流加速器。

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。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。

应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。

为研究底泥的内源释放对富营养化的影响，设计了底泥磷释放装置，由于湖泊底泥与水物质和能量交换最活跃的部分是表层10cm内，因此在装泥筒7内铺设底泥，底泥上部填装水，通过调节扰动、曝气、pH值及水温设定不同环境梯度，其中，扰动通过鼓流加速器11进行操作，曝气通过连续或间歇式输入氧气或氮气实现，pH值通过稀盐酸或稀氢氧化钠溶液调节实现，在尽量还原野外状态下模拟不同环境梯度下氮磷的释放规律，核算内源释放对湖泊富营养化的贡献。使用本装置主要研究水温、pH值、溶解氧和水动力对底泥磷释放规律的影响，探明影响磷释放的主要因子，切实反映底泥磷释放规律。而本装置可以单人操作，简化繁琐的实验过程，能够模拟湖水扰动，进行氧气或氮气的曝气控制，可在弯管501处直接进行实验样品的采集，进行一体化实验。

如图1-图5所示，本实用新型提供一种技术方案：一种研究底泥磷释放规律的反应器，包括反应器体1和盖合于反应器体1顶部的顶盖3以及用于承装底泥的装泥筒7，装泥筒7的顶部内壁上对称安装有提把701，反应器体1底部安装有多个支撑腿101，装泥筒7与反应器体1相配套使用，反应器体1顶部安装有进水管105，进水管105上是安装有蝶阀的，在注水以后必须关闭蝶阀，防止气体通过进水管105外溢。反应器体1的内部开设有相连通的扰流腔道103和扰流槽104，扰流腔道103的内侧设有环形板106，扰流腔道103中安装有曝气装置、PH值传感器9和溶解氧传感器10，通过曝气装置向扰流腔道103内输送氧气或氮气，反应器体1的外壁上安装有两滴定仪6，滴定仪6的滴定管位于扰流腔道103中，扰流腔道103的两端均安装有鼓流加速器11，反应器体1外壁上安装有抽水装置和废气处理装置。需要说明的是，水是淹没扰流腔道103和扰流槽104的，整个实验过程中，鼓流加速器11始终处于开启状态，模仿水动力对底泥磷释放规律的影响。而设置的PH值传感器9实时的检测水中的PH值，方便随时的调节PH值，为两个滴定仪6提供数据支撑，而溶解氧传感器10测量水中溶解氧数值，为曝气提供依据，以此营造好氧环境或厌氧环境。此外，本反应器体1为保温罐，具备较好的保温效果，可在反应器体1远离扰流腔道103的一侧上安装加热器(图中未示出)，适当调节水温。

作为一种具体的实施例，曝气装置包括固定于反应器体1外壁上的三通阀8，三通阀8的两出气端均安装有气嘴802，三通阀8的进气端安装有气管接头801，气嘴802位于扰流腔道103中。需要说明的是，曝气装置需要与气泵进行配套使用，具体的，气泵设置有两个，一个为氧气泵，一个为氮气泵，氧气泵或氮气泵上的软管可直接插入到气管接头801中，而设置的三通阀8能控制氧气或氮气从哪个气嘴802中喷出。

作为一种具体的实施例，两个滴定仪6分别为酸性滴定仪和碱性滴定仪，分别滴定酸性溶液和碱性溶液。需要说明的是，根据PH值传感器9测定当前水的PH值，而通过酸性滴定仪和碱性滴定仪向水中滴定酸性溶液或碱性溶液以此来调节水的PH值，控制实验中PH值条件，优选的，酸性溶液和碱性溶液选择稀盐酸和稀氢氧化钠溶液。

作为一种具体的实施例，抽水装置包括安装于反应器体1侧壁上的弯管501和水泵5，弯管501的顶端位于装泥筒7的上方，弯管501的底端位于装泥筒7的下方，水泵5的进水端固定于弯管501上，且弯管501的顶端处安装有电动阀502。抽水装置主要起到采集样品的作用，具体的，在水泵5的出水端处可安装一根软管，且软管是搭在量筒中的，这样开启水泵5后，反应器体1内的样品水进入到弯管501中，然后样品水被抽取到软管中，最终进入到量筒中。而当实验完成后，需要抽取掉反应器体1内所有的水，考虑到装泥筒7与反应器体1之间存在微小的间隙，在拿掉装泥筒7后，反应器体1的底部仍然留有少量的水，因此将弯管501的一端安装在反应器体1的底部，以排掉反应器体1的底部的水。而装泥筒7上方处的水均可从弯管501的上端进入到弯管501中。

作为一种具体的实施例，废气处理装置包括安装于反应器体1顶部的抽气泵4，抽气泵4的进气端插设于反应器体1中，抽气泵4的出气端安装有净化器401，净化器401的出气口通入到反应器体1中。需要说明的是，净化器401对实验产生的废气进行净化、吸附，处理后的气体再次回流到反应器体1中，此外，作为另一种具体的实施例，可去除净化器401，直接将抽气泵4抽取的废气排入到尾气处理装置中，例如含有浓硫酸的处理罐中，也可选择现有的尾气处理设备。

作为一种具体的实施例，反应器体1的外壁上安装有控制器2，PH值传感器9、鼓流加速器11、溶解氧传感器10、水泵5、抽气泵4和滴定仪6均与控制器2电性连接。具体的，通过控制器2能控制扰流强度，还能对水的PH值和溶解氧数值实时的检测，以便进行调节。

作为一种具体的实施例，如图4所示。顶盖3的底部开设有与反应器体1相适应的环形凹槽，环形凹槽内安装有起密封作用的密封橡胶圈301，顶盖3与反应器体1的顶部之间通过至少一个螺栓302相固定。这样能起到较好的密封效果，反应器体1内的气体不会外溢污染实验环境。

作为一种具体的实施例，反应器体1的侧壁上开设有观察孔，观测孔内密封连接有玻璃窗102，玻璃窗102上设置有用于显示水位的刻度。通过玻璃窗102能够观察到反应器体1内部的水位情况，以便工作人员判断出当前水位是否已经超过扰流腔道103和扰流槽104，同时在后续排水过程中，也能够观察到水位的下降情况，帮助实验人员判断处何时取出装泥筒7。

在开始实验之前，需要将氧气泵和氮气泵都准备好，将底泥装进装泥筒7中，接着将装泥筒7放入到反应器体1中，然后盖上顶盖3，接着向进水管105中通入水，注水完成后关闭进水管105上的阀门，之后可开启反应器体1侧壁上的加热器，对水温进行适当的调节，因为实验条件下是自然水温，最好控制水温在20-28摄氏度，然后通过控制器2开启鼓流加速器11，通过调整鼓流加速器11的档位控制扰流强度，PH值传感器9实时的检测水中的PH值，通过两个滴定仪6可向水中滴加稀盐酸或稀氢氧化钠溶液，以此来控制实验环境的PH值，而溶解氧传感器10测量水中溶解氧数值，为曝气提供依据，具体的，可以通过三通阀8向水中曝入氧气，营造好氧环境，也可通过注入氮气，营造厌氧环境，而溶解氧传感器10测定溶解氧数值，为营造好氧环境或厌氧环境提高数据支撑。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种研究底泥磷释放规律的反应器，包括反应器体(1)和盖合于反应器体(1)顶部的顶盖(3)以及用于承装底泥的装泥筒(7)，装泥筒(7)与反应器体(1)相配套使用，反应器体(1)顶部安装有进水管(105)，其特征在于：所述反应器体(1)的内部开设有相连通的扰流腔道(103)和扰流槽(104)，扰流腔道(103)中安装有曝气装置、PH值传感器(9)和溶解氧传感器(10)，通过曝气装置向扰流腔道(103)内输送氧气或氮气，反应器体(1)的外壁上安装有两滴定仪(6)，滴定仪(6)的滴定管位于扰流腔道(103)中，扰流腔道(103)的两端均安装有鼓流加速器(11)，反应器体(1)外壁上安装有抽水装置和废气处理装置。

2.根据权利要求1所述的一种研究底泥磷释放规律的反应器，其特征在于：所述曝气装置包括固定于反应器体(1)外壁上的三通阀(8)，三通阀(8)的两出气端均安装有气嘴(802)，三通阀(8)的进气端安装有气管接头(801)，气嘴(802)位于扰流腔道(103)中。

3.根据权利要求1所述的一种研究底泥磷释放规律的反应器，其特征在于：两个所述滴定仪(6)分别为酸性滴定仪和碱性滴定仪，分别滴定酸性溶液和碱性溶液。

4.根据权利要求1所述的一种研究底泥磷释放规律的反应器，其特征在于：所述抽水装置包括安装于反应器体(1)侧壁上的弯管(501)和水泵(5)，弯管(501)的顶端位于装泥筒(7)的上方，弯管(501)的底端位于装泥筒(7)的下方，水泵(5)的进水端固定于弯管(501)上，且弯管(501)的顶端处安装有电动阀(502)。

5.根据权利要求1所述的一种研究底泥磷释放规律的反应器，其特征在于：所述废气处理装置包括安装于反应器体(1)顶部的抽气泵(4)，抽气泵(4)的进气端插设于反应器体(1)中，抽气泵(4)的出气端安装有净化器(401)，净化器(401)的出气口通入到反应器体(1)中。

6.根据权利要求1-5中任一所述的一种研究底泥磷释放规律的反应器，其特征在于：所述反应器体(1)的外壁上安装有控制器(2)，PH值传感器(9)、溶解氧传感器(10)、抽水装置、废气处理装置和滴定仪(6)均与控制器(2)电性连接。

7.根据权利要求1-5中任一所述的一种研究底泥磷释放规律的反应器，其特征在于：所述顶盖(3)的底部开设有与反应器体(1)相适应的环形凹槽，环形凹槽内安装有起密封作用的密封橡胶圈(301)。

8.根据权利要求7所述的一种研究底泥磷释放规律的反应器，其特征在于：所述顶盖(3)与反应器体(1)的顶部之间通过至少一个螺栓(302)相固定。

9.根据权利要求1-5中任一所述的一种研究底泥磷释放规律的反应器，其特征在于：所述装泥筒(7)的顶部内壁上对称安装有提把(701)。

10.根据权利要求1-5中任一所述的一种研究底泥磷释放规律的反应器，其特征在于：所述反应器体(1)的侧壁上开设有观察孔，观测孔内密封连接有玻璃窗(102)，玻璃窗(102)上设置有用于显示水位的刻度。

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