一种用于管道化学稳定性测试的模拟装置

1.本实用新型涉及环境科学与技术领域，特别是涉及一种用于管道化学稳定性测试的模拟装置。


背景技术：

2.城市化建设进程的加快往往伴随着给水排水管网的规模化扩建，在自来水、再生水、供热水及其他水质输送过程中总会涉及到水与管道的相互作用，从而导致管道的化学稳定性改变，化学稳定性的改变指管网水在输配水过程中，水中各种化合物之间或者化合物与管道内壁之间发生反应，使得管网水水质恶化和管道内壁结垢或腐蚀，有研究表明，不同的输水速度、不同的水力停留时间，都会对化学稳定性产生影响。为了保障用水用户端的需求，需要合理设计管网来提高化学稳定性，降低用水端“黄水”、管网管道腐蚀、出水消毒剂浓度不合适等情况发生。
3.现有的管道模拟研究装置主要是两种类型的反应器，第一种是缩小管道长度，简化管网结构，将水质在微型管网中流动，但该装置存在占地面积大、用水量大以及水力条件难以还原模拟等缺点，第二种是环形反应器，将挂片插入旋转的挂片导槽里，通过调节转子的转速来模拟管网的剪切力，从而研究水质与管网相互作用，但是环形反应器存在无法调节温度、ph、溶解氧等水质情况，也无法同时研究不同管材对水质的影响。


技术实现要素：

4.为了弥补上述现有技术的不足，本实用新型提出一种用于管道化学稳定性测试的模拟装置。
5.本实用新型的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
6.一种用于管道化学稳定性测试的模拟装置，包括：主反应器、第一蠕动泵、第一水管、至少一个次反应器组件、搅拌器和加热器；所述主反应器上设有进液口和与所述次反应器组件数量对应的至少一个出液口，所述进液口通过所述第一水管与所述第一蠕动泵相连，所述出液口与所述次反应器组件相连；所述搅拌器和所述加热器设置在所述主反应器内；每个所述次反应器组件包括：次反应器、旋转控制装置、挂片架、若干挂片、第二蠕动泵和第二水管，所述次反应器通过所述第二蠕动泵和所述第二水管与所述主反应器上的相应出液口连通，所述挂片架设置于所述次反应器内，所述挂片置于所述挂片架上，所述旋转控制装置与所述挂片架连接以用于控制所述挂片架和所述挂片整体旋转。
7.优选地，所述次反应器的体积小于所述主反应器的体积。
8.优选地，所述主反应器内还设有以下中的至少一者：ph检测仪、溶解氧检测仪、微生物检测仪、氧化还原电位检测仪。
9.优选地，所述主反应器上还设有加药口。
10.优选地，所述搅拌器和所述加热器为一体结构，该一体结构包括加热棒、温度显示和调节屏、以及搅拌桨，所述温度显示和调节屏连接在所述加热棒的上端，用于均匀稳定地
控制水温，所述搅拌桨连接在所述加热棒的下端。
11.优选地，所述旋转控制装置包括旋转控制电机以及与所述旋转控制电机连接的调速按钮。
12.优选地，所述次反应器组件有三个，用于不同管道输水状态下水质的化学稳定性测试。
13.优选地，所述主反应器和所述次反应器均为圆柱形。
14.优选地，所述次反应器还设有以下中的至少一者：ph检测仪、溶解氧检测仪、微生物检测仪、氧化还原电位检测仪、加热装置、加药口。
15.本实用新型与现有技术对比的有益效果包括：
16.本实用新型的模拟装置可以模拟研究管网输水过程中的化学稳定性变化，具体来说，可以控制进水水质相同来研究不同管道输水状态下水质的化学稳定性变化，降低了实验的误差，提高了反应速率。
附图说明
17.图1是本实用新型实施例中的土壤/沉积物中微塑料的提取装置的结构示意图。
具体实施方式
18.下面对照附图并结合优选的实施方式对本实用新型作进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
19.需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下、顶、底等方位用语，仅是互为相对概念，或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
20.本领域技术人员可以通过参考以下的详细描述并同时结合附图而理解本实用新型，须注意的是，为了使读者能容易了解及并使附图简洁，附图中的特定元件并非依照实际比例绘图。此外，图中各元件的数量及尺寸仅作为示意，并非用来限制本实用新型的范围。
21.虽然本实用新型使用第一、第二、第三等用词，以叙述各种元件等，但应了解这些元件不应被这样的用词所限制。这样的用词仅是用以区分某一元件与另一个元件，其本身并不意含及代表所述元件有任何之前的序数，也不代表某一元件与另一元件的排列顺序、或是制造方法上的顺序。因此，在不背离本实用新型的具体实施例的范畴下，下列所讨论的第一元件、部件也可以以第二元件等词表示。
22.如图1所示，一种用于管道化学稳定性测试的模拟装置，包括：主反应器8、第一蠕动泵3、第一水管9、至少一个次反应器组件、搅拌加热一体装置，其中：
23.主反应器8上设有进液口81和与次反应器组件数量对应的至少一个出液口82，进液口81通过第一水管9与第一蠕动泵3相连，出液口82与次反应器组件相连。主反应器内还设有以下中的至少一者：ph检测仪、溶解氧检测仪、微生物检测仪、氧化还原电位检测仪，例如图1所示，标号2可以表示ph、溶解氧、氧化还原电位等多功能探头与显示屏。主反应器上还设有加药口4。搅拌加热一体装置包括加热棒1、温度显示和调节屏10、以及搅拌桨11，温度显示和调节屏10连接在加热棒1的上端，用于均匀稳定地控制水温，搅拌桨11连接在加热棒1的下端，加热棒和搅拌桨都位于主反应器内。
24.每个所述次反应器组件包括：次反应器12、旋转控制装置7、挂片架5、若干挂片6、
第二蠕动泵13和第二水管14，次反应器12通过第二蠕动泵13和第二水管14与主反应器8上的相应出液口82连通，挂片架5设置于次反应器12内，挂片5置于挂片架5上，旋转控制装置7与挂片架5连接以用于控制挂片架旋转从而带动挂片一起旋转，在一个示例中，挂片架5上设有若干与挂片数量对应的卡槽，挂片插入相应的卡槽内。在本例中，次反应器组件有三个，用于不同管道输水状态下水质的化学稳定性测试，相应地，第二蠕动泵有三个，第二水管有三条，出液口有三个，次反应器的体积小于主反应器的体积。在本例中，旋转控制装置包括旋转控制电机以及与旋转控制电机连接的调速按钮。
25.本例中，主反应器和次反应器均为圆柱形。
26.利用上述的模拟装置，可以研究进水水质相同的条件下，不同管材、不同水力停留时间、不同模拟流速与剪切力等切换对水质的化学稳定性影响变化。水样经由第一蠕动泵3进入主反应器8后，通过搅拌水流均匀加热到设置的温度后，经不同的第二蠕动泵进入不同的次反应器中，其中，主反应器和次反应器、各个次反应器的体积可以相同，也可以不同，在图1的示例中设计为三个次反应器的体积相同，且小于主反应器的体积。所谓的“不同的次反应器”是指各个次反应器内设定的水质不同或者测试条件不同，以对不同管道输水状态下的水质的化学稳定性进行模拟测试。通过调节第二蠕动泵速度、次反应器内的挂片管材、水力停留时间等因子，收集水样并检测化学稳定性的变化，得到其最佳设计状态。主反应器和每个次反应器内均可设置ph、溶解氧、微生物等检测仪中的至少一者，以实时监测其反应工况，此外，根据需要，次反应器还可以设置加热装置、加药口等，以进一步在次反应器内也增加调节温度、药剂变化等对化学稳定性的影响。
27.以下通过三个示例对用模拟装置进行化学稳定性测试进行说明：
28.示例1：在主反应器内控制一定的水温及加药量，设置三组不同的第二蠕动泵流速，研究相同挂片材质下不同水力停留时间下对水质的化学稳定性的影响。
29.示例2：在主反应器内控制一定的水温及加药量，设置三组不同的挂片材质，研究相同水力条件下不同管网管材对水质的化学稳定性的影响。
30.示例3：在主反应器内设置三组不同的加药浓度，并由低到高的顺序依次经三个第二蠕动泵分别进入后面三个次反应器内，旋转一定时间后研究不同药剂浓度水质下对管材腐蚀的影响。
31.以上研究腐蚀的平行实验可通过计算化学稳定性常数和腐蚀速率，并且结合电化学工作站、sem、eds、傅立叶红外测试仪等仪器方法，来达到分析目的。
32.本实用新型的实施例具有如下优点：
33.(1)本模拟装置可以调节温度、ph、药剂投加量等，反应条件便于控制。
34.(2)本模拟装置可以保证在进水水质条件与水温完全一致的条件下，通过切换挂片材质、水力停留时间、挂片转速等反应条件，来降低实验误差，提高准确性。
35.(3)可同时连接多个次反应器，例如，上述实施例连接了三个小型的次反应器，利于平行实验的同时开展，提高反应效率。
36.(4)本模拟装置原理简单，运行稳定，可连续工作并长期稳定控制温度，对需要长时间才能研究出成果的化学稳定性变化实验来说十分重要。
37.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员
来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。