一种用于模拟不同光照对水体营养盐影响的装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于湖泊水环境研究领域，具体涉及一种用于模拟不同光照对水体营养盐 组分影响的实验装置。
[0002] 本发明还涉及利用上述实验装置进行实验的方法。
【背景技术】
[0003] 近年来，随着社会经济的发展和农工业技术的进步，进入湖泊或城市内河水体的 以氮磷为主的营养物质和有机质不断增加，导致藻类等水生生物大量繁殖，水体质量下降， 功能减退，最终呈现不同程度的水体富营养化。湖泊等天然水体中氮磷有机质等污染物的 来源主要包括外源输入及自生来源贡献，这些不同来源的有机质通过细菌降解及光化学降 解等过程发生转化。一些研究表明，在表层水中，光化学降解是氮磷等污染物环境归趋的一 种重要途径，对氮磷有机质等污染物的性质及生物地球化学活性的变化起着重要作用。因 此，为了降低氮磷有机质等污染物对生态环境和人体健康产生的环境风险，有必要研究氮 磷有机质等污染物在湖泊水体中的光解行为。
[0004] 然而，由于氮磷有机质污染物在湖泊水体中的光化学行为机理较为复杂，因此其 迀移转化机制尚不清楚。在这种背景下，如能通过有效的实验装置对水体中氮磷有机质等 污染物的光解机制进行模拟和研究，就有了十分重要的意义。但由于不同湖泊区域光照条 件不同，及水环境受到多种因素的影响，因此各区域湖泊水体光解机制有所区别，如何设计 一种能够严格控制光质、光强模拟条件的实验装置，是本领域的一个重要课题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种用于模拟不同光照对水体营养盐组分影响的实验装置。
[0006] 本发明的又一目的是提供一种利用上述装置进行模拟不同光照对水体营养盐影 响的方法。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供的用于模拟不同光照对水体营养盐影响的装置，包 括容器和水体在线监测系统，其中：
[0008] 容器部分为：
[0009] 多个容器，顶端设有排气口和进样口，容器内的顶部安装有光源，容器侧壁自上而 下地设有多个取样口，容器的侧壁外包裹有夹层，夹层侧壁分别设有进水口和出水口，容器 内设有曝气装置，该曝气装置的转轴为中空管结构，与氮氧混合气体输送装置连通，转轴底 部设有曝气头，曝气头位于容器内的底部，转轴上连接有搅拌浆，搅拌浆的叶片为中空结构 并设有出气孔，转轴由驱动装置带动旋转；
[0010]水体在线监测系统部分为：
[0011] 照度控制器，连接容器内的光源，用于控制光源的光照强度；
[0012] 循环水浴装置，分别连接容器的进水口和出水口；
[0013] 温度控制器，连接容器内的温度探头，温度控制器同时与循环水浴装置连接，以控 制循环水浴装置的出水温度；
[0014] 溶解氧控制器连接并控制氮氧混合气体输送装置通过转轴和曝气装置对容器内 的水样进行曝气；
[0015] 溶解氧控制器与溶解氧检测仪连接，根据溶解氧检测仪的检测结果控制氮氧混合 气体输送装置通过转轴和曝气装置对水样进行曝气；
[0016] 氮磷检测仪用于检测容器内水样的氮磷浓度；
[0017] pH值控制器与pH值检测仪连接，根据pH值检测仪的检测结果控制酸碱滴定装置向 水样中滴加酸或碱。
[0018] 所述的用于模拟不同光照对水体营养盐影响的装置，其中，容器的进样口设有过 滤装置，以去除原水中的悬浮颗粒物。
[0019] 所述的用于模拟不同光照对水体营养盐影响的装置，其中，容器内的转轴的底端 设有导气盘，导气盘为中空的环形盘状结构，导气盘位于容器内的底部；
[0020] 两个导气杆，分别沿导气盘的下端面向下延伸设置，两个导气杆在导气盘的圆周 方向上对称设置，且每个导气杆均贴近容器的内侧壁；
[0021] 固定杆，沿转轴的轴线设置，并与容器的顶板固定连接，固定杆的下端穿过导气盘 的中心并延伸至导气盘的下方；
[0022] 安装盘，与固定杆的下端固定连接，安装盘的上端面用于支撑导气盘进行相对旋 转，光源安装在安装盘的下端面上。
[0023] 所述的用于模拟不同光照对水体营养盐影响的装置，其中，容器内且位于导气盘 上方设置有挡气板，挡气板上均匀设置有出气孔。
[0024] 所述的用于模拟不同光照对水体营养盐影响的装置，其中，容器外部包裹有黑色 乙烯基薄塑料围布;在容器的侧壁上设置有上、中、下三个取样口。
[0025] 所述的用于模拟不同光照对水体营养盐影响的装置，其中，容器的顶板与容器的 壳体为可拆卸连接。
[0026] 所述的用于模拟不同光照对水体营养盐影响的装置，其中，搅拌桨叶片的厚度沿 旋转方向由前到后逐渐增加，且叶片的底面沿旋转方向由前到后逐渐抬高;位于前方的叶 片底面上的曝气孔的高度低于位于后方的叶片的前端高度；
[0027] 每个叶片上的多个出气孔均沿导气杆的旋转半径排成一排设置。
[0028] 所述的用于模拟不同光照对水体营养盐影响的装置，其中，水体在线监测系统部 分包括抑菌剂添加仪，用于向容器内的水样添加抑菌剂。
[0029] 本发明提供的利用上述装置进行模拟不同光照对水体营养盐影响的方法，过程 为：
[0030] 将水样通过容器的进样口输入容器内；
[0031] 设置光照强度，监控容器中的温度、pH值，通过温度控制器控制循环水浴装置使容 器内的水样温度维持在预定温度范围;通过pH值控制器调节水样pH维持在预定范围值内；
[0032] 当水样pH高于或低于预定范围时，由pH值控制器控制酸碱滴定装置向水样中加酸 或碱；
[0033] 利用氮磷检测仪检测容器内水样的氮磷浓度；
[0034] 完成预定光照时间后分别通过各个取样口进行取样，以黑瓶为标准，检测不同光 照强度对水样中营养盐光解过程的影响。
[0035] 所述的方法，其中，在模拟不同光照对水体营养盐影响的同时，通过比较加抑菌剂 和不加抑菌剂培养的实验结果，研究抑菌剂对营养盐浓度的影响。
[0036] 本发明提供的装置和方法能严格控制模拟条件，进而解决现有技术中缺少能够有 效模拟水体中营养盐(氮磷有机质污染物)光解过程的实验装置和方法的技术问题。
【附图说明】
[0037] 图1是本发明用于模拟不同光照对水体营养盐影响的装置的示意图；
[0038]图2是图1的容器部分放大不意图；
[0039] 图3是图1中的搅拌桨叶片的结构示意图。
[0040] 附图中标识符号说明
[0041 ] 10容器，11排气口，12进样口，13光源，14a、14b、14c取样口，15排水口，16过滤装 置；
[0042] 20夹层，20a夹层进水口、20b夹层出水口；
[0043] 30转轴，31搅拌浆，31a搅拌浆叶片前端，31b搅拌浆叶片后端，31c搅拌浆叶片的出 气孔，32曝气头，33挡板；
[0044] 40循环水浴装置，41pH值控制器，42溶解氧控制器，43氮磷检测仪，43a氮磷检测探 头，44温度控制器，44a温度探头，45照度控制器，46抑菌剂添加仪。
【具体实施方式】
[0045] 本发明的用于模拟不同光照对水体营养盐影响的实验装置，包括：
[0046] 实验容器，为圆柱形筒体;在容器的顶端设置有排气口，在容器的侧壁外包裹有夹 层，在容器内且位于实验容器的顶部安装有光照装置。
[0047] 循环水浴装置的出水口与夹层连通设置。
[0048] 照度控制器与光照装置连接，用于控制光照装置的照度。
[0049] 曝气装置安装在实验容器内，用于对容器内的水样进行曝气。
[0050] 温度控制器，连接设置在容器内的温度探头，用于检测容器内水样温度;温度控制 器同时与循环水浴装置连接设置，用于控制循环水浴装置的出水温度。
[0051] 水体在线监测系统，包括氮磷检测仪、pH值检测仪、溶解氧检测仪，用于检测实验 容器内水样的氮磷浓度、pH值和溶解氧浓度。
[0052]还安装有pH值控制器，pH值控制器与pH值检测仪连接设置，用于接收pH值检测仪 传递的检测结果；与pH值控制器连接有酸碱滴定装置，pH值控制器用于控制酸碱滴定装置 向水样中滴加酸或碱。
[0053]还安装有溶解氧控制器，与