模拟湿地湖泊水位变化下氮磷污染物循环及去除机理装置

摘要

本实用新型公开了模拟湿地湖泊水位变化下氮磷污染物循环及去除机理装置，涉及污水处理技术领域，包括透明壳体，透明壳体的表面固定连通有入水管、出水管和排气管，透明壳体的表面开设有采样孔和电极孔，透明壳体的底部铺设有砾石层，砾石层的上部填充有湖底泥沙，透明壳体的表面设置有水位监测装置。本实用新型具备通过模拟湿地湖泊的环境条件，在水位的变化下，检测氮磷污染物的循环及去除机理，可更为深入的了解湖泊水环境时空变化的特征，同时本装置还具有无需驱动力的特点，可达到维护费用低、处理效率高以及占地面积小的效果。

说明书

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体为一种模拟湿地湖泊水位变化下氮磷污染物循环及去除机理装置。

背景技术

随工农业生产的快速发展和人口的急剧增加，各类污染物质都进入湖泊河流等地表水系，导致了严重的水体污染，危害了饮用水安全及生物多样性，影响社会、经济及生态多样性的可持续发展，十九大报告中也重点提出建设生态文明要实行严格的生态环境保护制度，建设绿水青山。

湖泊富营养化是最常见，也是对湖泊生态影响最大、危害最严重的湖泊污染方式，湖泊富营养化会导致湖泊生态系统严重退化，丧失调节河川径流、防洪防灾、农业灌溉和水产养殖等作用，且有可能生成多种有毒物质，危害人类健康。

湿地湖泊相对于一般湖泊，其富营养化水平的变化特性更为复杂，在低水位时期湖泊岸边或浅湖发生沼泽化过程而形成湿地，湖泊水位降低使得表层底泥裸露的面积增大和时间延长，导致氮磷不断的富集，释放风险增大，湖泊水体流动性降低，氮磷浓度升高，极易造成水体富营养化，涨水期岸边湿地被升高的水位淹没，与湖泊水体产生交互作用，进而影响湖泊水质；

而目前现有的湖泊水位变化对氮磷污染物循环及去除机理装置，多采用大范围模拟湖泊环境来进行检查，但该方式需要较多的人力、物力来实现水位的变化以及湖泊的整体模拟，且维护成本较高，以及在对水位进行监测的时候，因大范围模拟的缘故，可能无法精确的对水位变化进行监测，致使实用性不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种模拟湿地湖泊水位变化下氮磷污染物循环及去除机理装置，具备通过模拟湿地湖泊的环境条件，在水位的变化下，检测氮磷污染物的循环及去除机理，可更为深入的了解湖泊水环境时空变化的特征，同时本装置还具有无需驱动力的特点，可达到维护费用低、处理效率高以及占地面积小的效果。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种模拟湿地湖泊水位变化下氮磷污染物循环及去除机理装置，包括透明壳体，所述透明壳体的表面固定连通有入水管、出水管和排气管，透明壳体的表面开设有采样孔和电极孔，透明壳体的底部铺设有砾石层，砾石层的上部填充有湖底泥沙，透明壳体的表面设置有水位监测装置。

优选的，水位监测装置包括测量壳，测量壳的表面设置有显示器，所述测量壳的下表面固定连接有连接筒，透明壳体的表面开设有供所述连接筒穿入且与之活动安装的开口一，连接筒的内部设置有单片机，连接筒的表面设置有红外线测距仪，水位监测装置还包括漂浮部件。

优选的，漂浮部件包括固定连接在所述连接筒表面上的滑轨，滑轨的内侧滑动连接有滑块，滑轨的内侧固定连接有限位杆，滑块的侧面开设有用于所述限位杆穿过且与之滑动连接的开口二，滑块的侧面固定连接有浮板。

优选的，连接筒的下表面固定连接有竖杆，竖杆的端部开设有锥头。

优选的，竖杆的表面设置有刻度，刻度的长度为500mm。

优选的，砾石层8的高度为100mm，其填料为砾石，砾石的粒径为5-8mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

(1)本实用新型通过通入湖泊河流等水源，使得透明壳体内形成类似湿地的环境，进而使得模拟在湿地的环境下，随着水位的变化氮磷污染物对水体的影响，并通过采样孔可采集湖底泥沙和水体进行检查，研究在湿地的环境下水体富营养化的水平的时空变异的特性，尤其是氮磷污染物的循环及去除的机理。

(2)本实用新型通过透明壳体内水位的变化，浮板在浮力的作用下进行上下移动，使得位于上方的红外线测距仪可以测量浮板到透明壳体内壁顶部的距离，并将该数据通过显示器实时的显示出来，达到了对水位进行实时监控的效果。

(3)本实用新型具备了装置无需使用外在动力，可减少日常的维护费用，同时具备了处理效率高和占地面积小的特点以及还能产生电能，可同步实现去污和能源回收等优点。

附图说明

图1为本实用新型结构的主视图；

图2为本实用新型结构的正视剖视图；

图3为本实用新型滑块结构的示意图。

图中：1、透明壳体；3、入水管；4、出水管；5、排气管；6、采样孔；7、电极孔；8、砾石层；9、湖底泥沙；10、测量壳；11、显示器；12、连接筒；13、红外线测距仪；14、滑轨；15、滑块；16、浮板；17、竖杆；18、锥头；19、刻度；20、限位杆。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一

请参阅图1至图3，本实用新型提供一种技术方案：模拟湿地湖泊水位变化下氮磷污染物循环及去除机理装置，包括透明壳体1，透明壳体1的表面固定连通有入水管3、出水管4和排气管5，透明壳体1的表面开设有采样孔6和电极孔7，电极孔7的设置可为插入不同的检测电极对水质进行实时检测，电极可为 pH电极、溶解氧电极、硫化氢微电极等，透明壳体1的底部铺设有砾石层8，砾石层8的上部填充有湖底泥沙9，透明壳体1的表面设置有水位监测装置，在使用时入水管可通入湖泊河流等水源并将湖底泥沙9淹没，通过排气管5的设置将透明壳体1与外界相连通以及砾石层8和湖底泥沙9的配合下，使得透明壳体 1内可形成类似湿地的环境，并可通过入水管3和出水管4的进出水的过程，模拟出湿地湖泊中水位的变化情况，进而使得在湿地的环境下，随着水位的改变对氮磷污染物对水体的影响，并可通过采样孔6可采集湖底泥沙9和水体进行检查，在湿地的环境下水体富营养化水平的时空变异的特性，尤其是氮磷等污染物的循环及去除机理，便于使用者可以更深入的了解湖泊水环境时空变化的特征，为湖泊污染防治提供了重要的科学理论依据，通过水位监测装置，可对水位进行实时检测，使得使用者可对不同深度浸泡后的湖底泥沙9和该水质进行检测，以提高检测和实验的精准度有助于得出水质富营养化的数据。

进一步的，水位监测装置包括测量壳10，测量壳10的表面设置有显示器11，测量壳10的表面固定连接有连接筒12，透明壳体1的下表面开设有供连接筒12 穿入且与之活动安装的开口一，连接筒12的内部设置有单片机，连接筒12的表面设置有红外线测距仪13，水位监测装置还包括漂浮部件，通过测量壳10和连接筒12，可便于将水位监测装置安装到透明壳体1的表面，通过漂浮部件的作用下，可实时的对水位进行检查。

进一步的，漂浮部件包括固定连接在连接筒12表面上的滑轨14，滑轨14 的内侧滑动连接有滑块15，滑轨14的内侧固定连接有限位杆20，滑块15的侧面开设有用于限位杆20穿过且与之滑动连接的开口二，滑块15的侧面固定连接有浮板16，通过透明壳体1内的水位变化，浮板16因浮力的作用下可进行上下移动，使位于上方的红外线测距仪13可测量浮板16到透明壳体1内壁之间的距离，并将该信号传递到单片机内，单片机可计算出水位高度，并将该数据通过显示器11实时显示出来，本实用新型在滑轨14的端部设置有压力传感器，当浮板 16接触压力传感器时，会将信号传递至单片机，单片机会控制警报灯亮起，并同时将信号传递给外部接收装置中。

为了保持竖杆17的稳定性，进一步的，连接筒12的表面固定连接有竖杆 17，竖杆17的端部开设有锥头18，通过设置锥头18，可使得竖杆17插入至湖底泥沙9内或砾石层8内，达到了固定竖杆17，减少竖杆晃动的效果。

实施例二

在实施例一的基础上，另一实施例具体为：

为了减少水位高度的误差，竖杆17的表面的设置有刻度19，刻度19的长度为500mm，通过刻度19，使得可将显示器11的数值与刻度19的数值进行对比，避免一方出错，致使的试验数据出错的情况。

实施例三

在实施例一或实施例二的基础上，另一实施例具体为：

为了减少试验误差，砾石层8的高度为100mm，其填料为砾石，砾石的粒径为5-8mm，通过填充砾石层8，使得更符合于湿地湖泊的环境特征。

工作原理：该模拟湿地湖泊水位变化下氮磷污染物循环及去除机理装置在使用时，本实用新型具体为：湖底泥沙为鄱阳湖洪范带底泥组成；通过开设电极孔 7，用于在砾石层8上安装阴极和阳极，阴极和阳极可与电阻箱进行连接；排气管5的半径为25mm；采样孔6的半径为10mm；入水管以及出水管的半径均为 50mm；透明壳体1为无色透明的空心长方体的有机玻璃，该有机玻璃的厚度为 2mm。

通过入水管可通入湖泊河流等水源，并将砾石层8和湖底泥沙9淹没，通过排气管5将透明壳体1与外界相连通以及砾石层8和湖底泥沙9的配合下，使得透明壳体1内形成类似湿地的环境，并可通过入水管3和出水管4的进水和排水的过程，模拟湖泊中水位的变化情况，进而使得模拟在湿地的环境下，随着水位的变化氮磷污染物对水体的影响，并通过采样孔6可采集湖底泥沙9和水体进行检查，研究在湿地的环境下水体富营养化的水平的时空变异的特性，尤其是氮磷污染物的循环及去除的机理，使得使用者可以更深入的了解湖泊水环境时空变化的特征，为湖泊污染防治提供了重要的科学理论依据。

通过透明壳体1内水位的变化，浮板16在浮力的作用下进行上下移动，使得位于上方的红外线测距仪13可以测量浮板16到透明壳体1内壁顶部的距离，并将该信号传递至单片机内，单片机可计算出水位的高度，并将该数据通过显示器11实时的显示出来，本实用新型在滑轨14的端部设置有压力传感器，当浮板 16接触压力传感器时，会将信号传递至单片机，单片机会控制警报灯亮起，并同时将信号传递给外部接收装置中。