[发明专利]间歇式垂直流人工湿地脱氮模拟实验装置及实验方法

权利要求书

1.一种间歇式垂直流人工湿地脱氮模拟实验装置，包括用于模拟垂直流人工湿地的动态实验装置，用于存储人工污水并将人工污水输送至动态实验装置的储水装置，以及用于对动态实验装置内人工污水加热保温的温控装置，其特征在于：还包括用于向动态实验装置内曝气的曝气装置，用于对曝气装置停止曝气时对动态实验装置内溶液进行搅拌的搅拌装置，用于对动态实验装置内溶液的pH值进行调节的pH值调节装置以及控制系统，所述控制系统包括控制器，在动态实验装置内设有用于检测动态实验装置内溶液中溶解氧浓度的溶解氧浓度传感器及用于检测态实验装置内溶液pH值的pH值传感器，所述溶解氧浓度传感器检测到溶解氧浓度后发送检测信号至控制器，所述控制器接收检测信号后发送用于控制曝气装置启闭的信号至曝气装置，同时发送用于控制搅拌装置启闭的信号至搅拌装置，所述pH值传感器检测到pH值信号后发送检测信号至控制器，所述控制器接收到检测信号后发送用于控制pH值调节装置启闭以调节溶液pH值的信号至pH值调节装置；

所述控制系统还包括用于根据动态实验装置内溶液中所含溶解氧量控制曝气装置启闭的曝气控制模块，用于根据曝气装置启闭状态控制搅拌装置启闭的搅拌控制模块，用于根据动态实验装置内溶液中pH值控制pH值调节装置启闭的pH值控制模块，所述曝气装置包括鼓风机，设于动态实验装置底部的曝气头，所述曝气头通过曝气通道与鼓风机连接，在曝气通道上设有用于控制空气通量的曝气电磁阀以及用于记录曝入动态实验装置内曝气量的气体流量计，所述控制器接收到检测信号后，向所述鼓风机发送运行状态的信号，同时向所述曝气电磁阀发送打开或关闭的信号；

所述pH值调节装置包括用于存储碱性溶液的碱性溶液容器，将碱性溶液容器内碱性溶液通过蠕动泵输送至所述动态实验装置的输送通道，在输送通道上设有用于控制碱性溶液输送量的流量电磁阀，所述控制器接收到检测信号后发送用于控制蠕动泵运行状态的信号至蠕动泵，同时向所述流量电磁阀发送打开或关闭的信号；

所述动态实验装置包括基质柱，在基质柱上设有出水端和进水端，所述储水装置包括用于储存人工污水的储水容器，与储水容器连接的用于将储水容器内人工污水通过储水蠕动泵输送至动态实验装置内的进水通道，以及设于进水通道上用于控制进水流量的进水电磁阀，所述进水端与进水通道连接；

所述模拟实验装置还包括用于对处理完成后的人工污水进行收集的出水装置以及用于对收集的人工污水进行水质检测的检测装置，所述出水装置包括通过出水通道与所述出水端连接的用于存储处理完成后排出的人工污水的采样容器，以及设于出水通道上用于控制人工污水流量的出水电磁阀；

所述搅拌装置包括可伸缩的搅拌棒，与搅拌棒连接的搅拌叶，及与搅拌棒连接的用于驱动搅拌棒转动的驱动装置，所述驱动装置包括伺服电机，所述伺服电机接收控制器发送的控制伺服电机启动或停止的信号；

所述温控装置包括保温箱体，在保温箱体内设有温度传感器，在保温箱体上部设有用于搅拌棒通过的搅拌孔，所述搅拌孔上设有用于密封的橡胶圈，当温度传感器检测到保温箱体内温度与设置温度不同时，温度传感器发送检测信号至控制器，所述控制器发送调控温度的信号至温度控制模块。

2.根据权利要求1所述的间歇式垂直流人工湿地脱氮模拟实验装置，其特征是：所述的控制系统还包括用于控制进水流量的进水量控制模块，用于对处理完成后的污水进行收集的出水收集模块，用于对基质柱内人工污水的温度进行控制的温度控制模块。

3.根据权利要求1所述的间歇式垂直流人工湿地脱氮模拟实验装置，其特征是：所述的模拟实验装置还包括用于参数设置以及显示参数信息的显示终端，所述控制器为PLC控制器。

4.一种采用如权利要求1-3任一项所述的间歇式垂直流人工湿地脱氮模拟实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

(一)、准备试验材料

(二)、脱氮处理

(1)、先对模拟实验装置进行参数设置，然后将人工污水注入动态实验装置内；

(2)、启动模拟实验装置，当动态实验装置内人工污水中溶解氧浓度的达到预设值时停止曝气，同时搅拌装置开始搅拌，当溶解氧的浓度低于预设值时开始曝气，搅拌装置停止搅拌，记录曝气量，脱氮处理完成后，人工收集动态实验装置内的人工污水至采样容器中，待测；

(三)、收集检测数据

采样完成后，对处理完的人工污水中的总氮含量进行检测，得到检测数据；

(四)、检测数据处理与分析

将步骤(三)中得到的检测数据采用相关方法进行分析；

(五)、结论与实际应用

(1)、根据步骤(四)对人工污水的检测、分析、计算得出总氮的去除率和对单位体积的人工污水达到最高总氮去除率时所需溶解氧浓度及曝气量；

(2)、最终根据达到最高去除率时所需溶解氧浓度及曝气量计算得出实际环境中所需溶解氧浓度及曝气量，并将得出的结论应用于实际中。