[发明专利]模拟河流底泥污染物释放的装置、系统及方法

说明书

本发明公开了模拟河流底泥污染物释放的装置、系统及方法，解决了现有试验装置存在的占地大、使用不变、真实性差的技术问题。模拟河流底泥污染物释放的装置包括模拟单元和温控单元；其中，所述模拟单元包括两个模拟组件，每个模拟组件包括：闭环通道，所述闭环通道包括嵌套的内筒体、外筒体以及连接所述内筒体和外筒体的下端的底板；动力结构，所述动力结构用于驱动水样在所述闭环通道内按照设计流速循环流动；所述温控单元用于控制闭环通道内水样的温度在设计范围。

技术领域

本发明涉及模拟河流底泥污染物释放的领域，具体而言，涉及模拟河流底泥污染物释放的装置、系统及方法。

背景技术

随着经济高速发展和城市化进程，河流接纳着越来越多的富含氮、磷、COD等污染物的工业废水和生活废水。进入水体中的污染物经过运输、吸附、沉淀等作用后，逐渐沉积、富集到河流底泥中，其浓度常常远高于上覆水体。随着环境因素的变化，底泥中的污染物又重新释放到其上覆水体中，造成河流水体的再次污染。

河流底泥中污染物的释放是一个相当复杂的动态过程。大量的研究表面，一些环境因素，如溶解氧、水温、pH值、生物活性、营养盐水平、水体搅动等都会对沉积物中氮、磷和有机质等物质的释放造成影响。因此，设计出一种实验装置，来模拟不同环境条件下河流底泥污染物富集和释放的真实情况，弄清其规律，对于进一步管理和治理成都市河流中的底泥污染物是非常重要的。

现有模拟河道的试验装置存在以下缺点：(1)采用长达十几米的直线形的倾斜水槽，利用重力作用模拟河流流动，其占地面积大，设备运输、组装非常麻烦；(2)通过电动搅拌机搅拌静态的水体来模拟河流扰动，不能真实的反应河水流动的情况；(3)缺乏空白对比实验组，或变量控制不合理。

发明内容

第一方面，本发明的目的在于提供模拟河流底泥污染物释放的装置，以解决现有试验装置存在的占地大、使用不变、真实性差的技术问题。

为了实现上述第一方面的目的，本发明首先提供了第一种模拟河流底泥污染物释放的装置，技术方案如下：

模拟河流底泥污染物释放的装置，包括模拟单元；所述模拟单元包括模拟组件，模拟组件包括：闭环通道，所述闭环通道包括嵌套的内筒体、外筒体以及连接所述内筒体和外筒体的下端的底板；动力结构，所述动力结构用于驱动水样在所述闭环通道内按照设计流速循环流动。

为了实现上述第一方面的目的，本发明其次提供了第二种模拟河流底泥污染物释放的装置，技术方案如下：

模拟河流底泥污染物释放的装置，包括模拟单元和温控单元；其中，所述模拟单元包括两个模拟组件，每个模拟组件包括：闭环通道，所述闭环通道包括嵌套的内筒体、外筒体以及连接所述内筒体和外筒体的下端的底板；动力结构，所述动力结构用于驱动水样在所述闭环通道内按照设计流速循环流动；所述温控单元用于控制闭环通道内水样的温度在设计范围。优选地，所述模拟单元为至少两个，水样在每个模拟单元中的流速或温度不相同；并且/或者，在每个模拟单元中，仅在其中一个模拟组件的闭环通道内放置河流底泥。

首先，上述两种装置的模拟组件通过动力结构让水样较为稳定的保持类似河流中的水流速度，能够较好地模拟了水体和底泥在真实河流中的情况，从而得到更接近于事实的实验结论。其次，上述两种装置采用闭环通道形成的环形循环水流的设计，结构紧凑，占地面积小，显著节约空间，运输、组装、操作明显更加方便。

在上述有益效果的基础上，第二种装置还能对比空白(无底泥)和试验组(有底泥)的检测结果以及较好的控制单一变量(如水温和水样流速)，有助于更加科学地分析环境因素对河流底泥污染物释放情况的影响，因此设计更加合理，实验更加科学。当然，也可在第一种装置中增设温控单元，以较好地控制水样流速为单一变量或在不同温度下进行试验。进一步地，当第二种装置中含有多个模拟单元时，能够显著提升试验效率及准确性。