CN109187702A - 一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置 - Google Patents

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Abstract

一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置，包括地下渗滤***污水处理装置和多通道ORP实时监测***，地下渗滤***污水处理装置包括实验柱，实验柱内填充有混合基质，出水管设置在实验柱底部，布水管设置在实验柱顶部，布水管的下端延伸至实验柱内，实验柱外壁竖直设置有多个监测孔，多个监测孔内分别安装有去极化氧化还原电极，多通道ORP实时监测***包括多通道数据采集***和计算机，多通道数据采集***分别与多个去极化氧化还原电极电连接，计算机与多通道数据采集***电连接，去极化氧化还原电极的电信号通过多通道数据采集***传输至计算机中，本发明可以实现不同深度的实时数据监测，实现不同混合基质深度进行实时数据监测的功能。

Description

一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置
技术领域
本发明属于电位测试技术领域，具体涉及一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置。
背景技术
我国是世界上占地面积、人口数量大国，目前社会生活建设需求与相应地区土壤质量等问题产生矛盾。为实现区域建设减少污染破坏综合治理的目标，不仅要解决区域利用时的破坏性也要使得其可进行资源综合再利用。
目前，国内城市建设大都采用人工以实验区域建设可行性，如各类地区由于工况条件变化对土壤理化性质影响，这种处理方式需要大量人工且建设具有破坏性，一次次的实现和后期重新建设试行需巨大投资和较高运行费用，同时地区环境、土壤的原有活性被多次建设破坏，水质寿命大幅缩小，同时对于土壤理化性质的监测方法复杂，耗费时间，数据采集时间间隔大，无法全方位监测地下渗滤***内部基质理化性质的瞬时变化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置，一方面为各类地区由于工况条件变化对土壤理化性质影响提供检测功能，另一方面通过多通道ORP(氧化还原电位)实时监测***采集数据并自行绘制出数据变化谱图来实现自动化以实时监测土壤氧化还原的变化，以此实现自动化，减少人工误差，同时科研人员可于室内进行相似实验以此达到模拟室外环境的效果。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置，包括地下渗滤***污水处理装置和多通道ORP实时监测***，所述地下渗滤***污水处理装置包括实验柱、布水管和出水管，所述实验柱内填充有混合基质，出水管设置在实验柱底部，布水管设置在实验柱顶部，布水管的下端延伸至实验柱内，实验柱的外壁竖直设置有多个监测孔，多个监测孔内分别安装有去极化氧化还原电极；
多通道ORP实时监测***包括多通道数据采集***和计算机，多通道数据采集***分别与多个去极化氧化还原电极电连接，计算机与多通道数据采集***电连接，去极化氧化还原电极的电信号通过多通道数据采集***传输至计算机中。
作为一种优选的方案，所述混合基质按质量份数包含以下组分：70％的草甸棕壤土、20％煤渣和10％砂子。
作为一种优选的方案，所述草甸棕壤土的有机质含量为14-24wt％，所述砂子粒径为0.4-2.0mm，所述煤渣的粒径范围为1.6-3.0mm。
作为一种优选的方案，所述草甸棕壤土的有机质含量为15-23wt％，所述砂子粒径为1.0-2.0mm，所述煤渣的粒径范围为2.0-2.5mm。
作为一种优选的方案，所述多通道数据采集***还包括多个ORP实时监测显示器，多个ORP实时监测显示器分别与计算机电连接。
作为一种优选的方案，所述布水管的上端外接有水箱，水箱与布水管上端之间设置有蠕动泵。
作为一种优选的方案，布水管的下端连通有散水管，所述散水管呈十字形。
作为一种优选的方案，所述混合基质底部设置有透水透气层。
作为一种优选的方案，所述地下渗滤***污水处理装置至少设置有6个。
作为一种优选的方案，每个实验柱至少设置有5个监测孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明可以实现不同深度的实施数据监测，通过在实验柱内填充有混合基质，可在各个实验柱内安置散水管，于实验柱侧壁不同高度设置混合基质性质监测孔，实现不同混合基质深度进行实时数据监测的功能。
2、本发明可减少人工，实现自动化处理，通过设置数据采集***，去极化氧化还原电极的电信号通过数据采集***传输到计算机并记录数据，计算机端可对监测到的数据自行绘制出数据变化谱图，整个设备除实现污水的净化效果的同时，还可实现实时监测不同基质深度土壤氧化还原的瞬时变化，整个过程便于科研人员在室内模拟室外相似环境，设备占地面积小，方便对各类地区的土壤理化性质进行分析和研究。
3、本发明六个地下渗滤***污水处理装置之间相互独立，便于科研人员随意改变工况条件并进行隔离分析，六个地下渗滤***污水处理装置分别连接数据采集***，去极化氧化还原电极的电信号通过数据采集***传输到计算机，软件可自动记录采集数据并自行绘制出数据变化谱图来实现自动化以实时监测土壤氧化还原的变化，其实验结果通过计算机全面计算可减小误差，提升自动化程度，从而便于科研人员于实验室内部模拟室外相似环境，探究基质层氧化还原电位随工况条件变化产生的影响。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明地下渗滤***污水处理装置的结构示意图。
其中：1-布水管；2-实验柱：3-散水管；4-监测孔；5-多通道数据采集***；6-计算机；7-水箱；8-混合基质；9-透水透气层；10-出水管；11-ORP实时监测显示器。
具体实施方式
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例1
为了解决现有技术存在的问题，如图1和图2所示，本发明提供了一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置，包括6个地下渗滤***污水处理装置和多通道ORP实时监测***，地下渗滤***污水处理装置包括实验柱2、实验柱2的柱高为130cm，布水管1和出水管10，实验柱2内填充有混合基质8，出水管10设置在实验柱2底部，布水管1设置在实验柱2顶部，布水管1的下端延伸至实验柱2内，布水管1的上端外接有水箱7，水箱7与布水管1上端之间设置有蠕动泵(图略)，布水管1的下端连通有散水管3，散水管3呈十字形，实验柱2的外壁竖直设置有5个监测孔4，5个监测孔4内分别安装有去极化氧化还原电极。
通过蠕动泵的转速变化可改变水力负荷，为装置提供不同的工况条件。
多通道ORP实时监测***包括多通道数据采集***5和计算机6，多通道数据采集***5分别与多个去极化氧化还原电极电连接，计算机6与多通道数据采集***5电连接，去极化氧化还原电极的电信号通过多通道数据采集***5传输至计算机6中。
多通道数据采集***5还包括多个ORP实时监测显示器11，多个ORP实时监测显示器11分别与计算机6电连接，多通道数据采集***5具体为MDA-16型多通道数据采集***，多通道数据采集***5和ORP实时监测显示器11均为现有技术，在此便不再详述。
污水在实验柱2内运动的过程中，可通过多通道数据采集***5对不同深度，不同工况条件的混合基质8氧化还原电位进行实时监测，污水投配到装置中的时间和流量也可分别通过多通道数据采集***5和蠕动泵改变，解放人力物力，实现地下渗滤***ORP的实时监测，通过ORP实时监测显示器11可随时观察瞬时ORP数值，整个设备实现污水处理的自动化和信息化。
混合基质8按质量份数包含以下组分：70％的草甸棕壤土、20％煤渣和10％砂子，混合基质8底部设置有透水透气层9。
其中草甸棕壤土的有机质含量为14-18wt％，取得方法为挖取地表表层0-20cm深度部分，然后摊开风干，将其破碎，剔除石块，植物残体等杂物。
其中砂子的粒径为0.4-0.8mm，取得方法为利用孔径为0.5mm的筛子，筛分砂子，取用上部分，再利用孔径为0.8mm的筛子继续筛分，取得筛下部分。
其中煤渣的粒径范围为2.0-2.5mm，取得方法为取孔隙率为50-55％的煤炉渣，利用孔径为1.0mm筛子，筛分煤渣，取得筛上部分，再利用孔径为2.0mm的筛子进行筛分，取得筛下部分。
透水透气层9为粒径为4-8mm的粗石英砂。
上述实验的污水处理***效果检测，对污水处理率可以达到COD<52mg/L,TN<31mg/L,NH3-N<17mg/L,TP<1.0mg/L，并通过实时监测发现氧化还原电位值：+500mV～-300mV。
实施例2
一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置，其它特征与实施例1相同，不同之处在于：该实施例中公开了另一种高度的实验柱2和混合基质8，实验柱2的柱高为150cm，混合基质8按质量份数包含以下组分：70％的草甸棕壤土、20％煤渣和10％砂子。
其中草甸棕壤土的有机质含量为18-20wt％，取得方法为挖取地表表层0-20cm深度部分，然后摊开风干，将其破碎，剔除石块，植物残体等杂物。
其中砂子的粒径为1.6-2.0mm，取得方法为利用孔径为1.6mm的筛子，筛分砂子，取用上部分，再利用孔径为2.0mm的筛子继续筛分，取得筛下部分。
其中煤渣的粒径范围为2.5-3.0mm，取得方法为取孔隙率为56-60％的煤炉渣，利用孔径为2.0mm筛子，筛分煤渣，取得筛上部分，再利用孔径为3.0mm的筛子进行筛分，取得筛下部分。
上述实验的污水处理***效果检测，对污水处理率可以达到COD<46mg/L,TN<23mg/L,NH3-N<11mg/L,TP<0.8mg/L，并通过实时监测发现氧化还原电位值：+600mV～-450mV。
实施例3
一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置，其它特征与实施例1相同，不同之处在于：该实施例中公开了另一种高度的实验柱2和混合基质8，实验柱2的柱高为180cm，混合基质8按质量份数包含以下组分：70％的草甸棕壤土、20％煤渣和10％砂子。
其中草甸棕壤土的有机质含量为18-20wt％，取得方法为挖取地表表层0-20cm深度部分，然后摊开风干，将其破碎，剔除石块，植物残体等杂物。
其中砂子的粒径为0.8-1.0mm，取得方法为利用孔径为0.8mm的筛子，筛分砂子，取用上部分，再利用孔径为1.0mm的筛子继续筛分，取得筛下部分。
其中煤渣的粒径范围为1.6-2.0mm，取得方法为取孔隙率为55-58％的煤炉渣，利用孔径为1.6mm筛子，筛分煤渣，取得筛上部分，再利用孔径为2.0mm的筛子进行筛分，取得筛下部分。
上述实验的污水处理***效果检测，对污水处理率可以达到COD<38mg/L,TN<20mg/L,NH3-N<11mg/L,TP<1.0mg/L，并通过实时监测发现氧化还原电位值：+600mV～-500mV。
实施例4
一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置，其它特征与实施例1相同，不同之处在于：该实施例中公开了另一种高度的实验柱2和混合基质8，实验柱2的柱高为180cm，混合基质8按质量份数包含以下组分：70％的草甸棕壤土、20％煤渣和10％砂子。
其中草甸棕壤土的有机质含量为14-18wt％，取得方法为挖取地表表层0-20cm深度部分，然后摊开风干，将其破碎，剔除石块，植物残体等杂物。
其中砂子的粒径为1.0-1.4mm，取得方法为利用孔径为1.0mm的筛子，筛分砂子，取用上部分，再利用孔径为1.4mm的筛子继续筛分，取得筛下部分。
其中煤渣的粒径范围为2.0-2.4mm，取得方法为取孔隙率为55±0.5％的煤炉渣，利用孔径为2.0mm筛子，筛分煤渣，取得筛上部分，再利用孔径为2.4mm的筛子进行筛分，取得筛下部分。
上述实验的污水处理***效果检测，对污水处理率可以达到COD<34mg/L,TN<15mg/L,NH3-N<8mg/L,TP<0.5mg/L，并通过实时监测发现氧化还原电位值：+600mV～-500mV。
实施例5
一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置，其它特征与实施例1相同，不同之处在于：该实施例中公开了另一种高度的实验柱2和混合基质8，实验柱2的柱高为180cm，混合基质8按质量份数包含以下组分：70％的草甸棕壤土、20％煤渣和10％砂子。
其中草甸棕壤土的有机质含量为20-24wt％，取得方法为挖取地表表层0-20cm深度部分，然后摊开风干，将其破碎，剔除石块，植物残体等杂物。
其中砂子的粒径为1.3-1.8mm，取得方法为利用孔径为1.3mm的筛子，筛分砂子，取用上部分，再利用孔径为1.8mm的筛子继续筛分，取得筛下部分。
其中煤渣的粒径范围为2.2-2.6mm，取得方法为取孔隙率为55-58％的煤炉渣，利用孔径为2.2mm筛子，筛分煤渣，取得筛上部分，再利用孔径为2.6mm的筛子进行筛分，取得筛下部分。
上述实验的污水处理***效果检测，对污水处理率可以达到COD<30mg/L,TN<12mg/L,NH3-N<5mg/L,TP<0.2mg/L，并通过实时监测发现氧化还原电位值：+600mV～-500mV。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置，其特征在于，包括地下渗滤***污水处理装置和多通道ORP实时监测***，所述地下渗滤***污水处理装置包括实验柱、布水管和出水管，所述实验柱内填充有混合基质，出水管设置在实验柱底部，布水管设置在实验柱顶部，布水管的下端延伸至实验柱内，实验柱的外壁竖直设置有多个监测孔，多个监测孔内分别安装有去极化氧化还原电极；
多通道ORP实时监测***包括多通道数据采集***和计算机，多通道数据采集***分别与多个去极化氧化还原电极电连接，计算机与多通道数据采集***电连接，去极化氧化还原电极的电信号通过多通道数据采集***传输至计算机中。
2.根据权利要求1所述的一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置，其特征在于，所述混合基质按质量份数包含以下组分：70％的草甸棕壤土、20％煤渣和10％砂子。
3.根据权利要求2所述的一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置，其特征在于，所述草甸棕壤土的有机质含量为14-24wt％，所述砂子粒径为0.4-2.0mm，所述煤渣的粒径范围为1.6-3.0mm。
4.根据权利要求3所述的一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置，其特征在于，所述草甸棕壤土的有机质含量为15-23wt％，所述砂子粒径为1.0-2.0mm，所述煤渣的粒径范围为2.0-2.5mm。
5.根据权利要求4所述的一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置，其特征在于，所述多通道数据采集***还包括多个ORP实时监测显示器，多个ORP实时监测显示器分别与计算机电连接。
6.根据权利要求4所述的一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置，其特征在于，所述布水管的上端外接有水箱，水箱与布水管上端之间设置有蠕动泵。
7.根据权利要求5所述的一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置，其特征在于，布水管的下端连通有散水管，所述散水管呈十字形。
8.根据权利要求5所述的一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置，所述混合基质底部设置有透水透气层。
9.根据权利要求6所述的一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置，其特征在于，所述地下渗滤***污水处理装置至少设置有6个。
10.根据权利要求6所述的一种室内模拟地下渗滤***的原位氧化还原电位测试装置，每个实验柱至少设置有5个监测孔。
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