[發明專利]基于連續攪拌反應池的河流水質模擬實驗裝置

無效

• 申請號: 200710012056.9
• 申請日: 2007-07-12
• 公開（公告）號: CN101092810A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: 樊立萍;袁德成
• 申請（專利權）人: 沈陽化工學院
• 主分類號: E02B1/02
• 分類號: E02B1/02
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司
• 代理人: 張志剛

技術領域

本發明涉及一種環境工程，特別是涉及一種環境工程中水質模擬實驗裝置。適用于水處理與控制、生化反應、流域水環境預報與監控等過程的模擬實驗。

背景技術

工業化進程的加快與人口的迅速增長導致水污染日趨嚴重。改善水體質量，保護水生態環境，成為城市環境治理的一個重點。作為城市污水的最終受納體，河流的水質受城市污水排放量與排放質量的直接影響。

理想的城市河流應該具備運輸、漁業、飲用水生產、灌溉、水生生物居住等多重功能，但這些功能必須在滿足水質水量兩種因素條件下才能維持，只有當充足的水量具備適宜的水質時，河流的這些功能才可以得以利用。河流是一個復雜的物理、化學和生化系統，河流水質不僅取決于其源頭來水與支流進水，而且取決于河水流動中所發生的物理傳輸與交換過程以及生物、生化或物理轉化過程等各種過程。微生物在河流水質轉化過程中起著重要的作用。

河水中溶解氧的含量是反應水體污染狀態的一個重要指標，受污染水體溶解氧濃度的變化過程反應了河流的自凈過程。當水體中存在溶解氧時，好氧菌分解河水中的有機物，使水中溶解氧含量下降，濃度低于飽和溶解氧，而水面大氣中的氧就溶解到河水中，補充消耗掉的氧。如果有機物含量較高，溶解氧消耗太快，大氣中的氧來不及補充水中氧的消耗，水體中的溶解氧就會逐漸下降，乃至消耗殆盡。當河水處于嚴重缺氧狀態后，水生物大量死亡，有機物分解從好氧分解變為厭氧發酵，水質嚴重惡化，出現惡臭現象。這種情況下的水生態系統已遭到嚴重破壞，無法自行恢復。

河水中的溶解氧主要來源于大氣復氧和水生植物的光合作用，其中大氣復氧是水體溶解氧的主要來源。天然大氣復氧作用過程非常緩慢，當河流受到嚴重污染時，單純依靠大氣復氧難以實現河流自凈。

充分了解河流水力特性與水質變化特性，是保護河流水質的必要條件。通過實驗室模擬運行對所構造的各種監控策略進行驗證，是實現河流水質實時監控進而達到改善水環境質量目標的必經階段。

由于實際河流系統錯綜復雜，實驗室建立準確模擬裝置存在很大困難。考慮級聯水池的水力特性與具有不確定流量的開式渠道的水力特性相近，故采用級聯水池模擬河流水力特性與水質變化過程。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以級聯反應器模擬河流的有效方法。在充分研究河流水力特性與生化反應特性基礎上，采用級聯CSTR(連續攪拌反應池)模擬河流，實現對河流水質與水力運行狀況的模擬。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

基于連續攪拌反應池的河流水質模擬實驗裝置，采用九個級聯好氧反應器模擬河流，用九個開口好氧反應器模擬河流，每個反應器有一套曝氣裝置，每個曝氣泵相對獨立，既可同步運行，也可以分別對其進行控制，級聯反應器始端、即初始進水端安裝遠傳流量計，實現在線監測與實時控制，通過梯形支架形成級聯反應器的自然梯度，通過PLC控制系統實現對水流量和曝氣量的實時控制。

如上所述的基于連續攪拌反應池的河流水質模擬實驗裝置，其相鄰的反應器之間的連通管安裝控制閥，控制污水的流量；每個曝氣泵采用變頻調速控制實現曝氣量調節。

本發明的優點與效果是：

河流是一個開放的系統，由于大氣復氧和水生植物的光合作用，河流中溶解氧的濃度能夠得到一定的自我補充，在無污染情況下，有充足的氧氣。因此，采用級聯好氧反應池模擬河流。

為了便于實現自動控制，本發明在反應器的進水端配備了遠傳流量計，流量計的監測信號通過數據線采集到PLC數據輸入端，一方面在終端顯示器加以顯示，另一方面通過控制程序構成閉環控制，實現對模擬裝置內進水流量的實時控制。同時，各反應器曝氣泵采用變頻調速實現曝氣量控制。

附圖說明

本發明附圖是基于管模式的河流水質模擬實驗裝置及根據本發明所設計的基于CSTR的河流水質模擬實驗裝置示意圖。

具體實施方式

下面參照附圖對本發明進行詳細說明。

圖中：1.管模式河流水質模擬實驗裝置??2.遠傳水流量計??3.好氧反應池??4.氣流量計??5.曝氣頭??6.控制閥??7.梯形支架??8.曝氣泵

假定反應池是完全混合的。每個反應池中組分i的變化可表示為：