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原文传递一种模拟硫污染下沟渠中水-底泥系统温室气体分布的实验装置及其方法

专利名称：	一种模拟硫污染下沟渠中水-底泥系统温室气体分布的实验装置及其方法
摘要：	本发明公开了一种模拟硫污染下沟渠中水‑底泥系统温室气体分布的实验装置及其方法，包括硫污染物自动喷洒装置、圆柱顶盖箱、圆柱箱体、气体采集装置、温度传感器探头、压力平衡管和微型气压计；所述温度传感器探头、硫污染物自动喷洒装置、压力平衡管和微型气压计置于圆柱顶盖箱上的安装孔中，圆柱顶盖箱下接圆柱箱体，气体采样装置位于圆柱箱体的侧面，采样管等间距地置于箱体的侧面且倾斜向上，注射器穿过且紧固在不锈钢条上的螺纹孔中，对应活塞的顶部固定在带有滚轮的动力抽板上。本发明还公开了上述装置的实验方法。通过本发明可定量获得硫不同浓度和喷洒频率下，水‑底泥系统中不同深度温室气体的分布特征，具有操作简单，成本低等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	扬州大学
发明人：	王玉琳;何成达;程吉林;程浩淼;汪靓
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910515587.2
公开号：	CN110261502A
代理机构：	扬州苏中专利事务所(普通合伙)
代理人：	沈志海
分类号：	G01N30/02(2006.01);G;G01;G01N;G01N30
申请人地址：	225009 江苏省扬州市大学南路88号
主权项：	1.一种模拟硫污染下沟渠中水-底泥系统温室气体分布的实验装置，其特征是，包括温度传感器探头(1)、圆柱顶盖箱(2)、圆柱箱体(3)、气体采样装置(4)、硫污染物自动喷洒装置(6)、压力平衡管(7)、微型气压计(8)；所述圆柱顶盖箱(2)下接圆柱箱体(3)，圆柱顶盖箱(2)盖于圆柱箱体(3)上，圆柱箱体(3)上设有标尺线(11)；所述温度传感器探头(1)安装于圆柱顶盖箱(2)顶部的左侧，且穿过圆柱顶盖箱(2)伸于圆柱箱体(3)内；所述压力平衡管(7)、微型气压计(8)均安装于圆柱顶盖箱(2)的右侧，压力平衡管(7)、微型气压计(8)均穿过圆柱顶盖箱(2)伸于圆柱箱体(3)内，且微型气压计(8)位于压力平衡管(7)的右侧，压力平衡管(7)塞有橡胶塞帽；所述硫污染物自动喷洒装置(6)包括控制系统(6-2)、不锈钢研磨杯(6-3)、三角瓶(6-5)，不锈钢研磨杯(6-3)的底部与三角瓶(6-5)的顶部贯通，三角瓶(6-5)的底部设有若干细孔(6-10)，不锈钢研磨杯(6-3)、三角瓶(6-5)贯通连接处安装有阀门(6-4)；所述不锈钢研磨杯(6-3)内设有电机(6-8)，不锈钢研磨杯(6-3)上部侧边设有污染物添加口(6-7)；所述电机(6-8)的动力输出轴上安装有不锈钢刀片(6-9)，控制系统(6-2)与电机(6-8)电连接，控制系统(6-2)控制电机(6-8)定时启动与关闭，电机(6-8)启动时，电机(6-8)动力输出轴的转动带动不锈钢刀片(6-9)转动；所述硫污染物自动喷洒装置(6)安装于圆柱顶盖箱(2)的正上方，且硫污染物自动喷洒装置(6)穿过圆柱顶盖箱(2)，硫污染物自动喷洒装置(6)的不锈钢研磨杯(6-3)位于圆柱顶盖箱(2)外，硫污染物自动喷洒装置(6)的三角瓶(6-5)位于圆柱顶盖箱(2)内；污染物经污染物添加口(6-7)添加至不锈钢研磨杯(6-3)，电机(6-8)启动时，电机(6-8)动力输出轴的转动带动不锈钢刀片(6-9)转动，不锈钢刀片(6-9)的转动对不锈钢研磨杯(6-3)内的污染物进行研磨，打开阀门(6-4)，研磨后的污染物穿过阀门(6-4)落入三角瓶(6-5)，并经三角瓶(6-5)底部的若干细孔(6-10)均匀喷洒至圆柱箱体(3)中；所述气体采样装置(4)位于圆柱箱体(2)的侧面，所述气体采样装置(4)包括不锈钢架(4-1)、不锈钢轨道(4-2)、动力抽板(4-4)、活塞(4-5)、不锈钢条(4-7)、不锈钢底座(4-8)、Y型三通球阀(4-9)、采样管(4-10)、注射器(4-11)、滚轮(4-12)；所述不锈钢架(4-1)的底部设有不锈钢底座(4-8)，不锈钢架(4-1)的上下部均设有不锈钢轨道(4-2)；所述动力抽板(4-4)的上下两端均设有滚轮(4-12)，动力抽板(4-4)上、下两端的滚轮(4-12)分别置于不锈钢架(4-1)上部的不锈钢轨道(4-2)、下部的不锈钢轨道(4-2)内，动力抽板(4-4)在滚轮(4-12)的作用下，可在不锈钢架(4-1)上滑动；所述不锈钢条(4-7)设置于不锈钢架(4-1)上，不锈钢条(4-7)上等间距安装固定有若干注射器(4-11)，注射器(4-11)的一端与Y型三通球阀(4-9)贯通连接，另一端插有活塞(4-5)，所述活塞(4-5)一端插于注射器(4-11)内，另一端与动力抽板(4-4)固定连接；所述Y型三通球阀(4-9)的一端与注射器(4-11)贯通，另一端与采样管(4-10)贯通连接；所述采样管(4-10)的一端与Y型三通球阀(4-9)贯通连接，另一端倾斜设置在圆柱箱体(3)的侧面，且采样管(4-10)与圆柱箱体(3)贯通；若干采样管(4-10)在圆柱箱体(3)侧面等间距布置；打开Y型三通球阀(4-9)，移动动力抽板(4-4)，带动活塞(4-5)在注射器(4-11)内移动，活塞(4-5)往外移动时，经注射器(4-11)、Y型三通球阀(4-9)、采样管(4-10)对圆柱箱体(3)内实现抽气。 2.根据权利要求1所述的一种模拟硫污染下沟渠中水-底泥系统温室气体分布的实验装置，其特征是，所述动力抽板(4-4)上设有拉环(4-6)；所述不锈钢架(4-1)上设有钢丝绳(4-3)。 3.根据权利要求1所述的一种模拟硫污染下沟渠中水-底泥系统温室气体分布的实验装置，其特征是，所述若干采样管(4-10)在圆柱箱体(3)侧面等间距10-20cm布置；且采样管(4-10)斜向上120-170度设置在圆柱箱体(3)的侧面；所述注射器(4-11)与采样管(4-10)通过Y型三通球阀(4-9)相连接，注射器(4-11)的倾斜角度β由下式计算： β＝γ-θ 其中，γ为采样管的倾斜角度，θ为Y型三通球阀最小的夹角。 4.根据权利要求1所述的一种模拟硫污染下沟渠中水-底泥系统温室气体分布的实验装置，其特征是，所述不锈钢条(4-7)上设有螺纹孔，注射器(4-11)的外壁上设有与螺纹孔相匹配的外螺纹，注射器(4-11)通过外螺纹旋紧于螺纹孔，与不锈钢条(4-7)螺纹旋紧固定。 5.根据权利要求1所述的一种模拟硫污染下沟渠中水-底泥系统温室气体分布的实验装置，其特征是，所述采样管(4-10)与圆柱箱体(3)接壤处设有过滤纱网(5)。 6.根据权利要求1所述的一种模拟硫污染下沟渠中水-底泥系统温室气体分布的实验装置，其特征是，所述不锈钢研磨杯(6-3)的侧壁上设有刻度。 7.根据权利要求1所述的一种模拟硫污染下沟渠中水-底泥系统温室气体分布的实验装置，其特征是，所述控制系统(6-2)包括开关按钮(6-1)、定时按钮(6-6)和控制电路，开关按钮(6-1)、定时按钮(6-6)均与控制电路电连接。 8.根据权利要求1所述的一种模拟硫污染下沟渠中水-底泥系统温室气体分布的实验装置，其特征是，所述圆柱顶盖箱(2)选用PVC材质，圆柱顶盖箱(2)的高度为300-500mm，厚度为4-8mm，半径为250-350mm；圆柱顶盖箱(2)的顶部设有四个安装孔，分别为温度传感器探头安装孔、硫污染物自动喷洒装置安装孔、压力平衡管安装孔、微型气压计安装孔，温度传感器探头安装孔、硫污染物自动喷洒装置安装孔、压力平衡管安装孔、微型气压计安装孔上分别安装温度传感器探头(1)、硫污染物自动喷洒装置(6)、压力平衡管(7)、微型气压计(8)；所述硫污染物自动喷洒装置安装孔位于圆柱顶盖箱(2)的正中间。 9.根据权利要求1所述的一种模拟硫污染下沟渠中水-底泥系统温室气体分布的实验装置，其特征是，所述圆柱箱体(3)选用PVC材质，圆柱箱体(3)的半径和厚度均与圆柱顶盖箱(2)一致，圆柱箱体(3)的高度为800-1500mm，圆柱箱体(3)的底部设有不锈钢支架(15)。 10.根据权利要求1-9中任意一项权利要求所述的一种模拟硫污染下沟渠中水-底泥系统温室气体分布的实验装置进行实验的方法，其特征是，实验方法包括如下步骤：第一步、在圆柱箱体(3)底部均匀铺设厚度为30mm的石英砂(14)，并在其上铺置一层纱布(13)，将原位采集的沟渠底泥进行均质化处理后，均匀的铺设在圆柱箱体(3)中，形成底泥层(12)，底泥层(12)填装的厚度为200-500mm；第二步、在圆柱箱体(3)继续缓慢注入水形成水层(10)，保持水层(10)的厚度为400-800mm，圆柱箱体(3)内水层(10)上方为空气层(9)；第三步、连接圆柱顶盖箱(2)和圆柱箱体(3)，将圆柱顶盖箱(2)盖于圆柱箱体(3)上，并用密封的橡胶带进行密封，防止气体外泄；第四步、连接气体采样装置(4)，通过Y型三通球阀(4-9)将注射器(4-11)与采样管(4-10)连接，固定好不锈钢底座(4-8)；第五步、根据不锈钢研磨杯(6-3)中的标尺线(11)按设定的频率定量加入实验所需污染物，污染物经污染物添加口(6-7)添加至不锈钢研磨杯(6-3)，在控制系统(6-2)内设置好时间，控制系统(6-2)控制电机(6-8)定时启动与关闭，从而定时开启电机(6-8)，电机(6-8)启动时，电机(6-8)动力输出轴的转动带动不锈钢刀片(6-9)转动，不锈钢刀片(6-9)的转动对不锈钢研磨杯(6-3)内的污染物进行研磨；然后打开底部阀门(6-4)使研磨后的污染物质进入下方带孔的三角瓶(6-5)中，并经三角瓶(6-5)底部的若干细孔(6-10)均匀喷洒至下方的圆柱箱体(3)中；第六步、监测采样，在硫污染物喷洒后的第0.25-5天内，每间隔5分钟采集气体，调整Y型三通球阀(4-9)使采样管(4-10)和注射器(4-11)联通，同时打开压力平衡管(7)上的橡胶塞帽，保证圆柱箱体(3)内外气压平衡，拉动动力抽板(4-4)，带动活塞(4-5)在注射器(4-11)内往外移动，经注射器(4-11)、Y型三通球阀(4-9)、采样管(4-10)对圆柱箱体(3)内不同深度的气样实现采集；并通过温度传感器探头(1)、微型气压计(8)分别测量出圆柱箱体(3)内的气温、气压，并记录圆柱箱体(3)内的气温、气压；采样完毕快速盖紧气压平衡管(7)的橡胶塞帽并密闭圆柱箱体(3)内的气体；第七步、对气样进行测定，利用气相色谱仪测定所采集的气体，分析不同高度所测气体的浓度。
所属类别：	发明专利