[实用新型]一种新型湿地磷循环模拟装置及其操作方法

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型湿地磷循环模拟装置及其操作方法，适合于研究湿地磷循环及外部因素对磷循环过程的影响。

背景技术

随着经济发展，我国面临的水体污染问题日益严重，大量生活污水、工业废水、农田用水的排放导致水体中污染物浓度迅速升高，水体富营养化严重，造成了巨大的经济损失和社会影响。

湿地具有滞留、清除和转化有毒有害物等功能。湿地通过水生植物吸收富集、底泥吸附沉积和微生物同化累积等过程可有效降低水体中的污染物浓度。湿地对污染物的去除受多种因素影响，主要包括基质类型及理化特征、水力条件、水体理化指标、微生物活性、气象因子等。

磷是水体富营养化的主要限制因子。目前对于湿地中磷循环的研究通常是对天然湿地进行直接采样和监测，部分学者采用简单的装置进行模拟。这些装置通常只能研究单一条件下的磷循环特征，尚无成型、结构合理和完善的用于研究湿地磷循环过程的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型湿地磷循环模拟装置及其操作方法，同时本发明综合了静态和动态模拟，可用于研究不同因素对湿地磷循环过程的影响。

为完成本发明的目的，本发明一种新型湿地磷循环模拟装置，其特征是：包括配水池(1)、贮水池(2)、第1至第12种植池(3～14)，所述配水池(1)通过管径为6cm管道(18)和管径为3cm管道(19)连接第1至第12种植池(3～14)，管道上设有开关阀(22)，贮水池(2)外接一个安装开关阀的管道(18)，并通过水泵(20)与第1至第12种植池(3～14)连接。

根据本发明，所述第1至第12种植池(3～14)从下至上分别铺设10cm厚的粒径为5～8cm的砾石(29)，20cm厚的粒径为0.05～1mm的砂土(30)。

根据本发明，所述第1至第12种植池(3～14)之间采用钢筋混凝土隔断(15)，其中第1至第3种植池(3～5)之间、第4至第6种植池(6～8)之间、第7至第9种植池(9～11)之间、第10至第12种植池(12～14)之间通过设置开关阀的管径为3cm的连接管(17)连 通。

根据本发明，所述第1至第3种植池(3～14)在距池底10cm和30cm处外接两根安装开关阀的集水管(16)，用于收集不同深度的水样。集水管(16)管径为3cm，长80cm，集水管(16)上均匀布设孔径为1cm圆孔，管外层围有过滤网。

根据本发明，所述第1至第3种植池(3～14)内水位低于要求的高度时，水位控制器(23)中的电子继电器闭合，水泵(20)启动并开始注水，当水位上升到达要求的高度时，电子继电器断开，水泵(20)自动断电并停止注水。

在配水池(1)中加入污水。通过水泵(20)和计时器(21)设置符合要求的进水流量和进水时间。污水经管道进入第1至第3种植池(3～14)。通过水位控制器(23)调节水面高度。污水流过基质后从出水口(28)排出。当污水循环流动时，排出的污水通过管道(19)循环到进水口(24)，并进入第1至第3种植池(3～14)中。如果进行静态模拟试验，可待污水达到要求的深度时，停止泵水。通过集水管(16)采集不同深度的水样，进行相关的化学分析。

本发明的有益效果：通过调节水泵(20)的流量控制基质表面污水的进水速率，可以分析不同进水流量对湿地内磷循环过程的影响，从而可以更准确模拟湿地内磷循环过程；通过不同深度集水管(16)，可以分析模拟磷在湿地内不同深度转化状态；通过控制水泵(20)可以分别完成静态和动态水流条件下的磷循环过程模拟；通过控制不同水位，可以分析湿地内不同水深处磷的存在状态；通过结合流量控制和水位控制，将多个影响因素结合在同一装置中，并实现动态和静态模拟，可提高装置利用效率。

附图说明

图1湿地磷循环模拟装置平面图。其中，1为配水池、2为贮水池、3～14依次为第1～第12种植池、15为隔断、16为集水管、17为管径3cm的连接管、18为管径为6cm的管道、19为管径为3cm的管道、20为水泵、21为计时器、22为开关阀、23为水位控制器

图2湿地磷循环模拟装置的种植池剖面图。其中，24为进水口、25为湿地植物、26为污水、27为水位探头、28为出水口、29为粒径为5～8cm的砾石、30为粒径为0.05～1mm的砂土、31为10mm厚钢筋混凝土底面、32为10mm厚钢筋混凝土墙体

图3湿地磷循环模拟装置的配水池剖面图。其中，33为10mm厚PVC盖

图4湿地磷循环模拟装置的贮水池剖面图

图5不同水力停留时间条件下总磷去除率