[发明专利]一种基于电磁动力的底泥耗氧速率测定装置及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体地说是一种便携式电磁动力底泥耗氧速率（SOD）测定装置及使用方法，尤其是能够实现水动力条件下底泥耗氧速率测定，使得水动力条件下SOD的测定更加方便准确。

背景技术

底泥的耗氧作用是河流、湖泊等水体耗氧过程的一个重要组成部分，通常以SOD（sediment oxygen demand），即底泥耗氧速率来表征水体底泥的耗氧情况。SOD主要包括两部分，一部分是底泥中的还原性物质被氧化过程以及这些还原性物质扩散到上覆水产生的化学性耗氧(CSOD)；另一部分是栖息在底泥表层的无脊椎动物和好氧微生物的呼吸作用所产生的生物性耗氧(BSOD)。已有研究表明，底泥耗氧量约占水体总耗氧量的40%~50%，在一些感潮河流中，甚至达到90%。因此，研究SOD对于评价水体本底状况和水体污染治理与修复工程实践的有效开展均具有重要的意义。

目前国内外对于SOD的测定可分为实验室移位测定法和现场原位测定法两类，但主要以实验室移位测定为主。其方法通常是将采集的底泥与上覆水带回实验室后置于测定装置中进行，借助于循环泵或机械搅动使上覆水DO浓度均匀分布，通过测定一定时间内容器中溶解氧（Dissolved Oxygen, DO）的变化来计算SOD。虽然实验室移位测定方法可以良好地控制测试条件，并使上覆水DO分布均匀，但这种SOD的测定受到DO、pH、温度、水深、底泥悬浮状况和流场等多种因素的影响，难以准确模拟现场环境，尤其是水动力条件下的测定。

虽然SOD的现场原位测定有利于还原水体真实条件，但如何实现装置内DO均匀分布是SOD现场原位测定的关键问题。目前主要采用水泵和利用轴承使电机或防水电机传动桨片循环水体以促进DO的均匀分布，然而轴承在泥沙悬浮过程中易产生卡死的状况，电机的生锈问题也不可避免，且防水电机普遍价格昂贵同时也存在卡沙的问题。尽管也有研究者使用以轴承连接的双向风车式浆片固定在装置内，通过河流自身的流速带动浆片转动，但这种无动力的传动方式在流速较小时很难使用，且轴承的弊病依旧存在。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种适合于水动力条件下现场原位测定SOD测定装置及使用方法，其装置结构简单、易于拆卸、体积小巧便于携带、制作成本低，能够有效实现不同水动力作用下的底泥耗氧速率测定，大大降低了测试费用。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种基于电磁动力的底泥耗氧速率测定装置，特点在于该装置包括测试室、动力室、磁力转子、磁极、电机、溶氧仪探头插口、支架固定接口、蓄电池，所述测试室为底端敞开而横截面为跑道型的柱体结构，其底端边缘为锯齿形，测试室顶部一侧设有溶氧仪探头插口，测试室顶部两端分别设有支架固定接口；动力室为圆柱筒体倒置固定于测试室顶部为封闭状态，动力室内设有连接磁极的电机，电机通过连接线外接蓄电池；磁力转子置于动力室底部的测试室内并与磁极磁力连接。

所述电机通过电机固定支架固定于动力室内顶部。

所述蓄电池上装有变频调速器与开关。

上述底泥耗氧速率测定装置的使用方法是：首先将手持支架通过所述装置的支架固定接口连接固定，手持支架将装置浸没于水中，待上覆水完全充满测试室后，将溶氧仪探头插入溶氧仪探头插口中并密封，然后手持支架将装置插入水底并固定，接着调控测试室的上覆水循环，待数分钟后读取并记录溶氧仪DO读数至测试结束。

所述测试室的上覆水循环调控方式为：打开蓄电池的开关，通过调节变频调速器旋钮改变连接有磁极的电机转速，控制磁力转子的转动速率来调控测试室内上覆水循环速率的大小，以此来模拟不同的水动力作用。

本发明巧妙地运用了电磁作用原理，将充当“桨片”的磁力转子与作为动力来源的电机分离开来，有效地解决了电机在水下作业的不利问题；同时由于磁力转子与磁极之间的无轴连接不会出现轴承的生锈、卡沙等情况。另外，装置底部的锯齿形设计可以使装置稳稳地抓住底泥，即使在水流湍急或者多砂石等水底环境下也能正常工作。本发明的底泥耗氧速率测试装置结构简单、易于拆卸、体积小巧便于携带、制作成本低，能够有效实现不同水动力作用下的底泥耗氧速率测定，也大大降低了测试费用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明蓄电池结构示意图；

图4为DO不同测试方式随时间变化图。

具体实施方式

参阅图1、图2和图3，本发明包括测定装置的构造、测试装置的连接与固定以及测试室中上覆水循环调控方式，具体如下：