一种模拟内波混合控藻的反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种模拟内波混合控藻的反应器，包括恒温水浴箱以及设置在恒温水浴箱内且顶部开口的内箱；其中，内箱周向上盘旋设置碳纤维潜水加热线，且碳纤维潜水加热线与设置在恒温水浴箱外的温控开关连接；内箱的开口处设置有盖板，盖板上设有发光装置和曝气装置，且发光装置的光照朝向内箱内，曝气装置与设置在内箱内的均匀曝气头连通；内箱的侧壁自上而下依次连通有进液管和出液管，进液管和出液管均伸出至恒温水浴箱外；盖板上的发光装置包括设在盖板底部的若干LED灯带及设在盖板顶部的用于调整若干LED灯带光照强度的单片机系统，可利用发光装置模拟分层湖库内波状态下藻类接受光照强度的周期性变化，研究藻类的抑制生长和胁迫适应机制。

A reactor with simulated internal wave mixing of algae

The invention discloses a reactor simulation of internal wave mixing algae control, including constant temperature water bath box and an inner box opening in the top of the box and a constant temperature water bath; wherein, the inner box set up weeks of carbon fiber and carbon fiber heating line diving, diving heating wire is connected with the temperature control switch is arranged in a constant temperature water bath box the opening; inner box cover is provided a light emitting device and aeration device is provided with a cover plate, and the light emitting device toward the inner box, and the aeration device is arranged in the inner box uniform aeration head connected; side wall from top to bottom inside the box is connected with the liquid inlet pipe and the outlet pipe, and a liquid inlet pipe the liquid tube is extended to the constant temperature water bath box; the light emitting device comprises a plurality of lamp cover on the LED in the bottom of the cover plate and the cover plate in the top of the belt is used to adjust the number of LED lights with the light intensity of the single chip system, available With the light emitting device to simulate the layered lake state Kuneibo algae receive light periodic changes in intensity, inhibition of algae growth and adaptation mechanism.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟内波混合控藻的反应器
本专利技术属于湖泊水库海洋水体污染控制领域，具体涉及一种模拟内波混合控藻的反应器，用于通过周期性改变光照强度以模拟内波条件下藻类所受光照强度的周期性变化，进而定量研究内波控藻的效果、机制及技术应用的优化条件。
技术介绍
近年来，全国各湖泊、水库富营养化状态严重，藻类爆发频率增加和程度加重。在夏天，湖库水体表面温度升高，在湖库的纵断面形成温度梯度，其中温度梯度较大的跃温层阻止了水体内自然的垂向循环，而内波作为一种“深水搅拌器”，具有强大的混合功能，可以削减温度梯度、破坏水温分层，增加水体内部溶解氧浓度，抑制湖库底泥中内源污染物的释放和增强水体自净作用，明显改善水质。同时，现场研究也发现，自然形成的内波(如风力)会引起水体内部藻类的垂向往复迁移，从而引起藻类所在处温度、光照强度、溶解氧和营养盐浓度等因素的周期性波动，其中光照强度随水深增加而呈指数关系衰减，导致光照强度对藻类生长的影响最大；但是在天然分层水体中，由于影响藻类生长的外部环境及因子非常复杂，无法定量评判内波对于水中藻类的控制效果、机理。在天然分层水体中，也可采用水底曝气或机械循环等人工诱导产生内波，引起藻类生长条件(尤其是光照强度)的周期性波动，从而抑制藻类的生长，但也无法定量地预测人工诱导内波的控藻效果。如果想把内波控藻用于实际湖库水体富营养化控制工程中，首先也需要对其控藻效果、机理及优化条件进行系统研究；但目前缺乏能够模拟内波条件下光照强度周期性波动的反应器，导致无法在实验室可控条件下定性定量研究内波混合控藻技术原理及优化条件。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种模拟内波混合控藻的反应器，用于模拟内波存在条件下光照强度周期性波动，进而定性定量研究在不同光照强度波动周期及光照强度变化幅度条件下藻类的生长特性，初步分析内波控藻的效果、机理和最佳参数。本专利技术采用如下技术方案来实现的：一种模拟内波混合控藻的反应器，包括恒温水浴箱以及设置在恒温水浴箱内且顶部开口的内箱；其中，恒温水浴箱内设置有盘旋在内箱周向上的碳纤维潜水加热线，且碳纤维潜水加热线与设置在恒温水浴箱外的温控开关连接；内箱的开口处设置有盖板，盖板上设置有发光装置和曝气装置，且发光装置的光照朝向内箱内，曝气装置与设置在内箱内的均匀曝气头连通；内箱的侧壁自上而下依次连通有进液管和出液管，进液管和出液管均伸出至恒温水浴箱外。本专利技术进一步的改进在于，盖板为铝制板。本专利技术进一步的改进在于，曝气装置包括设置在盖板顶部的曝气泵以及控制曝气泵工作的定时开关，曝气泵的出气口与均匀曝气头连通。本专利技术进一步的改进在于，内箱内还设置有金属温度探头，其与设置在恒温水浴箱外的电子温度控制屏连接，电子温度控制屏与温控开关连接，温控开关与碳纤维潜水加热线连接。本专利技术进一步的改进在于，内箱的内壁上沿对角分别设置有第一凸出和第二凸出，用于限制盖板的安装位置。本专利技术进一步的改进在于，内箱的底部四角还设置有四个支撑柱。本专利技术进一步的改进在于，进液管上设置有第一螺纹旋钮和第一阀门，出液管上设置有第二螺纹旋钮和第二阀门。本专利技术进一步的改进在于，发光装置包括设置在盖板底部的若干LED灯带，以及设置盖板顶部的用于调整若干LED灯带光照强度的单片机系统。本专利技术进一步的改进在于，根据分层湖泊水库内波存在的典型水深范围5～30m以及内波周期0.5～24h，按照光照强度与水深的指数衰减关系，计算湖库内波条件下光照的典型强度和周期范围，采用单片机系统控制若干LED灯带的光照强度，使得光照强度处于计算的典型强度和周期范围之内。本专利技术具有如下有益的技术效果：本专利技术提供的一种模拟内波混合控藻的反应器，采用恒温水浴箱精准控制水温，通过曝气泵与均匀曝气头控制溶解氧浓度适宜，利用单片机系统控制发光装置，使光照强度在不同幅度范围及周期条件下呈周期性变化，以模拟实际分层水体中内波条件下藻类垂向周期性往复运动时接受的不同波动光照条件，可在实验室定量模拟研究不同波动光照条件下藻类的生长过程及适应机制，进而研究不同内波波幅及周期条件下的内波控藻效果及机理；是一种结构简单、功能多元、易于控制的模拟内波混合控藻的反应器。进一步，采用铝制板盖板，可以阻断外部污染物质的进入，保证藻类生长过程中免受其他外部污染的影响；也可长时间承受LED灯带的高温，并利用铝的良好传热性能及时与反应器外部进行热交换，维持反应器内部相对稳定的温度条件。进一步，采用LED灯带，通过可编程的单片机系统控制LED灯带的光照强度呈规律性变化，可以精确模拟不同内波场合下藻类垂向往复运动时接受的光照强度周期性波动条件；以STC8952RC/LE52RC单片机为核心控制芯片，辅助以电机驱动模块、直流电源、调光驱动器，利用LED灯带光照强度周期性变化以模拟水下光照强度随水深按指数规律递减的规律，创造与实际分层湖库发生内波时藻类接受的类似光照强度波动环境。进一步，采用曝气泵供气，曝气泵的出气口与反应器底部均匀布置的曝气头连通，通过增大曝气面积来实现均匀曝气；并可通过开启曝气泵的频率及单次曝气时间，保证藻液氧气充足，让溶解氧成为藻类生长的非限制性因素，主要考察光照强度波动对藻类生长的影响过增大曝气面积来实现均匀曝气。进一步，采用设置在内箱内的金属温度探头实时监测反应器内水温，将水温信息及时显示于电子温度控制屏，使温度直观可见；并将实时水温信息反馈给设置在电子温度控制屏下面的控制单元，根据反应器内事先设定的恒定水温，开启或关闭温控开关来控制碳纤维潜水加热线的工作状态，实时并且精确地控制反应器内水温，让水温成为藻类生长的非限制性因素，主要考察光照强度波动对藻类生长的影响。进一步，内箱的内壁上沿对角分别设置有第一凸出和第二凸出，可以用于限制和固定铝制板盖板的安装位置，保证藻液上方有足够的换热缓冲空间，维持反应器内相对稳定的温度环境。进一步，内箱的底部四角还设置有四个支撑柱，可使内箱固定在一定位置，保证反应器及藻类生长条件稳定。进一步，进液管上设置有第一螺纹旋钮和第一阀门，出液管上设置有第二螺纹旋钮和第二阀门，可快速进液和出液，方便不同光照强度波动条件实验的切换进行。进一步，发光装置的LED灯带的功率根据实际分层湖库中发生内波时引起藻类接受的典型光照强度进行合理设计，首先根据分层湖泊水库内波存在的典型水深范围5～30m以及内波周期0.5～24h，按照光照强度与水深的指数衰减关系，计算湖库内波条件下光照的典型强度和周期范围，采用单片机系统控制若干LED灯带的功率，使LED灯带发出的光的光照强度处于计算的典型强度和周期范围之内，使采用本专利技术取得的研究成果具有很强的针对性和科学性。附图说明图1为本专利技术一种模拟内波混合控藻的反应器的结构示意图。图2为单片机系统连接方式示意图。图3为采用本专利技术模拟的内波条件下周期性波动的光照强度。图4为光照强度周期性波动对藻类生长的影响。图中：1-温控开关，2-内箱，3-第一螺纹旋钮，4-恒温水浴箱，5-电子温度控制屏，6-金属温度探头，7-盖板，8-LED灯带，9-单片机系统，10-定时开关，11-曝气泵，12-均匀布气头，13-第一凸出，14-第二凸出，16-碳纤维潜水加热线，17-支撑柱，18-第二螺纹旋钮，19-第二阀门，20-第一阀门。具体实施方式以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟内波混合控藻的反应器，其特征在于，包括恒温水浴箱(4)以及设置在恒温水浴箱(4)内且顶部开口的内箱(2)；其中，恒温水浴箱(4)内设置有盘旋在内箱(2)周向上的碳纤维潜水加热线(16)，且碳纤维潜水加热线(16)与设置在恒温水浴箱(4)外的温控开关(1)连接；内箱(2)的开口处设置有盖板(7)，盖板(7)上设置有发光装置和曝气装置，且发光装置的光照朝向内箱(2)内，曝气装置与设置在内箱(2)内的均匀曝气头(12)连通；内箱(2)的侧壁自上而下依次连通有进液管和出液管，进液管和出液管均伸出至恒温水浴箱(4)外。

【技术特征摘要】
1.一种模拟内波混合控藻的反应器，其特征在于，包括恒温水浴箱(4)以及设置在恒温水浴箱(4)内且顶部开口的内箱(2)；其中，恒温水浴箱(4)内设置有盘旋在内箱(2)周向上的碳纤维潜水加热线(16)，且碳纤维潜水加热线(16)与设置在恒温水浴箱(4)外的温控开关(1)连接；内箱(2)的开口处设置有盖板(7)，盖板(7)上设置有发光装置和曝气装置，且发光装置的光照朝向内箱(2)内，曝气装置与设置在内箱(2)内的均匀曝气头(12)连通；内箱(2)的侧壁自上而下依次连通有进液管和出液管，进液管和出液管均伸出至恒温水浴箱(4)外。2.根据权利要求1所述的一种模拟内波混合控藻的反应器，其特征在于，盖板(7)为铝制板。3.根据权利要求1所述的一种模拟内波混合控藻的反应器，其特征在于，曝气装置包括设置在盖板(7)顶部的曝气泵(11)以及控制曝气泵(11)工作的定时开关(10)，曝气泵(11)的出气口与均匀曝气头(12)连通。4.根据权利要求1所述的一种模拟内波混合控藻的反应器，其特征在于，内箱(2)内还设置有金属温度探头(6)，其与设置在恒温水浴箱(4)外的电子温度控制屏(5)连接，电子温度控制屏(5)与温控开关(1)连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙昕，何飞飞，汤加刚，许振威，韩笑，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61