一種縮比仿真溢油風化對水質影響的實驗裝置。包括：溢油風化模擬裝置、油品及分散劑計量添加模塊、水質取樣分析模塊，針對溢油量、水面油膜、水深、水流及波浪、自然光照等風化條件、溢油風化及分散的水質濃度變化等影響因素，在縮比仿真環境中再現溢油風化(包括溢油分散)對水質的影響，并將特定油品和縮比仿真環境條件下的實驗結果還原換算為同類溢油在真實環境風化中造成的分階段水質指標濃度變幅。本實用新型專利技術為科學地認識溢油及其分散后的環境歸宿與危害，開展溢油環境影響評價和環境風險評估，積極有效地采取污染防備、應急處置、環境修復對策措施提供實驗技術支持。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種縮比仿真溢油風化及水質影響的實驗裝置，屬于環境保護及溢油應急與環境影響實驗
，它能在縮比仿真環境中再現溢油風化(包括溢油分散)對水質的影響，為科學地認識溢油及其分散后的環境歸宿與危害，開展溢油環境影響評價和環境風險評估，積極有效地采取污染防備、應急處置、環境修復對策措施提供實驗裝置支持。
技術介紹
隨著全球經濟持續快速發展，對能源的需求不斷增加，沿海及內河、水上、水下及陸域溢油事故風險均明顯加大，近些年國內外溢油污染事故呈現大規模頻發態勢，已引起世界各國的高度重視，大力加強了溢油風險防范和應急處置工作。原油及其煉制產品種類繁多，其發生溢出事故進入環境的規模各異，受風、浪、流、光照、生物活動等多重因素的作用所經歷的蒸發、光氧化、溶解、乳化、粘附于顆粒物沉降、微生物降解等風化過程隨著環境條件的變化而千差萬別。為了科學地認識溢油的環境歸宿與危害，積極有效地采取污染防備與應急處置對策措施，世界多國科學家持續開展了溢油風化和環境影響的研究、觀測和實驗，以便由此入手，了解各種風化過程和階段對不同環境受體的危害，為防治污染對策提供有效依據，并根據溢油風化整體特征找到適合而系統的模型方法，統一應用于溢油應急輔助決策，采用多學科方法來研究和預測溢油的環境歸宿，分析和預警溢油的環境危害及影響。李志軍等人的《波浪作用下油脂冰內溢油行為物理模擬實驗技術》一文，制作了一個長130cm，寬15cm，深50cm的玻璃水槽，置于控溫精度較高的低溫實驗室內，玻璃水槽上面敞口，周邊5面均加保溫材料板。依靠由震蕩臺電機提供動力的契型塊在水槽內的垂直運動造波，通過調節水深、電機運動頻率及傳動臂調節孔位置，變換波長和波高。(《大連海事大學學報》第23卷第4期)趙云英等人的《波浪槽模擬海況檢驗消油劑的乳化性能》一文，提到了一個波浪槽試驗裝置，波浪槽為(0.8×1.0×15)m3，實際水深為0.5m，波高大約為0.38m。造波機由計算機控制，按一定頻率形成波浪并且有破碎波的產生。破碎波的頻率為10s。在波浪槽水面上根據需要布上一定厚度的油膜。采用波浪槽模擬海浪的運動狀況，研究波浪對消油劑清除海面溢油的作用。(《海洋環境科學》第23卷第4期)張秀芝等人在《海上溢油風化特性及化學分散劑效果的影響因素研究》一文中，提到一個模擬原油風化的裝置，由波浪槽和圍油欄組成，波浪槽系露天混凝土結構，25m(長)×0.6m(寬)×1.2m(高)，槽頂端安裝造波機及控制器，首尾設消能坡，其上鋪碎石及竹掃帚苗，波浪槽可以模擬30cm波高的波浪。(《海洋環境科學》第16卷第3期)楊慶霄等人在《溢油的物理性質在模擬風化過程中的變化》一文提到一個風化模擬裝置，其處于一間蔽光的暗室內，風化槽中加入自來水，經恒溫槽恒溫的水由循環泵經進水管打入風化槽中。多余的水經回水管再流入恒溫槽。回水管高度為控制風化槽水位的高度。油樣品放在裝滿海水約5L的生物培養缸中。培養缸放在風化槽的中部。用溫度計可隨時觀察到風化槽內的水溫。電風扇和燈光分別模擬自然條件下的風和太陽光。照明用6×40w日光燈，每邊三個，以保證足夠的照度。(《海洋環境科學》第8卷第3期)于順、安偉等人專利技術的《一種模擬海上溢油性質變化試驗裝置》(CN2008102113352)涉及海洋環境模擬裝置，包括底部設有水槽支架、頂部設有風罩的條狀水槽，水槽與造波機連通，風罩與帶風機箱的通風管道連通，水槽的四個側壁外表面均設有空氣幕圍擋，集造波、生風、升降溫、保溫功能于一體，集成的數控系統，用于近似地模擬海上溢油的性質變化。吳海濤、喬冰等人專利技術的《海上溢油風化模擬系統》(CN2009101056450)在溢油池中安裝了由撥水板以及側面推進器組成的水流模擬裝置，通過控制器調節壓縮空氣推進氣缸，帶動撥水板在溢油池內做周期性的往復運動，以及推動側面推進器有規律地從外部拍打溢油池壁，使水面產生縱向的流動和橫向的波浪。包木太、沈田田等人專利技術的《一種海底溢油行為歸宿的實驗模擬裝置》(CN2014104881817)包括兩個圓柱形模擬海水容器、安裝于容器底部的原油、溢油分散劑錐形噴嘴，原油、溢油分散劑儲罐、恒溫控制循環水裝置、紫外熒光照相系統，用于模擬海底溢油的行為歸宿。李昊、孫寶江等人專利技術的《一種模擬深水區水下溢油的裝置與方法》(CN2014105595831)包括壓力控制系統、混合注入系統、實驗模型系統和給排水系統；可模擬不同壓強、溫度、噴射速度等深水環境下油氣行為歸宿，實現較高精度的參數測量。安偉、錢國棟等人專利技術的《水下溢油模擬試驗裝置及其操作方法》(CN2015100436301)在試驗水槽外部一側設有試驗水配制水槽，另一側外部設有水下注油單元軌道、水下注油單元和電控柜，集試驗水配制和多種變化的注油條件等功能于一體，并配有PLC控制系統，更為近似地模擬水下溢油的實際狀況。現有的一些其他的海洋環境模擬試驗模型如CN200975971Y，CN2252989Y以及CN2421640Y所揭示。上述有關海上溢油風化模擬實驗的論文和專利缺乏能夠縮比仿真溢油風化對水質影響的實驗裝置，而主要聚焦于：1.模擬水流和波浪的試驗裝置；2.對水面和海底溢油行為的物理模擬；3.波浪對化學分散劑清油作用及效果的測試；4.溢油的物理性質在模擬風化過程中的變化。盡管李思源等人曾分析了利用上述《海上溢油風化模擬系統》(CN2009101056450)進行溢油風化模擬時的海水水質變化(《海上污染防治及應急技術研討會論文集》，中國環境科學出版社，2009：261-266)，但由于缺乏對真實溢油的縮比仿真分析，其結果難以說明溢油在真實環境條件下的水質影響，無法定量預測溢油的環境風險與危害。有關模擬海洋環境進行腐蝕試驗的專利還存在下述一些不足：1.均是室內模擬，對光照、降雨等自然條件考慮不足；2.都是用造波機造浪，不能模擬海洋中海水的環流、湍流等；3.未能較真實地模擬海洋環境中不同深度海水運動的變化等。
技術實現思路
(1)專利技術目的為了克服上述現有技術的不足，本專利技術提供一種縮比仿真溢油風化對水質影響的實驗裝置，能在縮比仿真環境中再現溢油風化(包括溢油分散)對水質的影響。本專利技術為科學地認識溢油及其分散后的環境歸宿與危害，開展溢油環境影響評價和環境風險評估，積極有效地采取污染防備、應急處置、環境修復對策措施提供實驗裝置支持。(2)技術方案本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種縮比仿真溢油風化對水質影響的實驗裝置，其包括溢油風化模擬裝置、油品及分散劑計量添加模塊、水質取樣分析模塊；所述溢油風化模擬裝置包括拼接式圓柱形水池框架、多契型推水板、水池圓心軸固定桿、圓柱形整體外包橡膠水池、水池頂部滑軌及配有拖帶固定器的電動滑輪、電動滑輪速度頻率控制器，所述溢油風化模擬裝置架設在室外，所述圓柱形整體外包橡膠水池盛放具有一定表面積和水深的實驗用水，實驗用水為海水、河水或配水，所述多契型推水板帶動水體接近于實際狀況地流動及本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種縮比仿真溢油風化對水質影響的實驗裝置，其特征在于包括溢油風化模擬裝置、油品及分散劑計量添加模塊、水質取樣分析模塊；所述溢油風化模擬裝置包括拼接式圓柱形水池框架、多契型推水板、水池圓心軸固定桿、圓柱形整體外包橡膠水池、水池頂部滑軌及配有拖帶固定器的電動滑輪、電動滑輪速度頻率控制器，所述溢油風化模擬裝置架設在室外，所述圓柱形整體外包橡膠水池盛放具有一定表面積和水深的實驗用水，實驗用水為海水、河水或配水，所述多契型推水板帶動水體接近于實際狀況地流動及形成一定的波浪；所述油品及分散劑計量添加模塊配有第一組輸送計量泵和計量添加計算模塊，根據溢油風化模擬裝置的水體表面積及水深、實驗油品的粘度、密度及其常見油膜厚度，所述計量添加模塊計算溢油風化模擬實驗需要添加的油品體積和重量，并自動計量和向所述圓柱形整體外包橡膠水池添加實驗油品及溢油分散劑；所述水質取樣分析模塊配有第二組輸送計量泵和縮比仿真效果判別模塊，在溢油風化過程中按照一定的時間間隔自實驗水池自動計量抽取一定體積的水樣并輸送至儲樣瓶，采用標準方法分析水樣的COD、BOD5和含油量，采用一體化多功能水質測試儀在現場測試水樣的水溫、鹽度、pH、溶解氧、濁度和電導率，縮比仿真效果判別模塊綜合應用這些數據，用于評估后續適用環境的溢油水質影響；所述圓柱形水池框架由硬質材質拼接，其底部圓心托盤帶垂直向上固定桿和6～10個供平面連接桿固定的插槽，每個插槽插入1根底部平面連接桿，底部和頂部圓形框各由6～10段等長圓弧條組成，每段圓弧條的兩端分別與底部或頂部四通連接器中的圓弧形連接口相連，底部四通連接器的另外兩個連接口分別朝向圓心托盤和頂部，與底部平面連接桿和頂部柱面連接桿相連，頂部四通連接器的另外兩個連接口分別朝向底部和頂部，與頂部柱面連接桿和頂部滑軌固定桿相連；所述圓柱形水池框架從外部整體包裹并系固于框架上的圓柱形整體外包橡膠水池；固定于頂部滑軌固定桿的2根半圓形頂部滑軌帶有電動滑輪及其速度頻率控制器；所述多契型推水板的中心套于所述水池圓心軸固定桿上，兩端與所述電動滑輪的拖帶固定器相連，隨著電動滑輪在頂部滑軌上間歇式往復滑動，在實驗水池內推動多契型推水板以一定的垂直遞減的速度做正向或反向圓周運動并推動水體做相應的運動。...
【技術特征摘要】
1.一種縮比仿真溢油風化對水質影響的實驗裝置，其特征在于包括溢油風化模擬裝置、油品及分散劑計量添加模塊、水質取樣分析模塊；
所述溢油風化模擬裝置包括拼接式圓柱形水池框架、多契型推水板、水池圓心軸固定桿、圓柱形整體外包橡膠水池、水池頂部滑軌及配有拖帶固定器的電動滑輪、電動滑輪速度頻率控制器，所述溢油風化模擬裝置架設在室外，所述圓柱形整體外包橡膠水池盛放具有一定表面積和水深的實驗用水，實驗用水為海水、河水或配水，所述多契型推水板帶動水體接近于實際狀況地流動及形成一定的波浪；
所述油品及分散劑計量添加模塊配有第一組輸送計量泵和計量添加計算模塊，根據溢油風化模擬裝置的水體表面積及水深、實驗油品的粘度、密度及其常見油膜厚度，所述計量添加模塊計算溢油風化模擬實驗需要添加的油品體積和重量，并自動計量和向所述圓柱形整體外包橡膠水池添加實驗油品及溢油分散劑；
所述水質取樣分析模塊配有第二組輸送計量泵和縮比仿真效果判別模塊，在溢油風化過程中按照一定的時間間隔自實驗水池自動計量抽取一定體積的水樣并輸送至儲樣瓶，采用標準方法分析水樣的COD、BOD5和含油量，采用一體化...
【專利技術屬性】
技術研發人員：喬冰，鄒云飛，田玉軍，吳宣，宋志國，石敬，劉春玲，肖峰，劉曉峰，蘭儒，李春潮，
申請(專利權)人：交通運輸部水運科學研究所，
類型：新型
國別省市：北京;11
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