CN119370937A - 一种级联再增氧溶解氧控制实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水体溶解氧控制技术，特指一种级联再增氧溶解氧控制实验装置及方法。本发明包括有脱氧系统、增氧系统、稳氧系统、补水系统和实验系统，脱氧系统的功能为迅速生成足量的低饱和度溶氧水体；增氧系统负责实现低氧水体中溶氧的连续递增；稳氧系统负责保持进入增氧系统的水体压力稳定，及进入实验系统的恒定流态，补水系统利用补水系统实现原水自动且持续稳定地输入至脱氧系统中，实验系统通过模拟测试环境中的水生生态系统，将恒定溶解氧浓度的水体引入其中，全面反映不同溶解氧含量的实验水体在不同暴露时间下对水生生物的生长、繁殖及行为等方面的影响，以确保实验结果的准确性和可靠性。

Description

一种级联再增氧溶解氧控制实验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种水体溶解氧控制技术，特指一种级联再增氧溶解氧控制实验装置及方法。

背景技术

溶解氧(DO)的可用性是调控水生态系统功能的关键因素，同时也是衡量水质生态系统健康状况的重要指标。溶解氧对于水生生物的存活及其生理生态行为具有至关重要的作用，而低溶解氧水平则被视为影响毒性效应的一个重要调节因素。水环境中的溶解氧浓度受源(即水体与空气混合的环境条件以及含氧水平流)与汇(包括有氧呼吸和非生物氧化)的平衡控制。溶解氧浓度在时间和空间尺度上的波动变化，能够引发一系列生物、化学及生态方面的连锁反应。

研究人员已经对持续低溶氧的水体和沉积物对水生生物所产生的影响进行了深入研究。研究结果表明，多种水生生物能够耐受短时间的低氧胁迫，然而，关于低溶氧对水生生物的生存、生长以及发育所产生的长期影响，目前相关的研究仍然较为匮乏。这一现状与在实验室同一环境中长时间连续且稳定地控制水体多水平溶氧浓度所面临的挑战密切相关，即当前尚缺乏一种能够精确、简便且稳定地控制溶氧浓度的设备与方法。

提升水体中的溶氧量可通过增强其与空气的混合来实现，而从水体中移除氧气则可采用物理或化学手段。在生物测试领域，鉴于可能存在直接毒性或水体中化合物固体含量上升等不利影响，化学除氧方法并不常用。可供选择的物理方法包括热脱气、真空脱气及氮气剥离等。除热脱气外，真空脱气与氮气剥离法因其操作相对简便且高效，已被广泛应用于实验室研究中。然而，需注意的是，真空脱气技术需承担较高的成本及更为复杂的维护管理工作，相比之下，氮气剥离脱气在短期内能展现出更为显著的成本效益。

Irving于2004年开发了一种水体氮气脱氧系统，该系统专门用于研究低氧条件对无脊椎动物的致死及亚致死毒性效应。该系统的工作原理是通过流量计精确控制每个容器中氮气和空气的流量，从而使溶解氧(DO)达到预设的水平。随后，在2008年，Chan基于相同的原理开发了一种类似的水体脱氧系统。该系统采用了传感器来自动控制空气和氮气的供应，以确保达到所需的溶解氧水平。值得注意的是，上述两种方法在任何给定时间内均只能产生一种特定的溶氧浓度。

同在2008年，Mattson也开发了一种水体氮气脱氧系统，该系统旨在研究低溶氧条件对淡水生物沉积物的毒性影响。该系统通过连续水流的自然增氧方式，能够获取多个所需的DO水平。然而，该系统的混合效率相对较低，不易对溶解氧随时间的变化进行精确调节。此外，为了满足实验用水量的需求，该装置还需要安装足够高度的分馏柱，这在许多实验室环境条件下难以实现。

基于此，亟需一种能够精确、简便且稳定地控制溶氧浓度的装置及方法。

发明内容

本发明的发明目的在于：为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种级联再增氧溶解氧控制实验装置及方法。

为了解决现有技术中所存在的问题，本发明采用以下技术方案：

一种级联再增氧溶解氧控制实验装置，包括：

脱氧系统，所述脱氧系统用于生成低饱和度溶解氧水体；

增氧系统，所述增氧系统用于在所述低饱和度溶解氧水体中，使所述溶解氧含量递增，以获得不同饱和度的溶解氧水体；

稳氧系统，所述稳氧系统用于调节通过所述增氧系统所获得特定饱和度溶解氧水体的压力和溶解氧浓度；

试验系统，所述试验系统用于模拟测试环境的水生生态系统，将恒定溶解氧浓度的水体引入实验，并获得实验数据；

其中，水体经过脱氧模块后成为低饱和度溶解氧水体，根据所述低饱和度溶解氧水的溶解氧浓度，通过所述增氧系统调整所述水体的溶解氧浓度，并通过所述稳氧系统保持所述特定饱和度溶解氧水体的压力和溶解氧浓度，所述试验系统通过所述脱氧系统、所述增氧系统和所述稳氧系统获得实验数据。

作为本发明级联再增氧溶解氧控制实验装置的技术方案的一种改进，所述级联再增氧溶解氧控制实验装置还包括有补水系统；所述补水系统用于为脱氧系统提供原水水体。

作为本发明级联再增氧溶解氧控制实验装置的技术方案的一种改进，所述脱氧系统包括有用于供应氮气的供气系统、反应器和射流器；

通过射流器将氮气和反应水体吸入，通过循环水泵对反应水体进行循环脱氧。

作为本发明级联再增氧溶解氧控制实验装置的技术方案的一种改进，所述射流器包括有收敛管、进气口、扩散管、止回阀和变频器；

其中，所述收敛管设置在所述射流器喷嘴连接处，以引导水流方向，所述射流器的进气口为真空吸辊结构，所述射流器将所述氮气吸入，并混合反应水体。

作为本发明级联再增氧溶解氧控制实验装置的技术方案的一种改进，所述反应器内部设置有用于进气和进水的微孔结构单元，所述微孔结构单元用于生成将氮气和水体细分为气泡和水分子，延长所述气泡和水分子的水中停留时间。

作为本发明级联再增氧溶解氧控制实验装置的技术方案的一种改进，所述增氧系统包括有增氧器，所述增氧器通过可活动挡板分隔成多个增氧室，每个所述增氧室的均开设有出水口；

所述增氧器设置在可调节高度和/或角度的第二支架上；

沿所述第二支架的设置方向，多个所述增氧室从上往下设置，水体依次流动经过多个增氧室，并在每个所述增氧室中使所述溶解氧含量递增。

作为本发明级联再增氧溶解氧控制实验装置的技术方案的一种改进，所述稳氧系统包括有恒压器和输送系统；

从所述增氧系统流动出来的水体，通过恒压器使水体在输水管中流动，并通过阀门进行流量的调控。

一种级联再增氧溶解氧控制实验方法，使用如上述的级联再增氧溶解氧控制装置；包括有以下步骤：水体经过脱氧模块后成为低饱和度溶解氧水体，根据所述低饱和度溶解氧水的溶解氧浓度，通过所述增氧系统调整所述水体的溶解氧浓度，并通过所述稳氧系统保持所述特定饱和度溶解氧水体的压力和溶解氧浓度，所述试验系统通过所述脱氧系统、所述增氧系统和所述稳氧系统获得实验数据。

本发明的有益效果：

1、本发明采用体积小巧的脱氧反应器以及自然水流连续级联增氧方式，能够在实验室环境中稳定地控制并获取具有多水平溶氧浓度的实验水体。本发明显著提升了水体与氮气混合过程中的脱氧效率，并且还能够满足灵活调节梯度溶解氧水平的需求；

2、本发明用于实验室环境中，且本发明结构简单、操作流程便捷以及增氧效率高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中的脱氧系统示意图；

图3为本发明中的实施例的第一实验数据图；

图4为本发明中的实施例的第二实验数据图；

图5为本发明中的实施例的第三实验数据图。

附图标记说明：1-氮气；2-脱氧系统；3-增氧系统；4-实验系统；5-补水系统；6-反应器；7-隔板；8-增氧室；9-第一支架；10-射流器；11-第二支架；12-扩散管；13-稳氧系统。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1至图4所示，本发明提供了一种级联再增氧溶解氧控制实验装置，其采用连续级联自然增氧原理实现实验水体溶解氧连续控制的实验装置，该装置的应用范围涵盖了淡水、海水及沉积物水体相关的水生生物学、生态学、水体环境毒理学、水生生物行为学以及发育生态学等多个学科领域。

一种级联再增氧溶解氧控制实验装置，包括：脱氧系统2、增氧系统3、稳氧系统13和实验系统4。脱氧系统2用于生成低饱和度溶解氧水体；增氧系统3用于在低饱和度溶解氧水体中，使溶解氧含量递增，以获得不同饱和度的溶解氧水体；稳氧系统13用于调节通过增氧系统3所获得特定饱和度溶解氧水体的压力和溶解氧浓度；实验系统4用于模拟测试环境的水生生态系统，将恒定溶解氧浓度的水体引入实验，并获得实验数据；

其中，水体经过脱氧模块后成为低饱和度溶解氧水体，根据低饱和度溶解氧水的溶解氧浓度，通过增氧系统3调整水体的溶解氧浓度，并通过稳氧系统13保持特定饱和度溶解氧水体的压力和溶解氧浓度，实验系统4通过脱氧系统2、增氧系统3和稳氧系统13获得实验数据。

其中，所述特定饱和度溶解氧水体浓度是指可根据实验预先准备的饱和度溶解氧水体。

在本发明中，溶氧控制主要包括氧分离与增氧两个过程。通过脱氧系统2实现氧分离的效果，通过增氧系统3实现增氧的系统，并配合稳氧系统13、补水系统5和实验系统4，共同实现溶氧控制。

在实验水体中，采用充入氮气1的方式，以降低水体中的氧分压，进而致使水体中氧的溶解度减小，并不断从水体中逸出，直至重新达到氧分压平衡。经过氧分离处理后的水体，借助自然水流的级联效应，其氧浓度得以逐步恢复，从而能够稳定地获取具有多个溶氧浓度水平的实验水体。

本发明包括有脱氧系统2、增氧系统3和稳氧系统13，其中，脱氧系统2的功能为迅速生成足量的低饱和度溶氧水体；增氧系统3负责实现低氧水体中溶氧的连续递增；稳氧系统13负责保持进入增氧系统3的水体压力稳定，及进入实验系统4的恒定流态。

进一步的，本发明还包括有补水系统5与实验系统4两个部分。补水系统5利用补水系统5实现原水自动且持续稳定地输入至脱氧系统2中。实验系统4通过模拟测试环境中的水生生态系统，将恒定溶解氧浓度的水体引入其中，全面反映不同溶解氧含量的实验水体在不同暴露时间下对水生生物(需考虑水生生物的种类、数量、生长阶段等因素)的生长、繁殖及行为等方面的影响，以确保实验结果的准确性和可靠性。

在本发明的一些实施方式中，脱氧系统2包括有用于供应氮气1的供气系统、反应器6和射流器10；通过射流器10将氮气1和反应水体吸入，通过循环水泵对反应水体进行循环脱氧。

进一步的，射流器10包括有收敛管、进气口、扩散管12、止回阀和变频器；

其中，收敛管设置在射流器10喷嘴连接处，以引导水流方向，射流器10的进气口为真空吸辊结构，射流器10将氮气1吸入，并混合反应水体。

详细地说，本发明中的脱氧系统2配合补水系统5使用，补水系统5负责自动向该系统供应水体。在反应器6内部，通过水循环泵的作用，使水体与氮气1得以充分混合，进而达到脱氧分压平衡，最终实现脱氧。优选的，扩散管12是圆形管道，喷嘴一端较宽为进口，另一端窄平为出口。扩散段及喷嘴的设计考虑喷射角度以及喷射的均匀性，用于将高速射流变为循环上升的流体，从而进一步提升氧分离的效率。

其中，补水系统5包括有外部原水泵、电磁阀开关、液位感应器及输水管道。在实验过程中，反应器6通过液位感应器获得腔体的实际液位高低，从而控制电磁阀实现自动补水。其中，电磁阀与液位感应器由电路相连，反应器6补水的开始和停止通过预先设置液位感应器高低水位的位置来控制。反应器6水位减少到最低水位时，电磁阀开启，贮水池的水体经由原水泵输入；脱氧反应器6的水位达到最高水位时，电磁阀关闭，原水泵停止，直至反应器6水位降低到最低水位时再次开启。

其中，在脱氧系统2中，通过射流器10将氮气1和反应水体吸入，进一步通过循环水泵对反应水体进行循环脱氧。

作为本实施方式的一个具体的实施例，循环脱氧的过程是循环水泵从反应器6下部取水，然后经过管道输送至高处分为两路后经射流器10处理，又再次从反应器6底部进入。由于收敛管设置在射流器10喷嘴连接处，以引导水流方向，射流器10的进气口为真空吸辊结构，射流器10将氮气1吸入，并混合反应水体。射流器10通过真空吸辊结构形成负压，可将氮气1吸入，并使其与水体充分混合，进而显著提升脱氧的速率与效率。而且，进入反应器6的扩散管12的喷射角设计为倾斜向上，可使流动水体斡旋上升，从而提升反应水体在处理前后的混合效率。

另外，脱氧系统2设置在增氧系统3之前，其安装在第一支架9上，第一支架9的高度高于增氧系统3，以便于水体的流动。

作为本实施方式的一个具体的实施例，反应器6为一个厚度为6毫米的透明有机玻璃容器，可方便观察反应器6内部情况，反应器6的主体部分为30cm(直径)×60cm(高)的圆柱形结构，其上部设计为圆台体形30cm(下直径)×20cm(上直径)×10cm(高)，开口处配密封盖，其通过螺栓与密封条的紧密配合，确保了容器的密封性。当需要时，可打开密封盖以便进入内腔进行清洁作业。

进一步的，密封盖中央开两个孔，一个安装水位感应器，另一个安装单向排气阀。单向排气阀可通过排气管路有效地将容器内多余的气体排出，同时防止外部空气进入容器内部。而且，反应器6出水口安装一个手动球阀控制流速。

供气系统包括有减压阀、气瓶和供气管道，供气管道为PVDF材质，氮气1为钢瓶储存的高压纯氮，氮气1进入脱氧反应器6的流速采用气体减压阀进行精确调节。氮气1瓶通过螺纹与减压阀连接，减压阀和射流器10通过三通阀以插拔式方式连接。

在本发明的一些实施方式中，增氧系统3包括有增氧器，增氧器通过可活动挡板分隔成多个增氧室8，每个增氧室8均开设有出水口；

增氧器设置在可调节高度和/或角度的支架上；

沿支架的设置方向，多个增氧室8从上往下设置，水体依次流动经过多个增氧室8，并在每个增氧室8中使溶解氧含量递增。

作为本实施方式的一个具体的实施例，增氧器采用毫米厚的高强度玻璃制成，其尺寸为1350毫米×80毫米×80毫米。增氧器通过8个可活动的玻璃挡板被最多分隔为9个大小均等的增氧室8，且每个增氧室8的侧面安装一个出水口。增氧器安装在一个高度与角度均可调节的第二支架11之上。在安装完成后，最上一级脱氧室恰好位于反应器6出口的下方。另外，溶解氧浓度低于或超过预设阈值时，报警器发出警报。

在本发明的一些实施方式中，稳氧系统13包括有恒压器和输送系统；从增氧系统3流动出来的水体，通过恒压器使水体在输水管中流动，并通过阀门进行流量的调控。

详细地说，进入增氧器的水体采用恒压泵输送，进入的流速采用精密阀门进行精确调控。增氧室8出来的水体通过管道连接实验容器，输水管中间安装独立控制的阀门，用于调节进入每个实验容器的水体流速。特别地，尽量采用没有上层空间的流水式实验体系隔离空气。

在本发明的一些实施方式中，实验系统4包括的实验容器和溢流装置。

作为本实施方式的一个具体的实施例，实验容器为若干个大小一致的容器，可以是玻璃烧杯，或特定的实验容器，根据容器开口形状配置合适的密封盖。另外，为了防止实验过程中空气的氧气重新溶解在水中，在溢流口和密封盖之间不留上层空间，密封盖安装进入实验容器的溢水管，采用软管引导实验水体进入循环系统。实验条件应尽可能接近标准的要求，包括水温、水质、光照等，例如可选择控温水浴槽控制实验的温度。

本发明还提供了一种级联再增氧溶解氧控制实验方法，使用如上述的级联再增氧溶解氧控制装置，包括有以下步骤：水体经过脱氧模块后成为低饱和度溶解氧水体，根据低饱和度溶解氧水的溶解氧浓度，通过增氧系统3调整水体的溶解氧浓度，并通过稳氧系统13保持特定饱和度溶解氧水体的压力和溶解氧浓度，实验系统4通过脱氧系统2、增氧系统3和稳氧系统13获得实验数据。

详细地说，首先，开启脱氧系统2和补水系统5电源，脱氧系统2中的脱氧反应器6从贮水池中补充实验用原水，当脱氧反应器6中的水位达到最高点时停止补水。

在最初的调试阶段，开启氮气1减压阀和脱氧系统2变频器，初步调节进入脱氧系统2的气流开始预脱氧，使脱氧反应器6运行达到稳定状态。在调试过程中，用手持式溶解氧仪，每10min测量一次脱氧反应器6、增氧室8和实验容器的溶解氧含量。

当系统运行稳定后，通过氧分离器和气体减压阀调节氮气1的流速，使反应器6出水的溶解氧达到预设值。

为了控制测试系统的溶氧，在初始设置和脱氧后，在没有测试生物体的情况下，每个实验暴露容器被缓慢地填充装满并不断更新，可以使用2-10L的实验容器。

当从脱氧反应器6中获得预期的低溶氧水体后，根据实验容器中的水体的溶解氧浓度与预设水平的差异，精确调节增氧装置的斜面角度、分隔室距离、分隔室水位高度，同时控制进出分隔室的水体流速，直到实验容器中的溶解氧浓度与预设水平一致。

在实验开始之前，在测试调试中校准控制器水流速和调谐氮气1的流速，第一个分隔室指定为最低溶解氧水平，其水平可设为1mg/L，后面连续级联递增的溶氧水平可分别设置为2、3、4和5mg/L等。

其中，在本实施例中，第一个分隔室可以作为第一梯度，以此类推，沿增氧室8的设置方向，从上往下依次为第一个分隔室、第二个分隔室等。在本发明中，特定饱和度溶解氧水体的溶解氧含量最低，第二个分隔室的特定饱和度溶解氧水体的溶解氧含量依次递增。

作为本发明的一个具体的实施例，从第一个梯度最低0.5mg/L开始逐渐增加，可以到饱和溶解氧6-7mg/L，增幅为0.5～1mg/L不等，分隔室的数量根据实际需要选择，或者第一个分隔室也可以是1mg/L或其他值，根据实验的需要进行准备。

相应地，随着实验系统4温度的变化，或当分隔室流速改变时，可以重新放置、移除或添加挡板。

此外，引出点可以根据实际情况选择。

下面是使用本发明的一些具体的实施例。

实施例1

脱氧速率：脱氧反应器6性能验证期间，目标溶解氧在操作的前10min内达到，原水的大部分(>85％)溶解氧已经去除。溶解氧浓度为7.00mg/L的原水在应用的脱氧循环中，在10min内降低到0.95mg/L，然后20min降至0.62mg/L，最后30min是0.55mg/L。这些结果形成了脱气系统初始调节平衡时间的操作基础。

实施例2

精度调节：实验装置在没有使用暴露容器的情况下进行测试。比较了48h期间记录的平均DO浓度，结果表明DO在每个梯度的增氧室8上保持相对恒定，并且在两个不同时间采集的数据集之间保持相似，由非恒流条件产生的变化不认为是装置性能的问题。最高的DO组将被用作阳性对照。在标称浓度为1mg/L或更高时，系统的精度约为0.1mg/L，对应的标准误差不大于±0.3mg/L。

实施例3

温控系统：由1个水浴槽组成，系统可对5～6个暴露室的容器进行温度控制。水温控制配备了温度传感器和水温控制器。水浴槽尺寸为1550*700*350mm，由5mm号高鹏玻璃制成，其能够容纳5个试验单元。水浴槽中间安装直径为5cm的溢水管，可保持水深在20cm可调，水浴槽底部有一个直径为1.3cm排水口。所需设备包括循环泵、温度传感器、温度调节器和水位感应器。

实施例4

试验单元：以体积为约10L的容器(长35cm，宽23cm，高18cm)为一个试验单元。每个试验单元放4个试验容器。试验容器为600mL玻璃烧杯及有机玻璃盖，盖上有1个0.9cm孔，可安装溢水管延伸至液面以下，上部覆盖60目尼龙筛网，下部可卡在烧杯上。增氧装置每个增氧室8中的水通过恒压稳定的流速进入试验容器中，每个容器中约600mL上层水量(包含100mL沉积物)与水箱中的上层水交换。在1小时的运行时间内，校准的流量以32mL/分钟的速度流入每个测试烧杯。1h体积交换时间内更新150mL测试烧杯体积的约93％。因此，当装置每天持续运行24h时，上覆水的更新率约为每天8个体积。

实施例5

在某溶解氧生物效应研究项目中，开展15d水生生物溶解氧耐受性慢性试验，试验中使用本发明提供的增氧装置进行多个溶解氧梯度的水生生物慢性毒性试验。

设备设置：启动设备，水体首先通过脱氧系统2使试验水体达到一个预期的低溶解氧水平，然后水体进入增氧模块，在经过多级增氧单元后，溶解氧通过自然流水得到逐步提高。将增氧装置安装于试验系统的一侧，通过恒压泵将水体输送至增氧模块。

操作流程：当系统运行稳定后，通过调节氧分离器的运行模式，控制氮气1的流速，使氧分离反应器6出水的溶解氧达到预设值1mg/L。调节增氧装置的斜面角度、分隔室间距和水位高度，同时控制水体的流速，使得不同试验容器中水体的溶解氧浓度达到6个预设水平：1.5、2.5、3.5、4.5、5.0和6.0mg/L。

效果评估：经过调试后，结果6个试验组的溶解氧能够稳定在平均值的±20％范围内，并能够达到预设的溶解氧水平：T1＝1.46±0.28mg/L；T2＝2.44±0.31mg/L；T3＝3.62±0.20mg/L；T4＝4.39±0.33mg/L；T5＝5.10±0.23mg/L；T6＝6.01±0.21mg/L。

实施例6

如图3至图5所示，稳定性证明：本例提供的数据证明了在多个溶解水平上系统的稳定性。该系统已成功地在虾虎鱼、摇蚊和秀丽白虾等多种水生生物毒性试验中进行了测试，以确定其适用于慢性毒性试验的稳定性。自这些测试以来，该系统已连续运行了9个月，并且持续运行最长时间超过6周。本系统基本是自动运行的，只需要补充挥发损失的水分和更换氮气1的日常维护，每日维护时间不超过30min。

其中，如图3所示，在虾虎鱼的溶解氧毒性试验中，对照组T0＝5.52±0.13mg/L；T1＝4.55±0.14mg/L；T2＝3.55±0.15mg/L；T3＝2.47±0.09mg/L；T4＝1.48±0.11mg/L；T5＝1.01±0.10mg/L。

如图4所示，在摇蚊的溶解氧毒性试验中，对照组T0＝3.36±0.04mg/L；T1＝2.94±0.11mg/L；T2＝2.10±0.10mg/L；T3＝1.30±0.15mg/L；T4＝0.91±0.13mg/L。

如图5所示，在秀丽白虾的溶解氧毒性试验中，对照组T0＝5.02±0.09mg/L；T1＝4.03±0.12mg/L；T2＝2.99±0.12mg/L；T3＝2.03±0.11mg/L；T4＝1.05±0.09mg/L。

基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种级联再增氧溶解氧控制实验装置，其特征在于，包括：

脱氧系统，所述脱氧系统用于生成低饱和度溶解氧水体；

增氧系统，所述增氧系统用于在所述低饱和度溶解氧水体中，使所述溶解氧量递增，以获得不同溶解氧的低饱和度的溶解氧水体；

稳氧系统，所述稳氧系统用于调节通过所述增氧系统所获得特定饱和度溶解氧水体的压力和溶解氧浓度；

试验系统，所述试验系统用于模拟测试环境的水生生态系统，将恒定溶解氧浓度的水体引入实验，并获得实验数据；

其中，水体经过脱氧模块后成为低饱和度溶解氧水体，根据所述低饱和度溶解氧水的溶解氧浓度，通过所述增氧系统调整所述水体的溶解氧浓度，并通过所述稳氧系统保持所述特定饱和度溶解氧水体的压力和溶解氧浓度，所述试验系统通过所述脱氧系统、所述增氧系统和所述稳氧系统获得实验数据。

2.根据权利要求1所述的级联再增氧溶解氧控制实验装置，其特征在于，所述级联再增氧溶解氧控制实验装置还包括有补水系统；所述补水系统用于为脱氧系统提供原水水体。

3.根据权利要求1或2所述的级联再增氧溶解氧控制实验装置，其特征在于，所述脱氧系统包括有用于供应氮气的供气系统、反应器和射流器；

通过射流器将氮气和反应水体吸入，通过循环水泵对反应水体进行循环脱氧。

4.根据权利要求3或所述的级联再增氧溶解氧控制实验装置，其特征在于，所述射流器包括有收敛管、进气口、扩散管、止回阀和变频器；

其中，所述收敛管设置在所述射流器喷嘴连接处，以引导水流方向，所述射流器的进气口为真空吸辊结构，所述射流器将所述氮气吸入，并混合反应水体。

5.根据权利要求3所述的级联再增氧溶解氧控制实验装置，其特征在于，所述反应器内部设置有用于进气和进水的微孔结构单元，所述微孔结构单元用于生成将氮气和水体细分为气泡和水分子，延长所述气泡和水分子的水中停留时间。

6.根据权利要求1或2所述的级联再增氧溶解氧控制实验装置，其特征在于，所述增氧系统包括有增氧器，所述增氧器通过可活动挡板分隔成多个增氧室，每个所述的增氧室均开设有出水口；

所述增氧器设置在可调节高度和/或角度的第二支架上；

沿所述第二支架的设置方向，多个所述增氧室从上往下设置，水体依次流动经过多个增氧室，并在每个所述增氧室中使所述溶解氧含量递增。

7.根据权利要求1或2所述的级联再增氧溶解氧控制实验装置，其特征在于，所述稳氧系统包括有恒压器和输送系统；

从所述增氧系统流动出来的水体，通过恒压器使水体在输水管中流动，并通过阀门进行流量的调控。

8.一种级联再增氧溶解氧控制实验方法，其特征在于，使用如权利要求1-7任意一项所述的级联再增氧溶解氧控制装置；

包括有以下步骤：

水体经过脱氧模块后成为低饱和度溶解氧水体，根据所述低饱和度溶解氧水的溶解氧浓度，通过所述增氧系统调整所述水体的溶解氧浓度，并通过所述稳氧系统保持所述特定饱和度溶解氧水体的压力和溶解氧浓度，所述试验系统通过所述脱氧系统、所述增氧系统和所述稳氧系统获得实验数据。