专利名称：一种地下水污染原位修复模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地下水污染原位修复模拟装置。
背景技术：
地下水是人类赖以生存的宝贵资源。自进入工业化社会以来，便出现了地下水的污染问题，并于上世纪60、70年代开始加剧。鉴于地下水污染的严重性，欧美等发达国家投入了大量的人力物力对污染地下水修复技术进行研究。污染地下水修复技术根据处理方式的不同可分为异位修复和原位修复两种。早期的地下水修复采用异位处理，如抽出处理方法。该技术通过捕捉地下水中的污染羽状体并将其抽出地面，再采用其它处理技术将水净化后使用或重新输入地下。抽出处理方法可将地下水的污染区域有效地控制在抽出井上游，但是在现场处理地下水的应用结果和研究表明，要想彻底修复污染的地下水，抽出处理系统往往要运行几年甚至几十年，其所需要的动力消耗、设备运行和维护等费用极大。此外，为防止地下水的大量抽出而造成的地面下沉，还需采用倒灌技术，更是增加了资金消耗。原位处理法是当前地下水污染治理技术研究的热点，不但处理费用相对节省，而且还可以减少地表处理设施，最大程度地减少污染物的暴露，降低对环境的扰动。可渗透反应格栅是一个被动的原位处理区，装填于处理区的反应材料能够降解和滞留流经过该墙体的地下水中污染组分，从而达到修复目的。与其它原位修复技术相比，其最大优点在于不需要任何外加动力装置、地面处理设施，且活性反应介质消耗很慢，可长期有效地发挥修复效能，除初期安装和长期监测以便观察修复效果外，几乎不需要任何费用。目前，欧美等发达国家的地下水污染原位修复技术已较为成熟并将其投产使用。而我国的研究仍处于试验研究阶段，大多数研究仅通过柱试验模拟了受污染地下水在含水层中的运动并分析污染物的去除效能，但这种方式模拟的地下水原位修复环境与实际环境仍有较大差距。
实用新型内容本实用新型需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种地下水污染原位修复模拟装置，它可以缩小受污染地下水原位修复模拟环境与实际环境之间的差距，真实地反映地下水污染原位修复状况，能够为地下水污染原位修复技术的工程应用提供客观的理论参考。为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案:本实用新型提供了一种地下水污染原位修复模拟装置，所述模拟装置包括进水槽、出水槽，及设置于进水槽和出水槽之间的两个多孔介质模拟槽，与进水槽连接的为前置多孔介质模拟槽，与出水槽连接的为后置多孔介质模拟槽，进水槽与前置多孔介质模拟槽之间设置有固定透水墙壁，进水槽与出水槽之间共设置有五个固定插槽，其中，最后一个固定插槽内插装有透水墙体形成后置多孔介质模拟槽和出水槽之间的隔离透水墙壁，另外四个固定插槽中的任意两个插装有透水墙体形成两个活动透水墙壁，两个活动透水墙壁之间为反应墙体。多孔介质模拟槽由上、下两层构成，上层装填有粒径小于0.25mm的黏土，下层装填有粒径为0.5 2mm的粗砂。固定透水墙壁、隔离透水墙壁和活动透水墙壁均由开孔筛板与高密度尼龙筛网组成，开孔筛板上均匀布孔，开孔筛板表面粘有高密度尼龙筛网。反应墙体内设置有反应填料。进水槽高度高于出水槽和多孔介质模拟槽的高度。进水槽设置有进水孔和溢流孔，出水槽设有4个不同高度的出水孔。模拟装置的前、后两个侧面与底部均设有取样孔。本实用新型中，多孔介质模拟槽分别位于反应墙体前后，包括上下两层，上层装填有粒径小于0.25mm的黏土，以此模拟透水性较差的黏土层；下层装填有粒径介于0.5^2mm的粗砂，以此模拟渗透系数较大的含水层。透水墙壁的开孔筛板上均匀布孔，孔径为3-8mm，孔间距为4_10mm ;开孔筛板表面粘有孔径为200-800目，的尼龙筛网。透水墙壁的主要作用是防止黏土和粗砂进入水槽以及反应墙体，防止反应墙体中的填料等活性介质进入多孔介质模拟槽。反应墙体的厚度可以通过改变活动透水墙壁的插槽间距进行调节，反应墙体中填加有不同类型的反应填料，反应墙体厚度和反应填料类型由污染物的浓度以及性质决定。反应墙体的主要作用是利用活性介质对地下水中的污染物进行无害化处理。本实用新型中，进水槽和出水槽的体积都是固定的，进水槽高度为装置其它部分高度的2倍并设有溢流孔。进水槽主要作用是为地下水在后续介质中的渗流提供初始水头，通过控制水位的高度可以调节水头的大小；溢流孔的设置是为了防止由于装置系统阻塞而引起进水槽内发生漏水事故。出水槽设有4个不同高度的出水孔，通过开启不同的出水孔控制出水槽水位，由此改变进出水槽水头差，从而控制地下水在多孔介质中的渗流速率以及在反应墙体中的水力停留时间。隔离透水墙壁的位置是固定的以保证出水槽的体积保持不变，最后一个插槽设置的目的是让相应的透水墙体能够反复拆卸便于维修。装置两侧与底部均设有取样孔，用于样品采集、流量以及水头测定，底部取样孔同时具备放空作用。本实用新型的工作原理为:受污染地下水通过进水孔打入进水槽，通过控制进水槽水位高度调节初始水头大小，水体以渗流的形式从进水槽依次经过前置多孔介质模拟槽、反应墙体、后置多孔介质模拟槽、出水槽，最终从出水孔流出，由此完成整个地下水污染原位修复的模拟过程。因而，本实用新型的优点有:1、本实用新 装置结构简单巧妙，制作简单、操作方便，成本低廉；2、本实用新型装置中反应墙体和活性介质可更换性强，适用于多种不同性质的地下水污染物质的处理研究；3、本实用新型装置在实验室模拟了地下水污染原位修复环境，包括地下水渗流状况以及反应墙体的作用形式，能够为地下水污染原位修复技术的工程应用提供理论参考。
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提供了一种地下水污染原位修复模拟装置，所述模拟装置包括进水槽1、出水槽2，及设置于进水槽和出水槽之间的两个多孔介质模拟槽，与进水槽连接的为前置多孔介质模拟槽3，与出水槽连接的为后置多孔介质模拟槽4，进水槽与前置多孔介质模拟槽之间设置有固定透水墙壁5，进水槽与出水槽之间共设置有五个固定插槽6，其中，最后一个固定插槽内插装有透水墙体形成后置多孔介质模拟槽和出水槽之间的隔离透水墙壁7，另外四个固定插槽中的任意两个插装有透水墙体形成两个活动透水墙壁8，两个活动透水墙壁之间为反应墙体16。多孔介质模拟槽由上、下两层9、10构成，上层装填有粒径小于0.25mm的黏土，下层装填有粒径为0.5^2mm的粗砂。固定透水墙壁、隔离透水墙壁和活动透水墙壁均由开孔筛板与高密度尼龙筛网组成，开孔筛板上均匀布孔，开孔筛板表面粘有高密度尼龙筛网。反应墙体内设置有反应填料11。进水槽高度高于出水槽和多孔介质模拟槽的高度。进水槽设置有进水孔12和溢流孔13，出水槽设有4个不同高度的出水孔14。模拟装置的前、后两个侧面与底部均设有取样孔15。本实用新型中，多孔介质模拟槽分别位于反应墙体前后，包括上下两层，上层装填有粒径小于0.25mm的黏土，以此模拟透水性较差的黏土层；下层装填有粒径介于0.5^2mm的粗砂，以此模拟渗透系数较大的含水层。透水墙壁的开孔筛板上均匀布孔，孔径为3_8mm，孔间距为4_10mm ;开孔筛板表面粘有孔径为200-800目，的尼龙筛网。透水墙壁的主要作用是防止黏土和粗砂进入水槽以及反应墙体，防止反应墙体中的填料等活性介质进入多孔介质模拟槽。反应墙体的厚度可以通过改变活动透水墙壁的间距进行调节，反应墙体中填加有不同类型的反应填料，反应墙体厚度和反应填料类型由污染物的浓度以及性质决定。反应墙体的主要作用是利用活性介质对地下水中的污染物进行无害化处理。[0038]本实用新型中，进水槽和出水槽的体积都是固定的，进水槽高度为装置其它部分高度的2倍并设有溢流孔。进水槽主要作用是为地下水在后续介质中的渗流提供初始水头，通过控制水位的高度可以调节水头的大小；溢流孔的设置是为了防止由于装置系统阻塞而引起进水槽内发生漏水事故。出水槽设有4个不同高度的出水孔，通过开启不同的出水孔控制出水槽水位，由此改变进出水槽水头差，从而控制地下水在多孔介质中的渗流速率以及在反应墙体中的水力停留时间。隔离透水墙壁的位置是固定的以保证出水槽的体积保持不变，最后一个插槽设置的目的是让相应的透水墙体能够反复拆卸便于维修。装置两侧与底部均设有取样孔，用于样品采集、流量以及水头测定，底部取样孔同时具备放空作用。本实用新型的工作原理为:受污染地下水由蠕动泵通过进水孔打入进水槽，通过控制进水槽水位高度调节初始水头大小，水体以渗流的形式从进水槽依次经过前置多孔介质模拟槽、反应墙体、后置多孔介质模拟槽、出水槽，最终从出水孔流出，由此完成整个地下水污染原位修复的模拟过程。最后应说明的是:显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
权利要求1.一种地下水污染原位修复模拟装置，其特征在于:所述模拟装置包括进水槽、出水槽，及设置于进水槽和出水槽之间的两个多孔介质模拟槽，与进水槽连接的为前置多孔介质模拟槽，与出水槽连接的为后置多孔介质模拟槽，进水槽与前置多孔介质模拟槽之间设置有固定透水墙壁，进水槽与出水槽之间共设置有五个固定插槽，其中，最后一个固定插槽内插装有透水墙体形成后置多孔介质模拟槽和出水槽之间的隔离透水墙壁，另外四个固定插槽中的任意两个插装有透水墙体形成两个活动透水墙壁，两个活动透水墙壁之间为反应墙体。
2.如权利要求1所述的地下水污染原位修复模拟装置，其特征在于:多孔介质模拟槽由上、下两层构成，上层装填有粒径小于0.25mm的黏土，下层装填有粒径为0.5^2mm的粗砂。
3.如权利要求2所述的地下水污染原位修复模拟装置，其特征在于:固定透水墙壁、隔离透水墙壁和活动透水墙壁均由开孔筛板与高密度尼龙筛网组成，开孔筛板上均匀布孔，开孔筛板表面粘有高密度尼龙筛网。
4.如权利要求2所述的地下水污染原位修复模拟装置，其特征在于:反应墙体内设置有反应填料。
5.如权利要求4所述的地下水污染原位修复模拟装置，其特征在于:进水槽高度高于出水槽和多孔介质模拟槽的高度。
6.如权利要求5所述的地下水污染原位修复模拟装置，其特征在于:进水槽设置有进水孔和溢流孔，出水槽设有4个不同高度的出水孔。
7.如权利要求6所述的地下水污染原位修复模拟装置，其特征在于:模拟装置的前、后两个侧面与底部均设有取样孔。
专利摘要本实用新型公开了一种地下水污染原位修复模拟装置，包括进水槽、出水槽，设置于进水槽和出水槽之间的前置多孔介质模拟槽和后置多孔介质模拟槽，进水槽与前置多孔介质模拟槽之间设置有固定透水墙壁，进水槽与出水槽之间设置有五个固定插槽，最后一个固定插槽内插装有透水墙体形成后置多孔介质模拟槽和出水槽之间的隔离透水墙壁，另外四个固定插槽中的任意两个插装有透水墙体形成两个活动透水墙壁，两个活动透水墙壁之间为反应墙体。本实用新型可以缩小受污染地下水原位修复模拟环境与实际环境之间的差距，真实地反映地下水污染原位修复状况，能够为地下水污染原位修复技术的工程应用提供客观的理论参考。
文档编号C02F9/04GK203033844SQ201220726210
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者陈男, 冯传平, 李 瑞 申请人:中国地质大学(北京)