一种基于地下水动态模拟实验平台的地表及含水层污染源模拟实验方法_2

文档序号:8255388阅读:来源:国知局
e、在模拟污染源的给药过程中,即可开始利用中控计算机对所述地下水动态模拟实验平台内的水循环过程中的各种参数进行实时、自动采集,以得到地下水迀移转化的变化数据。
[0014]步骤d中的进水口给药方式是:首先向与进水口相连通的水箱中加入实验药品,经充分搅拌混合后成模拟污水,根据实验规程确定的进水流速和进水时长,在调整连通进水口的水箱的位置高度后,通过进水口向所述箱式壳体内注入满足进水流速和进水时长条件的模拟污水,由此形成含特殊污染因子的含水层污染过程的模拟。
[0015]步骤d中的监测/加药孔管的给药方式是:首先根据实验规程的要求调整好箱式壳体内含水层介质中的地下水动力场,然后根据实验规程选择一个加注药品的监测/加药孔管注入一种药品,则可在箱式壳体内的含水层介质中形成持续性或临时性的单源污染扩散过程的模拟;或是选择多个监测/加药孔管分别同时注入不同的药品,则可在箱式壳体内的含水层介质中形成持续性或临时性的多源交叉污染扩散模拟。
[0016]步骤d中的喷淋管的给药方式是:首先,向水泵供水箱中加入实验药品,充分搅拌混合;然后,根据实验规程的要求设定降雨强度、降雨时间,同时根据实验规程的要求选择箱式壳体内包气带表面的某个或整个区域作为药品投放区;再次,在调整好箱式壳体内含水层介质中地下水动力场之后,控制所述模拟降雨装置在选定的药品投放区模拟降雨,形成含指定污染因子的降雨过程模拟;通过降雨淋漓作用,将药品带入箱式壳体内包气带的表面,即可在箱式壳体内的包气带表面形成持续性的面源污染扩散模拟。
[0017]本发明针对不同药品可通过多种方式进入箱式壳体内的包气带和含水层介质中。①采用监测/加药孔管加药的方式,可以采用单孔加药观察单一来源药品在含水层中的迀移转化过程;也可以采用多孔加药,观察不同来源、不同种类药品在包气带和含水层介质中的相互作用下的迀移转化关系。②采用进水口加药的方式,可以观察药品混合水在整个箱式壳体内的含水层介质中不同部位产生的变化及迀移转化特征。③通过包气带表层加入“面状”药品的方式,可以观察药品从地表如何穿过包气带进入含水层,并在含水层中如何实现迀移转化过程。④通过模拟雨淋装置加入“面状”药品,可以观察药品从地表如何穿过包气带进入含水层,并在含水层中如何实现迀移转化的过程。
[0018]本发明可围绕使用表面活性剂溶液作为淋洗液而开展的淋洗污染土壤的研宄,表面活性剂能增加有机物的水溶性,提高了污染物的去除率,通过不同表面活性剂的变换,可以实现土壤原位淋洗修复工艺的模拟应用。生物表面活性剂具有低成本、易降解和表面活性大的特点,一般作为生物代谢产物,不会对土壤造成二次污染,过剩的活性剂可减少淋洗后对土壤造成的营养流失。
[0019]本发明提高了含水层污染源模拟实验的保真度,降低了模拟实验的成本,为地下水的原位曝气技术、原位化学氧化技术、原位生物修复技术、可渗透性反应墙工艺、土壤原位淋洗修复工艺等水文地质的研宄实验项目提供了一种可靠的实验基础,扩大了模拟装置的普适性。
【附图说明】
[0020]图1是地下水动态模拟实验平台的结构示意图。
[0021]图2是箱式壳体的俯视结构示意图。
[0022]图3是喷淋管的平面布置图。
[0023]图4是曝气管的平面布置图。
[0024]图中:1、箱式壳体,2、进水口,3、溢流口,4、曝气控制阀,5、喷淋管,6、雨淋控制阀,7、蛇形管,8、配气管,9、采样口,10、出水口,11、卡槽,12、底盘,13、排水排泥管,14、排水排泥控制阀,15、脚轮,16、吊架,17、供水总管,18、配水管,19、供气总管,20、排水排泥总管,21、监测/加药孔管,22、排水排泥孔,23、多孔配水板,24、曝气管,25、加药管口。
【具体实施方式】
[0025]本发明基于地下水动态模拟实验平台的地表及含水层污染源模拟实验方法是,先设置地下水动态模拟实验平台,在所述地下水动态模拟实验平台中装填入模拟典型水文地质单元的包气带和含水层介质,在所述地下水动态模拟实验平台上进行地表及含水层污染源模拟实验。
[0026]所述地下水动态模拟实验平台包括有动态模拟装置、曝气装置、模拟雨淋装置和中控计算机等四部分。
[0027]如图1所示,所述动态模拟装置的主体为长方形的箱式壳体1,箱式壳体I采用1mm厚是有机玻璃板加工而成,在有机玻璃板的外围用不锈钢方管加固和支撑。在箱式壳体I的前壁板与后壁板的内侧按10mm的间距设置有若干直立的凹形卡槽(图2),卡槽11的下沿与箱式壳体I的底板相接触,卡槽11的上沿与箱式壳体I的上口平齐。在箱式壳体I的前壁板与后壁板上的位置相对的两个卡槽11之间插接一张矩形的多孔配水板23,在多孔配水板23的板面上密布有过流孔眼,过流孔眼的孔径为2mm,孔距为4mm,呈梅花阵分布。多孔配水板23的下沿与箱式壳体I的底板相接触,多孔配水板23的上沿与箱式壳体I的上口相平齐。
[0028]在箱式壳体I的右端侧壁板上接有分五层设置的进水口 2,每层进水口有至少两个,形成矩阵式分布。在箱式壳体I的左端侧壁板上接有分五层设置的出水口 10,每层出水口有至少两个,形成矩阵式分布。进水口 2和出水口 10均由孔径为8_的有机玻璃管制成。这样就使得动态模拟装置从右到左依次形成地下水的补给区、径流区和排泄区。
[0029]图1中,在箱式壳体I的前壁板与后壁板上分别设置有分五层设置的采样口 9,采样口 9由孔径为8_的有机玻璃管制成,分布在由多孔配水板23分隔开的每个样品空间所对应的前壁板或后壁板上。在每个采样口9上安装有取样器或者封接有封口塞。在箱式壳体I的前壁板与后壁的左右两端分别设置有呈纵向排列的一列溢流口 3,溢流口由孔径为8_有机玻璃管制成。在溢流口 3处安装有取样器或者接有带控制阀的溢流管。
[0030]图1中,在箱式壳体I的底板上开有八个排水排泥孔22(图2),每个排水排泥孔22上接有一个排水排泥管13,排水排泥管13用直径40mm的PVC管制成,在排水排泥孔的内孔口处封接有不锈钢纱网,在排水排泥管13上接有排水排泥控制阀14,所有排水排泥管13的下端共接到一根横置的排水排泥总管20上。
[0031]在箱式壳体I的底部架设有底盘12,底盘12由6— 8个脚轮15支撑连接。在底盘12的两端各连接一个折叠式矩形吊架16,在吊架16上安放有高度可调的水箱(未图示),右端的水箱通过连通管路连接到箱式壳体I右端的进水口 2上,左端的水箱通过连通管路连接到箱式壳体I左端的出水口 10上。在连通管路上分别安装有电磁阀和流量计,流量计上的数据线连接到中控计算机上。
[0032]在箱式壳体I内的由多孔配水板23分隔开的每个样品空间中装填有用于模拟典型水文地质单元的含水层介质,在每个样品空间中分别插接有若干直立的监测/加药孔管21,监测/加药孔管21由管径为20mm的PVC管制成。监测/加药孔管21的底端与箱式壳体I的底板相接触,监测/加药孔管21的顶端与箱式壳体I的上口相平齐。在监测/加药孔管21的管壁上沿圆周对称开有四列孔径为2mm的孔眼,每列孔眼的上下间距为10mm。在监测/加药孔管21的外侧包裹有不锈钢纱网,以防止泥沙封堵孔眼。各监测/加药孔管21供模拟实验使用的各种在线监测装置上的监测探头插入其中,所述监测探头为水质监测探头、水位监测探头、pH监测探头、氧化还原电位监测探头、电导率监测探头、温度监测探头及溶解氧监测探头等多种专业监测探头中的一种或数种,在一个监测/加药孔管21中可以插接一种或数种监测探头。监测探头的数据线连接到中控计算机上,以传输和处理所采集的实验检测信号。
[0033]本发明还制有一个封盖箱式壳体I上口的密封盖(未图示),密封盖可以是通过合页连接在箱式壳体I上,也可以是单独设置,在使用时扣盖到箱式壳体I的上口。
[0034]如图1、图4所示,所述曝气装置包括供气总管19、配气管8和曝气管24等部分。曝气管24是在管径为1mm的PVC管上沿轴向开有双排气孔,每个气孔的孔径为1mm,每排气孔的孔距为5mm,两排气孔的圆心夹角为45°。曝气管24水平设置在箱式壳体I内的由多孔配水板23分隔开的各样品空间的底部(图4),曝气管24的一端连接到配气管8上,配气管8插接在箱式壳体I内每个样品空间的边缘(图4),配气管8的上端连接到设置于箱式壳体I上方的
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