地下水污染迁移转化与最终归宿一体化移动模拟平台及模拟实验方法_3

文档序号:8280809阅读:来源:国知局
复中污染物的多维运移要求;③本发明可用于水质演化机理探讨,还可用于弥散系数等参数测定以及研宄降雨对污染物在包气带中迀移影响的模拟实验;④本发明利用水力再生原理或水气再生原理,针对模拟装置已堵塞部位进行系统再生,可大大延长模拟平台使用寿命,同时对地下水环境不造成二次污染;⑤本发明装置可最大程度上实现野外研宄区的物理模拟,在几何相似理论的指导下将大尺度的野外研宄场区缩小为小尺度的室内物理模拟装置,使实验具有高度的针对性和有效性;⑥本发明结构简单,测量数据精确,用途广泛,能够大大降低物理模拟成本,提高物理模拟工作效率,具有广泛的应用价值和市场价值。
【附图说明】
[0031]图1是本发明移动模拟平台的结构示意图。
[0032]图2是箱体部分的俯视结构示意图。
[0033]图3是喷淋管的平面布置图。
[0034]图4是曝气管的平面布置图。
[0035]图5是本发明移动模拟平台的立体结构示意图。
[0036]图中:1、箱体,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、升降架,17、供水总管,18、供水支管,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,26、土壤样品,27、污染物修复介质。
【具体实施方式】
[0037]实施例1:地下水污染迀移转化与最终归宿一体化移动模拟平台。
[0038]本发明地下水污染迀移转化与最终归宿一体化移动模拟平台包括有迀移转化模拟装置、曝气装置、模拟雨淋装置和中控计算机等四部分。
[0039]如图1所示,所述迀移转化模拟装置的主体为顶部敞口的长方形箱体1,箱体I采用1mm厚的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。在箱体I的前壁板与后壁板的板面内侧按10mm的间距设置有若干直立的凹形卡槽(图2),卡槽11的下沿与箱体I的底板相接触,卡槽11的上沿与箱体I的上口平齐。在箱体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,多孔配水板23的下沿与箱体I的底板相接触,多孔配水板23的上沿与箱体I的上口相平齐。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。
[0040]在箱体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8mm的有机玻璃管制成。这样就使得迀移转化模拟装置从右到左依次形成地下水的污染区、污染修复区和排泄区。
[0041]图1中,在箱体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。
[0042]图1中,在箱体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40_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。
[0043]在箱体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升降架16,在升降架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。
[0044]在箱体I内的由多孔配水板23分隔开若干个样品空间,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的底端与箱体I的底板相接触,监测/加药孔管21的顶端与箱体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2_的孔眼,每列孔眼中两个相邻孔眼的间距为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。
[0045]在箱体I内的两个端部的2~3样品空间中按上下位置放置有由选定研宄区域采得的作为模拟包气带的土壤样品和作为模拟含水层介质(饱水带)的土壤样品,在箱体I内中部的其余样品空间中放置有污染物修复介质27 (图5)。模拟包气带的土壤样品为砂质粉土,其粒径为0.005~0.075 mm,渗透系数为0.38~0.54m/d。模拟含水层介质的土壤样品为级配河沙,其粒径为0.1-2.0 mm,渗透系数为18~21m/d。图5中所示的土壤样品26即包括模拟包气带的土壤样品和模拟含水层介质的土壤样品。
[0046]在线监测装置包括水质监测仪、水位监测仪、温度检测仪、pH监测仪、溶解氧监测仪、电导率监测仪和氧化还原电位监测仪等多种常规检测装置,上述各监测仪上的监测探头插接在监测/加药孔管21中,在实验选定的监测/加药孔管21中可插接一种或数种检测仪的监测探头,监测仪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。
[0047]本发明还制有一个封盖箱体I上口的密封盖(未图示),在密封盖上接有排气孔,在排气孔上接有带控制阀的排气管。密封盖可以是通过合页连接在箱体I上,也可以是单独设置,在使用时扣盖到箱体I的上口。
[0048]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,在管壁上沿管体轴向开有双排气孔,每个气孔的孔径为1mm,每排气孔中两个相邻气孔的孔距为5mm,两排气孔在管体径向截面上的圆心夹角为45°。曝气管24水平设置在箱体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体I上方的供气总管19上(图1)。在每根配气管8上装有曝气控制阀4,供气总管19与鼓风机或高压氮气瓶连接,以提供空气或氮气,通过调控曝气控制阀4在箱体I内的土壤样品和污染物修复介质中产生曝气,从而形成地下含水层氧化还原环境模拟。曝气装置的作用是模拟地下含水层中的氧化还原环境,可以模拟好氧、兼氧、厌氧等各种自然环境中所存在的多种氧化还原状态。
[0049]如图1、图5所示,所述模拟降雨装置设置在所述迀移转化模拟装置的上方,包括有供水总管17、供水支管18和若干喷淋管5等部分。喷淋管5为管径1mm的PVC管,在管壁上沿管体轴向开有双排水孔,每个水孔的孔径为1mm,每排水孔中两个相邻水孔的孔距为5mm,两排水孔在管体径向截面上的圆心夹角为45°。图3、图5中,喷淋管5分成三组,每组中的喷淋管5平行设置并水平布设在箱体I的上方。每根喷淋管5通过蛇形管7接一小段立管,立管的上端连接在供水支管18上,所有供水支管I8共接到供水总管17上,在每根立管上装有一个雨淋控制阀6,雨淋控制阀6为电磁阀。供水总管17可连接水泵或自来水管网,由水泵或自来水管网供水,通过调控供水开关形成降雨模拟。在供水总管17上开有一个加药管口 25 (图1),在加药管口上设有封堵,打开后可向里加药,通过降雨的淋漓作用,将药品带入箱体I内,从而可以在箱体I内形成持续性的面源污染扩散模拟。模拟降雨装置可通过升降架吊装在箱体I的上方,通过升降架的调节,使喷淋管距箱体I顶面的高度在100~500mm之间进行调整;同时,拟降雨装置还可根据实验要求进行左右平移调整,平移调整距离在400mm左右。模拟降雨装置的作用是模拟自然环境中的降雨,可以模拟小雨、中雨、大雨、暴雨等各种自然环境中所出现的降雨状态,还可在加药后模拟酸雨的形成。
[0050]箱体I内的每个样品空间中放置的污染物修复介质为活性炭、零价铁、沸石、陶粒、炉渣等活性材料中的任意一种,或是其中两种或两种以上按任意比例混合而成的混合物。箱体I内的相邻样品空间中放置的可以是相同的、也可以是不同的污染物修复介质。
[0051]中控计算机是整个模拟实验平台的一部分,其功能是实时、自动的在线采集和处理各种在线监测装置采集的污染地下水修复过程数据。通过中控计算
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