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_4

文档序号:8280809阅读:来源:国知局
机对箱体I的进水口和/或出水口连通管路上的电磁阀的调控,在迀移转化模拟装置中可实现对地下水的流量和流速的模拟与调控。通过中控计算机对在线监测装置的监测信息采集,在迀移转化模拟装置中可实现对地下水动力场和地下水化学场的模拟。
[0052]通过在迀移转化模拟装置上的进水口或监测/加药孔管中添加药物,在迀移转化模拟装置中可实现被研宄流域的含水层介质中地下水的污染模拟;通过在模拟降雨装置的供水中添加药物,在迀移转化模拟装置中可实现被研宄流域的包气带和含水层介质受污染物影响及对地下水产生的污染模拟。
[0053]实施例2:地下水污染迀移转化与最终归宿一体化模拟实验方法。
[0054]本实施例是在实施例1所述的地下水污染迀移转化与最终归宿一体化模拟平台上进行的,具体包括以下步骤:
一、在被研宄流域地质剖面的包气带土层和饱水带土层上分层采集土壤样品,在对所采集的土壤样品进行细化和干燥处理之后,根据采集地对应的地质结构关系,将土壤样品逐层均匀填入的所述箱体两端的2~3个样品空间中;各样品空间中填入的同层土壤样品的厚度基本相同,并处在所述箱体的同一高度上;土壤样品的填充总高度比所述箱体的上口低50mm ;根据被研宄流域地质剖面及污染特点,选择污染物修复介质,经处理后均匀填入所述箱体中部其余的样品空间中,污染物修复介质的填充高度比所述箱体的上口低50mm。
[0055]其中,土壤样品的细化和干燥处理方式是,从被研宄流域地质剖面的包气带和饱水带分别分层采集土壤样品,并对所采集的同层样品进行均匀混合处理,即将采集的所有同层土壤样品混合后放在一块塑料布上,弄碎、混匀后,摊铺成一个正方形,在正方形的土壤样品上划对角线,将土壤样品分成四份,把顶角相对的两份合并成一份保留,剩余土样舍去。对所保留的不同层的土壤样品分别进行细化处理,先将土壤样品碾细,将其中的石子杂物拣出,再将土壤样品置于马弗炉中,在60°C的温度下烘烤12小时,烘干后从炉内取出,再用土壤振动机和50~200目的土壤筛对土壤样品进行过筛处理。
[0056]污染物修复介质可以是活性炭、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。在填充到迀移转化模拟装置之前,先将单种的污染物修复介质用自来水清洗干净,然后置于马弗炉中,在60°C的温度下烘烤12小时,烘干后从炉内取出,再用土壤振动机和50~200目的土壤筛进行过筛处理之后待用。也可根据实验规程的需要,将不同种的污染物修复介质按实验要求确定的比例,用土壤振动机混合均匀后待用。
[0057]二、根据实验规程的要求确定检测位置,并在箱体I内根据模拟实验所选定的监测/加药孔管21中插入各在线监测装置的监测探头,监测探头的插入深度按照实验规程的需要确定,各在线监测装置的数据线均连接到中控计算机上;根据实验规程的要求,在箱体I上选定若干采样口作为样品采集点,在所选定的采样口上摘除封口塞并分别安装好取样器。
[0058]三、打开箱体I的进水口连通管路上的电磁阀,向箱体I内连续注水,水流通过进水口进入箱体I内。注水方式是先从最下层的进水口缓缓注入清水,每隔24小时向上变换一次注水进水口的位置,直到变换到最上层进水口注水24小时后停止供水,使箱体I中的土壤样品和污染物修复介质充分湿润至饱和,箱体I中的土壤样品和污染物修复介质中的气体被排出。
[0059]四、按实验规程需要的水位调整进水口处的水箱高度,打开进水口连通管路上的电磁阀开始进水,水流通过进水口进入箱体I内,随着注水的进行,打开出水口连通管路上的电磁阀,使水流通过出水口流出箱体I。安装在监测/加药孔管21中的在线监测装置将箱体I内的水位信息传送给中控计算机,通过对进水口和/或出水口连通管路上的电磁阀的控制,将流经箱体I中的模拟地下水位稳定在实验设定值。
[0060]五、将实验使用的作为污染源的药品通过迀移转化模拟装置的进水口、监测/加药孔管或者喷淋管加入到箱体I内的土壤样品中,实现持续污染源或临时污染源的模拟。[0061 ] 其中,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 2向箱体I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。
[0062]通过监测/加药孔管的给药方式是:首先根据实验规程的要求调整好迀移转化模拟装置中的地下水动力场,然后根据实验规程选择一个监测/加药孔管21注入一种实验药品,则可在迀移转化模拟装置内的土壤样品中形成持续性或临时性的单源污染扩散过程的模拟。也是选择多个监测/加药孔管21分别同时注入不同的实验药品,则可在迀移转化模拟装置内的土壤样品中形成持续性或临时性的多源交叉污染扩散模拟。
[0063]通过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体I内土壤样品表面的某个或整个区域作为药品投放区;再次,在调整好迀移转化模拟装置中的地下水动力场之后,控制模拟降雨装置在选定的药品投放区模拟降雨,即可形成含指定污染因子的降雨过程模拟。通过降雨淋漓作用,将药品带入箱体I内的土壤样品的表面,即可在迀移转化模拟装置中的土壤样品的表面形成持续性的面源污染扩散模拟。
[0064]五、在模拟污染源的给药过程中或给药过程之后,即可开始利用各种在线监测装置和中控计算机对迀移转化模拟装置内的水循环过程中的各种参数进行实时、自动采集,以得到地下水污染迀移转化与最终归宿的变化实验数据。
【主权项】
1.一种地下水污染迀移转化与最终归宿一体化移动模拟平台,其特征是,包括:迀移转化模拟装置、曝气装置、模拟雨淋装置、在线监测装置和中控计算机; 所述迀移转化模拟装置的主体为顶部敞口的长方形箱体,所述箱体采用有机玻璃板加工而成,外围设有用以加固和支撑的不锈钢方管;在所述箱体的前、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,所述卡槽的下沿与所述箱体的底板相接触,所述卡槽的上沿与所述箱体的上口平齐;在所述箱体的前、后壁板上位置相对的两个所述卡槽之间插接一张矩形的多孔配水板,所述多孔配水板的下沿与所述箱体的底板相接触,所述多孔配水板的上沿与所述箱体的上口相平齐,在所述多孔配水板的板面上密布有孔径为2mm的过流孔眼; 在所述箱体的一端侧壁板上接有分层设置的若干进水口,在所述箱体的另一端的侧壁板上接有分层设置的若干出水口,所述进水口和所述出水口均由孔径为8_的有机玻璃管制成,在所述箱体的侧壁板上呈矩阵分布; 在所述箱体的前、后壁板上分别设置有若干分层设置的由孔径为8_有机玻璃管制成的采样口,所述采样口分布在由所述多孔配水板分隔开的每个样品空间所对应的前壁板和后壁板上,在每个所述采样口上安装有取样器或者封接有封口塞,在所述箱体的前、后壁板的两端分别设置有呈纵向排列的一列由孔径为8_有机玻璃管制成的溢流口,在所述溢流口处安装有取样器或者接有带控制阀的溢流管; 在所述箱体的底板上开有若干排水排泥孔,每个排水排泥孔的底口上接有一个排水排泥管,所述排水排泥管用直径为40mm的PVC管制成,在所述排水排泥孔的顶口处封接有不锈钢纱网,在所述排水排泥管上接有排水排泥控制阀,所有所述排水排泥管的下端共接到一根横置的排水排泥总管上; 所述箱体设置在一个底盘上,在所述底盘的底面接有若干脚轮;在所述底盘的两端分别设置有升降架,在所述升降架上安放有水箱,一个水箱通过连通管路连接到所述箱体的进水口上,另一个水箱通过连通管路连接到所述箱体的出水口上;在所述连通管路上分别安装有电磁阀和流量计,所述流量计上的数据线连接到所述中控计算机上; 在所述箱体内的由所述多孔配水板分隔开的每个样品空间中分别插接有若干直立的由管径为20mm的PVC管制成的监测/加药孔管,所述监测/加药孔管的底端与所述箱体的底板相接触,所述监测/加药孔管的顶端与所述箱体的上口相平齐;在所述监测/加药孔管的管壁上沿圆周对称开有四列孔径为2mm的孔眼,每列孔眼中两个相邻孔眼的间距为10mm,在所述监测/加药孔管上包裹有遮挡孔眼的不锈钢纱网; 在所述箱体内的两个端部的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的土壤样品,在所述箱体内中部的其余样品空间中放置有污染物修复介质;所述模拟包气带的土壤样品为砂质粉土,其粒径为0.005-0.075mm,渗透系数为0.38-0.54m/d ;所述模拟含水层介质的土壤样品为级配河沙,其粒径为0.1-2.0mm,渗透系数为18~21m/d ; 所述在线监测装置包括水质监测仪、水位监测仪、温度检测仪、PH
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