CN103234889B - 一种可渗透反应墙反应材料筛选装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地下水污染控制修复领域，具体地，涉及一种可渗透反应墙反应材料筛选装置，包括反应柱和若干个取样管，其中：反应柱的一端设有密封盖，另一端与泵相连；取样管分布于反应柱的侧面并与反应柱的内部连通；并且所述取样管包括水头取样管和浓度取样管，水头取样管设于靠近反应柱的两端的位置。在使用本发明的装置时，通过泵从装置底部注入污水样本，测量不同位置取样管内的污染物浓度和水头高度，计算单位质量的可渗透反应墙反应材料去除污染物的量，监控反应材料渗透系数的变化，为筛选反应材料的种类，确定反应材料的配比、厚度及寿命提供科学依据。
Description
技术领域
本发明涉及地下水污染控制修复领域，具体地，涉及一种可渗透反应墙反应材料筛选装置。
背景技术
可渗透反应墙技术是一种为达到一定环境污染治理目标而将特定活性反应介质材料安装在地面以下的污染处理系统，当受污染的地下水通过时，其中的污染物和反应介质发生物理、化学和生物等作用而被降解、吸附、沉淀或去除，将其中的污染物转化为环境可接受的形式。在可渗透反应墙反应材料安装在地下之前，需要在室内进行试验，即根据当地实际的地下水中污染物种类和含量，利用大型柱装置，确定反应材料的种类、配比和墙体厚度。
现有的可渗透反应墙技术存在以下缺陷：（1）现有的可渗透反应墙处理技术主要是针对污染物成分比较简单的工矿企业污水，针对污染物成分比较复杂的填埋场渗滤液的处理实例较少；（2）现有的可渗透反应墙反应材料配方单一，可处理的污染物类型少，要大大增加墙体厚度才能保证对复杂污水的处理效率，应用于填埋场地下建设成本较高。
而且，目前的可渗透反应墙反应材料筛选装置结构单一，不能实现处理效率和渗透系数的同步测定，因而不能有效推算出反应材料的应用参数。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可模拟地下环境的可渗透反应墙反应材料筛选装置，其主要用于模拟可渗透反应墙反应材料在地下环境条件下与污染物的反应，实现处理效率和渗透系数的同步测定，从而优化反应材料种类和配比，确定反应材料厚度及寿命，研究污染物与反应材料的反应机制以及污染物在反应材料中的迁移规律。
为实现上述目的，本发明提供一种可渗透反应墙反应材料筛选装置，其包括反应柱和若干个取样管，其中：反应柱的一端设有密封盖，另一端与泵相连；取样管分布于反应柱的侧面并与反应柱的内部连通；并且所述取样管包括水头取样管和浓度取样管，水头取样管设于靠近反应柱的两端的位置。
在本发明中，先将反应材料填充入反应柱内，再通过泵将污水从反应柱的一端注入，流经反应材料后从反应柱的另一端流出，以模拟反应材料在地下环境条件下与污染物的反应。其中浓度取样管能够采集不同位置的污水样本，检测污水样本中污染物的浓度，以计算反应材料对污染物的处理效率；而水头取样管用于计算污水样本通过反应材料后的水头损失，以计算反应材料的渗透系数。
水头损失是指水流在运动过程中单位质量液体的机械能的损失，能够通过多种方式测定。其中一种方式是在水头取样管上设置已知的水头测量仪。从成本角度考虑更为优选的是：从分别靠近反应柱两端设置的水头取样管引出沿竖直方向的出水管，并使靠近反应柱进水端的出水管的末端的高度不小于靠近反应柱出水端的水头取样管的高度。如此设置下，就能够通过测量两条出水管的液面差，来计算两个位置的水头差。
在一个实施方式中，所述取样管的管壁与反应柱的柱壁密封相连，以保证压力不会由此泻出。
在一个实施方式中，所述取样管的在反应柱内的部分的管壁上设有小孔，并且所述取样管（优选在反应柱内的部分）内设有脱脂棉。小孔使污水渗入取样管内，以取得更加均匀的样本，同时能避免取样管阻碍污水的流动；脱脂棉能防止反应柱内的材料进入取样管。优选地，所述小孔均匀地分布在取样管的管壁上，以进一步加强取样效果。
在一个实施方式中，所述若干个取样管相互平行设置，从而保证水流的顺畅性。优选地，所述取样管与反应柱相垂直。
在一个实施方式中，所述取样管插入至反应柱的中心。这是因为反应柱的中心位置的反应较均匀。
在一个实施方式中，所述取样管与硅胶管相连，硅胶管上设有阀门，以控制取样管的开闭。该阀门一般可采用止水夹。
在一个实施方式中，所述反应柱通过缓冲器与泵相连。优选地，所述反应柱通过法兰与缓冲器相连。更优选地，所述法兰与缓冲器之间设有尼龙网和筛板。缓冲器等的设置能够对污水样品进行缓冲，使其恒定均匀地渗入反应柱，避免泵水不稳定。
为了更好地模拟地下无光环境，上述装置的整个外表面上包裹有锡纸。
在使用本发明的装置时，通过泵从装置底部注入污水样本，测量不同位置取样管内的污染物浓度和水头高度，计算单位质量的可渗透反应墙反应材料去除污染物的量，监控反应材料渗透系数的变化，为筛选反应材料的种类，确定反应材料的配比、厚度及寿命提供科学依据。本发明具有结构合理、经济实用、数据可靠等特点。
附图说明
图1为一个示例性的可渗透反应墙反应材料筛选装置的结构示意图。
图2为一个示例性的取样管的结构示意图。
图3为一个示例性的法兰部位的剖面图。
具体实施方式
如图1所示，在本发明的一个示例性实施例中，可渗透反应墙反应材料筛选装置包括反应柱1和取样管2，其中反应柱1的一端设有密封盖13，另一端与泵7相连，取样管2的一端插入至反应柱1内。
可以根据取样的需求来设置取样管2的位置与分布（主要指上下的位置，在反应材料不同厚度处采样，左右都无所谓），以取得合适的样品以用于分析。在图1所示的例子中，取样管2相互平行等距设置，并且与反应柱1相垂直，均匀交错地安装于反应柱1的两则。
取样管2的一端插入至欲采取样品之处。在图1的例子中，取样管2的一端插入至反应柱1的中心，以取得反应较均匀的样品。
本发明的关键特征在于所述取样管2包括水头取样管和浓度取样管，水头取样管设于靠近反应柱1的两端的位置（即需测定水头的两个位置）并且分别与长硅胶管11、12相连，多个浓度取样管设于需采集水样中污染物浓度的其余位置，并与短硅胶管3相连。长硅胶管11、12、短硅胶管3上均设有阀门4。各个短硅胶管和长硅胶管以阀门4为开关，开口与大气相连。
为了避免污水样本渗漏和不必要的水头损失，在本实施例中，取样管2的管壁与反应柱1的柱壁密封相连。
参考图2，所述取样管2的在反应柱1内的部分的管壁上均匀分布有小孔2-1，并且所述取样管2的在反应柱1内的部分内设有脱脂棉2-2。
在图1所示的例子中，反应柱1通过缓冲器10与泵7相连。缓冲器10的顶部设有开口，通过法兰5安装在反应柱1的底部。并且如图3所示，所述法兰5与缓冲器10之间设有尼龙网和筛板6，尼龙网置于反应材料和筛板之间。缓冲器10的底部中央设有入水口，其中装有入水管9。入水管9的一端与缓冲器10密封连接，另一端通过入水硅胶管8与泵7相连。泵7与污水样本相连。
所述反应柱1可以是各种形式的反应柱，只要能够为反应材料与污水样本提供足够的反应场所即可。在本实施例中，采用有机玻璃柱作为反应柱1。
所述阀门4可以是各种形式的阀门，只要能控制取样管的开闭。在本实施例中，所述阀门4为止水夹。
所述泵7可以是各种形式的泵，只要能够提供足够的动力，使污水能够进入到反应柱内进行反应即可。在本实施例中，所述泵7为蠕动泵。
在利用本实施例的装置进行筛选时，首先打开反应柱1的密封盖13，根据试验研究所需，将一定种类、配比、厚度的可渗透反应墙反应材料放置入反应柱1，合上密封盖13。
保持各个阀门4关闭，将长硅胶管11连接到反应柱1最下方的水头取样管，将长硅胶管12连接到反应柱1内材料表面以下的另一个水头取样管。
打开长硅胶管11和长硅胶管12上的止水夹4，将长硅胶管11和长硅胶管12开口朝上竖直放置，用以观察水头高度。
打开与反应柱1内材料表面以上的第一个浓度取样管配套的阀门4，作为出水口，并在其下方放置污水样本收集容器。
用锡纸包裹装置的整个外表面，将污水样本连接到泵7，使其恒定均匀地注入装置。
待污水样本从出水口流出后，分别打开与不同位置的浓度取样管配套的阀门4，采集不同位置的污水样本，以检测污水样本中污染物的浓度，计算反应材料对污染物的处理效率。
测量长硅胶管11和长硅胶管12中污水样本的液面差，计算污水样本通过反应材料后的水头损失，从而获得反应材料的渗透系数。
由反应材料的处理效率和渗透系数，可确定能将污水样本处理达标的反应材料的种类、配比、厚度，并推算应用于实际的可渗透反应墙的具体参数。
Claims (4)
1.一种可渗透反应墙反应材料筛选装置，其特征在于，包括反应柱和若干个取样管，其中：反应柱的一端设有密封盖，另一端与泵相连；取样管分布于反应柱的侧面并与反应柱的内部连通；并且所述取样管包括水头取样管和浓度取样管，水头取样管设于靠近反应柱的两端的位置；
所述取样管插入至反应柱的中心；
所述取样管的在反应柱内的部分的管壁上设有小孔，并且所述取样管内设有脱脂棉；
所述取样管的管壁与反应柱的柱壁密封相连；
所述若干个取样管相互平行等距设置；
所述反应柱通过缓冲器与泵相连；
所述可渗透反应墙反应材料筛选装置的整个外表面上包裹有锡纸。
2.根据权利要求1所述的可渗透反应墙反应材料筛选装置，其特征在于，所述取样管与硅胶管相连，硅胶管上设有阀门。
3.根据权利要求1所述的可渗透反应墙反应材料筛选装置，其特征在于，所述反应柱通过法兰与缓冲器相连。
4.根据权利要求3所述的可渗透反应墙反应材料筛选装置，其特征在于，所述法兰与缓冲器之间设有尼龙网和筛板。
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