CN104155218A - 多级加压式水体污染物在淤泥土层中迁移模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多级加压式水体污染物在淤泥土层中迁移模拟试验装置，包括：水箱，通过管道连接水泵，并在管道上设有补水阀，另外连接有一放空阀；空压机通过管道依次连接稳压阀、压力表后分别连接水箱和土层柱，并在连接水箱的管道上设有压力平衡阀；土层柱至少设有两个，各土层柱之间首尾相连，每个土层柱末端均连接一取样三通阀，最后一个土层柱连接一个量控制兼取样阀，第一个土层柱顶部通过连接管道连接水箱底部，并在该连接管道上设有注水阀；恒温箱土层柱和取样三通阀都放置于恒温箱内。与现有技术相比，本发明装置为耐压结构，操作方便，利用压缩空气产生的压力模拟水体的深度，可以模拟0-100米水体的深度，真实的再现了自然状况。

Description

多级加压式水体污染物在淤泥土层中迁移模拟试验装置

技术领域

本发明涉及水体污染物研究装置，特别是一种多级加压式水体污染物在淤泥土层中迁移模拟实验装置。

背景技术

土地作为“生命之基，万物之母”，在人类繁衍、生活中扮演着重要的角色。但是长期以来，随着经济发展和城市化的加速，人类活动产生的各种污染物大部分都最终进入了土壤，当土壤中含有害物质过多，超过土壤的自净能力，就会引起土壤的组成、结构和功能发生变化，微生物活动受到抑制，有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累通过“土壤→植物→人体”，或通过“土壤→水→人体”间接被人体吸收，达到危害人体健康的程度，就是土壤污染。现在土壤污染问题日益凸现，对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁。

土壤污染大致可分为无机污染物和有机污染物两大类。无机污染物主要包括酸、碱、重金属，盐类、含砷、硒、氟的化合物等。其中，汞、镉、铅、铬和砷等重金属污染物导致的土壤污染尤为突出。有机污染物主要包括有机农药、酚类、氰化物、石油、合成洗涤剂、3，4-苯并芘以及由城市污水、污泥及厩肥带来的有害微生物等。常见的土壤污染物大部分是化学物质，因此土壤污染物的鉴定大部分都是针对其中化学物质的鉴定。土壤中不明或未知化学物质快速鉴定是一个涉及面广、科技含量高、能创造巨大经济和社会效益的技术领域。目前，世界各国政府、科学界和产业界都已意识到这一点，正致力于研发新的设备和技术，提高检测能力。

在研究污染物在土层中迁移情况的试验过程中，往往需要使用到能模拟污染物在淤泥土层中迁移的装置。

模拟自然界中污染物在淤泥土层中迁移，其原理是通过空压机对连接土层柱的水箱加压，模拟不同深度的地下土壤压力，同时将土层柱放置在恒温箱内，模拟地下温度环境。在完全模拟地下淤泥土层的环境下，对目标污染物在淤泥土层中迁移进行模拟试验。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、操作方便，适合于长时间的运行(例如数月)，便于取样的多级加压式水体污染物在淤泥土层中迁移模拟试验装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种多级加压式水体污染物在淤泥土层中迁移模拟试验装置，其特征在于，包括：

水箱，通过管道连接水泵，并在管道上设有控制水的流量和流速的补水阀，另外连接有一放空阀；水泵把水源中的水抽进水箱，水箱储水，放空阀控制水箱内的压力，注水时打开排空，实验时关闭以便加压；

空压机，通过管道依次连接稳压阀、压力表后分别连接水箱和土层柱，并在连接水箱的管道上设有压力平衡阀；压力平衡阀实验开始时，将其打开可以平衡水箱和土层柱之间的压力；压力表稳压调节阀相连，可以监控空压机的压力；稳压调节阀可调节压力至所需大小，其数值可用压力观测；空压机提供稳定的气体压力，让空气流过水箱和土层柱，让其产生压力。

土层柱，至少设有两个，各土层柱之间首尾相连，每个土层柱末端均连接一取样三通阀，这样使得土层柱的总体长度增长了很多，同时也方便各个土层柱之间的独立取样，使得实验时取样更加方便，可选样品范围更大；最后一个土层柱连接一个量控制兼取样阀，最后样品液从这里流出，并可以通过它控制液体的流量，第一个土层柱顶部通过连接管道连接水箱底部，并在该连接管道上设有注水阀，它控制着流入土层柱的水量；在每一个土层柱外面都连着一个取样三通阀，打开则可以收集液体用于检测，关闭则让液体继续在管道中流动，这使得样品液采集有了更多的选择空间，也可更精确的测试出污染物在土壤中的流动情况；

恒温箱，土层柱和取样三通阀都放置于恒温箱内，可根据需要调节恒温箱温度，使土层温度更加接近自然情况，测试结果更加精确。

所述的土层柱顶部设有可拆卸的顶盖，底部设有一微孔板，液体可以通过其小孔，但不让泥土和污泥进入管道，以防止发生堵塞。

所述的空压机连接稳压调节阀，压力表后分两路，一路连接压力平衡阀和水箱，一路连接第一个土层柱。在封闭土层柱的情况下关闭压力平衡阀，打开空压机，调节稳压调节阀，观察压力表，直至达到试验要求的压力，使水箱密封，打开压力平衡阀，使整个装置的压力达到平衡，模拟地下土层的环境。

与水泵，空压机装置及恒温箱内土层柱相连的水箱：所述水箱一路连接补水阀和水泵，可以随时补充水箱内水；一路连接注水阀及第一个土层柱，模拟雨水及其他流入地下的水对于淤泥土层中污染物迁移的影响；另一路连接空压装置，保证水箱内的压力与土层柱中的压力保持一致；水箱上方装有放空阀，补水时可打开放空阀。

与现有技术相比，本发明有如下优点：

1、土层柱平行排列，根据研究需要选取柱对的数量，每个柱末端都有取样口，可以灵活、方便提取水样。

2、通过控制流量或截止水流，可以进行静态或慢速动态渗水情况下污染物迁移，沉降的研究。

3、本发明结构简单，易于维护，适合于长时间的运行(例如数月)。

4、适用于金属离子与有机污染物，包括水溶性的或水不溶性的物质。

5、在适当条件下，可以进行深水条件淤泥活性的研究(需要排除柱中的空气)。

附图说明

图1为具体实施方式中所述的一种多级加压式水体污染物在淤泥土层中迁移模拟实验装置的结构示意图；

图中：1-水泵、2-补水阀、3-水箱、4-放空阀、5-压力平衡阀、6-空压机、7-稳压调节阀、8-压力表、9-A土层柱、10-恒温箱、11-B土层柱、12-C土层柱、13-微孔板、14-取样三通阀、15-流量控制兼取样阀、16-注水阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种多级加压式水体污染物在淤泥土层中迁移模拟试验装置，包括：

水箱3，通过管道连接水泵1，并在管道上设有控制水的流量和流速的补水阀2，另外连接有一放空阀4；水泵1把水源中的水抽进水箱，水箱3储水，放空阀4控制水箱内的压力，注水时打开排空，实验时关闭以便加压；

空压机6，通过管道依次连接稳压调节阀7、压力表8后，分成两路，一路连接压力平衡阀5和水箱3，一路连接第一个A土层柱9。在封闭土层柱的情况下关闭压力平衡阀5，打开空压机6，调节稳压调节阀7，观察压力表8，直至达到试验要求的压力，使水箱3密封，打开压力平衡阀5，使整个装置的压力达到平衡，模拟地下土层的环境。压力平衡阀实验开始时，将压力平衡阀5打开可以平衡水箱3和土层柱之间的压力；压力表8稳压调节阀7相连，可以监控空压机6的压力；稳压调节阀7可调节压力至所需大小，其数值可用压力表8观测；空压机6提供稳定的气体压力，让空气流过水箱和土层柱，让其产生压力。

土层柱，至少设有两个(本实施例中设有三个：A土层柱9、B土层柱11、C土层柱12)，各土层柱之间首尾相连，每个土层柱末端均连接一取样三通阀14，这样使得土层柱的总体长度增长了很多，同时也方便各个土层柱之间的独立取样，使得实验时取样更加方便，可选样品范围更大；最后一个土层柱即C土层柱12连接一个量控制兼取样阀15，最后样品液从这里流出，并可以通过它控制液体的流量，第一个土层柱顶A土层柱9顶部通过连接管道连接水箱3底部，并在该连接管道上设有注水阀16，它控制着流入土层柱的水量；在每一个土层柱外面都连着一个取样三通阀14，打开则可以收集液体用于检测，关闭则让液体继续在管道中流动，这使得样品液采集有了更多的选择空间，也可更精确的测试出污染物在土壤中的流动情况；

恒温箱10，土层柱和取样三通阀都放置于恒温箱内，可根据需要调节恒温箱温度，使土层温度更加接近自然情况，测试结果更加精确。

所述的土层柱顶部设有可拆卸的顶盖，底部设有一微孔板13，液体可以通过其小孔，但不让泥土和污泥进入管道，以防止发生堵塞。

试验时，打开土层柱的密封顶盖，按不同的试验要求将各柱装入不同的淤泥或土层，及水，驱赶空气，调节恒温箱10的温度至试验要求温度，静置一段时间。将目标污染物按试验要求的量装入A土层柱9的顶部，关闭顶盖及取样三通阀14和流量控制兼取样阀15，使整个装置封闭。将稳压调节阀7调至需要的压力，启动空压机6对装置加压。关闭补水阀2、放空阀4、打开压力平衡阀5使水箱3压力与装置平衡。这样通过注水阀16和装置尾端的流量控制兼取样阀15进行水量和流量的调节。在一定时间后，通过各个取样三通阀14、流量控制兼取样阀15进行取样分析。

Claims (5)

1.一种多级加压式水体污染物在淤泥土层中迁移模拟试验装置，其特征在于，包括：

水箱，通过管道连接水泵，并在管道上设有控制水的流量和流速的补水阀，另外连接有一放空阀；

空压机，通过管道依次连接稳压阀、压力表后分别连接水箱和土层柱，并在连接水箱的管道上设有压力平衡阀；

土层柱，至少设有两个，各土层柱之间首尾相连，每个土层柱末端均连接一取样三通阀，最后一个土层柱连接一个量控制兼取样阀，第一个土层柱顶部通过连接管道连接水箱底部，并在该连接管道上设有注水阀；

恒温箱，土层柱和取样三通阀都放置于恒温箱内。

2.根据权利要求1所述的一种多级加压式水体污染物在淤泥土层中迁移模拟试验装置，其特征在于，所述的土层柱顶部设有可拆卸的顶盖，底部设有一微孔板。

3.根据权利要求1所述的一种多级加压式水体污染物在淤泥土层中迁移模拟试验装置，其特征在于，所述的空压机连接稳压调节阀，压力表后分两路，一路连接压力平衡阀和水箱，一路连接第一个土层柱。

4.根据权利要求1所述的一种多级加压式水体污染物在淤泥土层中迁移模拟试验装置，其特征在于，所述水箱一路连接补水阀和水泵，可以随时补充水箱内水；一路连接注水阀及第一个土层柱，模拟雨水及其他流入地下的水对于淤泥土层中污染物迁移的影响；另一路连接空压装置，保证水箱内的压力与土层柱中的压力保持一致。

5.根据权利要求1所述的一种多级加压式水体污染物在淤泥土层中迁移模拟试验装置，其特征在于，所述水箱上方装有放空阀，补水时可打开放空阀。