CN106908366A - 一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪及其使用方法 - Google Patents

一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪及其使用方法 Download PDF

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    • G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample

Abstract

本发明公开了一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪及其使用方法，属于环境岩土工程领域。本发明的渗滤仪，包括储液室、试样室、底座和支架，储液室的顶部分别设有进液孔和进气孔，进液孔内密封设有螺帽，进气孔内密封设有进气阀，进气阀上设有调节杆；储液室的下部开口，且该开口与试样室的上端密封连接，试样室的下端与具有透水孔的底座相连接，底座的下端置于支架上，且在支架上设有位于透水孔下方的锥形筒，锥形筒的底部放置滤液容器。本发明利用气压对渗滤液进行加压，不仅大幅缩短了渗滤液的渗滤时间，而且渗滤仪结构简单紧凑，操作灵活，气密性好，并且能够更加准确地测试防渗浆材的吸附阻滞率，检验生活垃圾填埋场四周垂直防渗墙的防渗效果。

Description

一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种垃圾填埋场防渗浆材渗滤仪，更具体地说，涉及一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪及其使用方法。
背景技术
城市生活垃圾在填埋过程中，由于垃圾微生物的厌氧分解作用、降水的淋溶作用、地表径流和地下水渗入等形成了渗滤液。渗滤液的成分复杂(NH4-N、TP、SS、CODCr、BOD5与Hg、Pb等重金属浓度高)、污染性强，一旦发生渗漏将造成对垃圾场周围水体、土壤等严重污染。目前，采用低渗透性(<10-7cm/s)、稳定性好、对污染物具有吸附阻滞性的浆材结石体(浆材结石体主要由水泥、膨润土、粉煤灰、外加剂等组成)在垃圾场四周建立垂直防渗墙进行防渗，以阻止垃圾渗滤液向外迁移，避免对垃圾场周围水体、土壤的污染。其中，防渗浆材结石体对渗滤液等污染物的吸附阻滞能力是检验生活垃圾填埋场防渗效果的重要指标，应通过渗滤仪等仪器进行室内测试。以往常采用N-55渗透仪、常规三轴压缩仪等来采集渗滤液经防渗浆材滤出后的样本，这些仪器使用效果不理想，收集滤液时间过长，且操作复杂。
为此，为了研究出一种简单实用的渗滤仪来采集渗滤液经防渗浆材滤出后的样本，发明人曾于2014年1月16日提出中国专利号ZL201410019881.1，授权公告日为2016年6月22日，名称为一种垃圾填埋场防渗浆材渗滤仪的发明创造，该申请案涉及一种垃圾填埋场防渗浆材渗滤仪，包括储液器、环刀、滤盘、滤液容器、侧压管和排气阀，储液器的下部开口，且该开口与环刀的一端密封连接，环刀的另一端通过滤盘与滤液容器相连，滤盘上设有透水孔；侧压管和排气阀分别安装于储液器的顶部。该申请案的渗滤仪结构简单、便于操作，测试过程安全可靠、测试结果较为准确，可用于各类垃圾填埋场隔离墙防渗工程，为垃圾填埋场隔离墙的防渗质量提供数据支持。但是，发明人发现，采用侧压管内的水柱来提供渗滤压力，一方面侧压管需要达到1～2m的高度，使用较为不便；另一方面，由于侧压管内水柱压力限制，渗滤时间很长，一般需要5天左右时间，而较长的渗滤时间会因水分挥发等作用而导致实验结构不准确，无法真实反应出防渗浆材的吸附阻滞率。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有防渗浆材渗滤仪滤液渗滤时间长、操作复杂、测试精度不高的不足，提供一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪及其使用方法，采用本发明的技术方案，利用气压对渗滤液进行加压，不仅大幅缩短了渗滤液的渗滤时间，而且渗滤仪结构简单紧凑，操作方便灵活，气密性好，并且能够更加准确地测试防渗浆材的吸附阻滞率，检验生活垃圾填埋场四周垂直防渗墙的防渗效果。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪，包括储液室、试样室、底座和支架，所述的储液室的顶部分别设有用于向储液室内注入渗滤液的进液孔和用于向储液室内加压的进气孔，所述的进液孔内密封设有螺帽，所述的进气孔内密封设有进气阀，所述的进气阀上设有用于调节储液室内气压的调节杆；所述的储液室的下部开口，且该开口与用于装填浆材结石体的试样室的上端密封连接，所述的试样室的下端与具有透水孔的底座相连接，所述的底座的下端置于支架上，且在支架上设有位于透水孔下方、用于收集滤液的锥形筒，所述的锥形筒的底部放置滤液容器。
更进一步地，所述的调节杆位于进气阀内的一端设有活塞，所述的活塞设于进气阀内的气道中，通过调节杆带动活塞在气道内伸缩运动控制储液室内气压调节。
更进一步地，所述的试样室的上下端分别设有外螺纹，所述的试样室的上端外螺纹与储液室开口处的内螺纹相配合，且在试样室与储液室的连接处设有储液室密封圈，所述的试样室的下端外螺纹与底座上端的内螺纹相配合。
更进一步地，所述的底座的截面形状为“H”形，所述的支架的上部与底座下部的凹槽定位配合。
更进一步地，所述的螺帽与进液孔的密封采用设于螺帽与储液室之间的螺帽密封圈；所述的进气阀与进气孔的密封采用设于进气阀与储液室之间的进气阀密封圈。
更进一步地，所述的进气阀的阀口处还设有阀堵。
更进一步地，所述的储液室的高度H1为120～150mm，内径D为所述的试样室的高度H2为30～50mm，试样室的内径与储液室的内径相等；该渗滤仪的总高度H0为350～450mm。
本发明的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪的使用方法，具体如下：
(a)将符合龄期养护强度的浆材结石体装入试样室内，并连接好储液室、试样室和底座；
(b)将组装好的渗滤仪组件固定在具有锥形筒的支架上，并用滤液容器对准锥形筒的出液口；
(c)打开螺帽，将生活垃圾填埋场渗滤液通过进液孔注入储液室内，注满渗滤液后用螺帽封堵密封进液孔；
(d)在进气阀的阀口上连接打气筒，利用打气筒通过进气阀向储液室内输入压缩空气来加压，使储液室内气压保持在0.1～0.5MPa；
(e)收集滤液，并对滤液成分进行分析比较。
更进一步地，在滤液收集过程中，通过进气阀上的调节杆调节储液室内的气压。
更进一步地，在步骤(d)中，储液室内压力恒定后即可移开打气筒，该打气筒自带气压表。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪，其储液室采用设有进气阀的进气孔提供气体压力，采用设有螺帽的进液孔注入渗滤液，并且利用储液室和试样室的密封连接，保证了储液室的气密性，满足了利用气压对渗滤液进行加压的要求，不仅大幅缩短了渗滤液的渗滤时间，渗滤时间可缩短50％左右，而且渗滤仪结构简单紧凑，操作方便灵活，并且能够更加准确地测试防渗浆材的吸附阻滞率，检验生活垃圾填埋场四周垂直防渗墙的防渗效果；
(2)本发明的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪，其底部采用具有锥形筒的支架支撑，利用锥形筒收集滤液，便于采用烧杯等滤液容器盛装，试验时无需置换容器，使用更加方便快捷；并且由于渗滤液的渗滤时间大幅缩短，降低了滤液水分挥发对试验结果产生的影响，提高了测试精度；
(3)本发明的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪，其调节杆位于进气阀内的一端设有活塞，活塞设于进气阀内的气道中，通过调节杆带动活塞在气道内伸缩运动控制储液室内气压调节，利用调节杆即可方便地进行压力调节，调压结构简单，设计巧妙，使用方便，有效满足了储液室内的压力需要；
(4)本发明的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪，其试样室的上下端分别设有外螺纹，试样室的上端外螺纹与储液室开口处的内螺纹相配合，且在试样室与储液室的连接处设有储液室密封圈，试样室的下端外螺纹与底座上端的内螺纹相配合，储液室、试样室和底座拆装便捷，密封可靠；
(5)本发明的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪，其底座的截面形状为“H”形，支架的上部与底座下部的凹槽定位配合，便于底座与支架配合，结构稳定可靠；
(6)本发明的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪，其螺帽与进液孔的密封采用设于螺帽与储液室之间的螺帽密封圈；进气阀与进气孔的密封采用设于进气阀与储液室之间的进气阀密封圈，进气阀的阀口处还设有阀堵，均保证了储液室的有效密封，提高渗滤仪的气密性和保压效果；
(7)本发明的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪，其储液室的高度H1为120～150mm，内径D为试样室的高度H2为30～50mm，试样室的内径与储液室的内径相等；该渗滤仪的总高度H0为350～450mm，在满足渗滤仪各项使用要求的情况下，渗滤仪结构紧凑，便于携带搬运；
(8)本发明的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪的使用方法，操作简单方便，利用打气筒进行加压，使用灵活，且节能环保。
附图说明
图1为本发明的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪的结构示意图；
图2为图1中A向结构示意图。
示意图中的标号说明：
1、螺帽密封圈；2、螺帽；3、进气阀密封圈；4、进气阀；5、调节杆；6、阀堵；7、储液室；8、浆材结石体；9、储液室密封圈；10、试样室；11、底座；12、锥形筒；13、支架；14、透水孔。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
结合图1所示，本发明的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪，包括储液室7、试样室10、底座11和支架13，储液室7的顶部分别设有用于向储液室7内注入渗滤液的进液孔和用于向储液室7内加压的进气孔，进液孔内密封设有螺帽2，该螺帽2的外径可为螺帽2与储液室7之间设有螺帽密封圈1，进气孔内密封设有进气阀4，进气阀4与储液室7之间设有进气阀密封圈3，进气阀4上设有用于调节储液室7内气压的调节杆5，该调节杆5位于进气阀4内的一端上设有活塞，活塞设于进气阀4内的气道中，通过调节杆5带动活塞在气道内伸缩运动控制储液室7内气压调节，利用调节杆5即可方便地进行压力调节，调压结构简单，设计巧妙，使用方便，有效满足了储液室7内的压力需要，满足了滤液渗出后的压力补偿。储液室7的下部开口，且该开口与用于装填浆材结石体8的试样室10的上端密封连接，试样室10的下端与具有透水孔14的底座11相连接(透水孔14的分布结构参见图2所示，透水孔14在底座11上呈圆周均匀分布)，底座11的下端置于支架13上，且在支架13上设有位于透水孔14下方、用于收集滤液的锥形筒12，锥形筒12的底部放置滤液容器(图中未示出)，该滤液容器可采用烧杯等容器，试验时无需置换容器，使用更加方便快捷。试样室10的上下端分别设有外螺纹，试样室10的上端外螺纹与储液室7开口处的内螺纹相配合，且在试样室10与储液室7的连接处设有储液室密封圈9，达到止水的目的；试样室10的下端外螺纹与底座11上端的内螺纹相配合，储液室7、试样室10和底座11拆装便捷，密封可靠。底座11的截面形状为“H”形，支架13为环形结构，支架13的上部与底座11下部的凹槽定位配合，便于底座11与支架13配合，结构稳定可靠。为了进一步提高渗滤仪的气密性和保压效果，在进气阀4的阀口处还设有阀堵6，保证了储液室的有效密封。
如图1所示，在本发明中，储液室7的高度H1为120～150mm，内径D为侧壁厚为6～10mm，顶部厚度为10～15mm；试样室10的高度H2为30～50mm，壁厚为6～10mm，试样室10的内径与储液室7的内径相等；底座11的中间漏水盘厚度为10mm左右，锥形筒12的上口直径大于底座11上透水孔14的最大分布直径，以防止滤液流失，锥形筒12的下口直径左右，便于对准下部的滤液容器；支架13的高度为200～250mm；该渗滤仪的总高度H0为350～450mm，在满足渗滤仪各项使用要求的情况下，渗滤仪结构紧凑，便于携带搬运。上述的储液室7、试样室10和底座11上的内外螺纹均采用细牙普通螺纹，加工方便。
与现有技术相比，本实施例的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪，储液室7采用设有进气阀4的进气孔提供气体压力，采用设有螺帽2的进液孔注入渗滤液，并且利用储液室7和试样室10的密封连接，保证了储液室7的气密性，满足了利用气压对渗滤液进行加压的要求，不仅大幅缩短了渗滤液的渗滤时间，渗滤时间可缩短50％左右，由于渗滤液的渗滤时间大幅缩短，降低了滤液水分挥发对试验结果产生的影响，提高了测试精度；而且渗滤仪结构简单紧凑，操作方便灵活，并且能够更加准确地测试防渗浆材的吸附阻滞率，检验生活垃圾填埋场四周垂直防渗墙的防渗效果。
本发明的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪的使用方法，具体方法如下：
(a)将符合龄期养护强度的浆材结石体8装入试样室10内，并连接好储液室7、试样室10和底座11；
(b)将组装好的渗滤仪组件固定在具有锥形筒12的支架13上，并用滤液容器对准锥形筒12的出液口，上述的滤液容器可采用烧杯等容器；
(c)打开螺帽2，将生活垃圾填埋场渗滤液通过进液孔注入储液室7内，注满渗滤液后用螺帽2封堵密封进液孔；上述的生活垃圾填埋场渗滤液可以是垃圾填埋场采集溶液，也可采用人工配制溶液，如重金属溶液、酞酸酯溶液等；
(d)在进气阀4的阀口上连接打气筒，该打气筒自带气压表，利用打气筒通过进气阀4向储液室7内输入压缩空气来加压，使储液室7内气压保持在0.1～0.5MPa，储液室7内压力恒定后即可移开打气筒，使渗滤液经浆材结石体8滤出，滤出的液体经锥形筒12流入滤液容器中；在滤液收集过程中，通过进气阀4上的调节杆5调节储液室7内的气压，使工作气压保持在0.1～0.5MPa；
(e)收集滤液，并对滤液成分进行分析比较，具体地，通过其他分析仪器测试渗滤液污染物(Hg、Pb、NH4-N、TP、SS、CODCr、BOD5等)的初始浓度和滤出后的浓度，可计算出浆材结石体的吸附阻滞率。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例
为进行防渗浆材的吸附阻滞实验，采用本发明的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪收集生活垃圾场渗滤液经防渗浆材滤出后的样本。实验用浆材采用28d(天)凝期的渗透系数为0.5×10-7cm/s的浆材结石体，采用人工配制的“渗滤液”。具体如下：
(a)所采用的渗滤仪具体结构如下：如图1所示，试样室10内径壁厚8mm，高度H2为30mm，试样室10上、下端均加工有细牙普通螺纹；储液室7内径(与试样室10内径相同)，壁厚8mm，有效高度H1为130mm，储液室7的下部加工有细牙普通螺纹(以便与试样室10连接)，储液室7的顶盖(厚度12mm)分别开有1个进液孔和1个进气孔，进液孔、进气孔均为螺纹孔(螺纹孔的直径)。储液室7下端与试样室10螺纹连接时，在试样室10螺纹顶端用储液室密封圈9密封止水；储液室7的进液孔上方用螺帽2及螺帽密封圈1密封；进气孔上方安装进气阀4、调节杆5、阀堵6等，并用进气阀密封圈3密封。底座11厚度10mm，均匀设有21个透水孔14，底座11用螺纹与试样室10连接；底座11下部用带锥形筒12的环形支架13支撑。环形支架13高度220mm，锥形筒12上口直径为大于底座11上透水孔14的最大边侧分布直径，以防止滤液流失，锥形筒12下口直径为对准下面的烧杯(收集滤液的容器)。将上述符合龄期养护强度的浆材结石体8装入试样室10内，并连接好储液室7、试样室10和底座11。
(b)将组装好的渗滤仪组件固定在具有锥形筒12的支架13上，并用滤液容器对准锥形筒12的出液口。
(c)打开螺帽2，将自制的生活垃圾填埋场渗滤液通过进液孔注入储液室7内，注满渗滤液后用螺帽2和螺帽密封圈1封堵密封进液孔。
(d)在进气阀4的阀口上连接打气筒，该打气筒自带气压表，利用打气筒通过进气阀4向储液室7内输入压缩空气来加压，使储液室7内气压保持在0.2MPa，储液室7内压力恒定后即可移开打气筒，加压16h后，渗滤液经浆材结石体8滤出，滤出的液体经锥形筒12流入滤液容器中；在滤液收集过程中，通过进气阀4上的调节杆5调节储液室7内的气压，使工作气压保持恒定。
(e)收集滤液，并对滤液成分进行分析比较；具体地，整个实验时间为60h，共收集到了50ml滤出液，与采用其他渗滤仪实验相比，实验总时间节省了50％左右。然后，使用原子荧光光度计、高效液相色谱仪、火焰原子吸收分光光度计等仪器测试渗滤液滤出后的样本成分，并与初始的渗滤液相比较，实验结果见下表：
渗滤液成分 原渗滤液/(mg/L) 滤出后渗滤液/(mg/L) 吸附阻滞率/％ 单位阻滞率/(％/mm)
2000 3.21 99.84 3.328
TP 20 0.312 98.44 3.281
SS 2000 4.12 99.79 3.326
20000 2912 85.44 2.848
9000 680 92.44 3.081
邻苯二甲酸二甲酯 6.50 0.122 98.12 3.271
邻苯二甲酸二辛酯 6.50 0.116 98.21 3.274
Hg 2 99.92 3.331
Pb 30 99.99 3.333
由表1数据可知：实验达到了预期效果，利用本发明的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪，比较真实地反应出了防渗浆材的吸附阻滞率；并且大幅缩短了渗滤液的渗滤时间。
本发明的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪及其使用方法，储液室采用设有进气阀的进气孔提供气体压力，采用设有螺帽的进液孔注入渗滤液，并且利用储液室和试样室的密封连接，保证了储液室的气密性，满足了利用气压对渗滤液进行加压的要求，不仅大幅缩短了渗滤液的渗滤时间，渗滤时间可缩短50％左右，而且渗滤仪结构简单紧凑，操作方便灵活，并且能够更加准确地测试防渗浆材的吸附阻滞率，检验生活垃圾填埋场四周垂直防渗墙的防渗效果；由于渗滤液的渗滤时间大幅缩短，降低了滤液水分挥发对试验结果产生的影响，提高了测试精度。
以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪，包括储液室(7)、试样室(10)、底座(11)和支架(13)，其特征在于：所述的储液室(7)的顶部分别设有用于向储液室(7)内注入渗滤液的进液孔和用于向储液室(7)内加压的进气孔，所述的进液孔内密封设有螺帽(2)，所述的进气孔内密封设有进气阀(4)，所述的进气阀(4)上设有用于调节储液室(7)内气压的调节杆(5)；所述的储液室(7)的下部开口，且该开口与用于装填浆材结石体(8)的试样室(10)的上端密封连接，所述的试样室(10)的下端与具有透水孔(14)的底座(11)相连接，所述的底座(11)的下端置于支架(13)上，且在支架(13)上设有位于透水孔(14)下方、用于收集滤液的锥形筒(12)，所述的锥形筒(12)的底部放置滤液容器。
2.根据权利要求1所述的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪，其特征在于：所述的调节杆(5)位于进气阀(4)内的一端设有活塞，所述的活塞设于进气阀(4)内的气道中，通过调节杆(5)带动活塞在气道内伸缩运动控制储液室(7)内气压调节。
3.根据权利要求1或2所述的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪，其特征在于：所述的试样室(10)的上下端分别设有外螺纹，所述的试样室(10)的上端外螺纹与储液室(7)开口处的内螺纹相配合，且在试样室(10)与储液室(7)的连接处设有储液室密封圈(9)，所述的试样室(10)的下端外螺纹与底座(11)上端的内螺纹相配合。
4.根据权利要求3所述的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪，其特征在于：所述的底座(11)的截面形状为“H”形，所述的支架(13)的上部与底座(11)下部的凹槽定位配合。
5.根据权利要求4所述的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪，其特征在于：所述的螺帽(2)与进液孔的密封采用设于螺帽(2)与储液室(7)之间的螺帽密封圈(1)；所述的进气阀(4)与进气孔的密封采用设于进气阀(4)与储液室(7)之间的进气阀密封圈(3)。
6.根据权利要求5所述的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪，其特征在于：所述的进气阀(4)的阀口处还设有阀堵(6)。
7.根据权利要求6所述的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪，其特征在于：所述的储液室(7)的高度H1为120～150mm，内径D为所述的试样室(10)的高度H2为30～50mm，试样室(10)的内径与储液室(7)的内径相等；该渗滤仪的总高度H0为350～450mm。
8.一种权利要求1至7任意一项所述的气压式生活垃圾填埋场渗滤仪的使用方法，其特征在于：
(a)将符合龄期养护强度的浆材结石体(8)装入试样室(10)内，并连接好储液室(7)、试样室(10)和底座(11)；
(b)将组装好的渗滤仪组件固定在具有锥形筒(12)的支架(13)上，并用滤液容器对准锥形筒(12)的出液口；
(c)打开螺帽(2)，将生活垃圾填埋场渗滤液通过进液孔注入储液室(7)内，注满渗滤液后用螺帽(2)封堵密封进液孔；
(d)在进气阀(4)的阀口上连接打气筒，利用打气筒通过进气阀(4)向储液室(7)内输入压缩空气来加压，使储液室(7)内气压保持在0.1～0.5MPa；
(e)收集滤液，并对滤液成分进行分析比较。
9.根据权利要求8所述的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪的使用方法，其特征在于：在滤液收集过程中，通过进气阀(4)上的调节杆(5)调节储液室(7)内的气压。
10.根据权利要求8所述的一种气压式生活垃圾填埋场渗滤仪的使用方法，其特征在于：在步骤(d)中，储液室(7)内压力恒定后即可移开打气筒，该打气筒自带气压表。
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