CN110608996A - 一种固体废弃物物理模拟测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固体废弃物物理模拟测试系统，不仅能进行常规大三轴试验，而且具有温度测控、渗滤液收集回灌、外界风力加压、废气收集等功能。本发明包括试样，所述试样左上部和试样右上部通过管道相互连通，水气交换器下部和渗滤液收集箱的底部分别经上孔压阀和蠕动泵、回灌阀通过管道连接该连通处，渗滤液收集箱的右上部和左上部分别与水气交换器的底部和真空罐底部通过管道相接；空压机经气压调节阀、进气阀与水气交换器的左上方通过管道相连；真空泵、真空调节阀、抽气阀与真空罐左上部通过管道依次相连，真空罐右上部、下孔压阀与试样底部通过管道依次相连；真空袋分别与水气交换器的左上方、真空罐的左上方通过管道相接。

Description

一种固体废弃物物理模拟测试系统

技术领域

本发明属于试验装置技术领域，具体涉及固体废弃物环境岩土科学实验。

背景技术

固体废弃物降解对填埋场沉降的影响，在一定意义上关系到填埋场容量、管道设施安全和场地的后续利用等问题。而固体废弃物的成分复杂、颗粒粗、稳定化时间长，降解过程又是放热反应。目前常应用垃圾降解压缩试验仪来测定温度、回灌、气压（正压力）等因素对降解速率的影响程度及固体废弃物主压缩和次压缩变形。存在的问题是不能够获得常规三轴实验的应力-应变关系来模拟固体废弃物填埋的实际情况。到目前为止还没有既可获得常规大三轴试验的应力-应变关系、主压缩变形和次压缩变形，还要求具有温度测控、渗滤液收集回灌、外界风力加压（正压力和负压力）、废气收集等功能的试验机。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种固体废弃物物理模拟测试系统，不仅能进行常规大三轴试验的应力-应变试验、主压缩变形和次压缩变形试验，而且具有温度测控、渗滤液收集回灌、外界风力加压（正压力和负压力）、废气收集等功能，以便进一步分析各因素对固体废弃物降解压缩速率的影响程度。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：包括压力室，该压力室内装有试样，其特征在于，所述试样左上部和试样右上部分别经左回灌阀、右回灌阀通过管道相互连通，水气交换器下部和渗滤液收集箱的底部分别经上孔压阀和蠕动泵、回灌阀通过管道连接该连通处，渗滤液收集箱的右上部和左上部分别经收集阀Ⅱ、收集阀Ⅰ与水气交换器的底部和真空罐底部通过管道相接；空压机经气压调节阀、进气阀与水气交换器的左上方通过管道相连；真空泵、真空调节阀、抽气阀与真空罐左上部通过管道依次相连，真空罐右上部、下孔压阀与试样底部通过管道依次相连；真空袋分别经废气收集阀Ⅰ、废气收集阀Ⅱ与水气交换器的左上方、真空罐的左上方通过管道相接。

本发明的有益效果是，本发明通过三轴试验能对固体废弃物施加较大的应力比来模拟实际情况，既能进行三轴试验的应力-应变试验，又能对固体废弃物进行主压缩变形和次压缩变形试验，增加了渗滤液收集回灌、外界气体加压及废气收集功能，并设计出温度测控系统以模拟环境温度，以便分析其对固体废弃物降解压缩速率的影响程度，通过废液收集箱及真空袋可对固体废弃物降解时产生的有害物质进行收集，防止污染试验设备及环境。本发明特别适用于找出固体废弃物快速降解的方法、确定评价固体废弃物降解程度的指标。

附图说明

附图为固体废弃物物理模拟测试系统的管路原理图。

图中：1—真空泵；2—真空调节阀；3—真空表；4—抽气阀；5—真空袋；6—废气收集阀Ⅱ；7—空压机；8—废气收集阀Ⅰ；9—气压调节阀；10—气压表；11—进气阀；12—磁致液位传感器；13—截止阀；14—水气交换器；15—左回灌阀；16—右回灌阀；17—上孔压阀；18—回灌阀；19—蠕动泵；20—收集阀Ⅱ；21—渗滤液收集箱；22—收集阀Ⅰ；23—真空罐；24—下孔压压力传感器；25—下孔压阀；26—上孔压压力传感器；27—围压进水阀；28—围压压力传感器；29—围压阀；30—围压增压缸；31—压力室；32—可滑移加热管；33—排气阀；34—轴向压杆；35—载荷传感器；36—轴向液压缸；37—饱和阀；38—水箱；39—恒温水浴。

具体实施方式

如附图所示，本发明增设了渗滤液收集箱21、蠕动泵19、真空袋5及其附属管道，具体实现方式如下：

1、三轴试验围压实现方式：围压增压缸30所产生的压力水通过围压阀29进入压力室31内，压力水的压力由压力室31与围压阀29之间的围压压力传感器28测定；自来水通过围压进水阀27进入压力室31，并由压力室31上方的排气阀33将压力室31内空气排出。打开围压进水阀27及压力室31上方的排气阀33，向压力室31注水，压力室31注满水后关闭排气阀33、围压进水阀27，通过围压增压缸30为压力室31提供试验所需围压，由围压压力传感器28测定压力室围压。

2、轴向载荷实现方式：在压力室31下方安装有轴向液压缸36，压力室31上方固定有载荷传感器35，轴向液压缸36将压力室31托起，使得位于压力室31中心的轴向压杆34与载荷传感器35接触，随着轴向液压缸36持续施力，轴向压杆34将力施加于试样上，力值由载荷传感器35测得。

2、三轴试验中三种饱和试验实现步骤及方式：

①、水头饱和试验：水箱38安装在高于压力室31顶部的地方。水箱38和饱和阀37通过管道与试样底部依次相连。水气交换器14下部、上孔压阀17、左回灌阀15与试样左上部依次通过管道相连，在上孔压阀17与左回灌阀15之间安装有上孔压压力传感器26，试样右上部、右回灌阀16与上孔压压力传感器26通过管道依次相接。在水气交换器14内安装有磁致液位传感器12，在水气交换器14的上方安装有截止阀13。打开饱和阀37、上孔压阀17、左回灌阀15、右回灌阀16和截止阀13。

水箱38中的水通过饱和阀37进入试样底部，按照U型管的原理，水会通过左回灌阀15、右回灌阀16及上孔压阀17进入水气交换器14内部，观察磁致液位传感器12的示值判断是否有水进入水气交换器14,水气交换器14内液位上升则为饱和试验完成，试验完成后关闭所有阀门。

②、抽气饱和试验：空压机7、气压调节阀9、气压表10、进气阀11及水气交换器14的左上方依次通过管道相连。真空泵1、真空调节阀2、真空表3、抽气阀4与真空罐23左上部通过管道依次相连。真空罐23右上部、下孔压阀25与试样底部通过管道依次相连。真空袋5、废气收集阀Ⅰ8及水气交换器14的左上方通过管道依次相接。真空袋5、废气收集阀Ⅱ6及真空罐23的左上方通过管道依次相接。在下孔压阀25与试样底部之间安装有下孔压压力传感器24。

打开废气收集阀Ⅰ8，截止阀13用塑料软管接自来水后打开，自来水通过截止阀13进入水气交换器14，观察磁致液位传感器12示值，至所需水位后，关闭所有阀门。启动空压机7及真空泵1，依次打开进气阀11、上孔压阀17、左回灌阀15、右回灌阀16、抽气阀4和下孔压阀25。通过气压调压阀9和真空调节阀2分别对上、下孔压压力进行调节。通过上孔压压力传感器26及下孔压压力传感器24观察上、下孔压力，两者相等时即完成抽气饱和试验，试验完成后停止空压机5和真空泵1，关闭所有阀门。

③、反压饱和试验：打开围压阀29，对试样施加围压及轴向压力，然后启动空压机7，打开进气阀11、上孔压阀17、左回灌阀15、右回灌阀16、下孔压阀25及废气收集阀Ⅱ6，通过气压调节阀9调节上孔压压力，通过上、下孔压压力传感器26、24可测得实时的上、下孔压压力。两者示值相等后，通过围压增压缸30增加至拟定围压，通过上、下孔压压力传感器26、24和围压压力传感器28测得上、下孔压力增量与围压压力增量，两者相等时即完成饱和试验。停止空压机7，关闭所有阀门。

3、固结试验：完成饱和试验后，打开下孔压阀25、废气收集阀Ⅱ6和围压阀29，通过围压增压缸30保证试验所需围压。观察上孔压压力传感器26示值，示值归零视为固结试验完成。关闭所有阀门。

4、排水剪切试验：打开围压阀29、上孔压阀17、左回灌阀15、右回灌阀16及废气收集阀Ⅰ8。通过观察磁致液位传感器12读数，可测得排水剪切的内体变数据。

5、环境温度对固体废弃物降解压缩速率的影响程度：恒温水浴39将恒定温度的热水循环注入位于试样中心位置的可滑移加热管32内对试样加热及保温，模拟环境温度。

6、渗滤液收集：真空罐23底部、收集阀Ⅰ22与渗滤液收集箱21的左上部依次通过管道相接。渗滤液收集箱21的右上部、收集阀Ⅱ20与水气交换器14的底部通过管道相接。渗滤液收集箱21的底部、蠕动泵19、回灌阀18与上孔压压力传感器26依次通过管道连接。

启动真空泵1，打开下孔压阀25、收集阀A22和抽气阀4可将试样底部的渗滤液抽入真空罐23，并流入渗滤液收集瓶21中。收集完成后关闭所有阀门。

7、渗滤液回灌：打开回灌阀18及左回灌阀15或右回灌阀16，启动蠕动泵19将废液回灌到试样上端，左回灌阀15和右回灌阀16可对试样半个区域进行回灌。

8、气体收集：打开废气收集阀Ⅰ8和废气收集阀Ⅱ6，通过真空袋5将试验中所产生的废气进行收集。

Claims (1)

1.一种固体废弃物物理模拟测试系统，包括压力室，该压力室内装有试样，其特征在于，所述试样左上部和试样右上部分别经左回灌阀、右回灌阀通过管道相互连通，水气交换器下部和渗滤液收集箱的底部分别经上孔压阀和蠕动泵、回灌阀通过管道连接该连通处，渗滤液收集箱的右上部和左上部分别经收集阀Ⅱ、收集阀Ⅰ与水气交换器的底部和真空罐底部通过管道相接；空压机经气压调节阀、进气阀与水气交换器的左上方通过管道相连；真空泵、真空调节阀、抽气阀与真空罐左上部通过管道依次相连，真空罐右上部、下孔压阀与试样底部通过管道依次相连；真空袋分别经废气收集阀Ⅰ、废气收集阀Ⅱ与水气交换器的左上方、真空罐的左上方通过管道相接。