CN111829914B - 生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试系统及方法，所述测试系统包括风机(1)、电加热发生器(3)、蒸发器(7)、冷凝管(16)、收集瓶(17)、重量传感器(18)和显示终端(21)，所述风机(1)、电加热发生器(3)、蒸发器(7)、冷凝管(16)和收集瓶(17)依次连接，所述收集瓶(17)置于重量传感器(18)上，所述重量传感器(18)和显示终端(21)电连接。与现有技术相比，本发明实现了对生活垃圾渗滤液基水凝胶蒸发释水速率的实时测定，并通过水质指标的检测实现对其污染物截留性能的定量化研究。

Description

生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试系统

技术领域

本发明涉及污染物的性能测试领域，具体涉及一种生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试系统及方法。

背景技术

生活垃圾渗滤液是城市生活垃圾卫生填埋后产生的二次污染，具有污染物种类繁多、水量大、水质波动大且不呈周期性变化的特点，在大气、降水和垃圾自身降解等作用下，会直接或间接地污染水体，极大地影响了人们对自然水体的利用。为保护自然环境，切实保证人们正常的生产、生活，对垃圾渗滤液进行有效处理是一项紧要任务。

基于渗滤液中含有的-COOH、-OH、C＝C等特征官能团具有发生自由基聚合反应特性，在聚合单体、引发剂和交联剂的存在下，可实现聚合交联反应，进而转化为三位网状水凝胶。水凝胶由于内部孔隙多、比表面积大的特性，具有超强吸水性能，干燥后可应用于渗滤液的吸收和污染的截留。因此需要开发出一种生活垃圾渗滤液基水凝胶污染物的截留性能测试方法与系统，为更好地评价所制备的渗滤液基水凝胶溶胀饱和后，蒸发过程对渗滤液中污染物的截留性能以及其释水速率的影响。

发明内容

本发明的目的就是提供一种生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试系统及方法，实现了对生活垃圾渗滤液基水凝胶蒸发释水速率的实时测定，并通过水质指标的检测实现对其污染物截留性能的定量化研究。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试系统，包括风机、电加热发生器、蒸发器、冷凝管、收集瓶、重量传感器和显示终端，所述风机、电加热发生器、蒸发器、冷凝管和收集瓶依次连接，所述收集瓶置于重量传感器上，所述重量传感器和显示终端电连接。所述测试系统在工作时，蒸发器内放置生活垃圾渗滤液基水凝胶。

进一步地，所述蒸发器包括蒸发器本体以及设于蒸发器本体顶部的密封盖，所述蒸发器本体的底部设有与电加热发生器相连通的进风口，所述蒸发器本体的侧壁上设有与冷凝管相连通的蒸汽出口，所述蒸发器本体内设有用于放置生活垃圾渗滤液基水凝胶的物料托盘。密封盖防止蒸汽溢出，物料托盘上均匀设有通孔，用于气体的均匀分布。

进一步地，所述蒸发器本体外套设有保温层，防止热量损失，保温层的材质采用本领域的技术人员常采用的材质即可。

进一步地，所述蒸发器本体的内壁上设有热传感器，所述保温层的外壁上设有与热传感器电连接的温度显示器。热传感器和温度显示器配合用于测定所述蒸发器内的温度，热传感器和温度显示器的型号和种类采用本领域的技术人员常采用的型号和种类，实现温度实时测量和显示即可。

进一步地，所述蒸发器本体内设有均风板，所述均风板位于进风口的上方，使空气与生活垃圾渗滤液基水凝胶充分接触，蒸发渗滤液，均风板上设有均匀的风孔。

进一步地，所述蒸发器本体的底部呈锥形，均风板平行于锥形的边设置。

进一步地，所述风机和电加热发生器之间设有一号输风管，所述电加热发生器和蒸发器之间设有二号输风管，所述蒸发器和冷凝管之间设有三号输风管。

进一步地，所述二号输风管上设有风量调节阀，用于控制风速。

进一步地，所述三号输风管上设有气体流量计，用于检测蒸汽流量。

进一步地，所述收集瓶采用锥形瓶，用于存储冷凝液，存储的冷凝液可取样进行水质污染指标的测定。

进一步地，所述重量传感器和显示终端之间设有电线，所述电线上设有数字变送器。收集瓶中冷凝液的质量数据通过显示终端进行显示，显示终端为计算机，重量传感器的型号和种类采用本领域的技术人员常采用的型号和种类，实现重量的测量即可，数字变送器的型号和种类采用本领域的技术人员常采用的型号和种类，实现将重量传感器感应到的重量变化转换成数字显示即可。

进一步地，所述风机和蒸发器的底部均设有支脚，便于进行调节和操作。

进一步地，所述重量传感器、数字变送器和显示终端置于桌子上，桌子也设有支脚。

一种基于上述的测试系统的生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试方法，所述测试方法具体包括以下步骤：

(a)将干燥并破碎后的生活垃圾渗滤液基水凝胶置于生活垃圾渗滤液中吸收至饱和，再放入蒸发器中；

(b)风机将空气送至电加热发生器内加热，后送至蒸发器内与饱和的生活垃圾渗滤液基水凝胶充分接触，蒸发水凝胶中含有的渗滤液产生蒸汽；

(c)蒸汽经冷凝管至收集瓶中进行收集，通过重量传感器和显示终端实时记录蒸发速率，待全部蒸发完毕后取样进行水质污染指标的测定。

优选地，步骤(a)中，所述生活垃圾渗滤液基水凝胶的制备方法为：按质量比，取100份生活垃圾渗滤液在70℃的水浴加热搅拌下，加入10-15份丙烯酸、0.8-1.5份N,N-亚甲基双丙烯酰胺和0.08-0.12份过硫酸钾，在70℃下反应20-30min形成凝胶产品，然后冷却至常温取出干燥待用。

优选地，步骤(a)中，生活垃圾渗滤液基水凝胶干燥至恒重后，由高速万能粉碎机破碎，获得细小颗粒，方便生活垃圾渗滤液的吸收，颗粒的粒径根据情况进行选择。

优选地，步骤(a)中，所述生活垃圾渗滤液的水质特征无特别要求。

优选地，步骤(b)中，电加热发生器将空气加热至60～90℃。

本发明先将生活垃圾渗滤液基水凝胶干燥并破碎至所需目数，之后将生活垃圾渗滤液基水凝胶浸泡在生活垃圾渗透液中至完全饱和，再将饱和后的生活垃圾渗滤液基水凝胶置于蒸发器中进行蒸发，蒸发后的渗透液经冷凝管冷凝形成冷凝液，再在收集瓶中被收集，通过所述的重量传感器、数字变送器和显示终端可实现对渗透液的蒸发释水速率实时测定，而且通过事先测定生活垃圾渗透液的组成，再测定收集瓶中冷凝液的水质情况，经过对比可实现对生活垃圾渗滤液基水凝胶对于污染物截留性能的定量化研究。

附图说明

图1为生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试系统的结构示意图。

图中：1-风机；2-一号输风管；3-电加热发生器；4-风量调节阀；5-二号输风管；6-均风板；7-蒸发器；701-蒸发器本体；8-热传感器；9-温度显示器；10-密封盖；11-物料托盘；12-保温层；13-蒸汽出口；14-三号输风管；15-气体流量计；16-冷凝管；17-收集瓶；18-重量传感器；19-电线；20-数字变送器；21-显示终端；22-桌子。

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，一种生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试系统，包括风机1、一号输风管2、电加热发生器3、二号输风管5、蒸发器7、三号输风管14、冷凝管16、收集瓶17、重量传感器18、电线19、数字变送器20和显示终端21，风机1、一号输风管2、电加热发生器3、二号输风管5、蒸发器7、三号输风管14、冷凝管16和收集瓶17依次连接，收集瓶17置于重量传感器18上，重量传感器18、数字变送器20和显示终端21依次连接，重量传感器18和数字变送器20之间设有电线19，数字变送器20和显示终端21之间设有电线19，在测试时，蒸发器7内放置生活垃圾渗滤液基水凝胶，二号输风管5上设有风量调节阀4，三号输风管14上设有气体流量计15。重量传感器18、数字变送器20和显示终端21置于桌子22上，风机1、蒸发器7和桌子22的底部均设有支脚。

蒸发器7包括底部呈锥形的蒸发器本体701以及设于蒸发器本体701顶部的密封盖10，蒸发器本体701的底部设有与电加热发生器3相连通的进风口，蒸发器本体701的侧壁上设有与冷凝管16相连通的蒸汽出口13(位于侧壁的中上部)，蒸发器本体701内设有用于放置生活垃圾渗滤液基水凝胶的物料托盘11和均风板6，均风板6位于进风口和物料托盘11之间，并平行于锥形的边设置，蒸发器本体701外套设有保温层12，蒸发器本体701的内壁上设有热传感器8，保温层12的外壁上设有与热传感器8电连接的温度显示器9。

本发明还提供一种基于上述测试系统的测试方法，所述测试方法具体包括以下步骤：

(a)将干燥并破碎后的水凝胶细颗粒2g置于150mL生活垃圾渗滤液(COD：2250～2860mg/L，氨氮：20～35mg/L，TN：1450～1640mg/L，SS：540～750mg/L)中吸收至饱和，再放入蒸发器7中；

(b)风机1将空气送至电加热发生器3内加热，电加热发生器3加热空气至60℃～90℃，后利用风量调节阀4调整空气的风速，再送至蒸发器7内与饱和的生活垃圾渗滤液基水凝胶充分接触并产生蒸汽；

(c)蒸汽经冷凝管16至收集瓶17中进行收集，通过重量传感器18、数字变送器20和显示终端21实时记录蒸发速率，整个蒸发实验完毕后取冷凝液的水样，进行水质污染指标的测定。

步骤(a)中，生活垃圾渗滤液基水凝胶的制备方法为：按质量比，取100份生活垃圾渗滤液在70℃的水浴加热搅拌下，加入10-15份丙烯酸、0.8-1.5份N,N-亚甲基双丙烯酰胺和0.08-0.12份过硫酸钾，在70℃下反应20-30min形成凝胶产品，然后冷却至常温取出干燥待用。

步骤(a)中，生活垃圾渗滤液基水凝胶干燥至恒重后，由高速万能粉碎机破碎，获得细小颗粒。

步骤(c)中，获得水凝胶的蒸发速率为0.5～1.8液体g/(凝胶g·min)(即每g的水凝胶每分钟蒸发0.5～1.8g的液体)；冷凝液的水质为COD：90～155mg/L，氨氮：0.6～1.2mg/L，TN：14～50mg/L，SS：0～0.8mg/L。明显地可以看到，采用本发明的测试系统和测试方法可用于水凝胶截留性能的测量，且生活垃圾渗滤液基水凝胶对于污染物的截留性能非常优异。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试系统，其特征在于，所述测试系统包括风机（1）、电加热发生器（3）、用于放置生活垃圾渗滤液基水凝胶的蒸发器（7）、冷凝管（16）、用于存储可取样进行水质污染指标测定的冷凝液的收集瓶（17）、重量传感器（18）和显示终端（21），所述风机（1）、电加热发生器（3）、蒸发器（7）、冷凝管（16）和收集瓶（17）依次连接，所述收集瓶（17）置于重量传感器（18）上，所述重量传感器（18）和显示终端（21）电连接，

所述重量传感器（18）和显示终端（21）实时记录蒸发速率。

2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试系统，其特征在于，所述蒸发器（7）包括蒸发器本体（701）以及设于蒸发器本体（701）顶部的密封盖（10），所述蒸发器本体（701）的底部设有与电加热发生器（3）相连通的进风口，所述蒸发器本体（701）的侧壁上设有与冷凝管（16）相连通的蒸汽出口（13），所述蒸发器本体（701）内设有用于放置生活垃圾渗滤液基水凝胶的物料托盘（11）。

3.根据权利要求2所述的一种生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试系统，其特征在于，所述蒸发器本体（701）外套设有保温层（12）。

4.根据权利要求3所述的一种生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试系统，其特征在于，所述蒸发器本体（701）的内壁上设有热传感器（8），所述保温层（12）的外壁上设有与热传感器（8）电连接的温度显示器（9）。

5.根据权利要求2所述的一种生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试系统，其特征在于，所述蒸发器本体（701）内设有均风板（6），所述均风板（6）位于进风口的上方。

6.根据权利要求1所述的一种生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试系统，其特征在于，所述风机（1）和电加热发生器（3）之间设有一号输风管（2），所述电加热发生器（3）和蒸发器（7）之间设有二号输风管（5），所述蒸发器（7）和冷凝管（16）之间设有三号输风管（14）。

7.根据权利要求6所述的一种生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试系统，其特征在于，所述二号输风管（5）上设有风量调节阀（4），所述三号输风管（14）上设有气体流量计（15）。

8.根据权利要求1所述的一种生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试系统，其特征在于，所述重量传感器（18）和显示终端（21）之间设有电线（19），所述电线（19）上设有数字变送器（20）。

9.根据权利要求1所述的一种生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试系统，其特征在于，所述风机（1）和蒸发器（7）的底部均设有支脚。

10.一种基于如权利要求1-9任一项所述的测试系统的生活垃圾渗滤液基水凝胶的污染物截留性能测试方法，其特征在于，所述测试方法具体包括以下步骤：

（a）将干燥并破碎后的生活垃圾渗滤液基水凝胶置于生活垃圾渗滤液中吸收至饱和，再放入蒸发器（7）中；

（b）风机（1）将空气送至电加热发生器（3）内加热，后送至蒸发器（7）内与饱和的生活垃圾渗滤液基水凝胶充分接触并产生蒸汽；

（c）蒸汽经冷凝管（16）至收集瓶（17）中进行收集，通过重量传感器（18）和显示终端（21）实时记录蒸发速率，之后取样进行水质污染指标的测定。

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