CN208596054U - 一种土壤渗滤液原位采集装置 - Google Patents

一种土壤渗滤液原位采集装置 Download PDF

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万莹
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本实用新型公开了一种土壤渗滤液原位采集装置,涉及污染土壤调查与修复效果评估领域。所述装置包括渗滤液采集系统、渗滤液导流系统和储液系统,所述的渗滤液采集系统插入土壤采集渗滤液,滤液采集系统与渗滤液导流系统相连通,所述的渗滤液由滤液采集系统采集,经渗滤液导流系统流入储液系统。渗滤液采集系统包括采集面、采集孔、集液腔和引流管,所述的采集孔在采集面上均匀分布,所述的渗滤液由重力通过采集孔流入集液腔内,由集液腔进入引流管,再由引流管进入导流系统;本实用新型提供了一种土壤渗滤液原位采集装置,克服了现有技术渗滤液采集过程造成误差较大的缺陷,结构简单,操作方便,利于推广。

Description

一种土壤渗滤液原位采集装置
技术领域
本实用新型专利涉及污染土壤(场地)调查与修复效果评估领域,具体涉及土壤渗滤液原位采集装置。
背景技术
土壤包气带一般是指地面以下潜水面以上的地带,带内的土和岩石的空隙中没有被水充满,包含有空气。包气带中的水主要的存在形式是气态水、吸附水、薄膜水和毛细管水,当降水或地表水下渗时,可暂时出现重力水。
在开展污染土壤(场地)调查时,包气带是重点关注的部分。在降雨或灌溉时,地表水通过土壤空隙进入包气带,在重力作用下,包气带中的水分会下渗至深层,这部分水在下渗过程中,会溶出包气带土壤中的部分污染物,溶出的污染物量在一定程度上也反映了包气带土壤的污染特征;同样,在开展污染土壤(场地)修复效果评估时,修复土壤中污染物的浸出性(淋滤性)也是一项重要的指标,可以反映出经治理修复的土壤的稳定化效果。因此,科学采集包气带土壤的渗滤液是开展污染土壤(场地)调查和修复效果评估的关键技术之一。
当前,包气带土壤渗滤液的采集与分析主要是通过淋滤模拟试验开展,各类淋滤试验大致可分为3类:其一是萃取试验(extraction test),包括毒性淋滤试验(toxiccharacteristic leaching procedure,TCLP)(US EPA,SW846-1311)和合成沉降淋滤试验(synthetic precipitation leaching procedure,SPLP)(US EPA,SW846-1312);其二是半动态试验(semi-dynamic test),如ANS16.1(ANS 1986)和CEN块体水槽试验(monolithictank test)(CEN/TC292);其三是动态试验(dynamic test),如ASTM土柱淋滤试验(up-flowpercolation test)(ASTM D4874-95 2001)和欧洲标准土柱淋滤试验(up-flowpercolation test)(prEN14405 2002)等。
尽管上述各种淋滤试验规范广泛为环境岩土工程研究者所采用,但均存在下述不足之处:其一是萃取试验中所使用的土样均要求粉碎并过筛,这与现场非扰动污染土样有很大差别;其二是TCLP仅适合于模拟废弃物填埋场有机废弃物分解所产生的有机酸情况,与污染土壤(场地)有所区别;其三是SPLP可以模拟酸雨对于污染土壤淋滤性状的影响,使其更加适合用于评价重金属污染土壤的淋滤特性,在我国,酸雨现象已经成为很严重的环境污染问题,使用SPLP可更有效地评价我国地区酸雨对于固化/稳定化法处理后的重金属污染土壤淋滤特性的影响;其四是柱状试验中未施加上覆压力,这与污染场地的现场情况不符,且若没有上覆压力,可能导致土样与淋滤仪器的接触界面发生渗漏,从而影响试验结果。此外,淋滤试验中用的淋洗剂一般是配制的溶液,与实际的降雨(灌溉水)成分有很大的区别,导致试验中淋洗溶出的污染物与实际情况差别也较大。
为了评估固体废物遇水浸淋溶出的有害物质的危害性,我国现已制定出正式的固体废物浸出毒性国家标准—《固体废物浸出毒性浸出方法翻转法》(GB 5086.1-1997)及《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ 557-2010),然而,以上标准采用的是静态试验方法,用该法测定出的结果与实际的工程数据之间存在着明显的差距。
综上分析,积极开发适用于土壤渗滤液的原位采集装置,科学采集包气带土壤的渗漏液对于全面客观的评价土壤污染状况及污染土壤的修复效果具有重要意义。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有技术中土壤渗滤液的采集过程造成采样误差较大、结果分析不准确、与实际情况差异较大的问题,本实用新型旨在提供一种简单方便,可大大降低采样误差的土壤渗滤液原位采集装置。
2.技术方案
为了解决上述问题,本实用新型所采用的技术方案如下:
本发明提供了一种土壤渗滤液原位采集装置,所述装置包括渗滤液采集系统、渗滤液导流系统和储液系统,所述的滤液采集系统与渗滤液导流系统相连通,所述的渗滤液采集系统插入土壤采集渗滤液,由渗滤液采集系统采集的渗滤液经渗滤液导流系统流入储液系统。
作为本发明更进一步的改进,所述的渗滤液采集系统包括采集面、采集孔、集液腔和引流管,所述的采集孔在采集面上均匀分布,所述的集液腔末端密封并与引流管相连通,所述的渗滤液由重力通过采集孔流入集液腔内,由集液腔进入引流管,再由引流管进入渗滤液导流系统。
作为本发明更进一步的改进,在使用状态下,所述的采集系统的垂直截面为倒立的三角形。
作为本发明更进一步的改进,所述的采集系统的自由端为尖头。
作为本发明更进一步的改进,所述的采集孔为圆形;
作为本发明更进一步的改进,所述的采集孔孔径为1~3mm,孔间距5~10mm。
作为本发明更进一步的改进,所述的渗滤液导流系统包括导流管和螺旋接头,所述的集液腔通过引流管及螺旋接头与导流管一端连接,所述的导流管另一端与储液系统连接。
作为本发明更进一步的改进,所述的储液系统包括橡胶塞、储液瓶和通气管;所述的储液瓶用于存储采集的渗滤液;所述的橡胶塞位于储液瓶的瓶口部位,其上设置两个插入孔,其中一个用于固定导流管,另一个用于固定通气管。
作为本发明更进一步的改进,所述的通气管一端连通大气,并设置为弯头管路;另一端插入储液瓶中并保持插入端在储液瓶最高水位线以上。
3.有益效果
相比于现有技术,本实用新型的有益效果为:
(1)本实用新型的土壤渗滤液原位采集装置,在分析污染土壤的渗滤液特征时,直接将采集系统深入土体内部进行原位采集,大大降低了因土壤扰动带来的试验误差。且本实用新型的装置可以在降雨或灌溉之前,将采集装置固定在土体中,不需要人工值守,在降雨或灌溉时可自动采集渗滤液,有效避免了在降雨或是灌溉作业的同时采集渗滤液样品带来的不便及误差;而现有技术一般是采集土样后采用淋滤(浸提)试验进行模拟分析,造成的误差很大:1)土壤经扰动后,其结构遭到破坏,与自然状态下的土体结构有很大的差别;2)采用土柱进行模拟试验时,土样与淋滤仪器的接触界面容易发生渗漏,使得渗滤液未经土体而直接进入采集系统中。
(2)本实用新型的土壤渗滤液原位采集装置,实现了土壤渗滤液原位采集,而现有的土壤渗滤液污染特征分析是采用人工配置的淋洗液(浸提剂)对土壤进行淋洗(浸提),其成分与实际的雨水、灌溉水成分有很大的差别,从而导致试验中淋洗(浸出)的污染物与实际情况差别较大。本实用新型的装置采用原位采集的方式可很好地采集自然降雨或灌溉条件下产生的土壤渗滤液,从而更真实的反映土壤在自然条件下产生的渗滤液污染特征。
(3)本实用新型的土壤渗滤液原位采集装置,主要是借助重力作用通过采集面上密布的采集孔流入集液腔,最终进入储液系统,从而保证了渗滤液产生的自然属性。而现有的一些渗滤液采集技术是借助负压作用,将土壤中的溶液吸取至采集系统中,这不仅容易将土壤颗粒吸入采集系统造成堵塞,而且负压作用下吸取到的是土壤中的溶液(如吸附水、薄膜水、毛细管水等),而不是纯粹的土壤渗滤液。
(4)本实用新型的土壤渗滤液原位采集装置,将渗滤液采集系统设计成密布采集孔的采集面,与现有技术中渗滤液采集系统相比具有更大的采集面积,采集到的渗滤液直接流入收集装置,避免渗滤液的流失;且将采集系统垂直截面设计成三角形结构,有利于将采集面采集的渗滤液在集液腔中汇集,并引流至导流系统及收集系统中,有效避免了渗滤液采集后与雨水或灌溉水的接触,降低了渗滤液被外界因素干扰的风险。
(5)本实用新型的土壤渗滤液原位采集装置,其储液系统包括通气管,通气管一端插入储液瓶最高水位线以上,另一端暴露于空气中,可以保持储液瓶内外压力平衡,确保渗滤液可以借助重力作用进行采集;且将通气孔设置弯头可以有效防止雨水淋入或灌溉水混入对渗滤液采集造成的误差。
(6)本实用新型的土壤渗滤液原位采集装置结构简单,设计科学,易于操作,方便拆卸和清洗,无需动力,且成本低廉,利于推广。
附图说明
图1为本装置整体结构示意图;
图2为渗滤液采集系统侧视结构示意图;
图3为渗滤液采集系统俯视平面结构示意图;
图4为渗滤液采集系统垂直截面结构示意图;
图5为本装置使用方式示意图;
图6为本装置清洗专用毛刷结构示意图。
其中,1、渗滤液采集系统;2、渗滤液导流系统;3、储液系统;101、采集面;102、采集孔;103、集液腔;104、引流管;201、螺旋接头;202、导流管;301、橡胶塞;302、储液瓶;303、通气管。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。
实施例1
本实施例提供了一种土壤渗滤液原位采集装置,图1为本装置整体结构示意图,如图1所示,所述装置包括渗滤液采集系统1、渗滤液导流系统2和储液系统3,渗滤液采集系统1与渗滤液导流系统2相连通,使用时,渗滤液采集系统1插入土壤采集渗滤液,经采集的渗滤液经渗滤液导流系统2流入储液系统3。
图2为渗滤液采集系统1的侧视结构示意图,如图2所示,所述的渗滤液采集系统1包括采集面101、采集孔102、集液腔103和引流管104,采集孔102在采集面101上密布、均匀分布,如图4所示,使用状态下,采集系统1的垂直截面为倒立的三角形,采集面101为三角形的底面;采集面101及另外两个面(即为三角形的两个腰)共同组成的空腔为集液腔103;如图2及图4所示,集液腔103末端密封并与引流管104相连通。
渗滤液采集系统1自由端(即为远离储液系统3的一端)为渐收缩的尖头,另一端由引流管104与渗滤液导流系统2相连通。
使用时,将渗滤液采集系统1的尖头水平插入土样内部,采集面101水平朝上,土样中的渗滤液由重力作用通过采集孔102流入采集面101下方的集液腔103内,由集液腔103进入引流管104,再由引流管104进入渗滤液导流系统2,最终导入至储液系统3中。
渗滤液采集系统1的垂直截面设置成倒立的三角形可以使上部采集面101采集的渗滤液进入集液腔103后,易于汇集并通过引流管104及导流管202引流至渗滤液导流系统2中,有效避免了渗滤液采集后与雨水或灌溉水的接触,降低了渗滤液被外界因素干扰的风险。
为了增加装置的耐用性,所述渗滤液采集系统1使用不锈钢材质。
渗滤液导流系统2包括导流管202和螺旋接头201,集液腔103通过引流管104及螺旋接头201与导流管202一端连接,所述的导流管202另一端与储液系统3连接。
导流管202采用不锈钢材质,可以采用90°~120°弯头结构,导流管202与竖直方向角度大于90°时(例如120°)可以使渗滤液采集系统1插入土壤时与水平方向呈一定角度,其中采集的渗滤液由重力作用更容易自动通过渗滤液导流系统2进入储液系统3,大大提高采集及运输效率,更进一步避免了渗滤液采集后与雨水或灌溉水的接触,降低了渗滤液被外界因素干扰的风险。
储液系统3包括橡胶塞301、储液瓶302和通气管303;储液瓶302用于存储采集的渗滤液;橡胶塞301位于储液瓶302的瓶口部位,其上设置两个插入孔,一个用于插入及固定导流管202,另一个用于插入并固定通气管303。根据渗滤液样品分析指标要求,储液瓶302可选用不同材质,亦可预先在储液瓶302中放置样品保护剂。
通气管303一端连通大气,并设置为弯头管路,目的为了防止降水落入储液瓶302中,另一端插入储液瓶302中且插入端在储液瓶302最高水位线以上。
本实施例的土壤渗滤液原位采集装置的使用方法如下:
本实施例的土壤渗滤液原位采集装置使用方法如图5所示,如图5所示,在降雨来临前或是地表灌溉前将装置安装至采集现场。安装前,要先进行测量放线,确定好渗滤液采集深度,然后开挖土壤剖面,剖面地表宽约1m,长约1.2m,深度根据渗滤液采集深度确定,渗滤液采集深度再加上采样装置的高度即为剖面深度,剖面底部设置一平台,方便储液瓶302放置,同时做好土壤剖面的防雨排涝措施。如果采样深度较深,剖面地表长度可适当延长,并将采样剖面对面设置成台阶状,方便技术人员下到采样坑中安装采样装置。
安装采样装置前,应对该装置进行清洗,清洗时,可将导流管202、储液系统3拆开分别清洗。渗滤液采集系统1要用专用的毛刷清洗,图6为本装置清洗专用毛刷结构示意图,用毛刷反复刷洗集液腔103,将其中残留的泥土全部清洗干净,并检查渗滤液采集孔102是否堵塞,要保证采集孔102畅通。
导流管202可用合适的毛刷进行清洗,弯头处要特别注意清洗干净。储液瓶302清洗应先将橡胶塞301拆下,用毛刷清洗干净,并检查通气管303是否畅通。以上各部分用清水清洗干净后,需根据样品分析要求,再用专用的清洗剂进行清洗,清洗完成后,将采样装置各部分静置晾干或是置于烘箱中低温烘干备用。
安装采样装置时,可先将渗滤液采集系统1取下,将导流管202通过螺旋接头201与引流管104连接旋紧,并保证导流管202另一端竖直向下,然后将导流管202作为手柄,采集面101向上,垂直土体或略向上倾斜插入土体中,插入时应缓慢,不得使用蛮力,以防毁坏渗滤液采集系统1和渗滤液导流系统2;当土壤粘性较大或是较为紧实,难以插入时,可以用橡胶锤轻轻敲入土体中。渗滤液采集系统1安装完成后,再将储液瓶302连接至导流管202上,并保证储液瓶302竖直放置,瓶口密封,通气管303朝下。根据渗滤液分析指标的要求,可在储液瓶302中预先加入合适的样品保护剂。
一次降雨事件完成或是地表灌溉完成后,储液瓶302中储存的渗滤液满足样品分析要求时即采样完成。取样品时,可先将橡胶塞301轻轻拔出,然后移出储液瓶302,转移至样品储存装置中,转运至实验室进行分析;采样系统拔出时,切忌用蛮力拔,可先左右或上下晃动,小心地拔出采样系统,以免损伤装置。采样系统取出后,将采样坑填平,恢复至原样,并将采样装置清洗干净,静置自然晾干或是用烘箱低温烘干,放回装置储存箱中,以备下次使用。
如果需要采集不同深度土壤渗滤液,可根据样品采集要求,设置多个不同深度的采样剖面,分别安装采样装置后,同时进行不同深度土壤渗滤液的采集。
实施例2
本实施例基本与实施例1相同,不同之处在于:
所述的集液腔103垂直截面为等腰三角形,所述的采集孔102为圆形;孔径为1mm,孔间距5mm。
实施例3
本实施例基本与实施例1相同,不同之处在于:
所述的集液腔103垂直截面为等腰三角形,所述三角形的高10mm;所述的采集孔102为圆形;孔径为3mm,孔间距10mm。
实施例4
本实施例基本与实施例1相同,不同之处在于:
所述的渗滤液采集系统1水平长度为400mm,宽度为50mm。所述的采集孔102为圆形;孔径为2mm,孔间距8mm。
以上示意性地对本实用新型创造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实用新型创造的实施方式示意图,实际的结构并不局限于此。所以,如果本领域的技术人员受其启示,在不脱离本创造宗旨的情况下,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,均应属于本专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种土壤渗滤液原位采集装置,其特征在于:所述装置包括渗滤液采集系统(1)、渗滤液导流系统(2)和储液系统(3),所述的渗滤液采集系统(1)与渗滤液导流系统(2)相连通,所述的渗滤液采集系统(1)插入土壤采集渗滤液,由渗滤液采集系统(1)采集的渗滤液经渗滤液导流系统(2)流入储液系统(3)。
2.根据权利要求1所述的土壤渗滤液原位采集装置,其特征在于:所述的渗滤液采集系统(1)包括采集面(101)、采集孔(102)、集液腔(103)和引流管(104),所述的采集孔(102)在采集面(101)上均匀分布,所述的集液腔(103)末端密封并与引流管(104)相连通;所述的渗滤液由重力通过采集孔(102)流入集液腔(103)内,由集液腔(103)进入引流管(104),再由引流管(104)进入渗滤液导流系统(2)。
3.根据权利要求1或2所述的土壤渗滤液原位采集装置,其特征在于:所述的采集系统(1)的垂直截面为倒立的三角形。
4.根据权利要求3所述的土壤渗滤液原位采集装置,其特征在于:所述的采集系统(1)的自由端为尖头。
5.根据权利要求2所述的土壤渗滤液原位采集装置,其特征在于:所述的渗滤液导流系统(2)包括导流管(202)和螺旋接头(201),所述的集液腔(103)通过引流管(104)及螺旋接头(201)与导流管(202)一端连接,所述的导流管(202)另一端与储液系统(3)连接。
6.根据权利要求5所述的一种土壤渗滤液原位采集装置,其特征在于:所述的储液系统(3)包括橡胶塞(301)、储液瓶(302)和通气管(303);所述的储液瓶(302)用于存储采集的渗滤液;所述的橡胶塞(301)位于储液瓶(302)的瓶口部位,其上设置两个插入孔,其中一个用于固定导流管(202),另一个用于固定通气管(303)。
7.根据权利要求6所述的一种土壤渗滤液原位采集装置,其特征在于:所述的通气管(303)一端连通大气,并设置为弯头管路;另一端插入储液瓶(302)中并保持插入端在储液瓶(302)最高水位线以上。
8.根据权利要求2或5所述的土壤渗滤液原位采集装置,其特征在于:所述的采集孔(102)为圆形。
9.根据权利要求8所述的土壤渗滤液原位采集装置,其特征在于:所述的采集孔(102)为孔径为1~3mm,孔间距5~10mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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