CN210775104U - Mbt垃圾田间持水量测定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了MBT垃圾田间持水量测定装置。现在还尚未出现对MBT垃圾材料田间持水量进行测定的装置。本实用新型包括工作台、试样桶、试样桶翻转机构、固定梯块、出水管、出水收集桶、压盖、竖向杠杆组件、加压装置和蓄水箱。所述的工作台开设有基座安置槽，基座安置槽的底部开放；基座置于基座安置槽内；所述基座的两侧焊接有同轴设置的两根连接轴；所述的固定梯块焊接在工作台上，两根连接轴均水平设置，且分别穿过固定梯块开设的一个水平过孔。本实用新型操作简单，且可以测定不同深度处MBT垃圾的田间持水量及变化规律，为垃圾填埋场的渗滤液估算及稳定性分析提供数据支持。
Description
技术领域
本实用新型属于室内土工试验装置技术领域，具体涉及MBT垃圾田间持水量测定的装置，用于模拟MBT垃圾填埋场的田间持水量特性。
背景技术
随着城镇化进程的日益加快，城市化水平的不断提高，越来越多的人移居到城市，城市人口的数量剧增，产生的城市生活垃圾总量逐年增长，部分城市已经面临或即将面临垃圾围城的困境。如何高效地将生活垃圾进行无害化、资源化、减量化处理，已成为城市发展亟待解决的重要课题。(Mechanical-Biological-Treatment)机械生物处理技术，简称MBT垃圾处理技术，最先在欧洲国家应用，该技术通过生物降解、机械捣碎等无害化处理方式，能达到减量、资源利用及减少异味的效果。通过减量处理后的最终产物—MBT垃圾再进行填埋可节省大量的土地资源。由于MBT技术在我国还处于起步引进阶段，对MBT垃圾田间持水量的相关研究较少，为了预测MBT垃圾填埋场的渗滤液产量，发明一种简单、操作方便的MBT垃圾田间持水量测定装置十分必要。目前虽然有文献记载城市生活垃圾或土壤的田间持水量的测定装置，但尚未有MBT垃圾材料田间持水量的测定装置。
城市生活垃圾的田间持水量是垃圾的重要土工指标。垃圾的田间持水量是在排水条件良好的情况下、在垃圾自重应力作用下的最大含水量。当垃圾持水量超过田间持水量时，多余的水将以渗滤液的形式排出，垃圾中的水因毛细作用停留下来。MBT垃圾田间持水量有三种表示方法，第一种表示方法是干重持水量，其定义为：垃圾在田间持水量状态下水重与垃圾干重的比值，以百分数表示；第二种表示方法是湿重持水量，其定义为：垃圾在田间持水量状态下水重与垃圾总重的比值，以百分数表示；第三种表示方法是体积持水量，其定义为：垃圾在田间持水量状态下水的体积与垃圾的总体积的比值，以百分数表示。垃圾的田间持水量是现代卫生填埋场建设需要的重要参数，在填埋场渗滤液产量估算、渗滤液收集和传输、最终覆盖的设计、填埋体的稳定分析、填埋场的扩容和封场后的开发利用等都需要这个指标。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术缺少针对MBT垃圾材料的田间持水量进行测定的问题，提供一种MBT垃圾田间持水量测定装置，实现测定不同深度(压力)处MBT垃圾的田间持水量及变化规律，为垃圾填埋场的渗滤液估算及稳定性分析提供数据支持。
本实用新型包括工作台、试样桶、试样桶翻转机构、固定梯块、出水管、出水收集桶、压盖、竖向杠杆组件、加压装置和蓄水箱；所述的工作台开设有基座安置槽，基座安置槽的底部开放；基座置于基座安置槽内；所述基座的两侧焊接有同轴设置的两根连接轴；所述的固定梯块焊接在工作台上，两根连接轴均水平设置，且分别穿过固定梯块开设的一个水平过孔；所述的试样桶翻转机构包括移动架、齿轮、弧形齿条和弹簧；两根连接轴上均固定有齿轮；移动架两端的两根竖杆与固定梯块开设的两个竖向滑道分别构成滑动副，移动架中部的横杆与固定梯块的内腔通过竖直设置的两根弹簧连接；移动架的横杆上固定有按压块；固定在移动架两根竖杆上的两个弧形齿条与两个齿轮分别啮合；两块连接板固定在基座两侧，且两块连接板远离连接轴的一端均开设水平设置的销孔一；工作台开设有销孔二和关于基座安置槽对称的两个支承孔；两个支承孔均与连接轴同轴设置；基座水平状态下，销孔一与销孔二同轴设置；工作台的销孔二内嵌有插销；两根转动轴与两个支承孔分别构成转动副，且两根转动轴内端与两块连接板分别固定。
所述的试样桶底部设有一体成型的凸环，凸环通过螺栓固定连接在基座上；基座安置槽的长度大于试样桶与基座的高度之和；所述出水管的一端与试样桶顶部开设的出水口连通，另一端通过软管与出水收集桶连通；出水收集桶固定在工作台上；所述试样桶的两端均开放设置，且桶底铺设有渗透层，覆盖层设置在试样桶内，覆盖层的侧部覆盖试样桶的上部出水口；所述的压盖设置在覆盖层上。
所述的竖向杠杆组件包括杠杆、支撑杆和施力杆；所述的支撑杆竖直固定在工作台上，杠杆中部与支撑杆顶端铰接；压盖铰接在杠杆一端，施力杆顶端铰接在杠杆另一端；所述的加压装置包括平衡杆、吊架、砝码架和配重块；所述的吊架顶端焊接在工作台底面，平衡杆中部铰接在吊架底端；平衡杆的一端与施力杆底端铰接，砝码架铰接在平衡杆的另一端；配重块固定在平衡杆远离砝码架的一端。
所述的基座位于试样桶内的位置开设有排水口，排水口顶端连通试样桶，底端连通三通管的第一个接口；三通管的第二个接口处设有阀门；固定柱通过螺栓固定工作台上，蓄水箱固定在固定柱顶端；蓄水箱底端的出水口与三通管的第三个接口通过管道连接，管道上设有阀门；蓄水箱的底端高于试样桶的顶端；所述的搭架呈L形，且搭架的顶端焊接有两块滑移块，滑移块与工作台底面开设的燕尾槽构成滑动副；排水桶置于搭架上。
进一步，所述的覆盖层和渗透层均由滤纸和透水石组成，覆盖层的透水石设置在覆盖层的滤纸上面，渗透层的透水石设置在渗透层的滤纸下面。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果：
1、本实用新型通过压缩和渗透的作用来实现测量，利用蓄水箱由试样桶底部向试样桶注水，并由试样桶侧壁顶部位置出水；利用竖向杠杆组件和加压装置，改变砝码重量，可以使压盖对MBT垃圾试样产生不同竖向压力，来模拟试样在不同填埋深度处的上覆土压力，操作简单，且可以测定不同深度(压力)处MBT垃圾的田间持水量及变化规律，为垃圾填埋场的渗滤液估算及稳定性分析提供数据支持。
2、本实用新型从试样桶倒出MBT垃圾十分方便，可以从工作台一侧拔出插销，然后按压固定梯块上的按压块，对按压块产生一个向上的力，将固定梯块内的移动架提起，使得移动架底端的弧形齿条与相啮合的齿轮分离，使得与齿轮固定的连接轴能够带动基座和试样桶相对固定梯块旋转；当松开手时，移动架在弹簧回复力作用下，使得弧形齿条与齿轮重新啮合，限制连接轴的转动，从而避免基座再次转动；通过多次按压调控，使得试样桶可以缓慢转动，避免转动过快，内部的垃圾被甩出，不利于垃圾的收集。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构立体图；
图2为本实用新型的侧视图；
图3为本实用新型的试样桶及试样桶内部装配关系示意图；
图4为本实用新型基座、固定梯块和试样桶翻转机构的装配关系示意图；
图5为本实用新型中试样桶翻转机构的剖视图；
图6为本实用新型的搭架与工作台的装配示意图；
图7为本实用新型的竖向杠杆组件和加压装置的装配立体图；
图中：1、工作台；2、基座；3、试样桶；4、压盖；5、出水管；6、基座安置槽；7、出水收集桶；8、竖向杠杆组件；9、加压装置；10、插销，11、转动轴；12、蓄水箱；13、砝码架；14、配重块；15、固定梯块，16、按压块；17、连接轴；18、移动架；19、齿轮；20、弧形齿条；21、弹簧；22、三通管；23、搭架；24、排水桶；25、覆盖层；26、渗透层；27、滑移块。
具体实施方式
下面将结合附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1、2、4和5所示，MBT垃圾田间持水量测定装置，包括工作台1、试样桶3、试样桶翻转机构、固定梯块15、出水管5、出水收集桶7、压盖4、竖向杠杆组件、加压装置9和蓄水箱12；工作台1开设有基座安置槽6，基座安置槽6的底部开放；基座2置于基座安置槽6内；基座2两侧焊接有同轴设置的两根连接轴17；固定梯块15焊接在工作台1上，两根连接轴17均水平设置，且分别穿过固定梯块15开设的一个水平过孔；试样桶翻转机构包括移动架18、齿轮19、弧形齿条20和弹簧21；两根连接轴17上均固定有齿轮19；移动架18两端的两根竖杆与固定梯块15开设的两个竖向滑道分别构成滑动副，移动架18中部的横杆与固定梯块15的内腔通过竖直设置的两根弹簧21连接；移动架18的横杆上固定有按压块16；固定在移动架18两根竖杆上的两个弧形齿条20与两个齿轮19分别啮合；两块连接板固定在基座2两侧，且两块连接板远离连接轴17的一端均开设水平设置的销孔一；工作台1开设有销孔二和关于基座安置槽6对称的两个支承孔；两个支承孔均与连接轴17同轴设置；基座2水平状态下，销孔一与销孔二同轴设置；工作台1的销孔二内嵌有插销10；两根转动轴11与两个支承孔分别构成转动副，且两根转动轴11内端与两块连接板分别固定。
如图1、2和3所示，试样桶3底部设有一体成型的凸环，凸环通过螺栓固定连接在基座2上；基座安置槽6呈矩形，长度大于试样桶3与基座的高度之和；基座2连同试样桶3可以经过基座安置槽6翻转至工作台1底部，从而倾倒MBT垃圾；出水管5一端与试样桶3顶部开设的出水口连通，另一端通过软管与出水收集桶7连通；出水收集桶7固定在工作台1上；在翻转试样桶3时，可以将软管从出水收集桶7拔出，避免对软管产生拉扯。试样桶3两端均开放设置，且桶底铺设有渗透层26，渗透层26上堆置MBT垃圾，MBT垃圾上铺设覆盖层25；覆盖层25设置在试样桶3内，覆盖层25的侧部覆盖试样桶3的出水口；覆盖层25和渗透层26均由滤纸和透水石组成，覆盖层的透水石设置在覆盖层的滤纸上面；渗透层的透水石设置在渗透层26的滤纸下面。压盖4设置在覆盖层25上。
透水石为一种生态透水混凝土的固态表现形式，是采用水泥、水、透水砼增强剂掺配高质量的同粒径或间断级配骨料所组成的，并具有一定空隙率的混合材料，可以使得渗透液均匀通过；滤纸由棉质纤维组成，避免一些颗粒较小的垃圾通过；通过覆盖层25与渗透层26可以很好地将MBT垃圾堆置在试样桶3中，方便进行实验。
如图7所示，竖向杠杆组件8包括杠杆、支撑杆和施力杆；支撑杆竖直固定在工作台1上，杠杆中部与支撑杆顶端铰接；压盖4铰接在杠杆一端，施力杆顶端铰接在杠杆另一端；加压装置9包括平衡杆、吊架、砝码架13和配重块14；吊架顶端焊接在工作台1底面，平衡杆中部铰接在吊架底端；平衡杆的一端与施力杆底端铰接，砝码架13铰接在平衡杆的另一端；配重块14固定在平衡杆远离砝码架13的一端。
基座2位于试样桶3内的位置开设有排水口，排水口顶端连通试样桶3，底端连通三通管22的第一个接口；三通管22的第二个接口处设有阀门，起到控制开启和闭合作用；固定柱通过螺栓固定工作台1上，蓄水箱12固定在固定柱顶端；蓄水箱12底端的出水口与三通管22的第三个接口通过管道连接，管道上设有阀门；蓄水箱12的底端高于试样桶3的顶端，可以通过压力差将水注入到试样桶3中。如图2和6所示，搭架23呈L形，且搭架23的顶端焊接有两块滑移块27，滑移块27与工作台1底面开设的燕尾槽构成滑动副；排水桶24置于搭架23上。在翻转基座2和试样桶3时，为了避免三通管22碰撞到排水桶24，可以利用滑移块27沿着燕尾槽滑动，从而使搭架23远离三通管22。
该MBT垃圾田间持水量测定装置，工作原理如下：
将MBT垃圾试样分为若干份分别执行步骤一至步骤六，各份的初始质量M试样呈等差数列；本实施例将MBT垃圾试样分为五份，各份的初始质量分别为1200、1500、1800、2100和2400g。
步骤一：将渗透层26的透水石和滤纸依次铺在试样桶桶底，接着在试样桶3内倒入一份已破碎并搅拌均匀的MBT垃圾试样；然后将覆盖层25的滤纸和透水石依次铺在MBT垃圾试样上，并确保此时覆盖层25的透水石侧部完全覆盖住出水管5。
步骤二：记录蓄水箱12中水的质量(通过记录蓄水箱12中水的体积乘以水的密度换算得到)，打开管道上的阀门，蓄水箱12中的水经三通管22由试样桶3底部向试样桶3内注水，直至试样桶3上的出水管5均匀排出水，且无气泡产生时，此时可视试样为饱和状态，关闭管道上的阀门，记录饱和后从出水管5排出的水量。
步骤三：记录MBT垃圾试样饱和后蓄水箱中剩余水的质量，通过计算得到留在MBT垃圾试样中水的质量M(管道上阀门打开前蓄水箱12中水的质量减去MBT垃圾试样饱和后蓄水箱中剩余水的质量，再减去从出水管5排出的水量，便得到留在MBT垃圾试样中水的质量M)。
步骤四：对饱和后的MBT垃圾试样进行六次压力逐级增大的压力试验，本实施例的六个压力等级分别为25、50、100、200、300和400kPa。压力试验为施加砝码，使加压装置9通过竖向杠杆8和压盖4对MBT垃圾试样施压压力，具体如下：在砝码架上13放置砝码，使得平衡杆靠近配重块14那端翘起，导致施力杆朝上运动，而杠杆带动压盖4产生竖直向下的压力，对MBT垃圾试样进行挤压，从而模拟MBT垃圾试样在不同填埋深度处的上覆土压力；接着打开三通管22第二个接口处的阀门，使三通管22的第二个接口排水直至无水滴落下，然后测量排水桶24中收集的排水质量M2；最后，根据试样桶3顶面到试样桶内腔底面的高度减去试样桶3顶面到MBT垃圾试样的高度，得到加压后的试样高度，结合试样桶3的内腔底面积，计算出田间持水状态下试样的体积V1。
步骤五：六次压力试验后，取出MBT垃圾试样；MBT垃圾试样取出过程具体如下：滑移块27沿着燕尾槽滑动，从而使搭架23远离三通管22；拔出插销10，反复向上按压和松开按压块16，使得基座2逐渐转动带动试样桶3顶端朝下；其中，向上压按压块16时，对移动架18施加一个向上的力，弹簧21被压缩，使得与移动架18固定的弧形齿条20向上移动，并与齿轮19脱离，此时基座带动试样桶3转动一个角度；松开按压块16时，按压块16在弹簧21回复力作用下使得移动架18复位，弧形齿条20再次与齿轮19啮合，基座2停止转动；试样桶3顶端朝下到位后，MBT垃圾试样由试样桶3倒出，并放入烘箱内，设置烘箱温度为65℃，烘干至恒重，记录烘干后的MBT垃圾试样质量为M1。
步骤六：计算田间持水状态下的MBT垃圾试样质量M0＝M试样+M-M2，然后计算三种田间持水量如下：
干重持水量：
湿重持水量：
体积持水量：
本实用新型通过研究MBT垃圾土的田间持水量特性，为填埋场渗滤液产量预测及安全稳定性提供参考。
Claims (2)
1.MBT垃圾田间持水量测定装置，包括工作台、试样桶、试样桶翻转机构、固定梯块、出水管、出水收集桶、压盖、竖向杠杆组件、加压装置和蓄水箱，其特征在于：所述的工作台开设有基座安置槽，基座安置槽的底部开放；基座置于基座安置槽内；所述基座的两侧焊接有同轴设置的两根连接轴；所述的固定梯块焊接在工作台上，两根连接轴均水平设置，且分别穿过固定梯块开设的一个水平过孔；所述的试样桶翻转机构包括移动架、齿轮、弧形齿条和弹簧；两根连接轴上均固定有齿轮；移动架两端的两根竖杆与固定梯块开设的两个竖向滑道分别构成滑动副，移动架中部的横杆与固定梯块的内腔通过竖直设置的两根弹簧连接；移动架的横杆上固定有按压块；固定在移动架两根竖杆上的两个弧形齿条与两个齿轮分别啮合；两块连接板固定在基座两侧，且两块连接板远离连接轴的一端均开设水平设置的销孔一；工作台开设有销孔二和关于基座安置槽对称的两个支承孔；两个支承孔均与连接轴同轴设置；基座水平状态下，销孔一与销孔二同轴设置；工作台的销孔二内嵌有插销；两根转动轴与两个支承孔分别构成转动副，且两根转动轴内端与两块连接板分别固定；
所述的试样桶底部设有一体成型的凸环，凸环通过螺栓固定连接在基座上；基座安置槽的长度大于试样桶与基座的高度之和；所述出水管的一端与试样桶顶部开设的出水口连通，另一端通过软管与出水收集桶连通；出水收集桶固定在工作台上；所述试样桶的两端均开放设置，且桶底铺设有渗透层，覆盖层设置在试样桶内，覆盖层的侧部覆盖试样桶的出水口；所述的压盖设置在覆盖层上；
所述的竖向杠杆组件包括杠杆、支撑杆和施力杆；所述的支撑杆竖直固定在工作台上，杠杆中部与支撑杆顶端铰接；压盖铰接在杠杆一端，施力杆顶端铰接在杠杆另一端；所述的加压装置包括平衡杆、吊架、砝码架和配重块；所述的吊架顶端焊接在工作台底面，平衡杆中部铰接在吊架底端；平衡杆的一端与施力杆底端铰接，砝码架铰接在平衡杆的另一端；配重块固定在平衡杆远离砝码架的一端；
所述的基座位于试样桶内的位置开设有排水口，排水口顶端连通试样桶，底端连通三通管的第一个接口；三通管的第二个接口处设有阀门；固定柱通过螺栓固定工作台上，蓄水箱固定在固定柱顶端；蓄水箱底端的出水口与三通管的第三个接口通过管道连接，管道上设有阀门；蓄水箱的底端高于试样桶的顶端；搭架呈L形，且搭架的顶端焊接有两块滑移块，滑移块与工作台底面开设的燕尾槽构成滑动副；排水桶置于搭架上。
2.根据权利要求1所述的MBT垃圾田间持水量测定装置，其特征在于：所述的覆盖层和渗透层均由滤纸和透水石组成，覆盖层的透水石设置在覆盖层的滤纸上面，渗透层的透水石设置在渗透层的滤纸下面。
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2019
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|---|---|---|---|---|
| CN110274842A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-09-24 | 浙江理工大学 | Mbt垃圾田间持水量测定装置及测量方法 |
| CN110274842B (zh) * | 2019-07-12 | 2024-03-22 | 浙江理工大学 | Mbt垃圾田间持水量测量方法 |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |