CN210953734U - 一种测定滤料渗透系数与净化性能的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种测定滤料渗透系数与净化性能的装置，包括圆筒，圆筒的外壁上还垂直设置有上测压孔和下测压孔，上测压孔位于下测压孔上方；上测压孔上垂直连接有一根测压管，下测压孔上也垂直连接有一根测压管，测压管与圆筒平行；圆筒内设置有滤板，圆筒内壁上设置有渗水口，渗水口位于圆筒底部，该渗水口的外侧通过橡皮管连接有有机玻璃水槽；圆筒上方设置有机玻璃管，有机玻璃管还设置有阀门；有机玻璃管的上方垂直连接有有机玻璃储存容器；有机玻璃储存容器的正下方设置有铁架台。该装置结构简单，操作流程简便，填补了滤料渗透系数与净化性能测定试验对仪器需求的市场空白，适合推广使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测定滤料渗透系数与净化性能的装置。
背景技术
随着我国城市化的快速发展，城市水环境问题日益严重。城市土地利用导致的地表不透水表面面积的剧增，造成城市雨水径流流量显著增加，流速加快，洪峰产生时间缩短，而城市雨水管网无法及时排走所汇聚的雨水，在城市水文活跃区很容易发生内涝现象。生物滞留池作为LID措施之一，能有效地源头削减雨水和控制污染物迁移，其中滤料的选择至关重要，不同的滤料对曝气生物滤池的渗透与净化效果不径相同，而滤料的渗透系数与净化性能是判定上述效果的重要依据，通过测定滤料的渗透系数与滤料对水样中污染物去除率，即可定量反映其透水性能与净化性能。
目前，实验室测定渗透系数普遍使用的有常水头渗透仪与变水头渗透仪，其中，常水头渗透仪适用于测定渗透系数较大的砂类土等材料；变水头渗透仪适用于测定渗透系数较低粘质土、细粒土等的材料，但两种仪器均不能测定其净化性能。
本实用新型提供了一种测定滤料渗透系数与净化性能的装置，这种装置既能测定滤料渗透系数，也能测定滤料的净化性能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种测定滤料渗透系数与净化性能的装置。
本实用新型提供了一种测定滤料渗透系数与净化性能的装置，包括圆筒，所述圆筒的外壁上垂直设置有上测压孔和下测压孔，所述上测压孔位于下测压孔上方；所述上测压孔上垂直连接有一根测压管，所述下测压孔上也垂直连接有一根测压管，所述测压管与圆筒平行；所述圆筒内设置有滤板；所述圆筒内壁上还设置有渗水口，所述渗水口位于圆筒底部，该渗水口的外侧通过橡皮管连接有有机玻璃水槽；所述的圆筒上方设置有有机玻璃管，所述的有机玻璃管设有阀门；所述的连接有机玻璃管的上方设置有有机玻璃储存容器；所述的支撑有机玻璃容器设置有铁架台。
所述的上测压孔和下测压孔的内径均为1cm，且两测压孔中心间距为10cm。
所述的上测压孔、下测压孔和圆筒连接处设置有铜片。
所述的所述测压管的内径为0.8cm，该测压管的管口与圆筒的上端等高。
所述滤板为多孔结构，位于圆筒底部上方4cm处，该滤板厚度为0.5cm。
所述滤板上的透水孔直径为0.2-0.3cm，透水孔间的间距为孔直径的1.2-1.5倍。
所述渗水口与位于圆筒底部，该渗水口的直径为1cm。
所述靠近圆筒橡皮管上安装有止水夹。
所述的有机玻璃水槽为4.5L。
所述的有机玻璃管设置有阀门。
所述的有机玻璃储存容器采用内径为18cm、高为17cm、有效容积为4L的有机玻璃圆柱。
所述的铁架台的横截面逐渐增大，且高为50cm。
本实用新型所述的测定滤料渗透系数与净化性能的装置与现有装置比较，具有如下显著优点：
(1)该装置结构简单、操作流程简便；
(2)装置既能测定滤料的渗透系数，也能测定其对进水各指标净化效果。
附图说明
图1为本实用新型提供的整体结构正视示意图；
图2为铁架台俯视示意图；
附图标记说明：
1、圆筒；2-1、上测压孔；2-2、下测压孔；3、测压管；4、滤板；5、渗水口；6、有机玻璃槽；7、有机玻璃管；8、有机玻璃储存容器；9、铁架台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，本实用新型实施例提供了一种测定滤料净化性能与渗透系数的装置，包括圆筒1，具体的，圆筒1为上端敞口、下端密封的圆形器皿，筒身采用玻璃材质，净高为40cm，内截直径为12.00cm，外截直径为13cm，筒底为直径为15cm，高为2cm的圆形支座，圆筒1的外壁上垂直设置有上测压孔2-1和下测压孔2-2，上测压孔24位于下测压孔2-2 上方；上测压孔2-1上垂直连接有一根测压管3，下测压孔2-2上也垂直连接有一根测压管3，测压管3与圆筒1平行；圆筒1内设置有滤板4；圆筒1的内壁上设置有渗水口5，渗水口5 位于圆筒1的底部，该渗水口5的外侧通过橡皮管连接有有机玻璃水槽6；圆筒1上方设置有有机玻璃管7，有机玻璃管7并设有阀门；有机玻璃管7上方垂直连接有机玻璃储存容器8 中；有机玻璃储存容器8底部有横截面逐渐增大，高为50cm的铁架台9。
在本实用新型实施例中，圆筒1的外壁上垂直设置的上测压孔2-1和下测压孔2-2的内径均为1cm，且两测压孔中心间距为10cm。上测压孔2-1、下测压孔2-2和圆筒1连接处设置有铜片，测滤料渗透系数时旋开铜片，测滤料净化性能时旋下铜片。测压管3的内径为0.8cm，该测压管3的管口与圆筒1的上端等高。滤板4为多孔结构，位于圆筒1底部上方4cm处，直径与圆筒1内截面直径相同，滤板4是防止滤料通过渗水口流入水槽中，对测定渗透性能与净化性能造成影响；渗水口5位于圆筒1底部，该渗水口5的直径为1cm。橡皮管上安装有止水夹，该止水夹用于调节装置内的水量。有机玻璃槽6的容量为4.5L，由于偶尔滤料渗透系数大，故需采用大规格的有机玻璃槽用于盛接渗水口5排出的渗水量。有机玻璃管7为直径为1cm，且安装有阀门，该阀门用于调节原水出水的水量，防止圆筒1内由于原水出水量过多而溢出圆筒1外。有机玻璃储存容器8采用内径为18cm、高为17cm、有效容积为4L的有机玻璃圆柱。铁架台9的横截面逐渐增大，且高为50cm。
本实用新型所述的测定滤料渗透系数的操作步骤包括：
1)预先将需测量的滤料与需水样准备好，同时准备一个秒表；
2)关闭渗水口5上的止水夹，旋开测压管3的铜片，打开有机玻璃管7的门阀，使水位略高于滤板4；
3)缓慢将滤料放入圆筒1至滤板4处，避免损坏滤板4；
4)装入滤料并要求高出上测压孔2-1二到三厘米，后调节水位至高出滤料顶面2cm左右；
5)打开有机玻璃管7开始往圆筒1中注水，使水由上部注入直至与圆筒1由上到下4-5cm处齐平为止，调节进水流速保证试验处于常水头；
6)检查测压管3水位是否与圆筒1内水位齐平；
7)检查测压管3水位是否与圆筒1内水位齐平。若不齐平，则说明管内有气泡或装备漏气，需调节水位齐平为止；
8)待测压管3水位稳定后，分别测量两测压管3的水头并计算量两者的水头差；
9)开动秒表，用有机玻璃槽6在设定的时间内接取渗水口5排出的渗透水量；
本实用新型计算滤料渗透系数的具体公式为：
K＝QL/AThw hw＝H1-H2
其中：K为滤料渗透系数(cm/s)；Q为时间T内的渗透水量(cm3)；L为量测压孔中心之间的距离(cm)；A为滤料截面积；T为时间秒(s)；hw为上、下测压管的水头损失(cm)；H1、H2分别为上、下测压管水头。
本实用新型所述的测定净化性能的操作步骤包括：
1)预先将测定的滤料与过滤的水样准备好，并把滤料清洗干净，避免影响滤料的净化效果；
2)关闭有机玻璃管7的门阀、关闭渗水口5上的止水夹、旋下测压管3的铜片，把需过滤的水样装入有机玻璃储存容器8中；
3)缓慢将滤料放入圆筒1至滤板4处，避免损坏滤板4；
4)打开有机玻璃管7，打开渗水口5，取出渗滤后的水样；
5)测定原水水样与渗滤后水样的各项指标的浓度，如测定水样前后 NH3-N，SS，COD，TP，TN浓度等；
本发明计算滤料净化性能的具体公式为：
R(V，H)＝(C0-C1)/C0
其中：R(V，H)为原水水样经有机玻璃管7流入圆筒1的流速为V，滤料填充高度为H 时滤料对水样各指标的去除率；C0为原水水样各指标的浓度(mg/L)；C1为渗滤后水样各指标的浓度(mg/L)。
具体实施例：
采集了南京市的多种滤料，以细沙为例，对本实用新型一种测定滤料渗透系数与净化性能的装置进行了试验测试，测定细沙渗透系数的操作步骤与结果如下：
1)准备好细沙，并向有机玻璃储存容器8中注满水，同时准备秒表。
2)关闭渗水口5橡皮管上的止水夹，打开有机玻璃管7的门阀向圆筒1中注水，使水位略高于滤板4。
3)将细沙缓慢放入圆筒1至滤板4处，避免损坏滤板4。
4)装入的细沙并要求高出上测压孔2-1二到三厘米，后调节水位至高出细沙顶面2cm左右。
5)打开有机玻璃管7开始往圆筒1中注水，使水由上部注入直至与圆筒1由上到下4-5cm处齐平为止，调节进水流速保证试验处于常水头。
6)检查测压管3水位是否与圆筒1内水位齐平。
7)待测压管3水位稳定后，分别测量两测压管3的水头并计算量两者的水头差。
8)开动秒表，用有机玻璃槽6在设定的时间内接取渗水口5排出的渗透水量。
将试验结果根据下式计算：
K＝QL/AThw hw＝H1-H2
其中：K为细沙渗透系数(cm/s)；Q为时间T内的渗透水量(cm3)；L为量测压孔中心之间的距离(cm)；A为细沙截面积(cm2)；T为时间秒(s)；hw为上、下测压管的水头损失(cm)；H1、H2分别为上、下测压管水头(cm)。
表1渗透系数计算表
| 滤料 | 滤料面积(cm<sup>2</sup>) | 时间(s) | 流量(ml) | 测压孔中心距离(cm) | 水头差(cm) | 渗透系数(cm/s) |
| 细沙 | 113.04 | 10 | 2.09 | 10 | 6.15 | 0.003 |
测定细沙净化性能的操作步骤与结果如下：
1)预先将测定的滤料与过滤的水样准备好，并把滤料清洗干净，避免影响滤料的净化效果。
2)缓慢将滤料放入圆筒1至滤板4处，避免损坏滤板4。
3)打开有机玻璃管7，打开渗水口5，取出渗滤后的水样。
4)测定原水水样与渗滤后水样的各项指标的浓度，如测定水样前后 NH3-N，SS，COD，TP，TN，Zn浓度等。
将试验结果根据下式计算：
R(V，H)＝(C0-C1)/C0
其中：R(V，H)为原水水样经有机玻璃管7流入圆筒1的流速为V，滤料填充高度为H 时滤料对水样各指标的净化效果，以去除率表示；C0为原水水样各指标的浓度(mg/L)；C1为渗滤后水样各指标的浓度(mg/L)。
表2：H为30cm，V为0.69mL/s的细沙净化效果计算表
| 指标 | 渗滤前水样浓度(mg/L) | 渗滤后水样浓度(mg/L) | 去除率(％) |
| NH<sub>3</sub>-N | 3.36 | 0.17 | 94.94 |
| COD | 250 | 126.98 | 49.21 |
| TN | 10.7 | 1.05 | 90.19 |
| TP | 1.2 | 0.04 | 96.67 |
| Zn | 0.6 | 0.04 | 93.33 |
| ss | 425 | 3.44 | 99.19 |
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本实用新型进行了示例性描述，本本实用新型具体实现方式不受上述方式的限制。本本实用新型可以有各种更改和变化，凡在本本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种测定滤料渗透系数与净化性能装置，其特征在于，包括圆筒(1)，所述圆筒(1)的外壁上垂直设置有上测压孔(2-1)和下测压孔(2-2)，所述上测压孔(2-1)位于下测压孔(2-2)上方；所述上测压孔(2-1)上垂直连接有一根测压管(3)，所述下测压孔(2-2)上也垂直连接有一根测压管(3)，所述测压管(3)与圆筒(1)平行；所述圆筒(1)内设置有滤板(4)，所述圆筒(1)的内壁上设置有渗水口(5)，所述渗水口(5)位于圆筒的底部，该渗水口(5)的外侧通过橡皮管连接有有机玻璃槽(6)；所述的有机玻璃管(7)位于圆筒(1)的上方，所述的有机玻璃管(7)设有门阀；所述的有机玻璃管(7)上方垂直设置有有机玻璃储存容器(8)；所述的有机玻璃储存容器(8)正下方设置有铁架台(9)。
2.如权利要求1所述的测定滤料渗透系数与净化性能装置，其特征在于，所述上测压孔(2-1)和下测压孔(2-2)的内径均为1cm，且两测压孔中心间距为10cm；所述上测压孔(2-1)、下测压孔(2-2)和圆筒(1)连接处设置有铜片。
3.如权利要求1所述的测定滤料渗透系数与净化性能装置，其特征在于，所述测压管(3)的内径为0.8cm，该测压管(3)的管口与圆筒(1)的上端等高。
4.如权利要求1所述的测定滤料渗透系数与净化性能装置，其特征在于，所述滤板(4)为多孔结构，位于圆筒(1)底部上方4cm处，该滤板(4)厚度为0.5cm；所述滤板(4)上的透水孔直径为0.2cm-0.3cm，透水孔间的间距为孔直径的1.2-1.5倍。
5.如权利要求1所述的测定滤料渗透系数与净化性能装置，其特征在于，所述渗水口(5)与位于圆筒(1)底部，该渗水口(5)的直径为1cm。
6.如权利要求1所述的测定滤料渗透系数与净化性能装置，其特征在于，所述橡皮管上安装有止水夹。
7.如权利要求1所述的测定滤料渗透系数与净化性能装置，其特征在于，所述有机玻璃槽(6)的容量为4.5L。
8.如权利要求1所述的测定滤料渗透系数与净化性能装置，其特征在于，所述的有机玻璃管(7)内径为1cm，该有机玻璃管(7)还设有阀门。
9.如权利要求1所述的测定滤料渗透系数与净化性能装置，其特征在于，所述的有机玻璃储存容器(8)采用内径为18cm、高为17cm、有效容积为4L的有机玻璃圆柱。
10.如权利要求1所述的测定滤料渗透系数与净化性能装置，其特征在于，所述的铁架台(9)的横截面逐渐增加，且高为50cm。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116183460A (zh) * | 2022-12-21 | 2023-05-30 | 中山大学 | 一种路基填料渗透性测试装置及方法 |
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| CN116183460A (zh) * | 2022-12-21 | 2023-05-30 | 中山大学 | 一种路基填料渗透性测试装置及方法 |
| CN116183460B (zh) * | 2022-12-21 | 2024-03-15 | 中山大学 | 一种路基填料渗透性测试装置及方法 |
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