CN215493583U - 一种可再生集料回用过程环境污染物溶出特征的分析装置 - Google Patents

Abstract

一种可再生集料回用过程环境污染物溶出特征的分析装置，储水箱配有盖板，并在盖板上设有注水孔；储水箱通过输水软管连接压力调节器，压力调节器通过输水软管与可调节喷头连接；可调节喷头位于淋滤柱的上方，淋滤柱内铺设上粗颗粒石英砂、可再生集料和下粗颗粒石英砂，淋滤柱内布置有盐分传感器、水势传感器、含水率传感器和液体提取计；淋滤柱的柱体底部采用带孔槽圆板作封底，带孔槽圆板的底部连接锥形收集器，锥形收集器的底部出口设置滤液瓶，带孔槽圆板与淋滤柱的柱体、锥形收集器固定在支撑底板上，支撑底板固定在固定支架上。本发明可以减少实验故障，维护低流量下的有效均匀淋滤，并可对污染物的溶出过程和浓度水平进行实时监测。

Description

一种可再生集料回用过程环境污染物溶出特征的分析装置

技术领域

本实用新型属于可再生集料的淋滤毒性浸出分析装置领域，具体涉及外源水淋滤、污染物溶出的一种小型淋滤装置。

背景技术

近年来，随着人们生活质量的提高，产生越来越多的固体废弃物。焚烧凭借能有效降低固体废弃物的体积和质量等优势，已日益成为处理这些废弃物的主流技术。但焚烧不是终端处理，仍然会残余20％左右的不可燃废弃物，在日益紧张的土地利用趋势下，传统的填埋处理已不能满足这类废弃物的妥善处理。现阶段，经过一系列的工艺，将不可燃废弃物加工成具有工程级配的可再生集料措施已广泛接受实施。根据已有的研究和工程实践表明，已有一些地区将可再生集料作为路基回填材料或其他建筑材料替代品。然而，可再生集料中含有多种重金属，比如高含量的Cu、Zn、Pb以及大量碱金属离子Na⁺、K⁺和溶盐Cl^-和SO₄ ^2-等。在外源水淋滤作用下，这些重金属将随着水域环境发生迁移和浸出等，会严重污染周围的土壤和地下水体。因此，有必要对其长期的环境影响做出合理评估，以做出准确的预防措施。土柱淋滤试验是一种比较贴近实际使用的评价装置，研究可再生集料在外源水作用下造成水土污染的作用机理，对于解决可再生集料在工程应用中导致的水土污染问题有着重要的理论及现实意义。

为此，设计一套可再生集料回用过程环境污染物在外源水淋滤下溶出的小型分析装置，用来评估集料工程应用对环境的污染情况变得尤为必要。国内外虽有用于类似研究的实验装置，但仍存在以下缺陷：1.流量较小时，难以实现有效的淋滤效果，且淋滤均匀性较差，实验数据失真；2.装置对污染物的溶出过程和浓度水平检测不足，且提取浸出剂过程复杂；3.淋滤装置依赖电动泵，难以避免长期使用情况下泵的损坏情况。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本实用新型提供一种简单易操作且精确的毒性溶出分析装置，模拟分析外源水淋滤作用下，再生集料中环境污染物如重金属和溶盐等溶出情况。该装置可以减少实验故障，维护低流量下的有效均匀淋滤，并可对污染物的溶出过程和浓度水平进行实时监测。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可再生集料回用过程环境污染物溶出特征的分析装置，包括储水箱、压力调节器、可调节喷头、淋滤柱、带孔槽圆板、锥形滤液收集器和固定支架，所述储水箱配有盖板，并在盖板上设有注水孔；所述储水箱通过输水软管连接压力调节器，所述压力调节器通过输水软管与可调节喷头连接；所述可调节喷头位于淋滤柱的上方，所述淋滤柱内铺设上粗颗粒石英砂、可再生集料和下粗颗粒石英砂，淋滤柱内布置有盐分传感器、水势传感器、含水率传感器和液体提取计；所述淋滤柱的柱体底部采用带孔槽圆板作封底，带孔槽圆板的底部连接锥形收集器，所述锥形收集器的底部出口设置滤液瓶，所述带孔槽圆板与淋滤柱的柱体、锥形收集器固定在支撑底板上，所述支撑底板固定在固定支架上。

进一步，所述压力调节器由带有溢流口的玻璃箱组成，所述溢流口的下方设置溢流瓶，所述压力调节器与通过升降机构安装在固定支架上，所述升降机构可以采用丝杠螺母机构，通过驱动电机驱动；当然，也可以采用其他升降方式。工作时压力调节器水位始终稳固在溢流口水位，通过改变压力调节器的高度进而改变淋滤水的压力。

再进一步，所述可调节喷头包括旋转发生器、旋转喷淋器、可控渗流板、旋转盖板和旋转杆，所述旋转杆可转动地安装在固定支架，所述旋转发生器与旋转杆转动连接，所述旋转盖板可转动地在旋转杆的下部，所述可控渗流板固定安装在旋转杆的下端，所述旋转盖板与所述可控渗流板配合，所述可控渗流板下方连接所述旋转喷淋器。

更进一步，所述盐分传感器、水势传感器、含水率传感器和液体提取计布置于同一层，并在不同高度均匀布置六层，实现对污染物溶出和浓度水平的监测。

优选的，所述盐分传感器、水势传感器、含水率传感器和液体提取计均与信号接收器连接，所述信号接收器与笔记本电脑连接。实现对监测数据的采集以及存储工作。

所述固定支架的底部设置轮毂。

本实用新型的技术构思为：设计一种可进行环境污染物在外源水淋滤下溶出的小型实验装置，该装置供水压力调节不依赖于泵，减少装置损坏的概率；在淋滤喷头内布置可调节渗流板，实现小流量要求下的有效淋滤，并设计旋转喷淋结构实现对柱体的均匀淋滤；在淋滤柱内不同高度布置整套监测元件，实现对环境污染物溶出过程和浓度水平的观察。

本实用新型的有益效果主要表现在：减少实验故障，维护低流量下的有效均匀淋滤，并可对污染物的溶出过程和浓度水平进行实时监测。

附图说明

图1为本实用新型淋滤装置整体结构示意图。

图2为本实用新型压力调节器结构示意图。

图3为本实用新型可调节喷头结构示意图。

图4为传感器布置层中传感器示意图。

图5为可控渗流板俯视图和旋转喷淋器俯视图。

图6为可控渗流板和旋转盖板的三维连接图

其中1、储水箱；2、输水软管；3、压力调节器；4、升降机构；5、可调节喷头；6、淋滤柱；7、传感器布置层；8、锥形收集器；9、带孔槽圆板；10、滤液瓶；11、支撑底板；12、固定支架；13、轮毂；14、信号接收器；15、笔记本电脑；16、石英砂层；17、可再生集料层；18、第一阀门；31、溢流口；32、溢流瓶；33、进水口；34、第二阀门；51、进水口；52、旋转发生器；53、旋转杆；54、可控渗流板；55、旋转喷淋器；56、旋转盖板；57、桨片；71、液体提取计；72、含水率传感器；73、水势传感器；74、盐分传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1～图6，一种可再生集料回用过程环境污染物溶出特征的分析装置，包括储水箱1、压力调节器3、可调节喷头5、淋滤柱6、带孔槽圆板9、锥形收集器8和固定支架12，所述储水箱1配有盖板，并在盖板上设有注水孔；所述储水箱1通过输水软2管连接压力调节器3，所述压力调节器3通过输水软管与可调节喷头5连接；所述可调节喷头5位于淋滤柱6的上方，所述淋滤柱6内铺设上粗颗粒石英砂16、可再生集料17和下粗颗粒石英砂，淋滤柱6内布置有盐分传感器74、水势传感器73、含水率传感器72和液体提取计71；所述淋滤柱6的柱体底部采用带孔槽圆板9作封底，带孔槽圆板9的底部连接锥形收集器8，所述锥形收集器8的底部出口设置滤液瓶10，所述带孔槽圆板9与淋滤柱6的柱体、锥形收集器8固定在支撑底板11上，所述支撑底板11固定在固定支架12上。

进一步，所述压力调节器3由带有溢流口31的玻璃箱组成，所述溢流口31的下方设置溢流瓶32，所述压力调节器与通过升降机构4安装在固定支架12上，所述升降机构4可以采用丝杠螺母机构，通过驱动电机驱动；当然，也可以采用其他升降方式。工作时压力调节器水位始终稳固在溢流口水位，通过改变压力调节器的高度进而改变淋滤水的压力。

再进一步，所述可调节喷头5包括旋转发生器52、旋转喷淋器55、可控渗流板54、旋转盖板56和旋转杆53，所述旋转杆53可转动地安装在固定支架12上，所述旋转发生器52与旋转杆53转动连接，所述旋转盖板56可转动地在旋转杆的下部，所述可控渗流板54固定安装在旋转杆的下端，所述旋转盖板56与所述可控渗流板54配合，所述可控渗流板54下方连接所述旋转喷淋器55。其中旋转喷淋器55实现淋滤的均匀化，可控渗流板54可以调节浸取剂的通流面积，可实现在低流速下的有效淋滤。

更进一步，所述盐分传感器74、水势传感器73、含水率传感器72和液体提取计71布置于同一层，并在不同高度均匀布置六层，实现对污染物溶出和浓度水平的监测。

优选的，所述盐分传感器74、水势传感器73、含水率传感器72和液体提取计71均与信号接收器14连接，所述信号接收器14与笔记本电脑15连接。实现对监测数据的采集以及存储工作。

所述固定支架12的底部设置轮毂13。

在实验开始前，将淋滤柱6、带孔槽圆板9和锥形液收集器8通过螺栓固定在支撑底板11上；之后按照实验需要装填可再生集料层17，并在其上下方各铺一层粗颗粒石英砂层16，同时在每个传感器布置层7填埋液体提取计71、含水率传感器72、水势传感器73和盐分传感器74；根据实验需要通过调节升降机构4的高度，调节压力调节器3的位置；储水箱1添加配制而成的模拟外源水，关闭第一阀门18、第二阀门34，由进水口33向压力调节器3内注入模拟外源水，直至液位与溢流口31持平。实验开始时，打开第一阀门18、第二阀门34，模拟外源水通过输水软管2依次流过压力调节器3、进水口51、旋转发生器52、可控渗流板54、旋转喷淋器55，外源水按一定压力均匀进入淋滤柱6，并在重力的作用下慢慢渗滤，实现外源水淋滤的模拟。埋设在传感器布置层7的含水率传感器72、水势传感器73和盐分传感器74，监测淋滤柱6内的相关数据，并由信号接收器14接受处理，存储于笔记本电脑15，液体提取计71可提取传感器布置层7的渗滤液，用于检测分析环境污染物的浓度。

压力调节器3放置在升降机构4上，升降机构4与固定支架12通过螺纹连接，通过驱动升降机构4，可调节压力调节器3的高度。压力调节器3中液位始终与溢流口31持平，多余外源水流进溢流瓶32，并通过调节第一阀门18、第二阀门34使两者流量持平。更好的案例为：第一阀门18设置为电动阀，溢流瓶32内布置压力传感器35，控制系统36连接压力传感器35和第一阀门18，从而读取压力传感器35测得的溢流瓶内的水位，控制第一阀门18的开度。

可调节喷头5位于淋滤柱6的上方，模拟外源水通过进水口51进入可调节喷头5，并在旋转发生器52内冲击旋转杆53上的浆片57，使旋转杆53发生转动，随后模拟外源水通过可控渗流板54，在限流的情况下，由旋转喷淋器55均匀的淋滤在淋滤柱6的上方。其中可控渗流板54均匀布置4个渗流孔区域，并在每个渗流区域下方布置有2个喷头，同时配有与渗流区域相同的盖板56，通过旋转盖板56，可改变可控渗流板54的渗流面积，从而实现在低流量下的小通流面积，保持有效淋滤。旋转杆53和可控渗流板54，旋转喷淋器55，盖板56为一体，在旋转杆53的带动下缓缓旋转，实现喷头55的旋转均匀喷淋。

由上述内容可知，本发明设计合理且操作简单，该装置供水压力调节不依赖于泵，减少装置损坏的概率，操作简单、安全性高；可实现小流量要求下的有效均匀淋滤，并可模拟不同实验条件下的淋滤实验，应用范围广、实用性强；在淋滤柱内不同高度布置整套监测元件，实现对环境污染物溶出过程和浓度水平的观察，操作简洁、误差小。

本说明书的实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本实用新型构思所能想到的等同技术手段。

Claims (6)

1.一种可再生集料回用过程环境污染物溶出特征的分析装置，其特征在于，所述分析装置包括储水箱、压力调节器、可调节喷头、淋滤柱、带孔槽圆板、锥形滤液收集器和固定支架，所述储水箱配有盖板，并在盖板上设有注水孔；所述储水箱通过输水软管连接压力调节器，所述压力调节器通过输水软管与可调节喷头连接；所述可调节喷头位于淋滤柱的上方，所述淋滤柱内铺设上粗颗粒石英砂、可再生集料和下粗颗粒石英砂，淋滤柱内布置有盐分传感器、水势传感器、含水率传感器和液体提取计；所述淋滤柱的柱体底部采用带孔槽圆板作封底，带孔槽圆板的底部连接锥形收集器，所述锥形收集器的底部出口设置滤液瓶，所述带孔槽圆板与淋滤柱的柱体、锥形收集器固定在支撑底板上，所述支撑底板固定在固定支架上。

2.如权利要求1所述的可再生集料回用过程环境污染物溶出特征的分析装置，其特征在于：所述压力调节器由带有溢流口的玻璃箱组成，所述溢流口的下方设置溢流瓶，所述压力调节器与通过升降机构安装在固定支架上。

3.如权利要求1或2所述的可再生集料回用过程环境污染物溶出特征的分析装置，其特征在于：所述可调节喷头包括旋转发生器、旋转喷淋器、可控渗流板、旋转盖板和旋转杆，所述旋转杆可转动地安装在固定支架，所述旋转发生器与旋转杆转动连接，所述旋转盖板可转动地在旋转杆的下部，所述可控渗流板固定安装在旋转杆的下端，所述旋转盖板与所述可控渗流板配合，所述可控渗流板下方连接所述旋转喷淋器。

4.如权利要求1或2所述的可再生集料回用过程环境污染物溶出特征的分析装置，其特征在于：所述盐分传感器、水势传感器、含水率传感器和液体提取计布置于同一层，并在不同高度均匀布置六层，实现对污染物溶出和浓度水平的监测。

5.如权利要求4所述的可再生集料回用过程环境污染物溶出特征的分析装置，其特征在于：所述盐分传感器、水势传感器、含水率传感器和液体提取计均与信号接收器连接，所述信号接收器与笔记本电脑连接。

6.如权利要求1或2所述的可再生集料回用过程环境污染物溶出特征的分析装置，其特征在于：所述固定支架的底部设置轮毂。

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