多級加壓式水體汙染物在淤泥土層中遷移模擬試驗裝置製造方法
2023-05-27 14:39:01
多級加壓式水體汙染物在淤泥土層中遷移模擬試驗裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種多級加壓式水體汙染物在淤泥土層中遷移模擬試驗裝置，包括：水箱，通過管道連接水泵，並在管道上設有補水閥，另外連接有一放空閥；空壓機通過管道依次連接穩壓閥、壓力表後分別連接水箱和土層柱，並在連接水箱的管道上設有壓力平衡閥；土層柱至少設有兩個，各土層柱之間首尾相連，每個土層柱末端均連接一取樣三通閥，最後一個土層柱連接一個量控制兼取樣閥，第一個土層柱頂部通過連接管道連接水箱底部，並在該連接管道上設有注水閥；恆溫箱土層柱和取樣三通閥都放置於恆溫箱內。與現有技術相比，本發明裝置為耐壓結構，操作方便，利用壓縮空氣產生的壓力模擬水體的深度，可以模擬0-100米水體的深度，真實的再現了自然狀況。
【專利說明】多級加壓式水體汙染物在淤泥土層中遷移模擬試驗裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及水體汙染物研究裝置，特別是一種多級加壓式水體汙染物在淤泥土層 中遷移模擬實驗裝置。
【背景技術】
[0002] 土地作為"生命之基，萬物之母"，在人類繁衍、生活中扮演著重要的角色。但是長 期以來，隨著經濟發展和城市化的加速，人類活動產生的各種汙染物大部分都最終進入了 土壤，當土壤中含有害物質過多，超過土壤的自淨能力，就會引起土壤的組成、結構和功能 發生變化，微生物活動受到抑制，有害物質或其分解產物在土壤中逐漸積累通過"土壤一植 物一人體"，或通過"土壤一水一人體"間接被人體吸收，達到危害人體健康的程度，就是土 壤汙染。現在土壤汙染問題日益凸現，對生態環境、食品安全和人體健康構成嚴重威脅。
[0003] 土壤汙染大致可分為無機汙染物和有機汙染物兩大類。無機汙染物主要包括酸、 鹼、重金屬，鹽類、含砷、硒、氟的化合物等。其中，汞、鎘、鉛、鉻和砷等重金屬汙染物導致的 土壤汙染尤為突出。有機汙染物主要包括有機農藥、酚類、氰化物、石油、合成洗滌劑、3， 4_苯並芘以及由城市汙水、汙泥及廄肥帶來的有害微生物等。常見的土壤汙染物大部分是 化學物質，因此土壤汙染物的鑑定大部分都是針對其中化學物質的鑑定。土壤中不明或未 知化學物質快速鑑定是一個涉及面廣、科技含量高、能創造巨大經濟和社會效益的技術領 域。目前，世界各國政府、科學界和產業界都已意識到這一點，正致力於研發新的設備和技 術，提1?檢測能力。
[0004] 在研究汙染物在土層中遷移情況的試驗過程中，往往需要使用到能模擬汙染物在 淤泥土層中遷移的裝置。
[0005] 模擬自然界中汙染物在淤泥土層中遷移，其原理是通過空壓機對連接土層柱的水 箱加壓，模擬不同深度的地下土壤壓力，同時將土層柱放置在恆溫箱內，模擬地下溫度環 境。在完全模擬地下淤泥土層的環境下，對目標汙染物在淤泥土層中遷移進行模擬試驗。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種結構簡單、操作 方便，適合於長時間的運行（例如數月），便於取樣的多級加壓式水體汙染物在淤泥土層中 遷移模擬試驗裝置。
[0007] 本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種多級加壓式水體汙染物在淤泥 土層中遷移模擬試驗裝置，其特徵在於，包括：
[0008] 水箱，通過管道連接水泵，並在管道上設有控制水的流量和流速的補水閥，另外連 接有一放空閥；水泵把水源中的水抽進水箱，水箱儲水，放空閥控制水箱內的壓力，注水時 打開排空，實驗時關閉以便加壓；
[0009] 空壓機，通過管道依次連接穩壓閥、壓力表後分別連接水箱和土層柱，並在連接水 箱的管道上設有壓力平衡閥；壓力平衡閥實驗開始時，將其打開可以平衡水箱和土層柱之 間的壓力；壓力表穩壓調節閥相連，可以監控空壓機的壓力；穩壓調節閥可調節壓力至所 需大小，其數值可用壓力觀測；空壓機提供穩定的氣體壓力，讓空氣流過水箱和土層柱，讓 其產生壓力。
[0010] 土層柱，至少設有兩個，各土層柱之間首尾相連，每個土層柱末端均連接一取樣三 通閥，這樣使得土層柱的總體長度增長了很多，同時也方便各個土層柱之間的獨立取樣，使 得實驗時取樣更加方便，可選樣品範圍更大；最後一個土層柱連接一個量控制兼取樣閥，最 後樣品液從這裡流出，並可以通過它控制液體的流量，第一個土層柱頂部通過連接管道連 接水箱底部，並在該連接管道上設有注水閥，它控制著流入土層柱的水量；在每一個土層柱 外面都連著一個取樣三通閥，打開則可以收集液體用於檢測，關閉則讓液體繼續在管道中 流動，這使得樣品液採集有了更多的選擇空間，也可更精確的測試出汙染物在土壤中的流 動情況；
[0011] 恆溫箱，土層柱和取樣三通閥都放置於恆溫箱內，可根據需要調節恆溫箱溫度，使 土層溫度更加接近自然情況，測試結果更加精確。
[0012] 所述的土層柱頂部設有可拆卸的頂蓋，底部設有一微孔板，液體可以通過其小孔， 但不讓泥土和汙泥進入管道，以防止發生堵塞。
[0013] 所述的空壓機連接穩壓調節閥，壓力表後分兩路，一路連接壓力平衡閥和水箱，一 路連接第一個土層柱。在封閉土層柱的情況下關閉壓力平衡閥，打開空壓機，調節穩壓調節 閥，觀察壓力表，直至達到試驗要求的壓力，使水箱密封，打開壓力平衡閥，使整個裝置的壓 力達到平衡，模擬地下土層的環境。
[0014] 與水泵，空壓機裝置及恆溫箱內土層柱相連的水箱：所述水箱一路連接補水閥和 水泵，可以隨時補充水箱內水；一路連接注水閥及第一個土層柱，模擬雨水及其他流入地下 的水對於淤泥土層中汙染物遷移的影響；另一路連接空壓裝置，保證水箱內的壓力與土層 柱中的壓力保持一致；水箱上方裝有放空閥，補水時可打開放空閥。
[0015] 與現有技術相比，本發明有如下優點：
[0016] 1、土層柱平行排列，根據研究需要選取柱對的數量，每個柱末端都有取樣口，可以 靈活、方便提取水樣。
[0017] 2、通過控制流量或截止水流，可以進行靜態或慢速動態滲水情況下汙染物遷移， 沉降的研究。
[0018] 3、本發明結構簡單，易於維護，適合於長時間的運行（例如數月）。
[0019] 4、適用於金屬離子與有機汙染物，包括水溶性的或水不溶性的物質。
[0020] 5、在適當條件下，可以進行深水條件淤泥活性的研究（需要排除柱中的空氣）。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1為【具體實施方式】中所述的一種多級加壓式水體汙染物在淤泥土層中遷移模 擬實驗裝置的結構示意圖；
[0022] 圖中：1-水泵、2-補水閥、3-水箱、4-放空閥、5-壓力平衡閥、6-空壓機、7-穩壓 調節閥、8-壓力表、9-A 土層柱、10-恆溫箱、11-B 土層柱、12-C 土層柱、13-微孔板、14-取樣 三通閥、15-流量控制兼取樣閥、16-注水閥。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0024] 實施例
[0025] 如圖1所示，一種多級加壓式水體汙染物在淤泥土層中遷移模擬試驗裝置，包括：
[0026] 水箱3,通過管道連接水泵1，並在管道上設有控制水的流量和流速的補水閥2,另 外連接有一放空閥4 ;水泵1把水源中的水抽進水箱，水箱3儲水，放空閥4控制水箱內的 壓力，注水時打開排空，實驗時關閉以便加壓；
[0027] 空壓機6,通過管道依次連接穩壓調節閥7、壓力表8後，分成兩路，一路連接壓力 平衡閥5和水箱3, 一路連接第一個A 土層柱9。在封閉土層柱的情況下關閉壓力平衡閥5， 打開空壓機6,調節穩壓調節閥7,觀察壓力表8,直至達到試驗要求的壓力，使水箱3密封， 打開壓力平衡閥5,使整個裝置的壓力達到平衡，模擬地下土層的環境。壓力平衡閥實驗開 始時，將壓力平衡閥5打開可以平衡水箱3和土層柱之間的壓力；壓力表8穩壓調節閥7相 連，可以監控空壓機6的壓力；穩壓調節閥7可調節壓力至所需大小，其數值可用壓力表8 觀測；空壓機6提供穩定的氣體壓力，讓空氣流過水箱和土層柱，讓其產生壓力。
[0028] 土層柱，至少設有兩個（本實施例中設有三個：A 土層柱9、B 土層柱11、C 土層柱 12)，各土層柱之間首尾相連，每個土層柱末端均連接一取樣三通閥14,這樣使得土層柱的 總體長度增長了很多，同時也方便各個土層柱之間的獨立取樣，使得實驗時取樣更加方便， 可選樣品範圍更大；最後一個土層柱即C 土層柱12連接一個量控制兼取樣閥15,最後樣品 液從這裡流出，並可以通過它控制液體的流量，第一個土層柱頂A 土層柱9頂部通過連接管 道連接水箱3底部，並在該連接管道上設有注水閥16,它控制著流入土層柱的水量；在每一 個土層柱外面都連著一個取樣三通閥14,打開則可以收集液體用於檢測，關閉則讓液體繼 續在管道中流動，這使得樣品液採集有了更多的選擇空間，也可更精確的測試出汙染物在 土壤中的流動情況；
[0029] 恆溫箱10, 土層柱和取樣三通閥都放置於恆溫箱內，可根據需要調節恆溫箱溫度， 使土層溫度更加接近自然情況，測試結果更加精確。
[0030] 所述的土層柱頂部設有可拆卸的頂蓋，底部設有一微孔板13,液體可以通過其小 孔，但不讓泥土和汙泥進入管道，以防止發生堵塞。
[0031] 試驗時，打開土層柱的密封頂蓋，按不同的試驗要求將各柱裝入不同的淤泥或土 層，及水，驅趕空氣，調節恆溫箱10的溫度至試驗要求溫度，靜置一段時間。將目標汙染物 按試驗要求的量裝入A 土層柱9的頂部，關閉頂蓋及取樣三通閥14和流量控制兼取樣閥 15,使整個裝置封閉。將穩壓調節閥7調至需要的壓力，啟動空壓機6對裝置加壓。關閉補 水閥2、放空閥4、打開壓力平衡閥5使水箱3壓力與裝置平衡。這樣通過注水閥16和裝置 尾端的流量控制兼取樣閥15進行水量和流量的調節。在一定時間後，通過各個取樣三通閥 14、流量控制兼取樣閥15進行取樣分析。
【權利要求】
1. 一種多級加壓式水體汙染物在淤泥土層中遷移模擬試驗裝置，其特徵在於，包括： 水箱，通過管道連接水泵，並在管道上設有控制水的流量和流速的補水閥，另外連接有 一放空閥； 空壓機，通過管道依次連接穩壓閥、壓力表後分別連接水箱和土層柱，並在連接水箱的 管道上設有壓力平衡閥； 土層柱，至少設有兩個，各土層柱之間首尾相連，每個土層柱末端均連接一取樣三通 閥，最後一個土層柱連接一個量控制兼取樣閥，第一個土層柱頂部通過連接管道連接水箱 底部，並在該連接管道上設有注水閥； 恆溫箱，土層柱和取樣三通閥都放置於恆溫箱內。
2. 根據權利要求1所述的一種多級加壓式水體汙染物在淤泥土層中遷移模擬試驗裝 置，其特徵在於，所述的土層柱頂部設有可拆卸的頂蓋，底部設有一微孔板。
3. 根據權利要求1所述的一種多級加壓式水體汙染物在淤泥土層中遷移模擬試驗裝 置，其特徵在於，所述的空壓機連接穩壓調節閥，壓力表後分兩路，一路連接壓力平衡閥和 水箱，一路連接第一個土層柱。
4. 根據權利要求1所述的一種多級加壓式水體汙染物在淤泥土層中遷移模擬試驗裝 置，其特徵在於，所述水箱一路連接補水閥和水泵，可以隨時補充水箱內水；一路連接注水 閥及第一個土層柱，模擬雨水及其他流入地下的水對於淤泥土層中汙染物遷移的影響；另 一路連接空壓裝置，保證水箱內的壓力與土層柱中的壓力保持一致。
5. 根據權利要求1所述的一種多級加壓式水體汙染物在淤泥土層中遷移模擬試驗裝 置，其特徵在於，所述水箱上方裝有放空閥，補水時可打開放空閥。
【文檔編號】G01N13/04GK104155218SQ201410395165
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月12日 優先權日:2014年8月12日
【發明者】段路路, 麥永懿, 張小沁, 劉剛, 黃婧, 何源 申請人:上海化工研究院, 上海天科化工檢測有限公司