一種地下揮發性有機物原位測試系統的製作方法

2023-07-10 12:37:16 1

專利名稱：一種地下揮發性有機物原位測試系統的製作方法
技術領域：
本實用新型公開了一種地下揮發性有機物原位測試系統，屬於資源與環境技術領 域。
背景技術：
我國的土地汙染尤其是耕地汙染越來越嚴重。大量的工業和生活廢水、廢渣不經 處理直接排放到河流及地表，給土壤帶來了極大的汙染，目前全國受汙染的耕地約有1.5 億畝，汙水灌溉汙染耕地3250萬畝，固體廢棄物堆存佔地和毀田200萬畝，合計約佔中國耕 地總面積的1/10以上，並且每年以較快的速度在增長。據《第一次全國汙染源普查公報》，全國各類源廢水排放總量2092. 81億噸，廢氣 排放總量637203. 69億立方米。未來幾年間，國家將重點加強以上汙染物的減排及治理工 作，保護生態環境，特別是土壤環境安全。隨著我國經濟和社會的蓬勃發展，在持續的城市化進程中，各大城市進行戰略布 局的重新規劃，大量工廠進行搬遷，企業遺留下許多被汙染的場地，據統計我國「毒地」的面 積相當於12個北京。當對這些土地進行重新開發時，如果不對其做環評和勘測，以及採取 相應的修復手段，會留下嚴重的環境風險，2007年初武漢「毒地」事件就造成了嚴重的人員 傷亡和巨大的財產損失。揮發性有機汙染物作為土壤汙染的重要來源，具有吸附性、不均勻性、隱蔽性和滯 後性，只有通過對土壤樣品進行測試才能發現其危害，吸附於土壤表面的有機物很難檢測 到，必須通過加熱等手段才能精確測試其濃度和種類，因此土壤有機物汙染一般不被重視， 同時，從遭受汙染到產生「惡果」往往需要一個相當長的過程，其對人體的健康危害極大。加 強土壤環境監測，提高測試的精度，根據測試結果制定相應的有效措施進行土壤修復，這對 於保護人民生命安全和緩解土地資源緊缺的現狀迫在眉睫！因此，提供一種使用方便、功 能強大的揮發性有機汙染物測試系統，不僅有利於保護生態環境和人民生命安全，而且能 為汙染物土壤傳輸規律的研究和修復提供數據和技術支持。目前，國內外所研發的相關測 試系統及設備或多或少存在以下幾個方面的問題(1)地下土壤系統本身是一個平衡的整體，異位測試必將改變其相關參數，數據缺 乏真實性。(2)地下汙染物傳輸是一個動態變化過程，隨深度變化較大，測試深度太小影響分 析的全面性。(3)吸附的揮發性有機物有遇熱揮發的性質，且隨溫度的變化揮發量不同，常溫測 試其精度難保證。(4)大多數裝置未能實現數據同步自動採集，溫度控制和流量測試功能，這必將影 響測試周期和結果分析。隨著國家對環境信息的需求與日俱增，需要大量的相關環境監測設備，重點需要 具有自主智慧財產權的實施性能好、自動化程度高和系統功能完善的汙染物測試裝置及系統。對於土壤有機物汙染，則需要一套原位，在不同深度和溫變下能準確測試汙染物種類、 濃度和流量等的集加熱、溫控和數據同步採集於一體的測試設備或系統。
發明內容針對上述存在的問題，本實用新型的目的在於提供一種結構合理、測試深度大、加 熱和溫控相結合、測試項目多、操作方便的揮發性有機物原位測試系統，其技術解決方案 為一種地下揮發性有機物原位測試系統，測試系統由探頭、吸風機、流量計、揮發性 有機物測試儀、溫控儀及連接管道組成，探頭由加熱裝置、溫度傳感器、防水透氣膜、導熱體 構成，在探頭中部設有內凹的儲氣倉，防水透氣膜位於儲氣倉的開口處，在探頭中軸線上開 有由頂部向下延伸的導氣孔，導氣孔下端對稱開有與其貫通的進氣孔，進氣孔位於儲氣倉 內，加熱裝置位於儲氣倉下方，並鑲嵌在探頭內，加熱裝置與探頭的三個接觸面上設有絕緣 隔熱材料，加熱裝置的開放面上設有導熱體，導熱體位於上下絕緣隔熱材料之間，在儲氣倉 和加熱裝置之間設有溫度傳感器，導氣孔上端與導氣管一端密封連接，導氣管的另一端與 吸風機的進氣口密封連接，吸風機的出氣口通過第一輸氣管與流量計的進氣口密封連接， 流量計的出氣口通過第二輸氣管與揮發性有機物測試儀進氣口密封連接，加熱裝置通過電 線與溫控儀連接，溫度傳感器通過纜線與溫控儀連接。所述的加熱裝置採用電阻絲。所述的導氣管為硬質管。所述的導熱體的導熱率大於400W/m*k。由於採用了以上技術方案，本實用新型的測試系統集加熱、溫控、數據同步採集於 一體，探頭中設有加熱裝置，受熱土壤中的揮發性有機物在吸風機作用下依次流經流量計、 揮發性有機物測試儀，可實現對不同深度土壤在不同溫度下揮發性有機汙染物種類、流量 及濃度的測試。該測試系統具有結構合理、操作方便、測試項目多、測試周期短等特點。通 過該測試系統開展土壤環境檢測，為理論分析和數值模擬研究提供大量數據，同時可為土 壤環境質量評價和汙染治理提供技術支持。

圖1是本實用新型測試系統的使用狀態示意圖。圖2是探頭的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述一種地下揮發性有機物原位測試系統，測試系統由探頭2、吸風機6、流量計5、揮 發性有機物測試儀4、溫控儀3及連接管道組成，探頭2由加熱裝置11、溫度傳感器10、防 水透氣膜13、導熱體14構成，在探頭2中部開有凹槽，凹槽開口處覆有防水透氣膜13，防水 透氣膜13位於儲氣倉17的開口處，防水透氣膜13和凹槽形成儲氣倉17，防水透氣膜13防 止固體顆粒和地下水進入儲氣倉17，在探頭2中軸線上開有由頂部向下延伸的導氣孔16， 導氣孔16下端對稱開有與其貫通的進氣孔15，進氣孔15位於儲氣倉17內，加熱裝置11位於儲氣倉17下方，加熱裝置11採用電阻絲，加熱裝置11鑲嵌在探頭2內，加熱裝置11的 開放面上設有導熱體14，導熱體14的導熱率大於400W/m*k，導熱體14可選用銅質材料或 銀質材料，加熱裝置11與探頭2的另外三個接觸面上設有絕緣隔熱材料12，與探頭2絕緣 隔熱，以免造成探頭2受熱，影響其使用壽命和加熱範圍，在儲氣倉17和加熱裝置11之間 設有溫度傳感器10，溫度傳感器10位於探頭2的外表面處，溫度傳感器10用於測土壤加 熱溫度，導氣孔16上端與導氣管8 一端密封連接，導氣管8為硬質管，用於輸送探頭2和防 止變形而阻塞氣體流通，導氣管8的另一端與吸風機6的進氣口密封連接，吸風機6抽取揮 發了的有機物，吸風機6的出氣口通過第一輸氣管7與流量計5的進氣口密封連接，流量計 5測試該深度土壤揮發性有機物的含量，可以得到土壤汙染的程度，流量計5的出氣口通過 第二輸氣管9與揮發性有機物測試儀4進氣口密封連接，該測試儀能測量揮發性有機物的 種類、濃度並自動採集數據和繪圖，加熱裝置11通過電線與溫控儀3連接，溫度傳感器10 通過纜線與溫控儀3連接。 鑽機1鑽入土壤設定深度，將導氣管8與探頭2頂部連接，然後將探頭2送至測試 位置，並將導氣管8固定於鑽機1上，保證測試系統的穩定，再將吸風機6、流量計5、揮發性 有機物測試儀4和溫控儀3連接安裝，通過溫控儀3設定土壤加熱溫度，加熱裝置11對土 壤進行加熱，土壤溫度通過溫度傳感器10反饋給溫控儀3，溫控儀3根據反饋溫度控制加熱 裝置11的加熱，土壤中受熱揮發的有機物在吸風機6的作用下經防水透氣膜13進入儲氣 倉17，然後氣體從進氣口 15流經導氣孔16、導氣管8進入吸風機6，繼而通過導氣管流入流 量計5，測試總的揮發性有機物含量，最後氣體流入揮發性有機物測試儀4，揮發性有機物 測試儀4在線同步自動測試和採集氣體的種類、濃度數據，並繪圖分析。
權利要求一種地下揮發性有機物原位測試系統，測試系統包括探頭(2)、吸風機(6)、流量計(5)、揮發性有機物測試儀(4)、溫控儀(3)及連接管道，其特徵在於探頭(2)由加熱裝置(11)、溫度傳感器(10)、防水透氣膜(13)、導熱體(14)構成，在探頭(2)中部設有內凹的儲氣倉(17)，防水透氣膜(13)位於儲氣倉(17)的開口處，在探頭(2)中軸線上開有由頂部向下延伸的導氣孔(16)，導氣孔(16)下端對稱開有與其貫通的進氣孔(15)，進氣孔(15)位於儲氣倉(17)內，加熱裝置(11)位於儲氣倉(17)下方，並鑲嵌在探頭(2)內，加熱裝置(11)與探頭(2)的三個接觸面上設有絕緣隔熱材料(12)，加熱裝置(11)的開放面上設有導熱體(14)，導熱體(14)位於上下絕緣隔熱材料(12)之間，在儲氣倉(17)和加熱裝置(11)之間設有溫度傳感器(10)，導氣孔(16)上端與導氣管(8)一端密封連接，導氣管(8)的另一端與吸風機(6)的進氣口密封連接，吸風機(6)的出氣口通過第一輸氣管(7)與流量計(5)的進氣口密封連接，流量計(5)的出氣口通過第二輸氣管(9)與揮發性有機物測試儀(4)進氣口密封連接，加熱裝置(11)通過電線與溫控儀(3)連接，溫度傳感器(10)通過纜線與溫控儀(3)連接。
2.如權利要求1所述的一種地下揮發性有機物原位測試系統，其特徵在於所述的加 熱裝置(11)採用電阻絲。
3.如權利要求1所述的一種地下揮發性有機物原位測試系統，其特徵在於所述的導 氣管(8)為硬質管。
4.如權利要求1所述的一種地下揮發性有機物原位測試系統，其特徵在於所述的導 熱體(14)的導熱率大於400W/m*k。
專利摘要本實用新型公開了一種地下揮發性有機物原位測試系統，系統由探頭、流量計、吸風機、揮發性有機物測試儀、溫控儀及連接管道組成。本測試系統適用於測試飽和—非飽和土壤內的揮發性有機汙染物。探頭中設有加熱裝置，受熱土壤中的揮發性有機物在吸風機作用下依次流經流量計、揮發性有機物測試儀，可實現對不同深度土壤在不同溫度下揮發性有機汙染物種類、流量、濃度的測試。測試系統具有結構簡單、操作方便、測試項目多、測試周期短等特點。為揭示揮發性有機汙染物地下遷移轉化規律提供數據，同時為土壤環境監測、汙染控制及治理提供技術支持。
文檔編號G01N33/24GK201716312SQ201020256908
公開日2011年1月19日 申請日期2010年7月14日 優先權日2010年7月14日
發明者李先旺, 李江山, 胡竹雲, 薛強 申請人:中國科學院武漢巖土力學研究所