一種VOCs模擬試驗系統及VOCs濃度測量方法與流程
2023-06-10 15:31:31 2
本發明涉及土木工程技術領域，尤其涉及一種VOCs模擬試驗系統及VOCs濃度測量方法。
背景技術：
隨著石油工業的發展，石油勘探、開發以及運輸和使用過程中帶來的環境汙染與危害越來越引起人們的關注，甚至已經影響到了人們的正常生活。
石油汙染物會改變土壤有機質組成，破壞土壤結構，影響土壤通透性，阻礙植物根系呼吸。石油等揮發性有機物（Volatile Organic Compounds，VOCs）的汙染事件多發生在非飽和帶土壤總，土壤汙染發生後，土壤中同時存在液相和氣相汙染物。液相VOCs在重力作用下滲和相間運移，揮發的氣相VOCs在濃度梯度的驅動下將不斷通過土壤向大氣中散逸或向土壤等多空固體介質內部孔隙擴散。
人們對有機汙染物對土壤和地下水造成的汙染的關注度不斷升溫，研究人員對液相VOCs在土壤中的分布規律研究較多，但對氣相VOCs在土壤中揮發的分布很少涉及。
為了通過實驗方法研究VOCs洩漏後，其在非飽和土層中分布規律以及運移過程中所揮發氣相VOCs的分布情況，一種量測VOCs滲流實驗中氣相濃度的方法尤為重要。
目前已有單一研究液相汙染物或者氣相汙染物的運移規律的試驗裝置，但沒有一種在研究模擬液相VOCs滲流的同時，實現揮發的氣相VOCs在土層的濃度分布的測量的試驗系統及方法。
技術實現要素：
本發明的目的是針對上述技術問題，提供了一種VOCs模擬試驗系統及VOCs濃度測量方法，試驗系統結構合理，不僅可以測試液相VOCs鋒面在非飽和土層的變化，同時可以實時檢測氣相和液相VOCs在非飽和土層的濃度變化，對研究液相和氣相VOCs的運移及濃度分布規律，以及二者之間的關聯具有現實意義。
本發明的技術方案
為解決上述技術問題，本發明提供的一種VOCs模擬試驗系統，具體為一種VOCs在非飽和土層的模擬試驗系統，包括系統主體，VOCs添加裝置，圖像採集裝置及氣相VOCs檢測儀。
VOCs添加裝置設置在系統主體頂部，圖像採集裝置設置在系統主體的側邊，氣相VOCs檢測儀與系統主體連接；所述系統主體內填充有非飽和土層，系統主體沿縱向設置有氣體監測孔，氣體監測孔與氣相VOCs檢測儀連接。
試驗時，圖像採集裝置採集液相VOCs的鋒面變化，氣相VOCs檢測儀檢測氣相VOCs沿系統主體縱向的濃度。
進一步地，所述系統主體為有機玻璃柱，沿縱向設置的相鄰氣體監測孔的間距為40-60mm。
進一步地，所述有機玻璃柱的直徑為100-150mm。
進一步地，所述非飽和土層分層壓實在系統主體內。
進一步地，所述非飽和土層的分層範圍為15-20層。
本發明還提供了一種VOCs濃度測量方法，具體為一種同時測量氣相和液相VOCs濃度的方法，該方法是在上面所述的VOCs在非飽和土層的模擬試驗系統中進行的，其包括以下步驟：
S1，根據含水率及幹密度準備土樣，並分層壓實在系統主體內；
S2，在系統主體的上表面及下表面放置濾紙，將VOCs添加裝置安裝在系統主體頂部，將圖像採集裝置設置在系統主體的側邊；
S3，將氣相VOCs檢測儀上的探頭放置在各個氣體監測孔處；
S4，打開VOCs添加裝置，啟動圖像採集裝置及氣相VOCs檢測儀，通過圖像採集裝置記錄液相VOCs的鋒面變化，通過氣相VOCs檢測儀檢測氣相VOCs沿系統主體縱向的濃度；
S5，根據步驟S4中的檢測結果，繪製液相VOCs鋒面隨時間變化曲線、氣相VOCs的時空分布曲線，並分析兩曲線的關聯性。
本發明有益效果：
本發明提供的一種VOCs模擬試驗系統及VOCs濃度測量方法，試驗系統結構合理，不僅可以測試液相VOCs鋒面在非飽和土層的變化，同時可以實時檢測氣相和液相VOCs在非飽和土層的濃度變化，具有以下有益效果：
（1）在模擬VOCs在非飽和土層中運移試驗中，用一種簡便的方法直接測量土層中氣相VOCs的濃度。
（2）在模擬有機汙染物在非飽和土層中運移試驗中，同時研究液相和氣相VOCs的運移及濃度分布規律，有利於發現二者之間的關聯，試驗結果更具可靠性。
附圖說明
通過結合以下附圖所作的詳細描述，本發明的上述優點將變得更清楚和更容易理解，這些附圖只是示意性的，並不限制本發明，其中：
圖1是本發明的結構示意圖。
附圖中，各標號所代表的部件如下：
1.VOCs添加裝置；2.系統主體；3.圖像採集裝置；4.氣相監測孔；5.氣相VOCs檢測儀。
具體實施方式
下面結合具體實施例和附圖對本發明的一種VOCs模擬試驗系統及VOCs濃度測量方法進行詳細說明。
在此記載的實施例為本發明的特定的具體實施方式，用於說明本發明的構思，均是解釋性和示例性的，不應解釋為對本發明實施方式及本發明範圍的限制。除在此記載的實施例外，本領域技術人員還能夠基於本申請權利要求書和說明書所公開的內容採用顯而易見的其它技術方案，這些技術方案包括採用對在此記載的實施例的做出任何顯而易見的替換和修改的技術方案。
本說明書的附圖為示意圖，輔助說明本發明的構思，示意性地表示各部分的形狀及其相互關係。請注意，為了便於清楚地表現出本發明實施例的各部件的結構，各附圖之間並未按照相同的比例繪製。相同的參考標記用於表示相同的部分。
圖1是本發明所述的一種VOCs模擬試驗系統的結構示意圖。該實驗系統具體為一種VOCs在非飽和土層的模擬試驗系統，其包括系統主體2，VOCs添加裝置1，圖像採集裝置3及氣相VOCs檢測儀5。
VOCs添加裝置1設置在系統主體2頂部，圖像採集裝置3設置在系統主體2的側邊，氣相VOCs檢測儀5與系統主體2連接；所述系統主體2內填充有非飽和土層，系統主體2沿縱向設置有氣體監測孔4，氣體監測孔4與氣相VOCs檢測儀5連接。試驗時，圖像採集裝置3採集液相VOCs的鋒面變化，氣相VOCs檢測儀5檢測氣相VOCs沿系統主體2縱向的濃度。
所述系統主體2為有機玻璃柱，沿縱向設置的相鄰氣體監測孔4的間距為40-60mm，所述有機玻璃柱的直徑為100-150mm。
所述非飽和土層分層壓實在系統主體2內，且非飽和土層的分層範圍為15-20層。
本申請還公開了一種VOCs濃度測量方法，具體為一種同時測量氣相和液相VOCs濃度的方法，該方法是在上面所述的VOCs在非飽和土層的模擬試驗系統中進行的，其包括以下步驟：
S1，根據含水率及幹密度準備土樣，並分層壓實在系統主體2內；
S2，在系統主體2的上表面及下表面放置濾紙，將VOCs添加裝置1安裝在系統主體2頂部，將圖像採集裝置3設置在系統主體2的側邊；
S3，將氣相VOCs檢測儀5上的探頭放置在各個氣體監測孔4處；
S4，打開VOCs添加裝置1，啟動圖像採集裝置3及氣相VOCs檢測儀5，通過圖像採集裝置3記錄液相VOCs的鋒面變化，通過氣相VOCs檢測儀5檢測氣相VOCs沿系統主體2縱向的濃度；
具體地，在VOCs添加裝置1運行過程中，可以向系統主體2中定量添加VOCs，當滲入非飽和土層中的VOCs的液相峰面及氣相濃度不再變化時，說明試驗結束；具體地，在VOCs添加裝置1運行過程中，可以維持定水頭的VOCs，若非飽和土層被汙染物擊穿，表明試驗結束。
S5，根據步驟S4中的檢測結果，繪製液相VOCs鋒面隨時間變化曲線、氣相VOCs的時空分布曲線，並分析兩曲線的關聯性。
具體地，當試驗結束後，關閉圖像採集裝置3及氣相VOCs檢測儀5，並稱取試樣重量，根據檢測結果，繪製相應的曲線，並進行相關性分析。
本發明提供的一種VOCs模擬試驗系統及VOCs濃度測量方法，試驗系統結構合理，不僅可以測試液相VOCs鋒面在非飽和土層的變化，同時可以實時檢測氣相和液相VOCs在非飽和土層的濃度變化，對研究液相和氣相VOCs的運移及濃度分布規律，以及二者之間的關聯具有現實意義。
本發明不局限於上述實施方式，任何人在本發明的啟示下都可得出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本發明的保護範圍之內。