土壤中汙染物縱向遷移的淋濾裝置的製作方法

2023-06-13 18:40:16 1

專利名稱：土壤中汙染物縱向遷移的淋濾裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種測試土壤中汙染物遷移的實驗裝置，特別是指一種土壤中汙染物縱向遷移的淋濾裝置。
背景技術：
土壤是人類賴以生存和發展的物質基礎和環境條件。隨著工業汙染加劇，農業化學品施用量的不斷加大，土壤汙染日益嚴重。土壤汙染不僅導致農產品的食品安全問題，還可以通過淋濾作用汙染地下水，進而通過食物鏈危及人類的健康和生命。為控制和治理土壤汙染，有關汙染物遷移、淋溶與轉化利用的模擬實驗的需求越來越多。室內土柱淋濾模擬實驗作為常規實驗方法，經過多年的技術研發已經較為成熟，但實驗土柱的結構尺寸和精確控水還有待改進。現有的土柱淋濾模擬實驗器材可分為橫向淋濾、縱向淋濾和雙向淋濾三種，對於縱向淋濾設備而言，大多數室內土柱因圓柱結構的軸向尺度不夠長(通常小於70cm)而缺乏代表性，無法模擬較深的土壤剖面中汙染物的縱向遷移。其次，傳統的土柱實驗，由於鮮有業者在淋濾器材的注水口部位安裝高精度的流量計， 導致注水流速和總量控制精度不高。再者，淋濾裝置頂部若不設置水分散過濾的結構，會使注水不均勻，而會造成土壤密度、導水率等土體物理性質的破壞。於是，設計者鑑於上述缺點，開發出一種新的土壤中汙染物縱向遷移的淋濾裝置。

發明內容
本發明的目的是提供一種土壤中汙染物縱向遷移的淋濾裝置，尤其是一種縱向尺度較長的、可精確控制注水流速和流量的、能夠均勻注水的淋濾裝置。上述目的通過下述的技術方案所實現本發明提供一種土壤中汙染物縱向遷移的淋濾裝置，其包含一噴頭，該噴頭頂部具有一進水口，該進水口與一水源相連通；一能盛裝實驗土柱的中空的淋濾柱，該淋濾柱置放在所述噴頭的下方，並與該噴頭相對應，且該淋濾柱下方具有一出水口 ；所述淋濾裝置的內部還設有至少兩個能濾過淋濾液的過濾層。如上所述的淋濾裝置，還包括一滲濾液承接容器，置於所述淋濾柱的出水口的下方；該淋濾裝置的過濾層包含一位於實驗土柱頂端的上過濾層，及一位於實驗土柱底端的下過濾層；且所述噴頭的進水口與該水源之間連接有一水流量計。如上所述的淋濾裝置，該淋濾柱是上下橫截面形狀相同的具有上敞口的空心柱狀結構，淋濾柱的底端為一漏鬥形狀的縮口，該縮口與所述的出水口相貫通。如上所述的淋濾裝置，該上過濾層包括一直接設置於實驗土柱上表面的上濾紙層，在上濾紙層上置放有一由多個濾球堆疊成的上濾球層，在噴頭內部設有一上濾網層，該上濾網層位於上濾球層上方；該下過濾層包括一下濾網層，該下濾網層卡設在所述淋濾柱的縮口頂部，在下濾網層的上方鋪設有一下濾紙層，在下濾紙層上設有一由多個濾球堆疊成的下濾球層，該下濾球層與所述實驗土柱的下表面相接觸。
如上所述的淋濾裝置，所述的上濾紙層和下濾紙層均包括至少一層濾紙，該濾紙的形狀與淋濾柱的橫截面形狀相適應；所述的上濾網層和下濾網層均包括至少一濾網，且每個濾網均具有多個供液體穿過的網孔；所述上濾球層的頂面低於該淋濾柱的上敞口。如上所述的淋濾裝置，該上、下濾球層中的每個濾球的直徑在0. 4釐米到0. 6釐米之間。如上所述的淋濾裝置，該每個濾網的網孔孔徑在0. 1釐米到0. 3釐米之間。如上所述的淋濾裝置，該水源和水流量計、該水流量計和噴頭的進水口均由乳膠材質的導水管相連接，且該淋濾柱的出水口接設有乳膠材質的導水管；且該水流量計為 LZB-3WB型微小流量玻璃轉子水流量計，其測量範圍是0. 6 6毫升每分鐘。如上所述的淋濾裝置，該淋濾柱的柱體部分為圓柱體結構，淋濾柱柱體的高度是在90釐米到150釐米之間，淋濾柱柱體的橫截面內徑在5釐米到15釐米之間。如上所述的淋濾裝置，該淋濾柱、濾網和濾球均為有機玻璃材質。由以上技術方案所實現的本發明，其優點在於，1.該上過濾層的設置，可使注水兩次分散，使噴灑均勻、淋濾更精確，且保護了實驗土柱的上層土體不被衝蝕；2.該下濾紙層可過濾滲濾液，下濾球層通過隔離土壤與濾紙增強了過濾效果，保證了滲濾液的低雜質性；下濾網層可使滲濾液及時有效地排出，使實驗土柱底部不積水，保護了實驗土柱下層物理性質；3.該淋濾柱柱長110cm，內徑8cm，既減少了汙染物水平遷移的影響，也可模擬較深的土壤剖面中汙染物的縱向遷移。4.該水流量計的設置，使淋濾裝置可精確控制注水的流速和流量，對實驗精度有進一步提升。


圖1本發明的結構示意圖。
圖2本發明的實驗架示意圖O
圖3本發明的下過濾層局部結構示意圖。
主要元件標號說明
1噴頭11進水口
2淋濾柱21上過濾層
211上濾網層212上濾球層
213上濾紙層22下過濾層
221下濾網層222下濾球層
223下濾紙層23實驗土柱
24縮口25出水口
3水流量計4滲濾液承接容器
5貯水罐B濾球
6實驗架61木板
62安裝孔63角鐵框架
具體實施例方式為令本發明的技術手段、發明目的及達成功效有更完整及清楚的揭露，茲於下詳細說明，並請一併參閱附圖及元件標號。請首先參閱圖1，為本發明一種土壤中汙染物縱向遷移的淋濾裝置，其包含一噴頭1，該噴頭1頂部具有一進水口 11，該進水口 11與一水源相連通，本實施例中，該水源為一貯水罐5，所述噴頭1的進水口 11與該貯水罐5之間連接有一水流量計3 ；一能盛裝實驗土柱23的中空的淋濾柱2，該淋濾柱2是上下橫截面形狀相同的具有上敞口的空心柱狀結構；該淋濾柱2置放在所述噴頭1的下方，與該噴頭1相對應，該淋濾柱2下方具有一出水口 25，淋濾柱2的底端為一漏鬥形狀的縮口 24，該縮口對與所述的出水口 25相貫通；一滲濾液承接容器4，置於所述淋濾柱2的出水口 25的下方；所述淋濾裝置的內部還設有至少兩個能濾過淋濾液的過濾層。本實施例中，淋濾裝置的內部設有兩個該過濾層。其中一過濾層為位於實驗土柱頂端的上過濾層21，另一過濾層為位於實驗土柱底端的下過濾層22 ；該上過濾層21包括一直接設置於實驗土柱23上表面的上濾紙層213，在上濾紙層 213上置放有一由多個濾球B堆疊成的上濾球層212，在噴頭1內部設有一上濾網層211，該上濾網層211位於上濾球層212上方；請一併參閱圖3所示，該下過濾層22包括一下濾網層221，該下濾網層221卡設在所述淋濾柱2的縮口 M頂部，在下濾網層221的上方鋪設有一下濾紙層223，在下濾紙層 223上設有一由多個濾球B堆疊成的下濾球層222，該下濾球層222與所述實驗土柱23的下表面相接觸。所述的上濾紙層213和下濾紙層223均包括至少一層濾紙，本實施例中，該上濾紙層213和下濾紙層223均僅具有一層濾紙，該濾紙的形狀與淋濾柱2的橫截面形狀相適應， 且該濾紙是快速定性濾紙；所述的上濾網層211和下濾網層221均包括至少一濾網，本實施例中，該上濾網層 211和下濾網層221均僅具有一層濾網，且每個濾網均具有多個供液體穿過的網孔，該網孔的孔徑在1毫米到3毫米之間；本實施例中，該每個濾網具有30-40個網孔，孔徑為1. 5毫米。所述上濾球層212的頂面低於該淋濾柱2的上敞口 ；該上、下濾球層212、222中的每個濾球B的直徑在0. 4釐米到0. 6釐米之間，本實施例中所採用的濾球B直徑均為0. 5 釐米。上述的貯水罐5和水流量計3、水流量計3和噴頭1的進水口 11均由乳膠材質的導水管相連接，且該淋濾柱2的出水口 25接設有乳膠材質的導水管；且該水流量計3為 LZB-3WB型微小流量玻璃轉子水流量計，其測量範圍是0. 6 6毫升每分鐘，精度等級為 2. 5，可精確控制流速和流量。上述的淋濾柱2柱體的高度是在90釐米到150釐米之間，淋濾柱2柱體的橫截面內徑在5釐米到15釐米之間，本實施例中，淋濾柱2柱體高度110釐米，橫截面內徑8釐米。上述的淋濾柱2、每個濾網和每個濾球B均為有機玻璃材質。
本使用新型通過下述的步驟組裝和應用在淋濾柱2內的下濾網層221上鋪設下濾紙層223，在下濾紙層223上鋪設若干濾球B，使下濾球層222具有一定的高度，之後按需要裝入土壤形成實驗土柱23，本實施例實驗土柱23的深度為100釐米；再在淋濾柱2的實驗土柱23表層3釐米土壤添加人工汙染物；後在實驗土柱23頂面鋪墊該上濾紙層213和上濾球層212，該上濾球層212的濾球堆疊成在淋濾柱2內具有一定的高度。請一併參閱圖2所示，為本發明的實驗架示意圖。本發明架設在一安裝架6上，安裝架6具有一個角鐵框架63和三層木板61，其中下面兩層木板開有若干組安裝孔62，在安裝時，首先拆下頂層的木板61，將若干本發明的淋濾裝置對應置入每一組安裝孔62中，其中最下層木板61上的每一個安裝孔62可以恰好將該每個淋濾裝置的淋濾柱2縮口 M卡住，以達支撐定位效果，再分別在每個淋濾裝置的淋濾柱2出水口 25的對應正下方放置一個滲濾液承接容器4 ；之後蓋上頂層的木板61，將裝入足量實驗所需溶液的貯水罐5置放在頂層的木板61上，再將貯水罐5、流量計3和噴頭1的進水口 11通過乳膠管連通，設定流量計3的流速為3毫升/分鐘，在25°C條件下進行汙染物在土壤中的淋濾遷移實驗。當淋濾液體流經流量計，以一定的流速從噴頭留下時，首先經過上濾網層分流，再淋灑到上濾球層上，經過上濾球層的再次分流流至上濾紙層，再流入實驗土柱；當淋濾液體通過實驗土柱後，會經過下濾紙層的過濾，匯入滲濾液承接容器，而該下濾球層具有一定高度，可以保證實驗土柱的土壤不與下濾紙層直接接觸，保證了下濾紙層的過濾效果，同時該下濾網層的多個網孔可使滲濾液及時有效地排出。每隔一定時間取滲濾液承接容器中的滲濾液進行檢測，同時更換滲濾液承接容器。淋濾結束後，砸碎玻璃柱並分層採集土壤樣品，室溫風乾後過100目篩，然後進行分析檢測，通過數據分析和與原土壤中汙染物含量的對比，查明汙染物在土壤中的淋濾遷移規律。以上所述僅為本發明示意性的具體實施方式
，並非用以限定本發明的範圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬於本發明保護的範圍。
權利要求
1.一種土壤中汙染物縱向遷移的淋濾裝置，其包含一噴頭，該噴頭頂部具有一進水口，該進水口與一水源相連通；一能盛裝實驗土柱的中空的淋濾柱，該淋濾柱置放在所述噴頭的下方，並與該噴頭相對應，且該淋濾柱下方具有一出水口 ；其特徵在於，所述淋濾裝置的內部還設有至少兩個能濾過淋濾液的過濾層。
2.根據權利要求1所述的淋濾裝置，其特徵在於所述淋濾裝置包括一滲濾液承接容器，置於所述淋濾柱的出水口的下方；所述淋濾裝置的過濾層包含一位於實驗土柱頂端的上過濾層，及一位於實驗土柱底端的下過濾層；且所述噴頭的進水口與該水源之間連接有一水流量計。
3.根據權利要求1或2所述的淋濾裝置，其特徵在於，所述的淋濾柱是上下橫截面形狀相同的具有上敞口的空心柱狀結構，淋濾柱的底端為一漏鬥形狀的縮口，該縮口與所述的出水口相貫通。
4.根據權利要求3所述的淋濾裝置，其特徵在於該上過濾層包括一直接設置於實驗土柱上表面的上濾紙層，在上濾紙層上置放有一由多個濾球堆疊成的上濾球層，在噴頭內部設有一上濾網層，該上濾網層位於上濾球層上方；該下過濾層包括一下濾網層，該下濾網層卡設在所述淋濾柱的縮口頂部，在下濾網層的上方鋪設有一下濾紙層，在下濾紙層上設有一由多個濾球堆疊成的下濾球層，該下濾球層與所述實驗土柱的下表面相接觸。
5.根據權利要求4所述的淋濾裝置，其特徵在於所述的上濾紙層和下濾紙層均包括至少一層濾紙，該濾紙的形狀與淋濾柱的橫截面形狀相適應；所述的上濾網層和下濾網層均包括至少一濾網，且每個濾網均具有多個供液體穿過的網孔；所述上濾球層的頂面低於該淋濾柱的上敞口。
6.根據權利要求4所述的淋濾裝置，其特徵在於，該上、下濾球層中的每個濾球的直徑在0.4釐米到0.6釐米之間。
7.根據權利要求5所述的淋濾裝置，其特徵在於，該每個濾網的網孔孔徑在0.1釐米到 0.3釐米之間。
8.根據權利要求2所述的淋濾裝置，其特徵在於，該水源和水流量計、該水流量計和噴頭的進水口均由乳膠材質的導水管相連接，且該淋濾柱的出水口接設有乳膠材質的導水管；且該水流量計為UB-3WB型微小流量玻璃轉子水流量計，其測量範圍是0. 6 6毫升每分鐘。
9.根據權利要求3所述的淋濾裝置，其特徵在於，該淋濾柱的柱體部分為圓柱體結構， 淋濾柱柱體的高度是在90釐米到150釐米之間，淋濾柱柱體的橫截面內徑在5釐米到15 釐米之間。
10.根據權利要求5所述的淋濾裝置，其特徵在於，該淋濾柱、濾網和濾球均為有機玻璃材質。
全文摘要
本發明有關一種土壤中汙染物縱向遷移的淋濾裝置，該淋濾裝置包含一噴頭、一水流量計、一盛裝實驗土柱的淋濾柱及一滲濾液承接容器；在淋濾柱中，還包含至少兩個能濾過淋濾液的過濾層，該實驗土柱的上下兩端分別具有一過濾層結構，且每個過濾層均具有一濾網層、一濾球層和一濾紙層；另外該淋濾柱柱體的高度是在90釐米到150釐米之間，柱體的橫截面內徑在5釐米到15釐米之間。本發明藉由淋濾柱的軸向大尺寸，能夠模擬較深的土壤剖面中汙染物的縱向遷移；藉由水流量計的設置，能精確控制注水的流速和流量；藉由上過濾層的設置，可使注水噴灑均勻；藉由下過濾層的設置，可保證過濾效果並可使滲濾液及時有效排出。
文檔編號G01N33/24GK102411043SQ20111039469
公開日2012年4月11日 申請日期2011年12月2日 優先權日2011年12月2日
發明者張枝煥, 朱雷, 賀光秀 申請人:中國石油大學(北京)