專利名稱：一種地下水污染原位修復模擬裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種地下水污染原位修復模擬裝置。
背景技術：
地下水是人類賴以生存的寶貴資源。自進入工業化社會以來，便出現了地下水的污染問題，并于上世紀60、70年代開始加劇。鑒于地下水污染的嚴重性，歐美等發達國家投入了大量的人力物力對污染地下水修復技術進行研究。污染地下水修復技術根據處理方式的不同可分為異位修復和原位修復兩種。早期的地下水修復采用異位處理，如抽出處理方法。該技術通過捕捉地下水中的污染羽狀體并將其抽出地面，再采用其它處理技術將水凈化后使用或重新輸入地下。抽出處理方法可將地下水的污染區域有效地控制在抽出井上游，但是在現場處理地下水的應用結果和研究表明，要想徹底修復污染的地下水，抽出處理系統往往要運行幾年甚至幾十年，其所需要的動力消耗、設備運行和維護等費用極大。此外，為防止地下水的大量抽出而造成的地面下沉，還需采用倒灌技術，更是增加了資金消耗。原位處理法是當前地下水污染治理技術研究的熱點，不但處理費用相對節省，而且還可以減少地表處理設施，最大程度地減少污染物的暴露，降低對環境的擾動。可滲透反應格柵是一個被動的原位處理區，裝填于處理區的反應材料能夠降解和滯留流經過該墻體的地下水中污染組分，從而達到修復目的。與其它原位修復技術相比，其最大優點在于不需要任何外加動力裝置、地面處理設施，且活性反應介質消耗很慢，可長期有效地發揮修復效能，除初期安裝和長期監測以便觀察修復效果外，幾乎不需要任何費用。目前，歐美等發達國家的地下水污染原位修復技術已較為成熟并將其投產使用。而我國的研究仍處于試驗研究階段，大多數研究僅通過柱試驗模擬了受污染地下水在含水層中的運動并分析污染物的去除效能，但這種方式模擬的地下水原位修復環境與實際環境仍有較大差距。
實用新型內容本實用新型需要解決的技術問題就在于克服現有技術的缺陷，提供一種地下水污染原位修復模擬裝置，它可以縮小受污染地下水原位修復模擬環境與實際環境之間的差距，真實地反映地下水污染原位修復狀況，能夠為地下水污染原位修復技術的工程應用提供客觀的理論參考。為解決上述問題，本實用新型采用如下技術方案:本實用新型提供了一種地下水污染原位修復模擬裝置，所述模擬裝置包括進水槽、出水槽，及設置于進水槽和出水槽之間的兩個多孔介質模擬槽，與進水槽連接的為前置多孔介質模擬槽，與出水槽連接的為后置多孔介質模擬槽，進水槽與前置多孔介質模擬槽之間設置有固定透水墻壁，進水槽與出水槽之間共設置有五個固定插槽，其中，最后一個固定插槽內插裝有透水墻體形成后置多孔介質模擬槽和出水槽之間的隔離透水墻壁，另外四個固定插槽中的任意兩個插裝有透水墻體形成兩個活動透水墻壁，兩個活動透水墻壁之間為反應墻體。多孔介質模擬槽由上、下兩層構成，上層裝填有粒徑小于0.25mm的黏土，下層裝填有粒徑為0.5 2mm的粗砂。固定透水墻壁、隔離透水墻壁和活動透水墻壁均由開孔篩板與高密度尼龍篩網組成，開孔篩板上均勻布孔，開孔篩板表面粘有高密度尼龍篩網。反應墻體內設置有反應填料。進水槽高度高于出水槽和多孔介質模擬槽的高度。進水槽設置有進水孔和溢流孔，出水槽設有4個不同高度的出水孔。模擬裝置的前、后兩個側面與底部均設有取樣孔。本實用新型中，多孔介質模擬槽分別位于反應墻體前后，包括上下兩層，上層裝填有粒徑小于0.25mm的黏土，以此模擬透水性較差的黏土層；下層裝填有粒徑介于0.5^2mm的粗砂，以此模擬滲透系數較大的含水層。透水墻壁的開孔篩板上均勻布孔，孔徑為3-8mm，孔間距為4_10mm ;開孔篩板表面粘有孔徑為200-800目，的尼龍篩網。透水墻壁的主要作用是防止黏土和粗砂進入水槽以及反應墻體，防止反應墻體中的填料等活性介質進入多孔介質模擬槽。反應墻體的厚度可以通過改變活動透水墻壁的插槽間距進行調節，反應墻體中填加有不同類型的反應填料，反應墻體厚度和反應填料類型由污染物的濃度以及性質決定。反應墻體的主要作用是利用活性介質對地下水中的污染物進行無害化處理。本實用新型中，進水槽和出水槽的體積都是固定的，進水槽高度為裝置其它部分高度的2倍并設有溢流孔。進水槽主要作用是為地下水在后續介質中的滲流提供初始水頭，通過控制水位的高度可以調節水頭的大小；溢流孔的設置是為了防止由于裝置系統阻塞而引起進水槽內發生漏水事故。出水槽設有4個不同高度的出水孔，通過開啟不同的出水孔控制出水槽水位，由此改變進出水槽水頭差，從而控制地下水在多孔介質中的滲流速率以及在反應墻體中的水力停留時間。隔離透水墻壁的位置是固定的以保證出水槽的體積保持不變，最后一個插槽設置的目的是讓相應的透水墻體能夠反復拆卸便于維修。裝置兩側與底部均設有取樣孔，用于樣品采集、流量以及水頭測定，底部取樣孔同時具備放空作用。本實用新型的工作原理為:受污染地下水通過進水孔打入進水槽，通過控制進水槽水位高度調節初始水頭大小，水體以滲流的形式從進水槽依次經過前置多孔介質模擬槽、反應墻體、后置多孔介質模擬槽、出水槽，最終從出水孔流出，由此完成整個地下水污染原位修復的模擬過程。因而，本實用新型的優點有:1、本實用新 裝置結構簡單巧妙，制作簡單、操作方便，成本低廉；2、本實用新型裝置中反應墻體和活性介質可更換性強，適用于多種不同性質的地下水污染物質的處理研究；3、本實用新型裝置在實驗室模擬了地下水污染原位修復環境，包括地下水滲流狀況以及反應墻體的作用形式，能夠為地下水污染原位修復技術的工程應用提供理論參考。
圖1為本實用新型結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型提供了一種地下水污染原位修復模擬裝置，所述模擬裝置包括進水槽1、出水槽2，及設置于進水槽和出水槽之間的兩個多孔介質模擬槽，與進水槽連接的為前置多孔介質模擬槽3，與出水槽連接的為后置多孔介質模擬槽4，進水槽與前置多孔介質模擬槽之間設置有固定透水墻壁5，進水槽與出水槽之間共設置有五個固定插槽6，其中，最后一個固定插槽內插裝有透水墻體形成后置多孔介質模擬槽和出水槽之間的隔離透水墻壁7，另外四個固定插槽中的任意兩個插裝有透水墻體形成兩個活動透水墻壁8，兩個活動透水墻壁之間為反應墻體16。多孔介質模擬槽由上、下兩層9、10構成，上層裝填有粒徑小于0.25mm的黏土，下層裝填有粒徑為0.5^2mm的粗砂。固定透水墻壁、隔離透水墻壁和活動透水墻壁均由開孔篩板與高密度尼龍篩網組成，開孔篩板上均勻布孔，開孔篩板表面粘有高密度尼龍篩網。反應墻體內設置有反應填料11。進水槽高度高于出水槽和多孔介質模擬槽的高度。進水槽設置有進水孔12和溢流孔13，出水槽設有4個不同高度的出水孔14。模擬裝置的前、后兩個側面與底部均設有取樣孔15。本實用新型中，多孔介質模擬槽分別位于反應墻體前后，包括上下兩層，上層裝填有粒徑小于0.25mm的黏土，以此模擬透水性較差的黏土層；下層裝填有粒徑介于0.5^2mm的粗砂，以此模擬滲透系數較大的含水層。透水墻壁的開孔篩板上均勻布孔，孔徑為3_8mm，孔間距為4_10mm ;開孔篩板表面粘有孔徑為200-800目，的尼龍篩網。透水墻壁的主要作用是防止黏土和粗砂進入水槽以及反應墻體，防止反應墻體中的填料等活性介質進入多孔介質模擬槽。反應墻體的厚度可以通過改變活動透水墻壁的間距進行調節，反應墻體中填加有不同類型的反應填料，反應墻體厚度和反應填料類型由污染物的濃度以及性質決定。反應墻體的主要作用是利用活性介質對地下水中的污染物進行無害化處理。[0038]本實用新型中，進水槽和出水槽的體積都是固定的，進水槽高度為裝置其它部分高度的2倍并設有溢流孔。進水槽主要作用是為地下水在后續介質中的滲流提供初始水頭，通過控制水位的高度可以調節水頭的大小；溢流孔的設置是為了防止由于裝置系統阻塞而引起進水槽內發生漏水事故。出水槽設有4個不同高度的出水孔，通過開啟不同的出水孔控制出水槽水位，由此改變進出水槽水頭差，從而控制地下水在多孔介質中的滲流速率以及在反應墻體中的水力停留時間。隔離透水墻壁的位置是固定的以保證出水槽的體積保持不變，最后一個插槽設置的目的是讓相應的透水墻體能夠反復拆卸便于維修。裝置兩側與底部均設有取樣孔，用于樣品采集、流量以及水頭測定，底部取樣孔同時具備放空作用。本實用新型的工作原理為:受污染地下水由蠕動泵通過進水孔打入進水槽，通過控制進水槽水位高度調節初始水頭大小，水體以滲流的形式從進水槽依次經過前置多孔介質模擬槽、反應墻體、后置多孔介質模擬槽、出水槽，最終從出水孔流出，由此完成整個地下水污染原位修復的模擬過程。最后應說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。
權利要求1.一種地下水污染原位修復模擬裝置，其特征在于:所述模擬裝置包括進水槽、出水槽，及設置于進水槽和出水槽之間的兩個多孔介質模擬槽，與進水槽連接的為前置多孔介質模擬槽，與出水槽連接的為后置多孔介質模擬槽，進水槽與前置多孔介質模擬槽之間設置有固定透水墻壁，進水槽與出水槽之間共設置有五個固定插槽，其中，最后一個固定插槽內插裝有透水墻體形成后置多孔介質模擬槽和出水槽之間的隔離透水墻壁，另外四個固定插槽中的任意兩個插裝有透水墻體形成兩個活動透水墻壁，兩個活動透水墻壁之間為反應墻體。
2.如權利要求1所述的地下水污染原位修復模擬裝置，其特征在于:多孔介質模擬槽由上、下兩層構成，上層裝填有粒徑小于0.25mm的黏土，下層裝填有粒徑為0.5^2mm的粗砂。
3.如權利要求2所述的地下水污染原位修復模擬裝置，其特征在于:固定透水墻壁、隔離透水墻壁和活動透水墻壁均由開孔篩板與高密度尼龍篩網組成，開孔篩板上均勻布孔，開孔篩板表面粘有高密度尼龍篩網。
4.如權利要求2所述的地下水污染原位修復模擬裝置，其特征在于:反應墻體內設置有反應填料。
5.如權利要求4所述的地下水污染原位修復模擬裝置，其特征在于:進水槽高度高于出水槽和多孔介質模擬槽的高度。
6.如權利要求5所述的地下水污染原位修復模擬裝置，其特征在于:進水槽設置有進水孔和溢流孔，出水槽設有4個不同高度的出水孔。
7.如權利要求6所述的地下水污染原位修復模擬裝置，其特征在于:模擬裝置的前、后兩個側面與底部均設有取樣孔。
專利摘要本實用新型公開了一種地下水污染原位修復模擬裝置，包括進水槽、出水槽，設置于進水槽和出水槽之間的前置多孔介質模擬槽和后置多孔介質模擬槽，進水槽與前置多孔介質模擬槽之間設置有固定透水墻壁，進水槽與出水槽之間設置有五個固定插槽，最后一個固定插槽內插裝有透水墻體形成后置多孔介質模擬槽和出水槽之間的隔離透水墻壁，另外四個固定插槽中的任意兩個插裝有透水墻體形成兩個活動透水墻壁，兩個活動透水墻壁之間為反應墻體。本實用新型可以縮小受污染地下水原位修復模擬環境與實際環境之間的差距，真實地反映地下水污染原位修復狀況，能夠為地下水污染原位修復技術的工程應用提供客觀的理論參考。
文檔編號C02F9/04GK203033844SQ201220726210
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者陳男, 馮傳平, 李 瑞 申請人:中國地質大學(北京)