模擬受污染地下水流經可滲透性反應墻的室內實驗裝置的制作方法

本實用新型屬于地下污水治理領域，具體的是模擬受污染地下水流經可滲透性反應墻的室內實驗裝置。

背景技術：

水是生命之源，地下水是水資源的重要組成部分，對人類和社會經濟的生存發展具有深遠意義。地下水污染修復是目前國際環境領域研究的重大熱點課題。

可滲透性吸附屏障反應墻是一種原位被動修復技術，由透水的吸附介質組成，一般安裝于地下水污染羽狀體的下游，通常與地下水流相垂直，并且它也可以作為污染地下水的地面處理設施。當地下水在自身水力梯度作用下通過吸附屏障反應墻時，污染物與吸附屏障材料發生各種反應而被去除，從而達到地下水修復的目的。該修復法以其節約成本，且能夠在對巖體及土壤不進行大面積擾動的前提下清除地下水中的污染物而備受關注。

模擬可滲透性吸附屏障反應墻的室內實驗裝置，操作簡單、使用方便，為研究可滲透性吸附屏障反應墻修復地下水技術提供了良好的手段。如申請號為201320583241.4的專利申請，公開了一種模擬可滲透性反應墻去除地下水中污染溶質的室內實驗系統，包括進水管和模擬可滲透反應墻的實驗柱，實驗柱裝置包括柱狀殼體和自下而上設置于實驗柱中的砂礫石墊層、用于去除地下水中污染溶質的可滲透性反應柱和用于防止水流沖刷的砂礫石保護層；申請號為201610464148.x的專利申請，公開了一種可調控可滲透性反應墻，其包括由上至下順序設置的PRB進水區、PRB反應區和位于PRB出水區，在PRB反應區填充有活性介質材料污水通過PRB進水區進入，通過PRB反應區滲透處理，處理過的污水由PRB出水區排出。

以上實驗柱裝置的裝填方式普遍存在的不足在于：因屏障吸附材料層滲透性較弱部分污染液會不流經下部的可滲透性反應柱直接沿柱狀殼體柱壁滲流而下,如圖2所示，有部分污染液會以箭頭方向沿著柱狀殼體內壁向下滲流，從而造成污染液直接向外泄露，故，該實驗柱的實驗結果無法真實反應屏障材料的吸附效果。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供模擬受污染地下水流經可滲透性反應墻的室內實驗裝置，避免污染液沿殼體內壁流過而不經過可滲透性屏障材料反應墻。

本實用新型采用的技術方案是：模擬受污染地下水流經可滲透性反應墻的室內實驗裝置，包括豎直設置的可滲透反應柱，可滲透反應柱一端為進水端，另一端為出水端；可滲透反應柱包括殼體和填充于殼體內腔的可滲透性吸附屏障反應墻；所述可滲透性吸附屏障反應墻包括注水段和位于注水段下方的滲透段；所述注水段包括貼合殼體內壁的輔助屏障材料層，所述輔助屏障材料層環繞殼體軸線圍成沿殼體軸向延伸的污染液加注孔。

進一步的，所述注水段還包括石英砂防護層，所述石英砂防護層鋪設于污染液加注孔的內壁和底部。

進一步的，所述污染液加注孔的孔壁到殼體內壁的垂直距離處處相等。

進一步的，所述滲透段包括N層石英砂層和N+1層屏障材料層；所述屏障材料層和石英砂層間隔布置。

進一步的，所述N位于1-4之間。

進一步的，在可滲透性吸附屏障反應墻的下方設有隔濾層。

進一步的，設有與污染液加注孔連通的進水管，在進水管上設有蠕動泵。

進一步的，設有安裝于出水端的出水管，在出水管上設有流量計和取樣口。

進一步的，在進水管位于污染液加注孔的一端安裝有花灑狀噴頭。

本實用新型的有益效果是：本實用新型，通過將注水段設計成包括貼合殼體內壁的輔助屏障材料層，并使輔助屏障材料層環繞殼體軸線圍成沿殼體軸向延伸的污染液加注孔避免了污染液沿殼體內壁滲流，使得污染液從上而下均勻滲入吸附屏障材料反應柱，從而確保了吸附屏障材料良好作用，提高了實驗的準確性。而且污染液自上而下均勻滲入吸附屏障材料，更符合實際工程應用中受污染地下水滲入可滲透反應墻的方式。室內通過蠕動泵調節不同的進水速度，有益于通過室內模擬去確定受污染地下水流經可滲透反應墻的最佳流速，既保障滲透反應墻對污染物的高去除率又便于處理液的及時排出。通過從出水管的取樣口定時取處理液監測，同時流量計記錄特定時間段的流量，實時監測屏障失效的時間，進而計算一定滲流速率下某時段內可滲透性反應墻中屏障材料的吸附量。該實驗結果將為野外可滲透性反應墻的設計和工程實施特別是滲流速率、徑向寬度和縱向厚度，吸附屏障材料的用量以及更換時間等要素提供重要依據。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖；

圖2為為現有技術污染液滲流示意圖。

圖中，殼體1、可滲透性吸附屏障反應墻2、注水段21、輔助屏障材料層211、污染液加注孔212、石英砂防護層213、滲透段22、石英砂層221、屏障材料層222、隔濾層3、進水管4、蠕動泵5、出水管6、流量計7、取樣口8、花灑狀噴頭9。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明如下：

模擬受污染地下水流經可滲透性反應墻的室內實驗裝置，如圖1所示，包括豎直設置的可滲透反應柱，可滲透反應柱一端為進水端，另一端為出水端；可滲透反應柱包括殼體1和填充于殼體1內腔的可滲透性吸附屏障反應墻2；所述可滲透性吸附屏障反應墻2包括注水段21和位于注水段21下方的滲透段22；所述注水段21包括貼合殼體1內壁的輔助屏障材料層211，所述輔助屏障材料層211環繞殼體1軸線圍成沿殼體1軸向延伸的污染液加注孔212。

模擬受污染地下水流經可滲透性反應墻的室內實驗裝置，通過室內模擬評價滲流速率對吸附屏障材料去除污染物效率的影響和一定量吸附屏障材料動態狀況下的飽和吸附量的測評，為野外可滲透性吸附屏障反應墻的設計和工程實施提供重要依據。在現有的模擬實驗中，污染液最容易沿殼體1的內壁向下滲透，從而使污染液不經過吸附過濾而直接排出，影響實驗結果。本實用新型，污染液加入到污染液加注孔212，由于污染液加注孔212由輔助屏障材料層211環繞殼體1軸線包圍而成，輔助屏障材料層211通用微米級或者納米級的吸附介質與一定級配的砂混合而成，且輔助屏障材料層211貼合殼體1內壁，故，注入污染液加注孔212的污染液沿污染液加注孔212徑向的流動被輔助屏障材料層211阻擋，使沿污染液加注孔212徑向流動的污染液的量沿徑向向外逐漸減小，至到殼體1內壁處，幾乎沒有污染液沿殼體1內壁向下滲流，而沿污染液加注孔212徑向被輔助屏障材料層211阻擋的污染液向下流經滲透段22進行過濾，即，輔助屏障材料層211將污染液分散，使污染液從上而下均勻滲入滲透段22，使污染液與滲透段22良好作用，提高了實驗的準確性。同時污染液自上而下均勻滲入吸附屏障材料，更符合實際工程應用中受污染地下水滲流的方式。

為了避免輔助屏障材料層211中的材料流入污染液加注孔212，同時也起到初步分散污染液的作用，優選的，所述注水段21還包括石英砂防護層213，所述石英砂防護層213鋪設于污染液加注孔212的內壁和底部。石英砂防護層213首先起到保護輔助屏障材料層211，避免輔助屏障材料層211的材料流入到污染液加注孔212的作用，其次，石英砂防護層213還起到首次分散污染液的流速的作用，減緩污染液沿污染液加注孔212徑向流入輔助屏障材料層211的速率，有利于阻擋污染液流至殼體1的內壁。

為了使輔助屏障材料層211對污染液的作用沿污染液加注孔212的周向保持一致，進一步保證污染液均勻滲入滲透段22，優選的，所述污染液加注孔212的孔壁到殼體1內壁的垂直距離處處相等。

滲透段22主要起去除污染物的作用，滲透段22的流速過快，污染物難以被充分去除；流速過慢，污染液不能及時向下滲流，就易于流向殼體1內壁，透過內壁直接向下滲流。為克服上述現象，優選的，所述滲透段22包括N層石英砂層221和N+1層屏障材料層222；所述屏障材料層222和石英砂層221間隔布置。屏障材料層222通常采用微米級或者納米級的吸附介質與一定級配的砂混合而成，在污染液的沖刷以及重力作用下，屏障材料層222中細小的吸附介質顆粒會逐漸向下遷移，當下段堆積的細小顆粒較多時就會造成板結現象，污染液無法透過滲透段22。而石英砂層221與屏障材料層222間隔布置，有如下優點，即便屏障材料層222中的細小吸附介質顆粒遷移至石英砂層221中，也不會發生板結；同時石英砂層221還起到了分散污染液和調節滲流速率的作用。

進一步的，所述N位于1-4之間。

為了阻止可滲透性吸附屏障反應墻2中的細小吸附介質顆粒向外遷移，優選的，在可滲透性吸附屏障反應墻2的下方設有隔濾層3。

可可滲透性吸附屏障反應墻2的滲流速率直接決定了屏障材料層222與污染液作用的時間，會明顯影響可滲透性吸附屏障反應墻2去除污染物的效率。對比同一吸附屏障材料在不同的滲流速率下對同一污染物去除效率的差異，進而為野外可滲透性吸附屏障反應墻滲流速率的設計和工程實施提供重要依據。優選的，設有與污染液加注孔212連通的進水管4，在進水管4上設有蠕動泵5。

可滲透性吸附屏障反應墻2中起吸附作用的吸附介質的容量是有限的，一旦污染物穿透屏障層直接向外泄露就會造成安全事故，這是必須要防備的。故，本實驗裝置中，設有安裝于出水端的出水管6，在出水管6上設有流量計7和取樣口8。取樣口8的目的在于定期取樣監測處理液中污染物的濃度，設計流量計7的目的在于實時監測可滲透性吸附屏障反應墻2處理污染液的總量，一旦可滲透性吸附屏障反應墻2達到了失效點并平衡一定時間，實驗即停。進而根據實驗數據進行擬合，計算一定量吸附介質動態狀況下在失效點時的吸附量，為野外吸附屏障材料反應墻的徑向寬度和縱向厚度的設計和工程實施提供重要依據。當吸附屏障材料達到失效點時，需要及時更換新的吸附屏障材料以防污染物穿透滲透層向外泄露造成安全事故。

為了控制進液速度，避免污染液加注速度過大，沖毀污染液加注孔212，優選的，在進水管4位于污染液加注孔212的一端安裝有花灑狀噴頭9。花灑狀噴頭9起到分散污染液的作用。