CN111239365A - 在水力调控下土壤中石油烃污染物迁移的模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及在水力调控下土壤中石油烃污染物迁移的模拟装置,该装置包括:依次串联的水箱(1)、蠕动泵(3)和土箱(2),其中,所述水箱(2)内部设有两块平行的多孔挡板(4),将土箱(2)从左到右依次分成进水槽(14)、土槽(15)和出水槽(16)三部分;所述土箱(2)的左右两侧底部分别设有进水口(8)和出水口(10);所述蠕动泵(3)的输出端与土箱(2)的进水口(8)相连;所述土槽(15)内设有抽水管(11)和注水管(17),它们分别与蠕动泵(18)相连。
Description
技术领域
本公开涉及一种在水力调控下土壤中石油烃污染物迁移的模拟装置。
背景技术
我国作为石油的消费大国,石油被广泛应用于生产生活中。在石油的开采过程中,由于石油的泄漏和含油污水的排放,会对周围的土壤、地表水体和地下水造成不同程度的污染。在我国的土壤和地下水调查中发现了石油烃污染问题十分严重,特别是在一些生产石油产品的企业和炼油厂周围。石油烃污染物进入地下环境后,由于其难降解,易随地下水迁移,会威胁到周边人群的健康,因此石油烃污染场地的修复是当前急需解决的一个环境问题。
为了研究石油烃污染物在土壤地下水中的迁移规律,当前研究较多的是在室内进行污染槽模拟实验和土柱模拟试验,模拟实验具有造价低少,污染小,制作简单和操作方便等特点。但同时存在如下问题,由于土壤环境的范围较大,因此在进行室内模拟实验时,实验的尺度相对较小,从而缺乏代表性,而且模拟实验结束后需对整个装置重新装填,使用十分不便。
因此,本领域迫切需要开发出能够克服上述现有技术的缺陷的在水力调控下土壤中石油烃污染物迁移的模拟装置。
发明内容
本公开提供了一种新颖的在水力调控下土壤中石油烃污染物迁移的模拟装置,其结构简单,操作方便,可以模拟在不同水力调控下土壤中污染物迁移的情况,从而解决了现有技术中存在的问题。
本公开提供了一种在水力调控下土壤中石油烃污染物迁移的模拟装置,该装置包括:依次串联的水箱、蠕动泵和土箱,
其中,所述水箱内部设有两块平行的多孔挡板,将土箱从左到右依次分成进水槽、土槽和出水槽三部分;所述土箱的左右两侧底部分别设有进水口和出水口;所述蠕动泵的输出端与土箱的进水口相连;所述土槽内设有抽水管和注水管,它们分别与蠕动泵相连。
在一个优选的实施方式中,所述水箱和蠕动泵通过硅胶管相连;所述蠕动泵的输出端通过硅胶管与土箱的进水口相连;所述抽水管和注水管通过硅胶管与蠕动泵相连。
在另一个优选的实施方式中,所述土箱为有机玻璃箱体,上方覆有箱盖。
在另一个优选的实施方式中,所述出水口上设有控制阀。
在另一个优选的实施方式中,所述土箱内的多孔挡板上布有筛孔,所述筛孔的直径为5-10mm。
在另一个优选的实施方式中,所述土槽的正反面均设有取样孔,所述取样孔的个数为正反面各30-50个,所述取样孔之间的间隔为9-10cm。
在另一个优选的实施方式中,所述取样孔上均设有控制阀。
在另一个优选的实施方式中,所述取样孔的个数为正反面各42个。
在另一个优选的实施方式中,所述土槽中设有模拟土层,所述土槽的长宽比为2:1。
在另一个优选的实施方式中,在土槽中垂直设置监测井,所述监测井连有多参数水质监测器。
有益效果:
使用本发明装置具有结构简单、操作方便、控制精确的优点,通过蠕动泵调节不同的流量,可以模拟在不同流速下土壤中污染物迁移的情况;采样孔的均匀分布,可以研究石油烃污染物在整个空间上的迁移规律;抽水管和注水管的抽注体系可以人工模拟水动力场,进一步观察土壤中石油烃污染物的迁移规律。
附图说明
附图是用以提供对本公开的进一步理解的,它只是构成本说明书的一部分以进一步解释本公开,并不构成对本公开的限制。
图1是本发明的在水力调控下土壤中石油烃污染物迁移的模拟装置的结构示意图。
图2是本发明的在水力调控下土壤中石油烃污染物迁移的模拟装置的结构俯视图。
图3是本发明的在水力调控下土壤中石油烃污染物迁移的模拟装置的结构侧视图。
具体实施方式
本申请的发明人经过广泛而深入的研究后发现,为了准确掌握地下环境中石油烃的迁移机理,需要对模拟槽内的污染物迁移进行数值模拟,但数值模拟涉及到许多许多参数,如污染物的物理化学性质,以及污染土壤的理化性质等,通过不同程度的水力调控,模拟不同的地下水流场,对模拟槽内污染物浓度的分布进行实时监测,能够有效地预测不同土壤环境中石油烃污染物的迁移过程。基于上述发现,本发明得以完成。
本发明的技术构思如下:
在水力调控下土壤中石油烃污染物迁移的模拟装置包括依次串联的水箱、蠕动泵、土箱;所述水箱和蠕动泵通过硅胶管相连,所述水箱内部设有两块平行的多孔挡板,将土箱从左到右依次分成进水槽、土槽、出水槽三部分,所述土箱的左右两侧底部分别设有进水口和出水口,所述蠕动泵的输出端通过硅胶管与土箱的进水口相连;所述土槽内部设有抽水管和注水管,之间连有蠕动泵,可以实现土槽内的不同流量的抽注,模拟人工流场下土壤中石油烃污染物的迁移。
本公开提供了一种在水力调控下土壤中石油烃污染物迁移的模拟装置,该装置包括:依次串联的水箱、蠕动泵和土箱,其中,所述水箱和蠕动泵通过硅胶管相连;所述水箱内部设有两块平行的多孔挡板,将土箱从左到右依次分成进水槽、土槽和出水槽三部分;所述土箱的左右两侧底部分别设有进水口和出水口;所述蠕动泵的输出端通过硅胶管与土箱的进水口相连;所述土槽内设有抽水管和注水管,通过硅胶管与蠕动泵相连。
在本公开中,所述土箱上方覆有箱盖,从而能够减少石油烃污染物的挥发。
在本公开中,所述出水口上设有控制阀,从而能够更好地控制液体流动。
在本公开中,所述土箱内的多孔挡板上布有筛孔若干个,所述筛孔的直径为5-10mm。
在本公开中,所述土槽的正反面均设有取样孔,所述取样孔个数为正反面各40-50个,优选42个;所述取样孔之间的间隔优选为9-10cm。
在本公开中,所述取样孔上均设有控制阀,从而能够更好地控制液体流动。
在本公开中,设有模拟土层,从而能更好地模拟地下环境。
在本公开中,所述土槽中垂直设置监测井,该监测井连有多参数水质监测器。
较佳地,所述土箱是一个长、宽、高为120cm*55cm*66cm的由有机玻璃制成的箱体;所述土槽的长宽比为2:1;所述土箱上方覆有箱盖;所述出水口上设有控制阀;所述土箱内的多孔挡板上布有筛孔若干个,所述筛孔的直径为5-10mm;所述土槽的正反面均设有取样孔,所述取样孔个数为正反面各42个,所述取样孔之间的间隔为9-10cm;所述取样孔上均设有控制阀。
本发明装置的实施过程如下:
首先进行土槽内土壤的装填,填装时先用纱网将两侧多孔挡板上的筛孔挡住;每次填装高度保持在5cm左右,铺平夯实后继续装填;填装完成后,使去离子水经过土箱底部的进水口慢慢渗入土槽中,尽可能排出土槽中的空气使土壤达到最大饱水度。
污染物迁移实验:实验温度控制为地下环境的平均温度,将水箱中的水源替换成一定浓度的石油烃污染物溶液,通过蠕动泵向进水槽注水,通过控制阀控制进出水槽的水位高度差,以获得不同的水力梯度;在不同的水力梯度下,每隔一段时间从取样孔和出水口中取样分析污染物浓度,当各个取样孔的污染物浓度不再变化时实验结束,获得不同水力梯度下石油烃污染在土槽中迁移的情况。
抽注实验:实验温度控制为地下环境的平均温度,将水箱中的水源替换成一定浓度的石油烃污染物溶液,为了研究水力控制对石油烃污染物迁移的影响,通过抽水管和注水管进行人工抽注,在土箱内水流形成一个稳定循环带,研究在不同流量的抽注***下,每隔一段时间对各个取样孔和出水口中污染物浓度进行分析,研究在不同的水力调控下石油烃污染物的迁移规律。
以下参看附图。
图1是本发明的在水力调控下土壤中石油烃污染物迁移的模拟装置的结构示意图。如图1所示,所述装置包括依次串联的水箱1、蠕动泵3和土箱2;所述水箱1和蠕动泵3通过硅胶管相连,所述水箱2内部设有两块平行的多孔挡板4,将土箱2从左到右依次分成进水槽14、土槽15和出水槽16三部分,所述土箱2的左右两侧底部分别设有进水口8和出水口10,所述蠕动泵3的输出端通过硅胶管与土箱2的进水口8相连;所述土槽15内部设有抽水管11和注水管17,通过蠕动泵18相连;土箱2上方覆有箱盖6;土槽15的正反面均设有取样孔5;取样孔5上均设有控制阀7;出水口10上设有控制阀9。
图2是本发明的在水力调控下土壤中石油烃污染物迁移的模拟装置的结构俯视图。如图2所示,水箱内部设有两块平行的多孔挡板4,将土箱从左到右依次分成进水槽14、土槽15和出水槽16三部分,土箱正反两侧的边缘设有挡板13,所述土箱的左右两侧底部分别设有进水口8和出水口10,所述土槽15内部设有抽水管11和注水管17,通过蠕动泵相连;土槽15的正反面均设有取样孔5;取样孔5上均设有控制阀7;出水口10上设有控制阀9。
图3是本发明的在水力调控下土壤中石油烃污染物迁移的模拟装置的结构侧视图。如图3所示,水箱内部设有两块平行的多孔挡板,将土箱从左到右依次分成进水槽、土槽和出水槽16三部分,土箱正反两侧的边缘设有挡板13,所述土箱的左右两侧底部分别设有进水口和出水口10,所述土槽内部设有抽水管11和注水管,通过蠕动泵相连;土槽的正反面均设有取样孔5;取样孔5上均设有控制阀7;出水口10上设有控制阀9;多孔挡板上布有筛孔12。
实施例
下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是,应该明白,这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明,所有的百分比和份数按重量计。
实施例1:
按照本发明的装置进行在水力驱动下土壤中石油烃污染物的迁移模拟实验,其具体运作过程及效果描述如下:
1.装置的结构参数
主体土箱是由厚为1cm的有机玻璃制成,具体尺寸为长120cm,宽55cm,高66cm,模拟槽内左右各设有1块多孔挡板,多孔挡板上布有筛孔若干个,筛孔直径为5-10mm。土槽的正反面均设有取样孔,所述取样孔个数为正反面各42个,取样孔之间的间隔为9-10cm。在模拟槽的进水口连有蠕动泵,为进水槽提供稳定的进水流量,土槽上的抽水管与注水管之间连有一台蠕动泵,通过调节蠕动泵控制不同的抽注流量。
2.土槽内填料的装填
土槽内土壤的装填,填装时先用纱网将两侧多孔挡板上的筛孔挡住。每次填装高度保持在5cm左右,铺平夯实后继续装填。填装完成后,使去离子水经过土箱底部的进水口慢慢渗入土槽中,尽可能排出土槽中的空气使土壤达到最大饱水度。
3.实验过程
(1)装置调试:填充完土壤后,向进水槽通水,利用左右水槽的水头差,让土槽内的水自然饱和。
(2)抽注实验:将水箱中的水源替换成一定浓度的石油烃污染物溶液,为了研究水力控制对石油烃污染物迁移的影响,通过抽水管和注水管进行人工抽注,在土箱内水流形成一个稳定循环带,本实验采用定流量抽注,抽注流量为0.5m3/d,定时从各个取样孔取样测定石油烃浓度,观察溶质在人工流场中的迁移情况,分析污染物的时间空间分布情况。改变抽注流量,分别为0.3m3/d、0.1m3/d和0.05m3/d,观察在不同的抽注流量下,污染物随时间空间分布情况。
4.实验结果
抽注流量为0.5m3/d时,出水口石油烃浓度不再发生变化的时间为7天,且此时浓度为初始浓度的80%,主要是由于土壤对石油烃的吸附所致。当抽注流量降低,出水口石油烃浓度不再发生变化的时间减小,浓度逐渐升高,主要是人工流场减弱,对石油烃污染物的截获能力降低。因此可以发现通过水力控制形成人工流场,在一定程度上可以缓解污染物的迁移扩散。
上述所列的实施例仅仅是本公开的较佳实施例,并非用来限定本公开的实施范围。即凡依据本申请专利范围的内容所作的等效变化和修饰,都应为本公开的技术范畴。
在本公开提及的所有文献都在本申请中引用作为参考,就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解,在阅读了本公开的上述讲授内容之后,本领域技术人员可以对本公开作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种在水力调控下土壤中石油烃污染物迁移的模拟装置,该装置包括:依次串联的水箱(1)、蠕动泵(3)和土箱(2),
其中,所述水箱(2)内部设有两块平行的多孔挡板(4),将土箱(2)从左到右依次分成进水槽(14)、土槽(15)和出水槽(16)三部分;所述土箱(2)的左右两侧底部分别设有进水口(8)和出水口(10);所述蠕动泵(3)的输出端与土箱(2)的进水口(8)相连;所述土槽(15)内设有抽水管(11)和注水管(17),它们分别与蠕动泵(18)相连。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述水箱(1)和蠕动泵(3)通过硅胶管相连;所述蠕动泵(3)的输出端通过硅胶管与土箱(2)的进水口(8)相连;所述抽水管(11)和注水管(17)通过硅胶管与蠕动泵(18)相连。
3.如权利要求1或2所述的装置,其特征在于,所述土箱(2)为有机玻璃箱体,上方覆有箱盖(6)。
4.如权利要求1或2所述的装置,其特征在于,所述出水口(10)上设有控制阀(9)。
5.如权利要求1或2所述的装置,其特征在于,所述土箱(2)内的多孔挡板(4)上布有筛孔(12),所述筛孔(12)的直径为5-10mm。
6.如权利要求1或2所述的装置,其特征在于,所述土槽(15)的正反面均设有取样孔(5),所述取样孔的个数为正反面各40-50个,所述取样孔(5)之间的间隔为9-10cm。
7.如权利要求6所述的装置,其特征在于,所述取样孔(5)上均设有控制阀(7)。
8.如权利要求6所述的装置,其特征在于,所述取样孔的个数为正反面各42个。
9.如权利要求1或2所述的装置,其特征在于,所述土槽(15)中设有模拟土层,所述土槽(15)的长宽比为2:1。
10.如权利要求1或2所述的装置,其特征在于,在土槽(15)中垂直设置监测井,所述监测井连有多参数水质监测器。
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- 2020-01-20 CN CN202010063827.2A patent/CN111239365A/zh active Pending
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