CN115824710A - 一种垃圾渗滤液采集装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及垃圾渗滤液监测技术领域，特别涉及一种垃圾渗滤液采集装置及方法，包括采样容器，顶部敞口并对准渗滤液排出管出口布置，底部设有一渗漏孔，设定液位状态下所述渗漏孔的渗漏流量等于渗滤液目标产生流量；滑落装置，一端达到设定重量下自行发生下沉倾斜，所述采样容器放置在该端自行滑落；储存容器，用于接收从所述滑落装置上滑落的所述采样容器；本发明基于采样容器渗漏孔的渗漏流量、积存量以及渗滤液目标产生流量之间的动态平衡关系，当垃圾渗滤液目标产生流量达到设定阈值时能够及时获取定量的检测样品。

Description

一种垃圾渗滤液采集装置及方法

技术领域

本发明涉及垃圾渗滤液监测技术领域，特别涉及一种垃圾渗滤液采集装置及方法。

背景技术

垃圾渗滤液是垃圾填埋场中不可避免的产物，由水分经垃圾层与覆土层渗滤而形成的一种高浓度有机废水，其组成成分复杂，含有各种金属离子、有机污染物和总溶解性固体。

由于会给填埋场周围的环境带来巨大威胁，需要对垃圾渗滤液等污染物的排放情况进行监测。垃圾渗滤液受降水和地表径流影响，具有水质复杂、水量变化大等特点，产生强度不稳定。当渗滤液产生强度小的时候不需要对其产生量和组分及浓度进行采样和监测；反之，产生强度较大的时候需要采样收集渗滤液，并对污染物的浓度进行监测。因此，渗滤液产生量和浓度监测是垃圾填埋场维护和监管的一个重要方面。

实现垃圾渗滤液监测的前提是对渗滤液样品进行及时地采集和检测分析。针对垃圾渗滤液的监测，现有技术利用自动流量计结合人工巡视的方式实现。电磁流量计超声波在流体中传播时将载上流体流速的信息，因此，通过接收到的超声波，可以检测出渗滤液的流速，之后换算成流量，从而达到测量流量的目的。当垃圾渗滤液目标产生流量达到设定阈值时，装置会传递信号给相关值守人员，提醒工作人员前往现场采样。因此，现行技术的缺点一方面是采样需要人工干预，需要专人值守；另一方面，由于流量预警和人工采样之间具有时间差，工作人员到现场后需要等待流量持续一段时间才能采集到足够检测的样品，也可能存在人工到达现场后流量减小采样量不足的情况。此外，以流量计为基础的监测技术成本较高，而且自动化的装置长期运行容易出现故障，可靠性较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种垃圾渗滤液采集装置及方法，以解决现有技术中存在的当垃圾渗滤液目标产生流量达到设定阈值时需要人工干预采样，且存在不能及时获取定量检测样品的问题。为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来解决：

第一方面，本发明提供了一种垃圾渗滤液采集装置，包括：

采样容器，顶部敞口并对准渗滤液排出管出口布置，底部设有一渗漏孔，设定液位状态下所述渗漏孔的渗漏流量等于渗滤液目标产生流量；

滑落装置，一端达到设定重量下自行发生下沉倾斜，所述采样容器放置在该端自行滑落；

储存容器，用于接收从所述滑落装置上滑落的所述采样容器。

作为进一步的技术方案，所述滑落装置为天平，一端放置所述采样容器，另一端放置设定重量的砝码。

作为进一步的技术方案，所述砝码重量等于所述采样容器内设定液位状态下渗滤液的重量。

作为进一步的技术方案，所述储存容器布置在所述天平放置所述采样容器的一侧，以接收从所述天平托盘上滑落的所述采样容器。

作为进一步的技术方案，所述储存容器两侧一高一低，低侧顶部与所述天平倾斜时托盘高度持平。

作为进一步的技术方案，还包括预警装置，所述预警装置包括布置在所述采样容器下方的压力传感器。

作为进一步的技术方案，所述滑落装置倾斜状态下触碰所述压力传感器。

作为进一步的技术方案，所述渗漏孔设于所述采样容器底部中心，所述采样容器底部中心低于底部其他位置。

作为进一步的技术方案，所述采样容器的腔体为圆形腔体。

第二方面，本发明提供了根据如第一方面所述垃圾渗滤液采集装置的采集方法，包括以下步骤：

根据渗滤液目标产生流量Q、采样容器半径R和底部渗漏孔半径r，确定采样容器滑落时的液位高度H₀和该液位高度下的渗滤液重量；

装配采集装置，使采集容器的顶部敞口对准渗滤液排出管出口，渗漏孔的渗漏流量等于渗滤液目标产生流量Q时，采集容器的渗滤液重量G₀达到自行滑落的阈值，开始自行滑落，储存容器接收滑落的采集容器。

上述本发明的有益效果如下：

(1)本发明采样装置在设定液位状态下渗漏孔的渗漏流量等于渗滤液目标产生流量，其基于采样容器渗漏孔的渗漏流量、积存量以及渗滤液目标产生流量之间的动态平衡关系。当渗滤液产生量较小时，渗滤液通过采样容器底部渗漏孔排出，无法积存；当渗滤液产生流量达到一定水平，渗滤液会不断积存，当产生流量等于渗漏孔的渗漏流量时，渗滤液会维持在设定液位H₀和设定重量G₀。当垃圾渗滤液目标产生流量达到设定阈值时能够及时获取定量的检测样品。

(2)本发明通过设置滑落装置，当采样容器内的渗滤液达到设定重量阈值时，滑落装置自行发生倾斜，使得采样容器能够自行使其敞口偏离渗滤液排出管出口，不再收集渗滤液，同时依靠采样容器的自行滑落，实现定量收集渗滤液样品。

(3)本发明的采样装置能够实现偏僻地区垃圾渗滤液的自动采样与预警，相比其他结构复杂的自动化装置，结构更简单、成本更低，与具备大量传感器的自动化装置相比，在野外恶劣条件长期使用下可靠性更高。

(4)本发明确定垃圾渗滤液产生流量目标后，可计算得出对应采样收集标准液位高度及装置内渗滤液重量；通过设定不同的采样收集标准液位高度，可以实现不同渗滤液产生强度阈值条件下的流量预警和自动采样。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。还应当理解，这些附图是为了简化和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。现在将通过使用附图以附加的特征和细节来描述和解释本发明，其中：

图1示出了本发明实施例中采集装置结构示意图；

图2示出了本发明实施例中采样容器内渗滤液未达到设定液位高度时装置示意图；

图3示出了本发明实施例中采样容器内渗滤液达到设定液位高度时装置示意图。

图中：1、采样容器；2、储存容器；3、天平；4、压力传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明典型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

如图1-图3所示，本实施例提供了一种垃圾渗滤液采集装置，包括：采样容器1、滑落装置以及储存容器2。

采样容器1，具有圆形腔体。有两方面考虑，一是具有圆形腔体的容器较多，规格类型较为容易选择，成本低；二是有利于后期的计算以确定装置的相关参数。当然在其他一些实施例中，也可以选择其他类型的采样容器，不局限于本实施例中的类型。采样容器1顶部敞口并对准渗滤液排出管出口布置，底部设有一渗漏孔，设定液位状态下渗漏孔的渗漏流量等于渗滤液目标产生流量。

渗漏孔设于采样容器1底部中心，采样容器1底部中心低于底部其他位置，使得渗滤液及时渗漏，确保采样的精确性。

本实施例的采样装置基于采样容器渗漏孔的渗漏流量、积存量以及渗滤液目标产生流量之间的动态平衡关系。当渗滤液产生量较小时，渗滤液通过采样容器底部渗漏孔排出，无法积存；当渗滤液产生流量达到一定水平，渗滤液会不断积存，当产生流量等于渗漏孔的渗漏流量时，渗滤液会维持在设定液位H₀和设定重量G₀。当垃圾渗滤液目标产生流量达到设定阈值时能够及时获取定量的检测样品。

根据渗滤液目标产生流量Q、采样容器的横截面半径R和底部渗漏孔半径r，就可以确定需要设定的液位H₀和渗滤液重量G₀。

本实施例的滑落装置为天平3，一端达到设定重量下自行发生下沉倾斜，采样容器1放置在该端自行滑落；即天平3的一端托盘放置采样容器1，另一端托盘放置设定重量的砝码。砝码重量等于采样容器1内设定液位状态下渗滤液的重量。

通过设置滑落装置，当采样容器内的渗滤液达到设定重量阈值时，滑落装置自行发生倾斜，使得采样容器能够自行使其敞口偏离渗滤液排出管出口，不再收集渗滤液，同时依靠采样容器的自行滑落，实现定量收集渗滤液样品。

采样装置还包括预警装置，预警装置包括布置在采样容器1下方的压力传感器4，滑落装置倾斜状态下触碰压力传感器4。当采样装置一侧的重量大于等于砝码重量时，天平会倾斜至与压力传感器接触实现预警，通过压力传感装置将信息传递给相关值守人员。

本实施例的采样装置能够实现偏僻地区垃圾渗滤液的自动采样与预警，相比其他结构复杂的自动化装置，结构更简单、成本更低，与具备大量传感器的自动化装置相比，在野外恶劣条件长期使用下可靠性更高。

储存容器2用于接收从滑落装置上滑落的采样容器1，储存容器2布置在天平3放置采样容器1的一侧，以接收从天平3托盘上滑落的采样容器1，用于储存采样容器1及其内部的渗滤液，并能够避免采样容器1内部渗滤液洒出。

为了确保正常滑落，储存容器2两侧一高一低，低侧顶部与天平3倾斜时托盘高度持平。

实施例2

本实施例提供了根据如实施例1中垃圾渗滤液采集装置的采集方法，包括以下步骤：

根据渗滤液目标产生流量Q、采样容器1半径R和底部渗漏孔半径r，确定采样容器1滑落时的液位高度H₀和该液位高度下的渗滤液重量。确定过程如下：

根据伯努利方程：

式中，p为流体中某点的压强，v为流体该点的流速，ρ为流体密度，g为重力加速度，h为该点所在高度。其中，下标1和2分别代表设定液位和渗漏孔处，H为液面与渗漏孔之间的高度差，h₁-h₂＝H；在本装置中，由于处在大气压状态下，P₁＝P₂；当液面面积远大于渗漏孔面积时，可以忽略液面流速，即v₁＝0，因此可得：

考虑到流体流动过程中会受到渗漏孔的大小及形状对渗漏孔流速和流量的影响，需要利用流量系数μ对渗漏孔实际流速进行了修正，前提是R>>r，即：

容器半径为R，液面高度H时，渗漏孔处的渗漏流量L为：

因此，已知渗滤液目标产生流量Q，确定一个容器半径R和渗漏孔半径r(且R>>r)的条件下，Q≥L时，采样容器中渗滤液体积的增加速率会大于渗漏速率，渗滤液在采样装置中蓄积，且液位会逐渐升高至达到采样收集标准H₀，渗滤液重量达G₀，此时：

即：

G₀＝ρ×πR²×H₀

其中，0.755(R:r＝40)≤μ≤0.827(R:r＝23.33)。

装配采集装置，使采集容器的顶部敞口对准渗滤液排出管出口，管内排出的渗滤液经顶部敞口进入采样容器并经底部渗漏孔流出。底部渗漏孔垃圾渗滤液渗漏流量与采样容器中液位相关，液位越高，垃圾渗滤液渗漏流量越大。当产生量较小时，渗滤液通过采样容器底部渗漏孔排出，无法积存，如图2所示，天平初始状态为向右倾斜的状态；当渗滤液产生流量达到一定水平，渗滤液会不断积存，当渗漏孔的渗漏流量等于渗滤液目标产生流量Q时，渗滤液会维持在设定液位H₀和设定重量G₀，采集容器的渗滤液重量G₀大于砝码重量G，达到了自行滑落的阈值，开始自行滑落，储存容器2接收滑落的采集容器，如图3所示，天平处于向左倾斜状态。同时，天平3倾斜并与压力传感器4接触实现预警，可以通过压力传感装置将信息传递给相关值守人员。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种垃圾渗滤液采集装置，其特征在于，包括：

采样容器，顶部敞口并对准渗滤液排出管出口布置，底部设有一渗漏孔，设定液位状态下所述渗漏孔的渗漏流量等于渗滤液目标产生流量；

滑落装置，一端达到设定重量下自行发生下沉倾斜，所述采样容器放置在该端自行滑落；

储存容器，用于接收从所述滑落装置上滑落的所述采样容器。

2.如权利要求1所述的一种垃圾渗滤液采集装置，其特征在于，所述滑落装置为天平，一端放置所述采样容器，另一端放置设定重量的砝码。

3.如权利要求2所述的一种垃圾渗滤液采集装置，其特征在于，所述砝码重量等于所述采样容器内设定液位状态下渗滤液的重量。

4.如权利要求2所述的一种垃圾渗滤液采集装置，其特征在于，所述储存容器布置在所述天平放置所述采样容器的一侧，以接收从所述天平托盘上滑落的所述采样容器。

5.如权利要求4所述的一种垃圾渗滤液采集装置，其特征在于，所述储存容器两侧一高一低，低侧顶部与所述天平倾斜时托盘高度持平。

6.如权利要求1所述的一种垃圾渗滤液采集装置，其特征在于，还包括预警装置，所述预警装置包括布置在所述采样容器下方的压力传感器。

7.如权利要求6所述的一种垃圾渗滤液采集装置，其特征在于，所述滑落装置倾斜状态下触碰所述压力传感器。

8.如权利要求1所述的一种垃圾渗滤液采集装置，其特征在于，所述渗漏孔设于所述采样容器底部中心，所述采样容器底部中心低于底部其他位置。

9.如权利要求1所述的一种垃圾渗滤液采集装置，其特征在于，所述采样容器的腔体为圆形腔体。

10.根据如权利要求1-9任一项所述垃圾渗滤液采集装置的采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据渗滤液目标产生流量Q、采样容器半径R和底部渗漏孔半径r，确定采样容器滑落时的液位高度H₀和该液位高度下的渗滤液重量G₀；

装配采集装置，使采集容器的顶部敞口对准渗滤液排出管出口，渗漏孔的渗漏流量等于渗滤液目标产生流量Q时，采集容器的渗滤液重量G₀达到自行滑落的阈值，开始自行滑落，储存容器接收滑落的采集容器。

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