CN215218814U

CN215218814U - 一种具有横纵向迁移取样的放射性固体废物淋滤装置

Info

Publication number: CN215218814U
Application number: CN202023258016.2U
Authority: CN
Inventors: 陈志东; 陈柏迪; 邓飞; 郭杰; 朱志如; 朱深河; 黄正轩; 王作河; 梁国帅
Original assignee: GUANGDONG ENVIRONMENT RADIATION MONITORING CENTER
Current assignee: GUANGDONG ENVIRONMENT RADIATION MONITORING CENTER
Priority date: 2020-12-29
Filing date: 2020-12-29
Publication date: 2021-12-17
Anticipated expiration: 2030-12-29

Abstract

本实用新型公开了一种具有横纵向迁移取样的放射性固体废物淋滤装置，包括顶棚、雨水储存箱、淋滤喷头及土柱体；土柱体上还安装有横纵向迁移取样组件，横纵向迁移取样组件包括外部收集管和内部收集管；外部收集管安装有侧向控制阀；内部收集管一端设有轴承；内部收集管另一端设有伸缩端，伸缩端设有用于收集横纵向迁移液的侧向滤液收集孔。本实用新型通过在土柱体上设置横纵向迁移取样组件，能够很好地对土柱体内的横纵向迁移液进行取样，当需要取样时，可通过伸缩端轴向移动，将侧向滤液收集孔移动到需要取样的位置，当不需要取样时，可以对内部收集管进行转动，将侧向滤液收集孔从朝上转换成朝下设置，避免侧向滤液收集孔被堵塞。

Description

一种具有横纵向迁移取样的放射性固体废物淋滤装置

技术领域

本实用新型涉及环境放射化学技术领域，具体涉及一种在实验室外的场地进行中等规模实验使用的具有横纵向迁移取样的放射性固体废物淋滤装置。

背景技术

我国在开采、冶炼、使用铀矿、伴生放射性矿(伴生放射性矿指的是含有较高水平天然放射性核素浓度的非铀矿，如稀土矿、钽铌矿、锆英矿、磷酸盐矿等)的过程中，均会产生一定量的放射性固体废物，该，这些固体废物中常伴有放射性核素²³⁸U、²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K、Cd、Cr、Pb、Hg、As等天然放射性核素与重金属污染物。若没有正确处置该种放射性固体废物，在大气降雨的淋滤作用下，废物中的放射性核素与重金属等污染物会随着雨水迁移而污染下层土壤甚至污染地下水体。因此，对于放射性矿固体废物中的核素与重金属在环境中的迁移规律研究，具有重要的应用意义。淋滤实验是目前研究各种污染物在环境中迁移特征的重要方法之一，能为环境影响评价、环境修复等提供科学依据。

目前，有关于放射性矿固体废物中的核素迁移研究较少，且已有的一些淋滤装置多为实验室室内的小型一体式垂直玻璃土柱，小体积土柱淋滤实验对污染物实际迁移规律的代表性有限；其次，一些室内实验装置只能单一地纵向取土分析，并且只能在淋滤结束后把土柱打开取一次土壤样品，不能同时进行放射性污染物的横纵向迁移研究，也不能进行不同时间间隔的取土研究；此外，室内的小土柱淋滤装置使用的淋滤液，多为实验室配置的稀酸模拟雨水，与实际的雨水性质仍是存在一定的差别。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的提供一种具有横纵向迁移取样的放射性固体废物淋滤装置，解决上述传统的问题，其具有横纵向迁移取样的结构，可以在实验过程中同时进行放射性污染物的横纵向迁移研究。

本实用新型采用如下技术方案实现：

一种具有横纵向迁移取样的放射性固体废物淋滤装置，包括具有雨水收集腔的顶棚、连接所述顶棚顶部的雨水储存箱、连接所述雨水储存箱的淋滤喷头及安装在所述淋滤喷头下方的土柱体，所述雨水储存箱的出口管道安装有抽水泵及位于所述抽水泵出口管道上的流量计，所述抽水泵与所述淋滤喷头连通，所述土柱体内开设有用于填充放射性固体废物的填充腔、连通所述填充腔的侧向取样孔及渗滤液收集箱；所述土柱体还安装有横纵向迁移取样组件，所述横纵向迁移取样组件包括相互连通的外部收集管和内部收集管；所述外部收集管安装有侧向控制阀；所述内部收集管靠近所述外部收集管的一端设有轴承；所述内部收集管远离所述外部收集管的一端设有穿设于土柱体外端的伸缩端，所述伸缩端设有用于收集横纵向迁移液的侧向滤液收集孔。

进一步地，所述伸缩端为伸缩管，所述伸缩管设有刻度。

进一步地，所述伸缩管为向所述外部收集管方向倾斜设置，所述伸缩管的倾斜角度为10°-20°。

进一步地，所述外部收集管的一端连通有吹扫气管，所述外部收集管呈背向所述吹扫气管方向倾斜设置。

进一步地，所述雨水储存箱上安装有搅拌器及液位变送器，所述搅拌器、液位变送器均与所述抽水泵电连接。

进一步地，所述抽水泵的出口管道还设有回流管及清洗管，所述回流管与所述雨水储存箱连通，所述清洗管的出口位于所述雨水收集腔的一端部。

进一步地，所述顶棚的底部还安装有连通雨水收集腔的污水排水管。

进一步地，所述土柱体为顶部敞开的钢筋混凝土结构。

进一步地，所述土柱体设有位于顶部的第一红壤层、位于侧壁的第二红壤层及位于底部的第三红壤层，所述第一红壤层、第二红壤层、第三红壤层形成所述填充腔。

进一步地，所述土柱体的底部为漏斗状结构，所述土柱体的底部还安装有滤液排水管。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过在土柱体上设置横纵向迁移取样组件，能够很好地对土柱体内的横纵向迁移液进行取样，由于内部收集管的一端上安装有轴承及其另一端为伸缩端，当需要取样时，可通过伸缩端轴向移动，将侧向滤液收集孔移动到需要取样的位置，当不需要取样时，可以对内部收集管进行转动，将侧向滤液收集孔从朝上转换成朝下设置，避免侧向滤液收集孔被堵塞。

本实用新型通过设置顶棚、雨水储存箱、淋滤喷头和土柱体，顶棚可非能动地收集天然降雨，并储存于地下的雨水储存箱中，再根据不同的实验设置，利用抽水泵与流量计将储存箱中的雨水以特定的流量来模拟不同的降雨强度进行淋滤实验，通过淋滤喷头，能均匀地保证雨水喷淋到土柱体上方，能真实模拟降雨特征；比其他配制稀酸溶液来模拟降雨的方法，本实用新型的收集并利用天然降雨的实验方法更能贴近实际的雨水淋滤作用、更具代表性。

本实用新型的土柱体为钢筋混凝土结构，能够有效地屏蔽放射性固体废物产生的一些对人体有害的射线，能够在实验进行时有效地减少放射性固体废物对人体的危害，达到辐射防护目的。

附图说明

图1为本实用新型的具有横纵向迁移取样的放射性固体废物淋滤装置的结构示意图；

图2为图1所示的土柱体内的内部收集管的结构示意图。

图中：10、顶棚；11、污水排水管；12、湿度检测器；20、雨水储存箱；21、搅拌器；22、液位变送器；30、淋滤喷头；40、土柱体；41、侧向取样孔；42、渗滤液收集箱；49、滤液排水管；50、抽水泵；51、回流管；52、清洗管；53、自来水管；60、流量计；70、横纵向迁移取样组件；71、外部收集管；710、侧向控制阀；711、吹扫气管；72、内部收集管；720、轴承；721、侧向滤液收集孔；722、刻度；729、伸缩端。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

如图1和图2所示，为本实用新型的一种具有横纵向迁移取样的放射性固体废物淋滤装置，用于收集天然雨水，并利用收集得到的雨水进行淋滤实验。该放射性固体废物淋滤装置包括具有雨水收集腔的顶棚10、连接所述顶棚10顶部的雨水储存箱20、连接所述雨水储存箱20的淋滤喷头30及安装在所述淋滤喷头30下方的土柱体40；所述雨水收集腔与所述雨水储存箱20通过收集管连通；所述雨水储存箱20的出口管道上安装有抽水泵50及位于所述抽水泵50出口管道上的流量计60，所述抽水泵50与所述淋滤喷头30连通；所述土柱体40内具有用于填充放射性固体废物的填充腔、连通所述填充腔的侧向取样孔41及渗滤液收集箱42，所述侧向取样孔41包括多个的横向取样孔和纵向取样孔，所述渗滤液收集箱42的底部安装有渗滤液取样管。其中，所述土柱体40上还安装有横纵向迁移取样组件70，所述横纵向迁移取样组件70包括相互连通的外部收集管71和内部收集管72；所述外部收集管71上安装有侧向控制阀710；所述内部收集管72靠近所述外部收集管71的一端设有轴承720；所述内部收集管72远离所述外部收集管71的一端上设有穿设于土柱体40外端的伸缩端729，所述伸缩端729上设有用于收集横纵向迁移液的侧向滤液收集孔721。由于侧向滤液收集孔721是依靠内部收集管72转动，以改变其朝向方向，当其朝上时，侧向滤液收集孔721收集来自土柱体40内流动的滤液和含在滤液中的固体如土壤或者放射性固体废物，以对该取样的地方进行分析。

在其中一实施例中，所述伸缩端729为伸缩管，所述伸缩管上设有刻度722。可通过刻度722，计算出伸缩端729在土柱体40内的位置，以提高横纵向迁移液取样的准确性，使实验数据能够更好地接近实际情况。

优选地，所述伸缩管为向所述外部收集管71方向倾斜设置，所述伸缩管的倾斜角度为10°-20°。

在另一实施例中，所述外部收集管71的一端上连通有吹扫气管711，所述外部收集管71呈背向所述吹扫气管711方向倾斜设置。可将侧向控制阀710关闭后，在吹扫气管711中通入高压气体，对该外部收集管71进行吹扫，将管内的液体吹扫干净，避免管内残留滤液，影响收集其他位置的横纵向迁移液的数据。

上述的放射性固体废物淋滤装置通过在土柱体40上设置横纵向迁移取样组件70，能够很好地对土柱体40内的横纵向迁移液进行取样，由于内部收集管72的一端上安装有轴承720及其另一端为伸缩端729，当需要取样时，可通过伸缩端729轴向移动，将侧向滤液收集孔721移动到需要取样的位置，当不需要取样时，可以对内部收集管72进行转动，将侧向滤液收集孔721从朝上转换成朝下设置，避免侧向滤液收集孔721被堵塞。

具体的，该顶棚10为顶部敞开的钢筋混凝土结构，顶棚10的四周由墙壁围着，形成所述的雨水收集腔；由于考虑能够很好的将雨水收集，该雨水收集腔的底面设置呈倾斜设置，即一端向另一端倾斜，使得雨水能够在收集过程中，迅速流向一端，优选地，该雨水收集腔的底面的倾斜角度为30°-60°。在另一实施例中，所述顶棚10的底部还安装有连通雨水收集腔的污水排水管11。可选的，顶棚10上还安装有湿度检测器12，可以通过湿度检测器12，测试大气中的湿度，判断是否要准备下雨，以准备雨水的收集。

所述雨水储存箱20上安装有搅拌器21及液位变送器22，所述搅拌器21、液位变送器22均与所述抽水泵50电连接。通过启动搅拌器21，可将雨水储存箱20内放置较久的雨水进行搅拌，使雨水的成分能够均匀，避免影响淋滤实验；通过在雨水储存箱20上设置液位变送器22，可以根据液位变送器22的测量，对雨水储存箱20的液位进行监控，避免雨水储存箱20的液位过高。为了减少雨水储存箱20中的雨水蒸发，雨水储存箱20仅通过一条水管与顶棚10连接，进行雨水收集。

该抽水泵50的出口管道上还设有回流管51及清洗管52，所述回流管51与所述雨水储存箱20连通，可通过抽水泵50和回流管51将雨水返回雨水储存箱20中，对雨水储存箱20内的水进行均匀搅拌，保证雨水的成分均匀一致。所述清洗管52的出口位于所述雨水收集腔的一端部，由于考虑长期不下雨时，尘土会铺满顶棚10的雨水收集腔内，尘土会堵塞管道或者堆积在雨水储存箱20内，或者影响天然雨水的含量，抽水泵50将过多的雨水通过清洗管52输送至顶棚10上，对其雨水收集腔进行清洗。在另一实施例中，清洗管52上还连接有自来水管53，当雨水不足的时候，可以用自来水管53的水。

所述土柱体40为顶部敞开的钢筋混凝土结构且为长方体结构，其墙壁为25cm厚，能够有效地屏蔽放射性固体废物产生的一些对人体有害的射线，能够在实验进行时有效地减少实验材料对人体的危害；土柱体40的内部尺寸为长2m，宽1.5m，高1.7m，土柱体40底部厚30厘米，侧向取样孔41的直径5cm的取样孔。

其中，所述土柱体40上设有位于顶部的第一红壤层、位于侧壁的第二红壤层及位于底部的第三红壤层，所述第一红壤层、第二红壤层、第三红壤层形成所述填充腔。第一红壤层为30cm厚，第二红壤层30cm厚，第三红壤层为40cm厚，重约1800kg；填充腔内的放射性固体废物约350kg，废物高度为60cm。

所述土柱体40的底部为漏斗状设置，所述土柱体40的底部还安装有滤液排水管49。当滤液过多时，可通过滤液排水管49将滤液排放至待处理的废水处理池中，以便后续的处理。

优选地，本装置的各管道中均安装有控制阀，即顶棚10与雨水储存箱20之间的管道上安装有第一控制阀，抽水泵50与流量计60之间安装有第二控制阀，回流管51上安装有第三控制阀和第四控制阀，清洗管52上安装有第五控制阀；污水排水管11上安装有第六控制阀，自来水管53上安装有第七控制阀，滤液排水管49上安装有第八控制阀，土柱体40与渗滤液收集箱42之间安装有第九控制阀，渗滤液取样管上安装有第十控制阀；吹扫气管711上设有第十一控制阀。

本实用新型的工作原理为：通过顶棚10架在土柱体40上方，顶棚10收集天然降雨的雨水，雨水汇集在雨水储存箱20内，然后通过抽水泵50和流量计60通过计量将雨水储存箱20内的雨水定量抽到土柱体40上方，通过淋滤喷头30，均匀地喷洒在实验的土柱体40的土上方，土柱体40上具有横向、纵向均布的采样孔，可通过打开需要取样的侧向控制阀710，并通过内部收集管72的移动和转动，将侧向滤液收集孔721移动需要的位置，收集来自土柱体40内流动的滤液和含在滤液中的固体如土壤或者放射性固体废物，然后进行横纵向采样，土柱体40的下端的滤液通过渗滤液收集箱42进行收集。

使用案例中，以广东省最大降雨量约2500mm/a、非铺砌土路面径流系数取0.26，蒸发量约为1225mm/a，以此计算设计土柱装置每年淋滤雨量约为1.87m³，通过顶棚10将粤西地区雨水收集在雨水储存箱20中，通过抽水泵50与流量计60将雨水储存箱20中的雨水定量抽到土柱体40上方，经淋滤喷头30均匀地喷洒在实验土上方，平均每月喷淋3次，共36次，每次喷淋约50L，连续一年。喷淋完成后在废渣两侧分别设3个取样孔，正下方设2个的取样孔，共8个，每个取样孔等距设6个取样点。通过分析土壤中天然放射性核素(²³⁸U、²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K)及重金属(Cd、Cr、Pb、Hg、As)浓度，研究放射性固体废物中核素与重金属经过在下层土壤的迁移情况。同时，在实验过程中，定期每个月从渗滤液收集箱42中采集渗滤液样品，分析渗滤液中天然放射性核素(²³⁸U、²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K)及重金属(Cd、Cr、Pb、Hg、As)浓度，研究固体废物中的放射性核素与重金属经雨水淋滤后的浸出情况。

在土柱体40实验结束后，能从土柱体40侧方设置的侧向取样孔41进行横、纵向土壤采样，与收集下方渗滤液进行分析研究，避免传统土柱只能单一采样的特点。

上述的放射性固体废物淋滤装置通过设置顶棚10、雨水储存箱20、淋滤喷头30和土柱体40，顶棚10可非能动地收集天然降雨，并储存于地下的雨水储存箱20中，再根据不同的实验设置，利用抽水泵50与流量计60将储存箱中的雨水以特定的流量来模拟不同的降雨强度进行淋滤实验，通过淋滤喷头30，能均匀地保证雨水喷淋到土柱体40上方，能真实模拟降雨特征；比其他配制稀酸溶液来模拟降雨的方法，本实用新型的收集并利用天然降雨的实验方法更能贴近实际的雨水淋滤作用、更具代表性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种具有横纵向迁移取样的放射性固体废物淋滤装置，包括具有雨水收集腔的顶棚、连接所述顶棚顶部的雨水储存箱、连接所述雨水储存箱的淋滤喷头及安装在所述淋滤喷头下方的土柱体，所述雨水储存箱的出口管道安装有抽水泵及位于所述抽水泵出口管道上的流量计，所述抽水泵与所述淋滤喷头连通，其特征在于：

所述土柱体内开设有用于填充放射性固体废物的填充腔、连通所述填充腔的侧向取样孔及渗滤液收集箱；所述土柱体还安装有横纵向迁移取样组件，所述横纵向迁移取样组件包括相互连通的外部收集管和内部收集管；所述外部收集管安装有侧向控制阀；所述内部收集管靠近所述外部收集管的一端设有轴承；所述内部收集管远离所述外部收集管的一端设有穿设于土柱体外端的伸缩端，所述伸缩端设有用于收集横纵向迁移液的侧向滤液收集孔。

2.根据权利要求1所述的具有横纵向迁移取样的放射性固体废物淋滤装置，其特征在于，所述伸缩端为伸缩管，所述伸缩管设有刻度。

3.根据权利要求2所述的具有横纵向迁移取样的放射性固体废物淋滤装置，其特征在于，所述伸缩管为向所述外部收集管方向倾斜设置，所述伸缩管的倾斜角度为10°-20°。

4.根据权利要求1所述的具有横纵向迁移取样的放射性固体废物淋滤装置，其特征在于，所述外部收集管的一端连通有吹扫气管，所述外部收集管呈背向所述吹扫气管方向倾斜设置。

5.根据权利要求1所述的具有横纵向迁移取样的放射性固体废物淋滤装置，其特征在于，所述雨水储存箱安装有搅拌器及液位变送器，所述搅拌器、液位变送器均与所述抽水泵电连接。

6.根据权利要求1所述的具有横纵向迁移取样的放射性固体废物淋滤装置，其特征在于，所述抽水泵的出口管道还设有回流管及清洗管，所述回流管与所述雨水储存箱连通，所述清洗管的出口位于所述雨水收集腔的一端部。

7.根据权利要求1所述的具有横纵向迁移取样的放射性固体废物淋滤装置，其特征在于，所述顶棚的底部还安装有连通雨水收集腔的污水排水管。

8.根据权利要求1所述的具有横纵向迁移取样的放射性固体废物淋滤装置，其特征在于，所述土柱体为顶部敞开的钢筋混凝土结构。

9.根据权利要求1所述的具有横纵向迁移取样的放射性固体废物淋滤装置，其特征在于，所述土柱体设有位于顶部的第一红壤层、位于侧壁的第二红壤层及位于底部的第三红壤层，所述第一红壤层、第二红壤层、第三红壤层形成所述填充腔。

10.根据权利要求1所述的具有横纵向迁移取样的放射性固体废物淋滤装置，其特征在于，所述土柱体的底部为漏斗状结构，所述土柱体的底部还安装有滤液排水管。