[實(shí)用新型]地下水曝氣修復(fù)過(guò)程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320070863.7
• 申請(qǐng)日: 2013-02-06
• 公開（公告）號(hào): CN203231751U
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡黎明;劉燕;李恒震;杜建廷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C11/00
• 分類號(hào): G01C11/00
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于水利水電工程和環(huán)保工程領(lǐng)域，具體涉及一種地下水曝氣修復(fù)過(guò)程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

地下水資源作為全球水資源的重要組成部分，在我國(guó)地表水嚴(yán)重污染的條件下，對(duì)于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有極其重要的作用。近年來(lái)，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和工業(yè)廢棄物的大量產(chǎn)生，全球的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，其中石油化學(xué)工業(yè)是重要污染源之一。目前我國(guó)地下水質(zhì)量惡化趨勢(shì)顯著，污染形勢(shì)十分嚴(yán)峻。目前我國(guó)許多地區(qū)地下水不同程度遭受有毒有害有機(jī)物的污染。國(guó)家“十二五”規(guī)劃提出要“加大環(huán)境保護(hù)力度”，解決“土壤污染等損害群眾健康的突出環(huán)境問題”，“加強(qiáng)地下水污染防治”。2011年10月發(fā)布的《全國(guó)地下水污染防治規(guī)劃（2011—2020年）》指出要“初步遏制地下水水質(zhì)惡化趨勢(shì)”，“加強(qiáng)重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)地下水環(huán)境監(jiān)管”，“有計(jì)劃地加快推進(jìn)地下水污染修復(fù)”。環(huán)境友好和節(jié)能高效的污染地下水創(chuàng)新修復(fù)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用是是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。?

地下水原位修復(fù)技術(shù)由于成本較低、對(duì)環(huán)境干擾較小而得到迅速發(fā)展，是地下水污染修復(fù)的主要技術(shù)。在原位修復(fù)技術(shù)中，地下水曝氣法是揮發(fā)性有機(jī)污染地下水修復(fù)的常規(guī)技術(shù)，其原理為將壓縮空氣通過(guò)曝氣井注入飽和土壤及地下水中，空氣向上的流動(dòng)使土壤和地下水中的有機(jī)組分產(chǎn)生解吸和揮發(fā)等作用，隨氣流進(jìn)入土壤非飽和區(qū)。同時(shí)氣流中的氧氣不斷溶解于土壤水中增加溶解氧含量，為好氧生物降解有機(jī)物創(chuàng)造了條件，加速飽和帶、非飽和帶中的微生物降解作用。其修復(fù)時(shí)間短、效率高、成本較低，在地下水污染原位修復(fù)中廣泛應(yīng)用。?

對(duì)地下水曝氣修復(fù)過(guò)程的室內(nèi)試驗(yàn)是研究曝氣修復(fù)過(guò)程的重要手段。但目前還沒有合適的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)進(jìn)行觀察和研究。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本實(shí)用新型的目的在于提出一種具有簡(jiǎn)便可行、仿真程度高的地下水曝氣修復(fù)過(guò)程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。?

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的地下水曝氣修復(fù)過(guò)程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，包括以下部分：攝像機(jī)和光源，所述攝像機(jī)用于記錄地下水曝氣修復(fù)過(guò)程模擬試驗(yàn)現(xiàn)象；透明模型箱，所述透明模型箱位于所述攝像機(jī)和所述光源之間，所述透明模型箱中填充有模擬砂土的玻璃珠和模擬地下水的純水，且所述透明模型箱底部具有曝氣口，頂部有溢流口；氣泵，所述氣泵用于提供壓?縮空氣，所述壓縮空氣從所述曝氣口進(jìn)入所述透明模型箱；壓力流量控制裝置，所述壓力流量控制裝置安裝在所述氣泵和所述曝氣口之間，控制曝氣過(guò)程中的壓縮氣體的壓力和流量；溢流接收裝置，所述溢流接收裝置與所述溢流口相連，用于收集所述壓縮氣體泵入所述透明模型箱時(shí)溢流出的純水；以及土工離心機(jī)吊籃平臺(tái)，上述部分均被安裝在所述土工離心機(jī)吊籃平臺(tái)上，所述土工離心機(jī)吊籃平臺(tái)旋轉(zhuǎn)以離心力產(chǎn)生高應(yīng)力場(chǎng)。?

可選地，所述透明模型箱為透明有機(jī)玻璃箱，所述玻璃珠為高強(qiáng)度噴丸玻璃珠。?

可選地，壓力流量控制裝置進(jìn)一步包括：調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)和壓力表。?

可選地，還包括：位于所述氣泵與所述壓力流量控制裝置之間的第一開關(guān)，以及位于所述壓力流量控制裝置與所述曝氣口之間的第二開關(guān)。?

本實(shí)用新型的地下水曝氣修復(fù)過(guò)程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)至少具有如下優(yōu)點(diǎn)：?

（1）采用高強(qiáng)度噴丸玻璃珠模擬砂土。天然土壤顆粒是不透明的，因此研究人員無(wú)法直接觀察氣體在土體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，選取物理特性和天然土壤相近的高強(qiáng)度噴丸玻璃珠替代砂土顆粒是行之有效的方法。?

（2）采用透明有機(jī)玻璃模型箱。模型箱使用透明的有機(jī)玻璃，不僅保證了模型箱的強(qiáng)度，也為圖像采集提供了便捷。?

（3）使用離心機(jī)模擬現(xiàn)場(chǎng)深部土體應(yīng)力、防止土體在高氣壓下破壞。利用離心機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，可以在小比尺模型中模擬現(xiàn)場(chǎng)土體的應(yīng)力場(chǎng)，可以避免常規(guī)模型試驗(yàn)中由于氣壓較大導(dǎo)致土體破壞的不足；同時(shí)能準(zhǔn)確控制水文地質(zhì)條件和邊界條件，縮短試驗(yàn)時(shí)間，再現(xiàn)原型特性，為理論和數(shù)值分析提供大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，有效校正和提高數(shù)學(xué)模型的預(yù)測(cè)能力。?

（4）使用圖像采集系統(tǒng)對(duì)曝氣過(guò)程進(jìn)行圖像拍攝，并進(jìn)行后處理。通過(guò)圖像處理的方式，可以直觀展現(xiàn)曝氣的影響區(qū)域，研究其與曝氣壓力、砂土粒徑、氣體運(yùn)動(dòng)方式等的關(guān)系。?

綜上所述，本實(shí)用新型的地下水曝氣修復(fù)過(guò)程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)具有簡(jiǎn)便可行，仿真程度高的優(yōu)點(diǎn)。?

本實(shí)用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。?

附圖說(shuō)明

本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：?