[發明專利]重金屬污染物遷移過程及多級阻控模型試驗裝置與方法

有效

• 申請號: 202010005923.1
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111157702B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 賀勇;李冰冰;張可能;毛先成;胡廣;喻志鵬;蔣文強
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N15/08;G01N13/04
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 黃藝平

本發明提供了一種重金屬污染物遷移過程及多級阻控模型試驗裝置與方法，裝置包括上游重金屬污染源水箱、多級阻控模型箱、下游檢測水箱和溶液收集系統；多級阻控模型箱包括滲透反應墻模型箱和工程屏障模型箱；上游重金屬污染源水箱、滲透反應墻模型箱、工程屏障模型箱和下游檢測水箱之間由原狀土模型箱連接；原狀土模型箱、滲透反應墻模型箱與工程屏障模型箱底部安裝有溶液收集系統。本發明還包括使用上述重金屬污染物遷移過程及多級阻控模型試驗裝置的試驗方法。本發明能實時監測重金屬污染物在土壤中的遷移規律、多級阻控下重金屬污染的隔離及修復情況，對重金屬污染場地的修復及地下水重金屬污染遷移問題研究具有重要科學價值和工程研究意義。

技術領域

本發明涉及地質工程及環境巖土工程技術領域，特別涉及一種重金屬污染物遷移過程及多級阻控模型試驗裝置與方法。

背景技術

隨著國民經濟的快速發展，同時帶來的一系列環境問題也逐漸暴露出來。其中重金屬污染問題尤為突出，各類金屬冶煉場、采礦、選礦等場地及固體廢棄物填埋場為重金屬元素主要聚集地。冶煉廢水、酸性礦山廢水及垃圾滲濾液的隨意排放，導致了大量重金屬元素進入土壤地層中，隨后進入地下水系統，對生態環境造成嚴重的威脅。主要體現在以下幾點：(1)重金屬元素與土壤中的有機質及微生物等發生一系列物化反應，導致土體結構發生變化，整體強度變低，易發生地質災害等；(2)土壤中的部分重金屬元素可植被根系被吸收，最終導致植被死亡或者進入動物及人類身體中；(3)富含重金屬的土壤中常在雨水入滲的情況下繼續向下遷移，導致更深部的土壤環境遭到污染。然而，重金屬元素一旦進入土壤中，其遷移過程變得復雜多變。目前，針對重金屬污染遷移的室內試驗研究，主要以淋溶試驗為主。淋溶試驗是將一定濃度的重金屬溶液通過其重力作用在土壤中向下遷移，定時采集和測定上下柱中重金屬濃度，最終來反應重金屬的遷移過程。然而，實際中環境更為復雜、多變，弄清楚重金屬離子在土壤中的運移轉化過程對于污染土壤治理的重要性不言而喻。

目前修復重金屬污染問題的方法較多，但是投入生產實踐的卻十分的少。國外多采用黏土類工程屏障對重金屬污染進行控制，其主要是在下游地層中設置工程屏障墻體，對遷移到墻體上的重金屬元素進行吸附阻滯。但是，如酸性礦山廢水(AMD)及酸性垃圾場滲濾液等在這種酸性環境下重金屬污染物極易遷移擴散，且復雜化學成分可能導致工程屏障分解、腐蝕，最終導致工程屏障的失效。

基于目前重金屬遷移及阻滯的研究現狀，本發明專利提出重金屬遷移過程及多級阻控模型試驗裝置。針對各類金屬冶煉場、采礦、選礦等場地及固體廢棄物填埋場等重金屬污染場地中的一系列地質及環境問題，該發明裝置能夠解決重金屬遷移及阻滯與修復問題，對于改善重金屬污染地區環境具有重要研究意義。

發明內容

本發明提供了一種重金屬污染物遷移過程及多級阻控模型試驗裝置與方法，其目的是為了實時監測重金屬污染物在土壤中的遷移規律、多級阻控下重金屬污染的隔離及修復情況，為重金屬污染場地的修復及地下水重金屬污染遷移問題的研究提供重要依據。

為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種重金屬污染物遷移過程及多級阻控模型試驗裝置，所述裝置包括上游重金屬污染源水箱、多級阻控模型箱、下游檢測水箱和溶液收集系統；

所述多級阻控模型箱包括滲透反應墻模型箱和工程屏障模型箱；所述上游重金屬污染源水箱、滲透反應墻模型箱、工程屏障模型箱和下游檢測水箱之間由原狀土模型箱連接，所述原狀土模型箱左右兩側安裝有透水石板；

所述原狀土模型箱、滲透反應墻模型箱與工程屏障模型箱底部與溶液收集系統連接。

優選地，所述裝置安裝在可活動底座上，所述可活動底座可根據預設值調節所述裝置與地面的夾角。

優選地，所述溶液收集系統包括溶液收集控制開關和3個溶液收集瓶，所述3個溶液收集瓶分別與原狀土模型箱、滲透反應墻模型箱與工程屏障模型箱底部連通。