[發(fā)明專利]非水相液體污染物在地下水中遷移及阻隔試驗(yàn)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010104715.7
• 申請(qǐng)日: 2020-02-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111157406B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀勇;胡廣;張可能;朱考飛;李冰冰;喻志鵬;蔣文強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N13/00
• 分類號(hào): G01N13/00;G01N13/04;G01N15/08
• 代理公司: 長(zhǎng)沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 黃藝平

1.一種非水相液體污染物在地下水中遷移及阻隔試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括試驗(yàn)土樣室、供污模塊、供水模塊、溶液收集模塊和支撐調(diào)節(jié)模塊；所述試驗(yàn)土樣室至少包括第一砂槽、第二砂槽和工程屏障隔離槽，所述第一砂槽、所述工程屏障隔離槽和所述第二砂槽依次設(shè)置，所述第一砂槽與所述工程屏障隔離槽之間、以及所述工程屏障隔離槽與所述第二砂槽之間的連接處均設(shè)置透水結(jié)構(gòu)，所述第一砂槽底部鋪設(shè)有礫石導(dǎo)水層，所述工程屏障隔離槽內(nèi)設(shè)置有工程屏障隔離墻，所述第二砂槽內(nèi)鋪設(shè)有礫石滲水層，所述試驗(yàn)土樣室由透明的有機(jī)玻璃制成；所述供污模塊與所述第一砂槽連通，向所述第一砂槽內(nèi)勻速或變速地輸送非水相液體污染物；所述供水模塊與所述第一砂槽的底端連通，向所述礫石導(dǎo)水層輸送水；所述溶液收集模塊設(shè)置在所述工程屏障隔離槽以及所述第二砂槽的底端，對(duì)槽底滲出的溶液進(jìn)行收集；所述支撐調(diào)節(jié)模塊能模擬不同水力坡度下非水相液體污染物在地層中的遷移擴(kuò)散。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水相液體污染物在地下水中遷移及阻隔試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述供污模塊包括經(jīng)容積標(biāo)定的有機(jī)玻璃容器、蠕動(dòng)泵、污染物輸入控制閥和硅膠軟管，所述有機(jī)玻璃容器的外壁上設(shè)置有注液孔，所述有機(jī)玻璃容器通過(guò)所述硅膠軟管依次與所述蠕動(dòng)泵以及所述第一砂槽連通，所述污染物輸入控制閥設(shè)置在所述硅膠軟管上，且位于所述硅膠軟管與所述第一砂槽的連接處。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非水相液體污染物在地下水中遷移及阻隔試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述供水模塊包括水箱、水泵、輸水管和水位控制閥，所述水泵設(shè)置在所述水箱內(nèi)，通過(guò)所述輸水管與所述第一砂槽底端連通，所述水位控制閥設(shè)置在所述輸水管與所述第一砂槽的連接處。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非水相液體污染物在地下水中遷移及阻隔試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述溶液收集模塊包括多個(gè)溶液收集瓶，分別設(shè)置在所述工程屏障隔離槽以及所述第二砂槽的底端，所述溶液收集瓶通過(guò)溶液收集管與槽底連通，所述溶液收集管上均設(shè)置有一排液控制閥。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非水相液體污染物在地下水中遷移及阻隔試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一砂槽、所述第二砂槽和所述工程屏障隔離槽底部均設(shè)置有長(zhǎng)條狀的透水槽，所述透水槽底部開(kāi)孔，槽內(nèi)放置有塑料透水板，所述塑料透水板可供液體出入而防止試驗(yàn)土樣穿過(guò)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非水相液體污染物在地下水中遷移及阻隔試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述透水結(jié)構(gòu)為透水板，所述透水板上開(kāi)有圓孔，所述圓孔內(nèi)放置圓形透水石，所述透水板的其余部位均設(shè)有小孔，所述透水板的四周設(shè)置有乳膠片，用穿孔螺絲拼接固定。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非水相液體污染物在地下水中遷移及阻隔試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述礫石導(dǎo)水層以及所述礫石滲水層均由多組不同粒徑的石英砂分層堆疊，形成多孔介質(zhì)；所述工程屏障隔離墻主要由膨潤(rùn)土、紅黏土、活性炭按預(yù)設(shè)的干密度混合壓實(shí)制成。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非水相液體污染物在地下水中遷移及阻隔試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一砂槽的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有多個(gè)預(yù)制孔，所述預(yù)制孔用于采樣和設(shè)置傳感器。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非水相液體污染物在地下水中遷移及阻隔試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐調(diào)節(jié)模塊主要由支撐床、支撐片、千斤頂和活動(dòng)鉸接裝置組成，所述支撐床包括床板和置于地面的床架，所述試驗(yàn)土樣室設(shè)置在所述床板上，所述床板的固定端通過(guò)所述活動(dòng)鉸接裝置與所述床架鉸接，活動(dòng)端的底部與所述千斤頂?shù)幕钊麠U連接，所述支撐片設(shè)置在所述床板與所述床架之間。

10.一種非水相液體污染物在地下水中遷移及阻隔試驗(yàn)方法，應(yīng)用于如權(quán)利要求9所述的試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

步驟一、組裝所述試驗(yàn)系統(tǒng)，檢查密封性；準(zhǔn)備好試驗(yàn)用蒸餾水、經(jīng)蘇丹Ⅳ染色的柴油、多組不同粒徑的石英砂以及所述工程屏障隔離墻的材料；將所述石英砂和所述工程屏障隔離墻的材料按預(yù)設(shè)的干密度壓實(shí)，所述石英砂填入所述第一砂槽和第二砂槽內(nèi)，所述工程屏障隔離墻填入所述工程屏障隔離槽內(nèi)；設(shè)置并調(diào)整好數(shù)碼相機(jī)；

步驟二、將蒸餾水注入所述水箱，啟動(dòng)所述水泵，打開(kāi)所述水位控制閥，使蒸餾水注入所述第一砂槽內(nèi)，當(dāng)水位達(dá)到預(yù)設(shè)位置時(shí)，關(guān)閉所述水位控制閥和所述水泵，待所述第一砂槽內(nèi)形成穩(wěn)定的飽和及非飽和帶；

步驟三、將經(jīng)蘇丹Ⅳ染色的柴油通過(guò)所述注液孔注入所述有機(jī)玻璃容器，啟動(dòng)所述蠕動(dòng)泵，打開(kāi)所述污染物輸入控制閥，使柴油注入所述第一砂槽內(nèi)；

步驟四、實(shí)時(shí)觀測(cè)柴油在所述第一砂槽內(nèi)的遷移，用所述數(shù)碼相機(jī)拍照記錄柴油鋒面的擴(kuò)散過(guò)程，以獲取柴油在不同粒徑多孔介質(zhì)中的鋒面擴(kuò)散形態(tài)和形成透鏡體的形狀和厚度；

步驟五、由于水頭差的作用，第一砂槽內(nèi)的蒸餾水和入滲的柴油均會(huì)流向所述工程屏障隔離槽，一段時(shí)間后觀測(cè)所述工程屏障隔離墻內(nèi)柴油鋒面的形態(tài)，同時(shí)還觀測(cè)所述第二砂槽內(nèi)有無(wú)出現(xiàn)柴油，以研究所述工程屏障隔離墻對(duì)柴油的吸附阻滯效果；

步驟六、每隔一段時(shí)間，通過(guò)溶液收集模塊收集溶液，溶液收集后密封保存，以供后續(xù)水樣分析，根據(jù)水中污染物濃度的時(shí)空分布，研究柴油是否通過(guò)對(duì)流、彌散作用遷移到了蒸餾水中，是否對(duì)水造成了污染；

步驟七、將所述千斤頂置于所述床板的活動(dòng)端底部，所述千斤頂將試驗(yàn)土樣室抬升至傾斜預(yù)設(shè)的角度，再用所述支撐片支撐固定，計(jì)算出當(dāng)前的水力坡度，之后重復(fù)步驟一至步驟六，并不斷調(diào)整千斤頂?shù)捻斏叨?，測(cè)試不同水力坡度下柴油在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移擴(kuò)散規(guī)律與工程屏障隔離墻的吸附阻滯效果。