[發明專利]慢速多批次溶濾基巖含水層巖石樣品的實驗系統和方法

在審

• 申請號: 202010493903.3
• 申請日: 2020-06-03
• 公開（公告）號: CN111665180A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 曾邯斌;劉文波;蘇春利;李志明;陶彥臻;高爽
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）;中國地質環境監測院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N1/28;G01N1/34
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 王佩

本發明公開了一種慢速多批次溶濾基巖含水層巖石樣品的實驗系統，包括從高到低排布的溶濾液儲存裝置、定水頭裝置、若干填樣裝置；本發明還公開了一種慢速多批次溶濾基巖含水層巖石樣品的實驗方法，包括：將巖石樣品破碎球磨過100目篩網后備用，選取粒徑小于0.5毫米的石英砂洗凈備用；將處理后的巖石樣品以及石英砂分層填入底部裝有石英棉的有機玻璃柱中，并用工具壓實，形成間隔排布的巖石樣品層和石英砂層；調節定水頭裝置內層的出水流量，調節完成后開啟蠕動泵進行溶濾液循環后進行溶濾實驗并定期采樣。本發明具有可模擬地下水水?巖作用過程的有益效果。

技術領域

本發明涉及資源與環境技術領域。更具體地說，本發明涉及一種慢速多批次溶濾基巖含水層巖石樣品的實驗系統和方法。

背景技術

隨著地表水資源愈發難以滿足我國日常生產生活，地下水的使用占我國總體用水的比例越來越高。地下水的開采與使用受多方面因素控制，其中最主要的因素就是地下水水質。使用劣質地下水往往將導致各種疾病，危害人體健康。

劣質地下水主要分為原生劣質地下水和人為污染所導致的劣質地下水。模擬水-巖作用過程是了解劣質地下水成因最直接的方式，其一般通過數值模擬軟件(如phreeqc)完成。但數值模擬往往難以與實際情況完全一致，故搭設實驗平臺用以模擬含水層巖石樣品的溶濾過程。

目前，用于模擬固液相互作用的實驗方法主要以淋濾實驗為主，淋濾實驗較適用于土壤樣品，由于巖石樣品的特殊性，用淋濾實驗的方式溶濾巖石樣品存在大量弊端。例如：巖石樣品不透水，以現有的淋濾實驗方法溶濾巖石樣品，僅巖石表面與溶濾液接觸，溶濾速率極低；現有的淋濾實驗裝置往往僅含有一個或兩個柱體，難以應對多批次同條件的實驗，且在重復實驗過程中極易由于人為原因導致實驗誤差；溶濾巖石樣品需要大量試驗時間，目前的淋濾實驗裝置自動化程度較低，設備持續工作能力較差，人工維護實驗裝置正常運行的工作十分繁復，難以適應溶濾巖石樣品這類長周期的實驗。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優點。

本發明還有一個目的是提供一種慢速多批次溶濾基巖含水層巖石樣品的實驗系統，從高到低排布的溶濾液儲存裝置、定水頭裝置、若干填樣裝置，使溶濾液儲存裝置中的溶濾液在重力作用下依次進入定水頭裝置內層和若干填樣裝置中，定水頭裝置內層中多余的溶濾液進入定水頭外層中，定水頭裝置外層中的溶濾液用蠕動泵抽回溶濾液儲存裝置中，提供了一種模擬地下水水-巖作用過程的裝置，提高自動化程度，還提供一種慢速多批次溶濾基巖含水層巖石樣品的實驗方法，可以同時完成多批次同條件的試驗，節約實驗時間，減少實驗誤差，可進行長時間慢速溶濾、穩定性好、溶濾效率高，可用于地下水水-巖作用過程模擬，為地下水水質成因提供可靠依據。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種慢速多批次溶濾基巖含水層巖石樣品的實驗系統，包括從高到低排布的溶濾液儲存裝置、定水頭裝置、若干填樣裝置，所述溶濾液存儲裝置設置出液閥門通過輸液管與所述定水頭裝置連通，所述定水頭裝置設置若干出水閥門通過若干出水導管分別與若干填樣裝置連通，所述定水頭裝置設置回流閥門通過回流管與所述溶濾液儲存裝置連通，所述回流管上設有蠕動泵，所述定水頭裝置設置流量監測閥門通過流量管與所述量筒連通。

優選的是，所述定水頭裝置包括定水頭裝置內層和定水頭裝置外層，所述回流管與所述定水頭裝置外層連通，所述定水頭裝置內層上設有移動擋板，所述輸液管、所述出水導管和所述流量管與所述定水頭裝置內層連通。

優選的是，所述填樣裝置包括橡膠蓋、有機玻璃柱、采樣瓶，所述橡膠蓋蓋設在所述有機玻璃柱上，所述橡膠蓋上設有通孔供所述出水導管穿過進入所述有機玻璃柱內，所述采樣瓶設置在所述有機玻璃柱出液口的正下方，所述有機玻璃柱近出液口處填充石英棉，所述石英棉上方間隔填充巖石樣品和石英砂。

優選的是，所述有機玻璃柱內壁粗糙，所述有機玻璃柱的內徑為1.5～2cm、高度為50～60cm。