[發明專利]河湖底泥重金屬析出、固化與地基加固試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202011267044.2
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112505291A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 孔綱強;陳永輝;曹特;陳庚;陳龍;武亞軍;杜文山;王雪亮
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N13/00;G01N21/84;G01N27/00;G01N27/04;G01N3/14
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 戴夢茹

本發明公開了一種河湖底泥重金屬析出、固化與地基加固試驗裝置，透明模型槽內設置可拆卸的排水板，排水板將透明模型槽隔成排水室和土體處理室；相對設置的排水板內側面上設有土工布；土體處理室中可拆卸連接帶開孔的PPR管道；土體處理室內、靠近土工布處設置陽極鐵網和陰極鐵網。裝置結構簡單，可用于實現河湖底泥重金屬污染物析出、就地固化及地基加固聯合處治的非嵌入式、連續觀測土體內部位移場、重金屬遷移過程，評價各階段重金屬污染物的處治效果。還提供了河湖底泥重金屬析出、固化與地基加固試驗的方法，在大幅提高對土體中重金屬的去除效率的同時擁有地基加固效果；方法簡單有效、適用性廣。

技術領域

本發明屬于可視化模型試驗技術、電滲技術及地基加固技術領域，具體涉及一種河湖底泥重金屬析出、固化與地基加固試驗裝置及方法。

背景技術

電鍍、采礦、化工部門會產生大量廢水至河中，隨著長期排放，河湖底泥中會積累大量的Cu、Zn、Ni或Cr重金屬元素，會造成植物生長發育受阻，甚至會對人體造成重大危害。這就需要對河湖底泥中的重金屬污染物進行析出或就地固化，并對河湖底泥及河道邊坡進行地基加固處理。處治污染河湖底泥的傳統方法主要有沉淀法、氧化還原法、離子交換法以及吸附法，這些技術方法存在著藥劑使用量大、反應較慢、處治效果不理想的缺點。電動修復技術通過把電極插入受污染的河湖底泥并通入直流電，河湖底泥中的污染物在外加直流電場作用下發生定向移動并在電極附近累積，定期將電極抽出處理，可將污染物除去，是一種高效去除底泥中污染物的方法。直流電場作用下污染物遷移規律及析出效率是河湖底泥重金屬污染物處治的關鍵問題；然而，由于在傳統的電動修復技術中無法可視化觀測污染物遷移過程，使得無法準確評價處治效果。此外，傳統技術中的重金屬污染物析出處治、就地固化處治、河湖底泥及河道邊坡加固研究均為孤立開展，并未形成一個有機的整體，且缺乏聯合處治技術研究相關的試驗裝置及方法。因此，尋求一種可視化的河湖底泥中重金屬污染物析出、就地固化及地基加固的模型試驗裝置及試驗方法，是相關科研技術人員努力追求的方向。

在本發明專利之前，實用新型“去除土壤中重金屬和有機污染物的電動修復裝置”（專利號：ZL201120524796.2）公開了一種去除土壤中重金屬和有機污染物的電動修復裝置，包括電動修復柱、電極、電解池、電解液處理池、酸度計和直流電源；中國發明專利“用于加固軟黏土地基的電滲固結試驗裝置及方法”（專利號：ZL201610231646.X）公開了一種用于加固軟黏土地基的電滲固結試驗裝置及方法，包括模型槽、電極和電勢測針，排水通道和實時圖像收集系統。然而，目前電動修復技術裝置和電滲法地基加固試驗裝置存在如下幾點不足：1）無法可視化觀測重金屬污染物遷移過程和處治效果，2）已有試驗裝置較為繁瑣，且用途單一。因此，基于透明土材料和數字圖像處理技術的可視化模型試驗技術，研發一種安全可靠、非嵌入式、可視化且可連續觀測河湖底泥重金屬析出、就地固化及地基加固全過程的試驗裝置及其試驗方法，顯得尤為重要。

發明內容

本發明提供了一種河湖底泥重金屬析出、固化與地基加固試驗裝置及方法，解決了無法可視化且連續觀測河湖底泥重金屬析出、就地固化及地基加固全過程的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種河湖底泥重金屬析出、固化與地基加固試驗裝置，包括透明模型槽，所述透明模型槽內可拆卸連接一組相對設置的排水板，所述排水板將所述透明模型槽隔成排水室和用于裝填透明土試樣的土體處理室；所述排水室的底面上開設排水孔；所述排水板相對設置的內側面上設有土工布；所述土體處理室內、靠近所述土工布處設置陽極和陰極，所述陽極和所述陰極相對設置。

進一步地，所述排水孔的出水端通過軟導管與量筒連接。

進一步地，所述透明模型槽包括底板和側板，所述底板由有機玻璃制成，所述側板由鋼化玻璃制成；所述有機玻璃的厚度為20~30mm，所述鋼化玻璃的厚度為8~10mm。

進一步地，所述透所述土體處理室中可拆卸連接若干帶均勻開孔的PPR管道。