[發明專利]一種水氣滲透系數與氣體吸附氧化測試裝置及測試方法

在審

• 申請號: 202310096850.5
• 申請日: 2023-02-10
• 公開（公告）號: CN115950807A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 李明玉;何朋立;宋白楊;孫文靜;湘勇;劉瑜;王記勇
• 申請（專利權）人: 洛陽理工學院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 王磊靜

一種水氣滲透系數與氣體吸附氧化測試裝置及測試方法，裝置包括設有試樣腔的底座，試樣腔設有頂板，連通試樣腔底部設有進水組件及進氣組件；試樣腔設有多個取樣口，連通試樣腔的頂部設有U型管和導排口；還包括分別可拆卸設置于頂板上的第一可調支架和第二可調支架，第一可調支架和第二可調支架均設有能夠移動的導桿，其中一導桿底端設有多孔板；另一導桿底端設有壓板，貫穿壓板和導桿設有導液孔。本發明的裝置通過更換試樣腔上部的可調支架，能夠進行水相和氣相滲透系數的測定，可用于測試填埋氣的吸附量和生物氧化量以及填埋場內部的水?氣遷移規律，操作簡便，測試過程一致性好，試驗周期短。

技術領域

本發明屬于環境巖土工程中土體的水相和氣相滲透系數測定及垃圾填埋場中填埋氣的物理吸附和生物氧化減排技術領域，具體涉及一種水氣滲透系數與氣體吸附氧化測試裝置及測試方法。

背景技術

目前，在我國處理城市生活垃圾的主要方式是填埋、堆肥、焚燒三大基本技術，城市生活垃圾填埋處理仍占有較大的比例。城市垃圾填埋場的服役年限較長，設計使用壽命至少為100年。在傳統的垃圾填埋場中，多采用壓實黏土作為垃圾填埋場的防滲層和終覆蓋層材料，其主要功能是：①通過控制上部雨水下滲，減少填埋場滲濾液入滲，降低地下水土污染風險，同時防止暴雨及特大暴雨等極端天氣條件引起填埋場覆蓋層土體浸潤線上升而失穩滑坡；②控制填埋氣無組織釋放，緩解甲烷等溫室氣體排放。由于受外部降雨和日曬干濕及季節性凍-融循環影響，亦或受內部垃圾中有機質的降解，使得填埋場在上覆荷載作用下發生變形，造成上覆層土體塌陷破壞，導致土體滲透特性的改變及有害氣體的釋放。

一方面填埋場上部雨水的入滲和垃圾中自身攜帶的混合液體及有機質的降解，會產生大量的垃圾滲瀝液污染物，隨著污染物的入滲，極易對地下水造成污染；另一方面填埋氣中的甲烷氣體屬于易燃易爆的溫室性氣體，極易引起填埋場火災、爆炸和坍塌等事故。雖然多數填埋場均設置有滲瀝液收集裝置及氣體收集裝置，但仍有相當一部分滲瀝液會遺漏和填埋氣的逃逸，而在中小型填埋場以及老舊填埋場中，沒有設置滲濾液收集及氣體收集系統，滲濾液直接滲漏到地下和氣體直接排放到大氣中。因此，研究填埋場防滲層和終覆蓋層土體的滲透特性和減排填埋場中釋放的甲烷對遏制全球氣候變暖具有重要的實際意義。

目前，針對土體滲透特性測試技術多是水相和氣相分開測試研究的，尚未一種將水相和氣相滲透系數進行聯合測定的試驗裝置。已有研究發現采用新型生物改性材料作為填埋場終覆蓋層材料，研究覆蓋層對填埋氣物理吸附量和生物氧化效能，實現減排甲烷等有害氣體的目的。并且垃圾填埋場終覆蓋層土體滲透特性及其對填埋氣吸附、生物氧化試驗多是開展短期測試，即假定終覆蓋層土體理化性質及力學特性保持穩定，較少考慮其隨填埋場服役時間的變化。在實際工程中，隨著填埋場服役時間的增長，終覆蓋層土體的理化性質的改變是動態的，尤其是當下使用生物覆蓋系統的填埋場，這種動態的變化極易引起終覆蓋層土體原有的功能喪失，進而造成終覆蓋層土體設計參數的變化。因此，很有必要研發一種水氣滲透系數聯合測試及氣體吸附與氧化測試裝置來研究考慮時間因素的終覆蓋層土體滲透特性及其對填埋氣氧化削減效能的變化規律。

發明內容

本發明的目的在于提供一種水氣滲透系數與氣體吸附氧化測試裝置及測試方法，該裝置可完成水相和氣相滲透系數的測定，可進行長效機制下填埋場終覆蓋層土體吸附和氧化削減甲烷等有害氣體的變化規律，且可以模擬不同厚度終覆蓋層土體的滲透特性及氣體削減規律。

本發明為了達到上述目的所采用的技術方案是：

一種水氣滲透系數與氣體吸附氧化測試裝置，包括設有試樣腔的底座，試樣腔設有頂板，連通試樣腔底部設有用于向試樣腔通入測試用水的進水組件，以及用于向試樣腔通入測試用氣的進氣組件；試樣腔自下至上設有多個取樣口，連通試樣腔的頂部設有U型管和導排口；

還包括能夠分別可拆卸設置于頂板上的第一可調支架和第二可調支架，第一可調支架和第二可調支架均設有能夠沿試樣腔軸向移動的導桿；

其中，第一可調節支架的導桿底端設有用于置于試樣腔內以對待測試樣進行封堵和擠壓、且允許氣體從待測試樣向上通過的多孔板；