一种模拟深层地下水中PRB介质反应过程的动态承压装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟深层地下水中PRB介质反应过程的动态承压装置，包括输水增压系统、介质反应与取样系统和废水回收与储存系统，其中输水增压系统由储水池、增压泵、止回阀、减压阀和承压管道连接而成；介质反应与取样系统由一个承压柱、六个反应柱和六组减压排水装置组成；减压排水装置由减压阀和球型阀连接而成；废水回收与储存系统由废水暂存池、抽水泵、水位控制器和废水储存池组成。本发明专利技术具有简单、稳定、可拆卸的特点，使用者可根据需要模拟介质种类的多少，适度增加或减少反应柱和减压排水装置数量，一次最多可实现六种PRB介质与污染物反应过程的模拟。质与污染物反应过程的模拟。质与污染物反应过程的模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟深层地下水中PRB介质反应过程的动态承压装置


[0001]本专利技术涉及一种试验装置，尤其涉及一种模拟深层地下水中PRB介质反应过程的动态承压装置，适用于数十米深地下水和承压水层中PRB介质与污染物反应过程的模拟。

技术介绍

[0002]现今环境污染问题日益突出，地表污染物通过渗透作用逐渐垂直迁移至饱水带，甚至进入承压水层，严重威胁生态和饮用水安全。由于地下水污染具有隐蔽性、化学成分复杂、水力学特征多变、治理费用高昂等特点，饱水带和承压水污染的污染问题亟待解决。可渗透反应墙（PRB）技术是一种操作方便、成本低廉、生态友好的原位修复技术，它是在地下水污染羽的水流方向上装填可与污染物发生反应的物质，通过物理、化学、生物反应过程使污染物得以截留、转化、沉淀或降解。然而，在工程建设中，常因为PRB介质筛选不合理、介质与污染物在深层地下水中的反应过程研究不清楚、中试试验数据缺乏等原因，使得PRB介质装入地下后，污染羽绕过反应介质流动或PRB介质钝化，从而降低了PRB介质的使用寿命，影响该技术推广和实际工程的应用效果。因为地下水是流动的，因此需要在动态条件下，对不同深度地下水中反应介质与污染物的反应过程进行探究，弄清楚PRB介质的污染物去除能力、去除过程和去除机理。
[0003]目前常用的动态模拟装置多采用柱式反应器和水平槽式反应器，分别来探究上流式和推流式污染物与反应介质对污染物的动态去除效果，根据试验结果来完成工程设计，用模拟软件来预测该材料在工程应用时的使用寿命和预期效果。然而这些分析和预测均是在常压条件下进行的，即只能模拟地面上介质与污染物的反应过程。但是在实际工程中，介质的装填深度达到数十米。在深层地下水中，压力大、污染物流量小、流体矿物饱和度高、反应系统相对封闭，物质化学饱和度、污染物状态、水力学参数、污染物去除能力等方面都有别于常压情况下。现有常用的高压反应容器多是密闭状态，在整个反应过程中没有物质的流入和流出，如果需要在反应过程中取样监测，势必会打破反应器的高压环境和化学反应状态，造成体系的失稳。
[0004]因此需要设计一种动态承压装置，用来模拟深层地下水中PRB介质与污染物的反应过程。该装置有物质持续性地输入和输出，又能保证反应介质所处水环境压力的稳定性，同时还能实时地取样分析，探究不同厚度PRB介质对污染物去除情况。这种装置可以模拟不同深度地下水中PRB介质的反应过程，特别是深层地下水和承压水层中受污染的高饱和流体与介质的相互作用过程。这个装置能够稳定、有效地将深层地下水中的物质反应过程体现在地面反应器中，为PRB技术在深层地下水治理中的应用提供技术支撑。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供一种模拟深层地下水中PRB介质反应过程的动态承压装置，该装置稳定可靠、操作方便，一次可模拟多种PRB介质与污染物的反应；在满足溶液持续性流入、流出的同时，能够维持PRB介质所在容器高压环境的稳定，同时满足试验过
程中实时取样的需要。
[0006]本专利技术采用的技术方案为：一种模拟深层地下水中PRB介质反应过程的动态承压装置，依次由输水增压系统、介质反应与取样系统和废水回收与储存系统组成，各系统之间通过承压管道连接。
[0007]所述输水增压系统包括依次连接的储水池、增压泵、止回阀、和第三减压阀；通过调节增压泵的压力值，将储水池中的污染物溶液加压后输送到介质反应与取样系统中，实现对不同深度地下水中水压的模拟；止回阀和第三减压阀依次设在增压泵和承压柱之间，止回阀主要用来防止高压容器中的溶液回流而引起压力的降低，增强系统的稳定性；第三减压阀用来避免试验初期高压水流对环境介质的扰动。
[0008]所述介质反应与取样系统包括一个承压柱、至少一个反应柱和至少一组减压排水装置；承压柱中装入不同渗透性能的物质，用以模拟真实地下水环境；所述反应柱安装在承压柱的侧壁上，反应柱与承压柱采用法兰连接，法兰之间加入密封垫，反应柱中装入需要模拟的PRB介质；反应柱侧壁设置四个等间距取样口，取样口外接减压排水装置，以实现对PRB不同厚度介质对污染物去除情况的实时测量。各取样口之间设置有与内部紧贴的可循环使用的硅胶垫，用来避免壁流效应的发生。反应柱出水口和反应柱采用法兰连接，方便反应介质的装填，法兰之间设置硅胶密封垫。反应柱出水口安装减压排水装置和电磁流量计。
[0009]所述废水回收与储存系统由废水暂存池、水位控制器、抽水泵和废水储存池组成；废水暂存池中安装有高、中、低三个高度的水位探头，水位探头与水位控制器相连；反应柱出口排放的废水沿管道进入废水暂存池，达到指定水位后，控制器自动启动抽水泵向废水储存池中排水，以防废水暂存池中的水外溢，造成环境二次污染。
[0010]进一步，所述承压柱垂直放置，所述反应柱水平放置；所述反应柱设有六个，分别对称等间距设置在承压柱的两侧，彼此间贯通并采用法兰连接。
[0011]进一步，所述反应柱的进水端内嵌带孔的铁制过滤网，所述铁质过滤网表面包裹尼龙纱网。
[0012]进一步，相邻的所述反应柱取样口之间放入硅胶环。
[0013]进一步，所述减压排水装置包括相互连接的减压阀和球形阀，所述减压阀上安装有压力表。
[0014]进一步，所述承压柱和所述反应柱均采用不锈钢材质的圆柱形容器。
[0015]本专利技术产生的有益效果是：1、通过调节增压泵的水压值，可以实现对不同深度地下水中PRB介质与污染物反应过程的模拟，该装置简单易操作，实用性强；2、实现了在持续性进水和排水的动态条件下，PRB介质始种处于所需的高压环境中，同时可以满足对PRB介质不同厚度处污染物反应过程的实时监测，系统稳定性好；3、反应柱出水口和取样口设置减压排水装置，不仅维持了反应柱内部水压的稳定，减小了取样和排水对系统的扰动，而且方便取样分析；4、通过在废水暂存池中安装水位控制器，可自动实现废水回收、储存工作，避免环境二次污染和能源的浪费；5、根据模拟介质种类的多少，使用者可根据需要，增加或减少反应柱的数量，一次最多可以同时模拟6种PRB介质与污染物的相互反应过程。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为介质反应与取样系统的俯视结构示意图；图3承压柱的结构示意图；图中：A
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输水增压系统、B
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介质反应与取样系统、C
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废水回收与储存系统、1
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储水池、2
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增压泵、3
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止回阀、4
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承压柱入水口、5
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第一法兰、6
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第二法兰、7
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反应柱、8
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硅胶环、9
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取样口、10
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第三法兰、11
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第一减压阀、12
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第一球型阀、13
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电磁流量计、14
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第一阀门、15
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承压柱、16
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟深层地下水中PRB介质反应过程的动态承压装置，其特征在于，包括依次相连的输水增压系统、介质反应与取样系统和废水回收与储存系统；所述输水增压系统包括依次连接的储水池、增压泵、止回阀和第三减压阀；通过调节增压泵的压力值，将储水池中的污染物溶液加压后输送到介质反应与取样系统中，实现对深层地下水中水压的模拟；所述介质反应与取样系统包括依次连接的承压柱、至少一个反应柱和至少一组减压排水装置；所述承压柱中装入不同渗透性能的物质，用以模拟真实地下水环境；所述反应柱安装在承压柱的侧壁上，所述反应柱中装入需要模拟的PRB介质；所述反应柱侧壁设置四个等间距取样口，所述减压排水装置分别安装在反应柱出水口和反应柱取样口处；所述出水口上的减压排水装置后端连接电磁流量计；所述废水回收与储存系统包括依次连接的废水暂存池、水位探头、水位控制器、抽水泵和废水储存池；所述废水暂存池中安装有高、中、低三个高度的水位感应器，水位感应器与水位控制器相连；当废水暂存池中的水位接触到高水位探头时，水位控制器启动抽水...

【专利技术属性】
技术研发人员：高镜清，刘小邦，高健磊，陈勇，潘志恒，李强，黄真真，宋勃震，
申请(专利权)人：郑州源致和环保科技有限公司河南金谷实业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：