專利名稱：城市生活垃圾地質(zhì)填埋模擬實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及城市生活垃圾地質(zhì)填埋模擬實驗裝置，尤其適用于模擬城市生活垃圾在實際填埋時垃圾生物氣的生成、儲集和運移，襯墊層(砂礫排水層和壓實粘土層)滲透性能變化特征、滲流規(guī)律的綜合研究。
背景技術(shù)：
在城市生活垃圾地質(zhì)填埋過程中，由于垃圾有機質(zhì)降解、生氣、填埋氣體的儲集運移及滲濾液對襯墊系統(tǒng)的作用過程較為復雜性，需要進行系統(tǒng)和單獨的垃圾填埋實驗。目前，很多垃圾地質(zhì)填埋模擬實驗裝置針對于某一具體研究內(nèi)容設(shè)計并實施，如針對于垃圾有機質(zhì)降解、滲濾液的運移規(guī)律、(復合)襯墊的滲透性能和吸附性能研究及生氣規(guī)律等方面的獨立模擬實驗，實驗裝置規(guī)模小，常見的模擬容器結(jié)構(gòu)比較簡單，體積小，可測數(shù)據(jù)少，偏差大；其二沒有專門的取樣設(shè)置，實驗過程中取樣困難；其三沒有涉及到垃圾有機質(zhì)降解，填埋氣體的生氣、儲集、運移，以及垃圾體生物化學過程及滲濾液滲流對土體土工性能的影響與相互作用綜合模擬實驗研究。因此對垃圾地質(zhì)填埋的系統(tǒng)實驗研究有待進一步深入。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本實用新型的目的是提供一種方法簡便、易操作、取樣數(shù)據(jù)多、偏差小、結(jié)構(gòu)緊湊的城市生活垃圾地質(zhì)填埋模擬實驗裝置。
技術(shù)方案本實用新型城市生活垃圾地質(zhì)填埋模擬實驗裝置，它包括由法蘭連接的、帶有底座和頂蓋的垃圾填埋柱體，垃圾填埋柱體的殼體上設(shè)有觀察透視窗，并設(shè)有多個可插入不同探頭的插孔裝置，通過垃圾填埋柱體上的插孔裝置，設(shè)有多個孔隙水壓力測壓管裝置和氣體壓力測定裝置，并插接有滲濾液循環(huán)系統(tǒng)、氣體流量測定裝置、多個襯墊土層含水量測定儀、孔隙水壓力傳感器、氧化還原電位儀、溫度計，滲濾液循環(huán)系統(tǒng)分別與垃圾填埋柱體上和頂蓋上的插孔裝置相連。
本實用新型城市生活垃圾地質(zhì)填埋模擬實驗裝置，所述的插孔裝置由外絲管接頭、設(shè)在外絲管接頭端面的膠墊與外絲管接頭相配合并開有通孔的內(nèi)絲帽組成；所述的滲濾液循環(huán)系統(tǒng)由泵、插入插孔裝置內(nèi)的連接管接頭和球閥、用軟管和三通所連接的滲濾液容器組成；所述的孔隙水壓力測壓管裝置由設(shè)在插孔裝置內(nèi)的打孔膠塞、插入其內(nèi)的空心銅管、測壓玻璃管、將空心銅管和測壓玻璃管連為一體的軟管組成，軟管內(nèi)設(shè)有透水不透氣的陶土板；所述的氣體壓力測定裝置由固定在垃圾填埋柱體上的插孔、由活接接頭連接的管接頭、由三通連接的不同方向的兩個球閥，球閥上通過打孔膠塞設(shè)有氣體壓力表，管接頭的端部設(shè)有透氣不透水的微孔薄膜；所述設(shè)在垃圾填埋柱體下部的多個襯墊土層含水量測定儀順序排列，每個襯墊土層含水量測定儀的插桿插入設(shè)有打孔膠塞并傾斜設(shè)置的插孔裝置內(nèi)；所述的由法蘭連接的、帶有底座和頂蓋的垃圾填埋柱體可以是單個柱體，也可以由多個柱體聯(lián)接而成。
有益效果本實用新型城市生活垃圾地質(zhì)填埋模擬實驗裝置，采用法蘭連接的組合柱體、具有觀察透視窗、并設(shè)有不同直徑和完成不同用途的插孔裝置，根據(jù)實驗所需的具體測試內(nèi)容，選擇不同位置的插孔裝置可進行不同的取樣或插裝儀表，一個插孔裝置可實現(xiàn)多種功能，能夠?qū)崿F(xiàn)垃圾有機質(zhì)生物降解、垃圾生物氣的生成、儲集和運移、排水層滲透性能變化規(guī)律、滲濾液在襯墊層中的滲流特性、壓實粘土在滲濾液長期作用下土工性狀的變化特點等方面的實驗研究?？梢葬槍δ骋谎芯宽椖窟M行，也可以將研究項目之間進行協(xié)調(diào)，形成系統(tǒng)，各研究階段的實驗數(shù)據(jù)相互依存、相互利用，系統(tǒng)地對垃圾填埋進行模擬研究。能夠研究垃圾有機質(zhì)生物降解、填埋氣體的生氣、儲集和運移、滲濾液在襯墊層的運移、滲濾液生物化學過程對襯墊土層土工性狀的影響，是針對研究厭氧條件下垃圾有機質(zhì)降解的地球化學特征及其對襯墊系統(tǒng)滲流作用與滲流機制的模擬實驗，可系統(tǒng)監(jiān)測研究垃圾生物氣的生成、儲集、運移過程及其條件控制與優(yōu)化，襯墊層在滲濾液和生物氣影響下的滲透性能等土工性狀變化特征及滲透運移規(guī)律。其結(jié)構(gòu)緊湊、方便拆裝，密封效果好，操作方便，制作簡單，直觀，檢測方便，在本領(lǐng)域內(nèi)具有實用性。


圖1是本實用新型城市生活垃圾地質(zhì)填埋模擬實驗裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖1中I局部放大圖。
圖3是圖1中II局部放大圖。
圖4是圖1中III局部放大圖。
圖5是圖1中IV局部放大圖。
圖6是圖1中V局部放大圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例作進一步的描述本實用新型城市生活垃圾地質(zhì)填埋模擬實驗裝置，如圖1所示，用法蘭2將兩個柱體、下底和上蓋連接構(gòu)成垃圾填埋柱體1，垃圾填埋柱體1與法蘭2通過加強筋14連接，垃圾填埋柱體1上設(shè)有觀察透視窗3及插孔裝置4，垃圾填埋柱體1設(shè)有滲濾液循環(huán)系統(tǒng)5、孔隙水壓力測壓管裝置6、氣體壓力測定裝置7、氣體流量測定裝置8、襯墊土層含水量測定儀9、孔隙水壓力傳感器10、氧化還原電位儀11、溫度計12和滲濾液容器13。氣體流量測定裝置8、孔隙水壓力傳感器10、溫度計12均通過插入設(shè)有打孔膠塞19的插孔裝置4與垃圾填埋柱體1連接。觀察透視窗3由焊接在垃圾填埋柱體1上的彎曲成一定弧度的有機玻璃實現(xiàn)，根據(jù)實驗的需要可以將測試儀表設(shè)置并調(diào)整到垃圾填埋柱體1上不同位置的插孔裝置4內(nèi)，插孔裝置4可以作為取樣孔或儀表插孔使用，插孔裝置4通過焊接在填埋柱體上的、直徑不等的外絲管接頭15、膠墊17、18和內(nèi)絲帽16構(gòu)成，圖2所示。襯墊土層含水量測定儀9的插桿20插入斜置的插孔裝置4中，通過打孔膠塞19插入垃圾填埋柱體1內(nèi)，打孔膠塞19放置于外絲接頭15內(nèi)，將配有膠墊17的內(nèi)絲帽16與外絲接頭15進行螺紋連接，并將膠塞旋緊，膠塞與襯墊土層含水量測定儀連接處用密封膠密封，圖3所示。氣體壓力測定裝置7通過活接接頭22直接連接于插孔21上，活接接頭22中配有膠墊，并與外絲管接頭24連接，且連接處放置透氣不透水的微孔薄膜23。外絲管接頭24與三通25通過PVC膠粘結(jié)，三通的第二通通過與之膠結(jié)的直通管與球閥27連接，氣體壓力表29插入打孔膠塞28中，并一同插入球閥27中，三通的第三通通過直通管與球閥26連接，圖4所示?？紫端畨毫y壓管裝置6由插孔裝置4、及設(shè)在其中的打孔膠塞19和膠塞內(nèi)的空心銅管30、軟管31和測壓玻璃管33構(gòu)成，軟管31采用乳膠管，通過軟管31將空心銅管30和測壓玻璃管33連接在一起，軟管31中放置有透水不透氣的陶土板32，圖5所示。氧化還原電位儀11上設(shè)有復合電極34，電極34插入設(shè)有打孔膠塞19的插孔裝置4內(nèi)，利用內(nèi)絲帽16及膠墊17將打孔膠塞19旋緊在外絲接頭15內(nèi)，圖6所示。滲濾液循環(huán)系統(tǒng)5由與垃圾填埋柱體1插孔裝置4連接的球閥、連接管、循環(huán)泵、連接管接頭、三通構(gòu)成。氣體流量測定裝置8、氧化還原電位儀11和溫度計12通過打孔膠塞19和插孔裝置4直接插入垃圾填埋柱體1內(nèi)，打孔膠塞19置于焊接在垃圾填埋柱體1上的外絲管接頭15內(nèi)。打孔膠塞19與氣體流量測定裝置8、氧化還原電位儀11和溫度計12連接處用密封膠密封。以上各種測試儀表均可選擇不同位置的插孔裝置4進行插接，完成不同需要的數(shù)據(jù)測量。
具體實施過程垃圾填埋柱體1中從下至上，分別往垃圾填埋柱體1內(nèi)充填由壓實粘土層和排水砂礫層構(gòu)成的襯墊層、生活垃圾層、儲氣層或分隔儲氣層、粘土封蓋層的物料，形成垃圾模擬填埋體，在垃圾填埋柱體1上設(shè)置的插孔裝置4中對應填埋層位置分別設(shè)置相應的測定系統(tǒng)，如孔隙水壓力測壓管裝置6、氣體壓力測定裝置7和孔隙水壓力傳感器10的安裝位置對應于襯墊排水砂礫層，氧化還原電位儀11和溫度計12的安裝位置對應于生活垃圾層，氣體壓力測定裝置7和氣體流量測定裝置8安裝位置對應于儲氣層，襯墊土層含水量測定儀9安裝位置對應于壓實粘土層。孔隙水壓力測壓管裝置6、氣體壓力測定裝置7、孔隙水壓力傳感器10、氧化還原電位儀11和溫度計12設(shè)在垃圾填埋柱體1的上部，襯墊土層含水量測定儀9設(shè)有4個，設(shè)在柱體1的下部。通過測試儀表讀取的數(shù)據(jù)來確定取樣時間，如襯墊土層含水量測定儀9的讀數(shù)逐漸降低，說明含水量測定儀所在位置土層的含水量逐漸增加，當讀數(shù)降至零時，說明襯墊土層含水量測定儀9所對應土層已達到飽和。此時，可以打開對應位置插孔裝置4的內(nèi)絲帽16進行取樣，送至相關(guān)實驗室對樣品進行測試。
采用氧化還原電位儀11、氣體流量測定裝置8、氣體壓力測定裝置7、氣體樣品采集和成分分析，對垃圾有機質(zhì)發(fā)酵介質(zhì)條件、產(chǎn)氣過程和氣體的地球化學運移特征進行監(jiān)測研究。通過取樣和進一步的微生物培養(yǎng)，掌握不同模擬實驗條件下微生物種群數(shù)量變化規(guī)律、微生物種群變化與填埋場穩(wěn)定化過程中產(chǎn)氣量與產(chǎn)氣速率之間的關(guān)系，研究不同性質(zhì)有機物降解過程與甲烷產(chǎn)氣量、產(chǎn)氣速率的關(guān)系。通過孔隙水壓力測壓管裝置6和孔隙水壓傳感器10的測定，探討不同結(jié)構(gòu)和不同粒度特征排水層的滲透性能變化特征。通過取樣，確定排水層的孔隙特征和孔隙充填特征。通過分別設(shè)置于壓實土層中不同位置的襯墊土層含水量測定儀9測定土層不同深度的含水量變化，掌握滲濾液在填埋襯墊土層中的滲流特征。通過設(shè)置壓實粘土層中的插孔，完成取樣，進行樣品的分析與測試，掌握壓實粘土在滲濾液長期作用下的土工性狀變化特點。
權(quán)利要求1.城市生活垃圾地質(zhì)填埋模擬實驗裝置，其特征在于它包括由法蘭(2)連接的、帶有底座和頂蓋的垃圾填埋柱體(1)，柱體(1)的殼體上設(shè)有觀察透視窗(3)，并設(shè)有多個可插入不同探頭的插孔裝置(4)，通過垃圾填埋柱體(1)上的插孔裝置(4)，設(shè)有多個孔隙水壓力測壓管裝置(6)和氣體壓力測定裝置(7)，并插接有滲濾液循環(huán)系統(tǒng)(5)、氣體流量測定裝置(8)、多個襯墊土層含水量測定儀(9)、孔隙水壓力傳感器(10)、氧化還原電位儀(11)、溫度計(12)，滲濾液循環(huán)系統(tǒng)(5)分別與垃圾填埋柱體(1)上和頂蓋上的插孔裝置(4)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾地質(zhì)填埋模擬實驗裝置，其特征在于所述的插孔裝置(4)由外絲管接頭(15)、設(shè)在外絲管接頭(15)端面的膠墊(17、18)、與外絲管接頭(15)相配合并開有通孔的內(nèi)絲帽(16)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的城市生活垃圾地質(zhì)填埋模擬實驗裝置，其特征在于所述的滲濾液循環(huán)系統(tǒng)(5)由泵、插入插孔裝置(4)內(nèi)的連接管接頭和球閥、用軟管和三通所連接的滲濾液容器(13)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的城市生活垃圾地質(zhì)填埋模擬實驗裝置，其特征在于所述的孔隙水壓力測壓管裝置(6)由設(shè)在插孔裝置(4)內(nèi)的打孔膠塞(19)、插入其內(nèi)的空心銅管(30)、測壓玻璃管(33)、將空心銅管(30)和測壓玻璃管(33)連為一體的軟管(31)組成，軟管(31)內(nèi)設(shè)有透水不透氣的陶土板(32)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾地質(zhì)填埋模擬實驗裝置，其特征在于所述的氣體壓力測定裝置(7)由固定在垃圾填埋柱體(1)上的插孔(21)、由活接接頭(22)連接的管接頭(24)、由三通(25)連接的不同方向的兩個球閥(26、27)構(gòu)成，球閥(27)上通過打孔膠塞(28)設(shè)有氣體壓力表(29)，管接頭(24)的端部設(shè)有透氣不透水的微孔薄膜(23)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的城市生活垃圾地質(zhì)填埋模擬實驗裝置，其特征在于所述設(shè)在垃圾填埋柱體(1)下部的多個襯墊土層含水量測定儀(9)順序排列，每個襯墊土層含水量測定儀(9)的插桿(20)插入設(shè)有打孔膠塞(19)并傾斜設(shè)置的插孔裝置(4)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾地質(zhì)填埋模擬實驗裝置，其特征在于所述的由法蘭(2)連接的、帶有底座和頂蓋的垃圾填埋柱體(1)可以是單個柱體，也可以由多個柱體聯(lián)接而成。
專利摘要一種城市生活垃圾地質(zhì)填埋模擬實驗裝置，采用從下至上分層充填由壓實粘土層+排水砂礫層構(gòu)成的襯墊層、生活垃圾層、儲氣層或分隔儲氣層、粘土封蓋層的物料，形成垃圾模擬填埋體的方法，配合設(shè)置由法蘭連接組合的柱體，并設(shè)有不同直徑和完成不同用途的插孔裝置，選擇不同位置的插孔裝置可進行不同的取樣或插裝儀表，可系統(tǒng)監(jiān)測研究垃圾生物氣的生成、儲集、運移過程及其條件控制與優(yōu)化，襯墊層在滲濾液和生物氣影響下的滲透性能等土工性狀變化特征及滲濾液滲透運移規(guī)律，從而實現(xiàn)垃圾有機質(zhì)生物降解、垃圾生物氣的生成、儲集和運移、排水層滲透性能變化規(guī)律、滲流特征、壓實粘土在滲濾液長期作用下的土工性狀變化特點等方面的實驗。
文檔編號G01N31/00GK2898826SQ20062007170
公開日2007年5月9日 申請日期2006年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月19日
發(fā)明者曹麗文, 桑樹勛, 程云環(huán), 張靜, 周效志 申請人:中國礦業(yè)大學