一種模擬土-水界面重金屬遷移轉(zhuǎn)化的裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種模擬土?水界面重金屬遷移轉(zhuǎn)化的裝置及方法，本發(fā)明的模擬土?水界面重金屬遷移轉(zhuǎn)化的裝置包括供水裝置、降雨裝置、降雨支架、初期雨水回用裝置、堆土箱及堆土箱角度調(diào)整與固定機(jī)構(gòu)，所述的供水裝置與降雨裝置連接，供水裝置能夠穩(wěn)壓將水輸送至降雨裝置；降雨裝置和初期雨水回用裝置分別安裝在降雨支架上，初期雨水回用裝置位于降雨裝置的下方，初期雨水回用裝置通過(guò)回水管與供水裝置的供水池連通；所述的堆土箱通過(guò)堆土箱角度調(diào)整與固定機(jī)構(gòu)安裝在初期雨水回用裝置的下方。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，能實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)土壤及固體廢棄物在降雨作用下重金屬遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程的有效模擬，能保證模擬降雨過(guò)程的可靠性和有效性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種模擬土-水界面重金屬遷移轉(zhuǎn)化的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于地質(zhì)資源與地質(zhì)工程等技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種模擬降雨徑流作用下土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，工業(yè)化進(jìn)程的加劇迫使金屬礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)與利用與日倶增。礦區(qū)開(kāi)發(fā)及冶礦流程中，產(chǎn)生大量含有重金屬元素的廢石、尾礦、廢渣等廢棄物及冶煉廢水，在自然雨水長(zhǎng)期淋溶作用下，固體廢棄物會(huì)釋放重金屬污染物質(zhì)，形成土-水界面重金屬污染流，從而污染礦區(qū)周邊的生態(tài)土壤、農(nóng)田土壤及礦區(qū)水環(huán)境，嚴(yán)重威脅人體健康。
[0003]當(dāng)前，通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究礦區(qū)土壤或固體廢棄物在雨水作用下的淋濾釋放特征主要是以圓柱形土柱淋溶的方法為主，該方法主要模擬研究降雨作用下土壤中污染物質(zhì)的下滲過(guò)程，較少考慮污染物的橫向迀移轉(zhuǎn)化及橫向迀移對(duì)下滲過(guò)程的影響，較少開(kāi)展不同坡面角度、不同廢礦組分在不同降雨P(guān)H值下的污染物迀移轉(zhuǎn)化過(guò)程;同時(shí)，現(xiàn)有的模擬降雨系統(tǒng)主要以淋浴噴頭為主，降雨的均勻度較難保障，降雨支架為整段的鋼制材料，在多次降雨實(shí)驗(yàn)中，降雨高度難以改變，從而降雨覆蓋面積得不到有效保障。綜上，基于降雨系統(tǒng)所帶來(lái)的誤差和土壤填充箱的局限性，現(xiàn)階段未能真正建立降雨作用下礦區(qū)土 -水界面重金屬橫縱向迀移轉(zhuǎn)化的預(yù)測(cè)模型，從而不能有效地為礦區(qū)土壤修復(fù)、水環(huán)境治理提供參考依據(jù)。
[0004]鑒于此，開(kāi)發(fā)能綜合考慮不同降雨強(qiáng)度、不同降雨歷時(shí)、不同降雨pH值條件下模擬不同坡面傾角、不同土壤成分、不同廢礦組分在降雨作用下土-水界面重金屬橫縱向迀移轉(zhuǎn)化過(guò)程的實(shí)驗(yàn)裝置及其使用方法，保障模擬降雨過(guò)程的可靠性和有效性，是當(dāng)前開(kāi)展礦區(qū)土壤修復(fù)和水環(huán)境治理領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，能實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)土壤及固體廢棄物在降雨作用下重金屬迀移轉(zhuǎn)化過(guò)程的有效模擬，能保證模擬降雨過(guò)程的可靠性和有效性的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置及方法，本發(fā)明還可開(kāi)展不同降雨強(qiáng)度、不同降雨歷時(shí)、不同降雨pH值條件下模擬不同坡面傾角、不同土壤成分、不同廢礦組分在降雨作用下土-水界面重金屬橫縱向迀移轉(zhuǎn)化的過(guò)程和入滲雨水對(duì)不同土壤及廢礦組分的淋濾特性研究。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置，包括供水裝置、降雨裝置、降雨支架、初期雨水回用裝置、堆土箱及堆土箱角度調(diào)整與固定機(jī)構(gòu)，所述的供水裝置與降雨裝置連接，供水裝置能夠穩(wěn)壓將水輸送至降雨裝置;降雨裝置和初期雨水回用裝置分別安裝在降雨支架上，初期雨水回用裝置位于降雨裝置的下方，初期雨水回用裝置通過(guò)回水管與供水裝置的供水池連通;所述的堆土箱通過(guò)堆土箱角度調(diào)整與固定機(jī)構(gòu)安裝在初期雨水回用裝置的下方； 所述的初期雨水回用裝置包括兩支撐梁、擋雨布及三角錐形漏斗，所述的兩支撐梁平行安裝在降雨支架上，擋雨布通過(guò)多個(gè)滑環(huán)安裝在兩支撐梁上;擋雨布的一端與三角錐形漏斗連接;三角錐形漏斗通過(guò)回水管與供水池連通。
[0007]上述的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置中，所述的供水裝置包括供水池、穩(wěn)壓栗及潛水栗，其中所述的潛水栗置于供水池中，通過(guò)管道與穩(wěn)壓栗的進(jìn)水口連接，穩(wěn)壓栗的出水口通過(guò)管道與降雨裝置連接;穩(wěn)壓栗的出水口與降雨裝置連接的管道上設(shè)有控制開(kāi)關(guān)、壓力計(jì)和流量計(jì)。
[0008]上述的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置中，所述的降雨裝置包括承載鋼管和多個(gè)降雨噴頭，降雨噴頭安裝在承載鋼管上，噴嘴朝下;承載鋼管安裝在降雨支架上。
[0009]上述的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置中，所述的降雨支架包括四根支腿及矩形鋼架，矩形鋼架安裝在四根支腿的頂部;所述的支腿包括鋼桿、鋼管及緊定螺釘;所述的鋼桿插裝在鋼管內(nèi)，通過(guò)緊定螺釘在鋼管內(nèi)定位。
[0010]上述的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置中，所述的鋼桿上設(shè)有刻度。
[0011]上述的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置中，所述的堆土箱包括箱體、長(zhǎng)方體形框架及水樣收集管，箱體置于框架內(nèi)，箱體與框架之間設(shè)有橡膠墊;所述的箱體的一端面上設(shè)有雨水溢流口和多個(gè)水樣收集孔;箱體的一側(cè)面和底面上分別設(shè)有多個(gè)水樣收集孔；箱體側(cè)面上的水樣收集孔通過(guò)水樣收集管與水樣收集瓶連接。
[0012]上述的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置中，所述的堆土箱角度調(diào)整與固定機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)液壓千斤頂、固定三角支架裝置、可移動(dòng)支撐模塊和角度測(cè)量裝置，電動(dòng)液壓千斤頂與框架的一端接觸，所述的固定三角支架裝置與框架底部鉸接，所述的可移動(dòng)支撐模塊由多塊混凝土塊疊加組成，支撐在框架的另一端;所述的角度測(cè)量裝置安裝在箱體前側(cè)面上。
[0013]一種模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的方法，包括以下步驟:
I)搭建土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置；
2)用堆土箱角度調(diào)整與固定機(jī)構(gòu)調(diào)整堆土箱角度并固定，對(duì)可伸縮的鋼質(zhì)立管手動(dòng)確定降雨高度，手動(dòng)調(diào)節(jié)降雨噴頭個(gè)數(shù)與位置以保證降雨面積;在堆土箱內(nèi)填充土壤或固體廢棄物；
3)開(kāi)始初期降雨，展開(kāi)擋雨布使得初期的雨水通過(guò)雨水回用裝置匯入供水池中，待降雨均勻后，調(diào)節(jié)滑環(huán)將擋雨布滑至一邊，開(kāi)始模擬降雨試驗(yàn)；
4)通過(guò)水樣收集瓶收集水樣，取樣檢測(cè)重金屬濃度，記錄數(shù)據(jù)；
5)清空堆土箱并清洗;更換箱體中填充物，或手動(dòng)調(diào)整降雨高度與噴頭個(gè)數(shù)，或調(diào)整堆土箱角度后，重復(fù)步驟3)和步驟4)，整理記錄數(shù)據(jù)并分析結(jié)果，形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明能夠輕松地更換箱體填充物，能夠有效控制降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)、降雨pH值，能夠手動(dòng)調(diào)整降雨高度和手動(dòng)調(diào)整噴頭數(shù)量以控制降雨面積，能夠調(diào)整堆土箱至任意角度并固定，能夠通過(guò)不同位置止水夾的啟閉來(lái)研究不同的迀移過(guò)程，能夠有效回用模擬降雨初期降雨強(qiáng)度不均時(shí)的雨水，本發(fā)明裝置操作簡(jiǎn)單，材料常見(jiàn)易得，裝置組裝拆卸方便，實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦區(qū)土壤及固體廢棄物在降雨作用下重金屬迀移轉(zhuǎn)化過(guò)程的有效模擬。
[0015]本發(fā)明可開(kāi)展不同降雨強(qiáng)度、不同降雨歷時(shí)、不同降雨pH值條件下模擬不同坡面傾角、不同土壤成分、不同廢礦組分在降雨作用下土-水界面重金屬橫縱向迀移轉(zhuǎn)化的過(guò)程和入滲雨水對(duì)不同土壤及廢礦組分的淋濾特性研究的實(shí)驗(yàn)裝置及其使用方法，有利于揭示在降雨作用下礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)理、礦區(qū)重金屬的迀移轉(zhuǎn)化機(jī)理、礦區(qū)水環(huán)境污染的來(lái)源構(gòu)成，給研究修復(fù)大面積礦區(qū)土壤和水環(huán)境污染工作帶來(lái)方便。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置的立體示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置的結(jié)構(gòu)平面圖。
[0018]圖3為本發(fā)明的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置的降雨裝置立體示意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置的堆土箱立體示意圖。
[0020]圖5為本發(fā)明的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置的堆土箱底部角鋼布置示意圖。
[0021]圖6為本發(fā)明的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置的堆土箱前側(cè)面的水樣收集孔的布置示意圖。
[0022]圖7為本發(fā)明的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置的堆土箱右端面的水樣收集孔的布置示意圖。
[0023]圖8為本發(fā)明的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置的堆土箱底面的水樣收集孔的布置示意圖。
[0024]圖9為本發(fā)明的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明包括供水裝置1、降雨裝置2、降雨支架4、初期雨水回用裝置4、堆土箱5及堆土箱角度調(diào)整與固定機(jī)構(gòu)6，所述的供水裝置I與降雨裝置2連接，供水裝置I能夠穩(wěn)壓將水輸送至降雨裝置2;降雨裝置2和初期雨水回用裝置4分別安裝在降雨支架3上，初期雨水回用裝置4位于降雨裝置2的下方，初期雨水回用裝置4通過(guò)回水管與供水裝置I的供水池連通;所述的堆土箱5通過(guò)堆土箱角度調(diào)整與固定機(jī)構(gòu)6安裝在初期雨水回用裝置4的下方。
[0027]如圖2、圖3所示，所述的供水裝置I包括所述的供水裝置包括供水池1-1、穩(wěn)壓栗1-
3、控制開(kāi)關(guān)1-4、壓力計(jì)1-5、流量計(jì)1-6及潛水栗1-7，所述的潛水栗1-7放于供水池1-1內(nèi)部，通過(guò)管道1-2與穩(wěn)壓栗1-3的進(jìn)水口連接，穩(wěn)壓栗1-3的出水口通過(guò)管道與降雨裝置2連接;穩(wěn)壓栗1-3的出水口降雨裝置2連接的管道上設(shè)有控制開(kāi)關(guān)1-4、壓力計(jì)1-5和流量計(jì)1-
6。通過(guò)酸堿調(diào)節(jié)水中pH值以模擬不同的降雨pH值。
[0028]如圖2、圖3所示，所述的降雨裝置2包括承載鋼管2-1和多個(gè)降雨噴頭2-2，所述的降雨噴頭2-2安裝在承載鋼管2-1的下部，噴嘴朝下。承載鋼管2-1安裝在降雨支架上。手動(dòng)增減降雨噴頭2-2的數(shù)量或調(diào)整承載噴頭的承載鋼管2-1數(shù)量或承載鋼管2-1之間的間距以達(dá)到所需的降雨面積和降雨強(qiáng)度，從而保障降雨可靠性和有效性。
[0029]如圖2、圖3所示，所述的降雨支架3包括四根支腿及矩形鋼架3-4，矩形鋼架3-4安裝在四根支腿的頂部。所述的支腿包括鋼桿3-1、鋼管3-3及緊定螺釘3-2;所述的鋼桿3-1插裝在鋼管3-3內(nèi)，通過(guò)緊定螺釘3-2在鋼管3-3內(nèi)定位。鋼桿3-1在鋼管3-3內(nèi)的位置可以調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)矩形鋼架3-4的高度，進(jìn)而調(diào)節(jié)降雨高度。
[0030]如圖2、圖3所示，所述的初期雨水回用裝置4包括兩支撐梁4-1、擋雨布4-2及三角錐形漏斗4-4，所述的兩支撐梁4-1平行安裝在降雨支架3上，擋雨布4-2通過(guò)多個(gè)滑環(huán)4-3安裝在兩支撐梁4-1上；擋雨布4-2的一端與三角錐形漏斗4-4連接;三角錐形漏斗4-4通過(guò)回水管4-6與供水池1-1連通。擋雨布4-2采用的防水尼龍布制成。
[0031]如圖1、圖2、圖4所示，所述的堆土箱5包括箱體5-1、長(zhǎng)方體形框架5-4及水樣收集管5-6，箱體5-1置于框架5-4內(nèi)，箱體5-1與框架5-4之間設(shè)有橡膠墊5-5;所述的箱體5-1的一端面上設(shè)有兩個(gè)雨水溢流口 5-2和4行3列的水樣收集孔。如圖7所示，所述的4行3列的水樣收集孔，豎向看，第I列和第5列分別距端面的邊緣20cm，第I列與第2列、第2列與第3列之間的間距均為40cm;橫向看，第I行距端面的頂邊12cm，第4行距端面的的底邊3cm，第I行與第2行、第2行與第3行、第3行與第4行的行間距均為15cm。
[0032]如圖6所示，箱體5-1的前側(cè)面設(shè)有4行5列20個(gè)水樣收集孔，豎向看，第I列和第5列距前側(cè)面的邊緣均為20cm，第I列與第2列、第2列與第3列、第3列與第4列、第4列與第5列之間的間距均為40cm;橫向看，第I行距前側(cè)面的頂邊12cm，第4行距前側(cè)面的底邊3cm，第I行與第2行、第2行與第3行、第3行與第4行之間的間距均為15cm。前側(cè)面上的第4行水樣收集孔通過(guò)水樣收集管與水樣收集瓶連接;水樣收集管采用的軟管，水樣收集管上設(shè)有止水夾5-8。
[0033]如圖8所示，箱體5-1的底面上設(shè)有3行5列水樣收集孔;豎向看，第I列和第5列距箱體5-1底面的邊緣均為20cm，第I列與第2列、第2列與第3列、第3列與第4列、第4列與第5列之間的間距均為40cm;橫向看，第I行和第4行距底面的邊緣均為20cm，第I行與第2行、第2行與第3行之間的間距均為40cmο所采用的堆土箱長(zhǎng)為2m，寬為1.2m，高為0.6m，箱體材料為有機(jī)鋼化玻璃材質(zhì)。
[0034]如圖1、圖2、圖4、圖5所示，所述的堆土箱角度調(diào)整與固定機(jī)構(gòu)6包括電動(dòng)液壓千斤頂6-1、固定三角支架裝置6-2、可移動(dòng)支撐模塊6-3及角度測(cè)量裝置6-4;所述的電動(dòng)液壓千斤頂6-1與框架5-4的一端相接觸，用于調(diào)節(jié)箱體5-1該端的高度。所述的固定三角支架裝置6-2與，鋼管與框架5-4鉸接，所述的可移動(dòng)支撐模塊6-3由多塊混凝土塊疊加組成，可以通過(guò)增減混凝土塊增減其高度，可移動(dòng)支撐模塊6-3支撐在框架5-4的另一端。所述的角度測(cè)量裝置6-4安裝在箱體5-1的前側(cè)面上，帶有刻度盤(pán)和指針，用于測(cè)量箱體5-1的傾角。
[0035]一種利用上述的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化裝置的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的方法，包括以下步驟:
I)搭建模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置。
[0036]2)手動(dòng)確定降雨高度，手動(dòng)調(diào)節(jié)降雨噴頭2-2個(gè)數(shù)與位置以保證降雨面積;并調(diào)整堆土箱角度、固定后，在堆土箱5內(nèi)填充所研究的土壤或固體廢棄物。
[0037]在本發(fā)明實(shí)施例中，支腿采用的2m的鋼桿3-1和2m的鋼管3-3通過(guò)緊定螺釘3-2連接;實(shí)心鋼桿帶有精密刻度，可量化降雨高度以保障最有效降雨面積，所采用的頂部噴頭為HH型方形噴頭，手動(dòng)增減頂部噴頭2-2個(gè)數(shù)與調(diào)節(jié)噴頭2-2位置，從而保證降雨面積達(dá)到98%以上。
[0038]所采用的堆土箱長(zhǎng)為2m，寬為1.2m，高為0.6m，先用固定三角支架裝置6-2和可移動(dòng)支撐模塊6-3將箱體5-1架起來(lái)，而后再用電動(dòng)液壓千斤頂6-1緩慢調(diào)節(jié)箱體5-1—端高度，使箱體5-1達(dá)到所需的傾角，用箱體前側(cè)面上的角度測(cè)量裝置6-4測(cè)量?jī)A角，由于自然狀態(tài)下堆體自然安息角的存在，本發(fā)明實(shí)施例中所采用的坡角梯度為O度(平放狀態(tài))、10度、20度、30度、40度。
[0039]3)展開(kāi)防水尼龍布材質(zhì)擋雨布4-2，開(kāi)始初期降雨，通過(guò)初期雨水回用裝置4將雨水匯入供水池1-1;待降雨均勻后，調(diào)節(jié)鋼質(zhì)圓環(huán)4-3將擋雨布4-2滑至一邊，開(kāi)始模擬降雨試驗(yàn)。
[0040]以湖南省婁底市冷水江銻礦堆放區(qū)及周邊土壤研究為例，查閱當(dāng)?shù)貧庀筚Y料可知:當(dāng)?shù)囟嗄昶骄邓?416.5mm，平均每月降水118mm，根據(jù)Q=aAh(其中:Q為模擬降雨加入量;a為徑流損失系數(shù)，此處取0.7;A為箱體底面積;h為月平均降雨量)計(jì)算模擬降雨量；通過(guò)潛水栗1-7、穩(wěn)壓栗1-3、控制開(kāi)關(guān)1-4、壓力計(jì)1-5組合控制降雨強(qiáng)度，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)(1-
4)、流量計(jì)1-6組合控制降雨歷時(shí)，模擬降雨pH值利用純水加混合酸(硫酸:硝酸為3:1)配置，本發(fā)明實(shí)施例中PH梯度為3、5、6、7、8用于模擬酸雨強(qiáng)度。
[0041]選取四大類(lèi)有代表性的固體為研究對(duì)象(尾礦砂、冶煉渣、采礦廢石、礦區(qū)農(nóng)田土壤)，考慮到堆放區(qū)面積大、廢棄物堆體多，將采樣點(diǎn)均分為幾個(gè)小區(qū)，將采樣點(diǎn)平均分配到每個(gè)區(qū)域內(nèi)部，采用棋盤(pán)式采樣方法，根據(jù)固體粒徑、廢棄物種類(lèi)等影響因素將堆土箱5中填充物分成多組進(jìn)行多次試驗(yàn)。待堆土箱5填充完畢后，展開(kāi)防水尼龍布材質(zhì)擋雨布4-2，開(kāi)始初期降雨，降雨初期由于管中壓力不均和氣壓干擾等因素導(dǎo)致降雨不均勻，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差和節(jié)約雨水，擋雨布4-2能夠?qū)⒊跗谟晁ㄟ^(guò)雨水回用裝置4的三角漏斗4-4匯入供水池1-1以達(dá)到雨水回用的目的，還避免了因雨水外濺而造成的不衛(wèi)生情況。降雨前后，用掃描電鏡放大4000倍進(jìn)行分析淋溶之后的樣品，研究不同pH值對(duì)研究對(duì)象的影響。
[0042]4)通過(guò)堆土箱5的水樣收集瓶5-7收集小體積水樣取樣檢測(cè)重金屬濃度，記錄數(shù)據(jù)。由既定實(shí)驗(yàn)方案有選擇的開(kāi)啟不同位置的水樣收集瓶5-7的止水夾5-8，依據(jù)《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)(中國(guó)科學(xué)出版社，2002年)中銻離子檢測(cè)方法(低濃度銻，采用原子熒光分光光度計(jì)；高濃度銻，采用原子吸收分光光度計(jì))，來(lái)研究重金屬銻的下滲轉(zhuǎn)化過(guò)程、橫向迀移轉(zhuǎn)化過(guò)程、三維立體迀移轉(zhuǎn)化過(guò)程。
[0043]5)清空堆土箱5并清洗，返回至步驟2)，更換箱體中填充物，或手動(dòng)調(diào)整降雨高度與噴頭個(gè)數(shù)以控制降雨面積，或調(diào)整堆土箱5角度并固定，重復(fù)步驟3)和步驟4)，以開(kāi)展不同降雨強(qiáng)度、不同降雨歷時(shí)、不同降雨P(guān)H值條件下模擬不同坡面傾角、不同土壤成分、不同廢礦組分在降雨作用下土-水界面重金屬橫縱向迀移轉(zhuǎn)化過(guò)程和雨水入滲對(duì)不同土壤及固體廢棄物組分的淋濾特性研究，整理記錄數(shù)據(jù)并分析結(jié)果，形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
[0044]以湖南省婁底市冷水江銻礦堆放區(qū)及周邊土壤的研究為例，通過(guò)開(kāi)展不同降雨強(qiáng)度、不同降雨歷時(shí)、不同降雨pH值條件下模擬不同坡面傾角、不同土壤成分、不同廢礦組分在降雨作用下土-水界面重金屬銻橫縱向迀移轉(zhuǎn)化過(guò)程，建立了銻礦堆放區(qū)土-水界面重金屬銻的迀移轉(zhuǎn)化模型及重金屬銻的淋溶釋放動(dòng)力學(xué)方程，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行大數(shù)據(jù)分許，得出了重金屬銻迀移轉(zhuǎn)化的機(jī)理并建了礦區(qū)重金屬迀移轉(zhuǎn)化模型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置，其特征是:包括供水裝置、降雨裝置、降雨支架、初期雨水回用裝置、堆土箱及堆土箱角度調(diào)整與固定機(jī)構(gòu)，所述的供水裝置與降雨裝置連接，供水裝置能夠穩(wěn)壓將水輸送至降雨裝置;降雨裝置和初期雨水回用裝置分別安裝在降雨支架上，初期雨水回用裝置位于降雨裝置的下方，初期雨水回用裝置通過(guò)回水管與供水裝置的供水池連通;所述的堆土箱通過(guò)堆土箱角度調(diào)整與固定機(jī)構(gòu)安裝在初期雨水回用裝置的下方； 所述的初期雨水回用裝置包括兩支撐梁、擋雨布及三角錐形漏斗，所述的兩支撐梁平行安裝在降雨支架上，擋雨布通過(guò)多個(gè)滑環(huán)安裝在兩支撐梁上;擋雨布的一端與三角錐形漏斗連接;三角錐形漏斗通過(guò)回水管與供水池連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置，其特征是:所述的供水裝置包括供水池、穩(wěn)壓栗及潛水栗，其中所述的潛水栗置于供水池中，通過(guò)管道與穩(wěn)壓栗的進(jìn)水口連接，穩(wěn)壓栗的出水口通過(guò)管道與降雨裝置連接;穩(wěn)壓栗的出水口與降雨裝置連接的管道上設(shè)有控制開(kāi)關(guān)、壓力計(jì)和流量計(jì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置，其特征是:所述的降雨裝置包括承載鋼管和多個(gè)降雨噴頭，降雨噴頭安裝在承載鋼管上，噴嘴朝下;承載鋼管安裝在降雨支架上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置，其特征是:所述的降雨支架包括四根支腿及矩形鋼架，矩形鋼架安裝在四根支腿的頂部;所述的支腿包括鋼桿、鋼管及緊定螺釘;所述的鋼桿插裝在鋼管內(nèi)，通過(guò)緊定螺釘在鋼管內(nèi)定位。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置，其特征是:所述的鋼桿上設(shè)有刻度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置，其特征是:所述的堆土箱包括箱體、長(zhǎng)方體形框架及水樣收集管，箱體置于框架內(nèi)，箱體與框架之間設(shè)有橡膠墊;所述的箱體的一端面上設(shè)有雨水溢流口和多個(gè)水樣收集孔;箱體的一側(cè)面和底面上分別設(shè)有多個(gè)水樣收集孔;箱體側(cè)面上的水樣收集孔通過(guò)水樣收集管與水樣收集瓶連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置，其特征是:所述的堆土箱角度調(diào)整與固定機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)液壓千斤頂、固定三角支架裝置、可移動(dòng)支撐模塊和角度測(cè)量裝置，電動(dòng)液壓千斤頂與框架的一端接觸，所述的固定三角支架裝置與框架底部鉸接，所述的可移動(dòng)支撐模塊由多塊混凝土塊疊加組成，支撐在框架的另一端;所述的角度測(cè)量裝置安裝在箱體前側(cè)面上。8.—種模擬土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的方法，包括以下步驟: 1)搭建土-水界面重金屬迀移轉(zhuǎn)化的裝置； 2)用堆土箱角度調(diào)整與固定機(jī)構(gòu)調(diào)整堆土箱角度并固定，對(duì)可伸縮的鋼質(zhì)立管手動(dòng)確定降雨高度，手動(dòng)調(diào)節(jié)降雨噴頭個(gè)數(shù)與位置以保證降雨面積;在堆土箱內(nèi)填充土壤或固體廢棄物； 3)開(kāi)始初期降雨，展開(kāi)擋雨布使得初期的雨水通過(guò)雨水回用裝置匯入供水池中，待降雨均勻后，調(diào)節(jié)滑環(huán)將擋雨布滑至一邊，開(kāi)始模擬降雨試驗(yàn)； 4)通過(guò)水樣收集瓶收集水樣，取樣檢測(cè)重金屬濃度，記錄數(shù)據(jù)； 5)清空堆土箱并清洗;更換箱體中填充物，或手動(dòng)調(diào)整降雨高度與噴頭個(gè)數(shù)，或調(diào)整堆 土箱角度后，重復(fù)步驟3)和步驟4)，整理記錄數(shù)據(jù)并分析結(jié)果，形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
【文檔編號(hào)】G01N13/00GK105910961SQ201610246609
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月20日
【發(fā)明人】任伯幟, 王闖, 李寧, 劉吉煬, 曾俊人
【申請(qǐng)人】湖南科技大學(xué)