一种模拟冻融循环的污水地下渗滤装置及其使用方法制造方法及图纸

一种模拟冻融循环的污水地下渗滤装置及其使用方法，属于污水处理技术领域。所述可模拟冻融循环的污水地下渗滤装置，包括SWIS土柱、制冷循环系统、注水系统和在线土壤参数探测系统，制冷循环系统包括在SWIS土柱上部从下至上依次设置的若干层制冷铜管，用于进行表层土壤分层冻融温度调控，注水系统包括设置于SWIS土柱中部的十字形布水管，十字形布水管向SWIS土柱内注水，用于模拟生活污水，在线土壤参数探测系统包括从下至上均匀设置于所述SWIS土柱内部的若干个土壤参数速测仪，用于实时采集土壤参数。所述模拟冻融循环的污水地下渗滤装置及其使用方法能够实现对SWIS分层冻融温度调控，进而实现准确揭示表层土壤冻融循环对SWIS处理污水性能的影响。环对SWIS处理污水性能的影响。环对SWIS处理污水性能的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟冻融循环的污水地下渗滤装置及其使用方法


[0001]本专利技术涉及污水处理
，特别涉及一种模拟冻融循环的污水地下渗滤装置及其使用方法。

技术介绍

[0002]污水地下渗滤系统(Subsurface Wastewater Infiltration System，SWIS)是一种无动力或微动力、处理效果稳定、管理简单的污水土地处理技术，其工作原理是污水在重力、毛细力共同作用下有控制地通过经特殊调配的基质层，污染物在生物降解、物化吸附和物理拦截联合作用下得以净化。目前，SWIS已在世界不同纬度地区广泛应用，是寒冷地区污水再生与资源化的重要模式工艺。基质层沿纵向呈连续好氧、缺氧及厌氧状态是SWIS的重要结构特征，由于上层土壤冻融循环扰动床体氧化还原微环境，进而在一定程度上改变基质营养组成与生物代谢过程，因此，SWIS处理性能必然受其深刻影响。
[0003]然而，现有SWIS的室内冻融试验一般需要将整个土柱置于冰箱或人工气候箱中，通过温度控制使得整体土层冻融交替，极端温差大，变温速率快，难以模拟仅上层发生冻融交替的实际自然环境，导致关于SWIS在冻融环境下微生物活性、数量、群落结构变化等的演化特征的少量研究结论与实际差异较大。因此，设计一种能够模拟实际土层冻融特征的实验设备及操作方法成为SWIS研究领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种模拟冻融循环的污水地下渗滤装置及其使用方法，其能够实现对SWIS分层冻融温度调控，并进行长期稳定的参数监测，进而实现准确揭示表层土壤冻融循环对SWIS处理污水性能的影响。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]一种可模拟冻融循环的污水地下渗滤装置，包括SWIS土柱、制冷循环系统、注水系统和在线土壤参数探测系统；
[0007]所述制冷循环系统包括在所述SWIS土柱上部从下至上依次设置的若干层制冷铜管，用于进行表层土壤分层冻融温度调控；
[0008]所述注水系统包括设置于所述SWIS土柱中部的十字形布水管，所述十字形布水管向SWIS土柱内注水，用于模拟生活污水；
[0009]所述在线土壤参数探测系统包括从下至上均匀设置于所述SWIS土柱内部的若干个土壤参数速测仪，用于实时采集土壤参数。
[0010]进一步的，所述SWIS土柱包括顶部开口的不锈钢柱以及设置于不锈钢柱内部测试土壤，所述测试土壤包括从下至上依次设置的卵石、细砂和混合基质。
[0011]进一步的，所述混合基质由沙、炉渣和农田土按体积比2:5:13混合而成；混合基质的孔隙度0.55，渗透系数为5.0
×
10
‑3～4.5
×
10
‑2cm
·
s
‑1。
[0012]进一步的，所述制冷铜管的入口端与制冷压缩机的出气口相连，所述制冷铜管的
出口端通过气体传送泵与制冷压缩机回气端相连，通过制冷压缩机对若干层制冷铜管的温度进行调节。
[0013]进一步的，所述制冷铜管为蛇形盘管式结构，并且紧贴不锈钢柱的内壁设置，保证温度均匀调节，若干层制冷铜管沿SWIS土柱轴向的高度共为30～50cm。
[0014]进一步的，所述十字形布水管的进水端通过蠕动泵与水箱相连，所述十字形布水管外部通过尼龙网包裹；所述十字形布水管的下方设置有不透水皿，所述十字形布水管与不透水皿之间填充卵石。
[0015]进一步的，所述若干个土壤参数速测仪均与电脑连接，土壤参数速测仪将采集的土壤参数发送给电脑显示并存储，所述土壤参数包括土壤的含水率、温度、电导率、氮含量、磷含量、钾含量和pH值。
[0016]进一步的，所述SWIS土柱从下至上均匀设置有若干个土壤样品采集套管，用于采集冻融后的土壤样品，所述土壤样品采集套管包括设置有采集孔的直管以及可拆卸设置于直管两端的手柄。
[0017]进一步的，所述SWIS土柱的底部设置有出水管，用于排出SWIS土柱内向下流的水分。
[0018]一种模拟冻融循环的污水地下渗滤装置的使用方法，包括如下步骤：
[0019]S1、在不锈钢柱内从下至上依次填充卵石、细砂和混合基质；
[0020]S2、通过十字形布水管以干湿交替的方式向混合基质内注水；
[0021]S3、通过制冷压缩机向每个制冷铜管内通入设定温度的气体，同时，通过土壤参数速测仪实时采集土壤参数，并发送给电脑显示和存储。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023](1)本专利技术的SWIS土柱和制冷循环系统协同工作，共同完成冻融条件下SWIS土柱实际运行环境的模拟，为工程设计提供可靠的实验数据和技术支撑；
[0024](2)本专利技术能够高效完成对不同冻结时间、不同冻结温度、不同融化温度以及不同冻融次数的污水处理性能测试；
[0025](3)本专利技术能够模拟土壤不同深度的不同冻融温度，实现对实际冻融循环更精确的模拟；
[0026](4)本专利技术利用制冷循环系统对表层土壤进行分层冻结处理，只需一次填埋，避免了多次填埋耗费人力物力以及对土壤原有状态与结构的破坏，且配合在线土壤参数探测系统，实现土壤参数数据实时传输，方便使用。
[0027]本专利技术的其他特征和优点将在下面的具体实施方式中部分予以详细说明。
附图说明
[0028]图1是本专利技术实施例提供的一种可模拟冻融循环的污水地下渗滤装置的结构示意图；
[0029]图2是本专利技术实施例提供的SWIS土柱的俯视示意图；
[0030]图3是本专利技术实施例提供的土壤样品采集套管的结构示意图。
[0031]说明书附图中的附图标记包括：
[0032]1‑
水箱，2
‑
蠕动泵，3
‑
制冷压缩机，4
‑
测试土壤，5
‑
法兰，6
‑
土壤样品采集套管，7
‑
气体传送带，8
‑
采集孔，9
‑
制冷铜管一，10
‑
制冷铜管二，11
‑
制冷铜管三，12
‑
SWIS土柱，13
‑
土壤参数速测仪，14
‑
电脑，15
‑
气体传送泵，16
‑
出水管，17
‑
直管，18
‑
手柄。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0034]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可模拟冻融循环的污水地下渗滤装置，其特征在于，包括SWIS土柱、制冷循环系统、注水系统和在线土壤参数探测系统；所述制冷循环系统包括在所述SWIS土柱上部从下至上依次设置的若干层制冷铜管，用于进行表层土壤分层冻融温度调控；所述注水系统包括设置于所述SWIS土柱中部的十字形布水管，所述十字形布水管向SWIS土柱内注水，用于模拟生活污水；所述在线土壤参数探测系统包括从下至上均匀设置于所述SWIS土柱内部的若干个土壤参数速测仪，用于实时采集土壤参数。2.根据权利要求1所述的一种可模拟冻融循环的污水地下渗滤装置，其特征在于，所述SWIS土柱包括顶部开口的不锈钢柱以及设置于不锈钢柱内部测试土壤，所述测试土壤包括从下至上依次设置的卵石、细砂和混合基质。3.根据权利要求2所述的一种可模拟冻融循环的污水地下渗滤装置，其特征在于，所述混合基质由沙、炉渣和农田土按体积比2:5:13混合而成；混合基质的孔隙度0.55，渗透系数为5.0
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‑3～4.5
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‑2cm
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s
‑1。4.根据权利要求1所述的一种可模拟冻融循环的污水地下渗滤装置，其特征在于，所述制冷铜管的入口端与制冷压缩机的出气口相连，所述制冷铜管的出口端通过气体传送泵与制冷压缩机回气端相连，通过制冷压缩机对若干层制冷铜管的温度进行调节。5.根据权利要求2所述的一种可模拟冻融循环的污水地下渗滤装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英华，苏菲，刘德泽，李海波，张越，彭麟淋，王艺芫，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：