【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境，特别是涉及一种水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析装置及方法。
技术介绍
1、随着社会对有机化工产品使用量增加，非水相液体(non-aqueous phaseliquids，napls)污染问题受到国内外广泛关注。根据其密度是否比水大，napl可分为轻质非水相液体(lnapl)和重质非水相液体(dnapl)。每年大量napls经过工业生产、加工、储存和运输等环节中发生的泄漏以及污水排放等途径进入土壤-地下水环境。napls进入地下环境后由于存在多种形态相互转化和地下环境复杂因素，所以迁移行为复杂、难以察觉且长期存在，已成为主要环境污染源之一，逐渐引起国家的重视。其中，地下水位波动带以及水位附近的毛细带作用，由于水文地球化学和生物作用复杂多变，是重要的环境影响因素。水位变化造成的地下含水层含水率、气体含量、浮力、重力以及其他环境因素的改变，致使napl污染物不断地在水-气-固三相中发生相互转化，进而改变地下环境中napl原有的浓度和物质类型。因此，非常有必要对于napls在地下水位波动情况下的变化规律进行重点研究。
2、目前，关于napls在地下水中迁移和分布的研究多集中在单一napl的实验研究和数值模拟研究，而由于有机污染环境往往是多种有机污染物的共存体系，以及污染特征与场地条件等因素，常常会发生复合污染现象。目前，对于napls复合污染研究的实验方法一般是将两种或两种以上napls混合形成复合napls污染物，将复合napls污染物作为污染源进行填充柱实验或二维砂箱实验。然而，由于工业生产、加
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对下水位波动的环境因素和现有技术中地下含水层napls复合污染研究存在的技术缺陷，而提供一种水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析装置，所述分析装置结构简单、使用方便、可重复使用。
2、本专利技术的另一个目的是提供一种基于所述分析装置的水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析方法。
3、为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
4、一种水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析装置，包括黑箱以及位于所述黑箱内部并且依次排列在同一条轴线上的二维砂箱、led匀光光源和照相机；
5、所述二维砂箱包括箱体以及设置在所述箱体内部左右两侧的隔板，所述隔板底部设有通孔，所述隔板与所述箱体的左右面板之间形成水井，两个隔板之间形成砂槽，所述砂槽用于装填介质层，所述箱体的前面板和后面板均为透明材质，形成两个视觉观察面；
6、所述箱体的底板上设有下部端口，所述下部端口上设有球阀，通过下部端口向所述介质层内充入二氧化碳排出空气，或者向所述介质层内充水；
7、两个所述隔板以及底板上均铺设尼龙纱网防止介质颗粒流出。
8、在上述技术方案中，所述隔板为氧化铝多孔陶瓷板，所述前面板和后面板以及所述左右面板的材质为钢化玻璃，所述底板的材质为聚四氟乙烯板。
9、在上述技术方案中，二维砂箱装置后方5～15cm处放置led匀光光源，二维砂箱装置前方50～80cm处放置照相机，拍照时，先打开光源，待光源稳定20～40min后再进行拍照。
10、本专利技术的另一方面，还包括基于所述迁移分析装置的水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析方法，包括以下步骤：
11、步骤1，向所述砂槽内装填透明的介质，形成介质层；
12、步骤2，构建模拟含水层：
13、通过下部端口向所述介质层内注入co2气体，以排除介质层孔隙中残余的空气；
14、通过下部端口注入去离子水至水位上升至预定高度，形成模拟地下含水层；
15、步骤3，污染物染色：将染料和dnapl污染物进行混合，对其进行染色；
16、步骤4，分别进行染色dnapl污染物模拟实验和lnapl-染色dnapl污染物模拟实验，其中
17、步骤4.1，所述染色dnapl污染物模拟实验包括以下步骤：
18、通过介质层的上表面向所述介质层注入染色dnapl污染物并静置，然后进行水位波动，进行步骤4.1的同时，设定照相机按照预定的时间间隔对所述箱体定时拍照，记录染色dnapl污染物的横向污染范围以及纵向污染范围。
19、步骤4.2，所述lnapl-染色dnapl污染物模拟实验包括以下步骤：
20、通过介质层的上表面向所述介质层注入lnapl污染物并静置，然后进行水位波动，接着通过介质层的上表面向所述介质层染色dnapl污染物，进行步骤4.2的同时，设定照相机按照预定的时间间隔对所述箱体定时拍照，记录染色dnapl污染物的横向污染范围以及纵向污染范围；
21、对步骤4.2与步骤4.1得到的染色dnapl污染物的横向污染范围以及纵向污染范围进行比较，分析lnapl污染物的存在对dnapl污染物迁移的影响。
22、在上述技术方案中，所述步骤1中，介质为20-40目透明熔融石英砂，所述步骤1中装填之前先对介质进行清洗，步骤如下：
23、步骤s1，通过机械搅拌器用自来水洗去透明熔融石英砂中的杂质；
24、步骤s2，将浓度为0.25mol/l的盐酸溶液与经过步骤s1处理后的透明熔融石英砂混合，机械搅拌器搅拌10～16h后，更换盐酸溶液为自来水，多次搅拌换水清洗至ph接近中性；
25、步骤s3，将浓度为0.25mol/l的氢氧化钠溶液与经过步骤s2处理后的透明熔融石英砂混合，机械搅拌器搅拌10～16h后，更换氢氧化钠溶液为去离子水，多次搅拌换水清洗至ph接近中性；
26、步骤s4，烘干经过步骤s3处理后的透明熔融石英砂。
27、在上述技术方案中，所述步骤1中的装填步骤为：将介质通过长颈漏斗左右来回移动均匀撒入砂槽，每装填0.1～2.0cm介质层就用轻轻敲击箱体的左右面板，装填介质层高度为16～22cm。
28、在上述技术方案中，所述步骤2中，co2气体的纯度大于99％，注入co2气体的时间为30～60min，注入co2气体的速度为1～5l/min；
29、注入去离子水的速度为0.5～2.0ml/min，在水井水位高度上升至3～8cm，模拟地下含水层的毛细带水位高度上升至8～13cm后停止注水。
30、在上述技术方案中，所述步骤3中，染料为油红o染料，染料在污染物中的浓度为50～120mg/l，染色后的污染物存放在棕色玻璃瓶中，在4℃冰箱中避光储存。
31、在上述技术方案中，所述步骤4中，通过介质层的上表面向所述介质层注入lnapl污染物时，将聚四氟乙烯管的一端放在偏离介质层上表面中心位本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析装置，其特征在于，包括黑箱以及位于所述黑箱内部并且依次排列在同一条轴线上的二维砂箱、LED匀光光源和照相机；
2.如权利要求1所述的水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析装置，其特征在于，所述隔板为氧化铝多孔陶瓷板，所述前面板和后面板以及所述左右面板的材质为钢化玻璃，所述底板的材质为聚四氟乙烯板；
3.基于如权利要求1所述迁移分析装置的水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析方法，其特征在于，所述步骤1中，介质为20-40目透明熔融石英砂，所述步骤1中装填之前先对介质进行清洗，步骤如下：
5.如权利要求3所述的水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析方法，其特征在于，所述步骤1中的装填步骤为：将介质通过长颈漏斗左右来回移动均匀撒入砂槽，每装填0.1～2.0cm介质层就用轻轻敲击箱体的左右面板，装填介质层高度为16～22cm。
6.如权利要求3所述的水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析方
7.如权利要求3所述的水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析方法，其特征在于，所述步骤3中，染料为油红O染料，染料在污染物中的浓度为50～120mg/L，染色后的污染物存放在棕色玻璃瓶中，在4℃冰箱中避光储存。
8.如权利要求3所述的水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析方法，其特征在于，所述步骤4中，通过介质层的上表面向所述介质层注入LNAPL污染物时，将聚四氟乙烯管的一端放在偏离介质层上表面中心位置的0～4cm处，聚四氟乙烯管的另一端连接蠕动泵，注入2～20mL LNAPL污染物，污染物注入速率为0.5～2mL/min，在注入完LNAPL污染物之后用将砂箱顶部密封，静置0.5～20h。
9.如权利要求3所述的水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析方法，其特征在于，所述步骤4中，进行水位波动时，将硅胶管的一端伸入水井中，硅胶管的另一端连接蠕动泵，将水井中的水抽出，抽水速率为0.5～2mL/min，水井水位面变化速率为4～6cm/h，抽水使水井水位面下降4～6cm后，静置0.5～20h，注入污染物期间，拍照间隔为1～10s，注入完污染物后拍照间隔为2～10min；
10.如权利要求3所述的水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析方法，其特征在于，所述步骤4中，通过介质层的上表面向所述介质层染色DNAPL污染物时，将聚四氟乙烯管的一端放在介质层顶部的中心位置，聚四氟乙烯管的另一端连接蠕动泵，注入2～20mL染色的DNAPL污染物，染色的DNAPL污染物注入速率为0.5～2mL/min，在注入完污染物之后，将砂箱顶部密封，静置0.5～20h，注入污染物期间，拍照间隔为1～10s，注入完污染物后拍照间隔为2～10min。
...【技术特征摘要】
1.一种水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析装置，其特征在于，包括黑箱以及位于所述黑箱内部并且依次排列在同一条轴线上的二维砂箱、led匀光光源和照相机；
2.如权利要求1所述的水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析装置，其特征在于，所述隔板为氧化铝多孔陶瓷板，所述前面板和后面板以及所述左右面板的材质为钢化玻璃，所述底板的材质为聚四氟乙烯板；
3.基于如权利要求1所述迁移分析装置的水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析方法，其特征在于，所述步骤1中，介质为20-40目透明熔融石英砂，所述步骤1中装填之前先对介质进行清洗，步骤如下：
5.如权利要求3所述的水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析方法，其特征在于，所述步骤1中的装填步骤为：将介质通过长颈漏斗左右来回移动均匀撒入砂槽，每装填0.1～2.0cm介质层就用轻轻敲击箱体的左右面板，装填介质层高度为16～22cm。
6.如权利要求3所述的水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析方法，其特征在于，所述步骤2中，co2气体的纯度大于99％，注入co2气体的时间为30～60min，注入co2气体的速度为1～5l/min；
7.如权利要求3所述的水位波动下复合非水相液体污染物迁移分析方法，其特征在于，所述步骤3中，染料为油红o染料，染料在污染物中的浓度为50～120mg/l，染色后的污...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜传佳，奚梦君，文章，郑可，朱棋，陈威，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：
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