[发明专利]一种研究原位注入药剂在土层中运移扩散的装置及方法

说明书

本发明公开了一种研究原位注入药剂在土层中运移扩散的装置及方法，包括模型箱系统和药剂注入系统；模型箱系统包括模型箱、第一管道和两块隔板；隔板沿模型箱的长度方向对称设置于模型箱内部，隔板上设置有多个渗水孔；两块隔板把模型箱分为第一腔室、第二腔室和第三腔室，第一腔室和第三腔室的顶部开设有注水孔，第一腔室和第三腔室的底部开设有排水孔，第一腔室和第三腔室通过外置的第一管道连通；药剂注入系统包括注入设备、溶液桶、第二管道和加压设备；加压设备、溶液桶和注入设备通过第二管道依次连接；溶液桶和加压设备设置于模型箱外部，注入设备置于第二腔室中。

技术领域

本发明属于环境岩土工程技术研究领域，具体涉及一种研究原位注入药剂在土层中运移扩散的装置及方法。

背景技术

化学氧化原位注入因其修复技术施工简单，对地层结构破坏小、适应性强、修复效率高、持续性好、成本低等特点，已成为污染场地原位修复的常用技术方法，其技术特点是借助一定的设备系统，将复配好的修复药剂在常压或高压下通过注入设备注入污染土层中，进而在纵向和横向上运移扩散充满土层，与污染物接触反应后将土体和地下水中的有机污染物同时降解，达到土体和地下水同时修复的目的。

化学氧化原位注入技术的修复效果不仅受药剂浓度和用量的影响，其在土层中的运移扩散特征也是影响其修复效率的关键。其次，在化学氧化原位注入修复系统设计中，注入点位的间距和深度以及各种注入参数（如注入压力、流量等）均要依据修复药剂在土层中横向和纵向的扩散距离等特征来设定。

目前，对于修复药剂等溶质在土体中运移扩散研究主要集中于土柱试验、二维砂箱和数值模拟等方法。其中，土柱试验和二维砂箱难以获得溶质在三维土层空间中的运移扩散特征，而数值模拟方法在建模过程中往往存在一定的简化，难以模拟现场实际土层的特性。

因此，有必要提供一种研究原位注入药剂在土层中运移扩散的装置及方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种研究原位注入药剂在土层中运移扩散的装置及方法，研究修复药剂在三维地层中的运移扩散特征，为现场原位注入系统技术参数设置提供理论支持。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种研究原位注入药剂在土层中运移扩散的装置，包括模型箱系统和药剂注入系统；模型箱系统包括模型箱、第一管道和两块隔板；隔板沿模型箱的长度方向对称设置于模型箱内部，隔板上设置有多个渗水孔；两块隔板把模型箱分为第一腔室、第二腔室和第三腔室，第一腔室和第三腔室的顶部开设有注水孔，第一腔室和第三腔室的底部开设有排水孔，第一腔室和第三腔室通过外置的第一管道连通；药剂注入系统包括注入设备、溶液桶、第二管道和加压设备；加压设备、溶液桶和注入设备通过第二管道依次连接；溶液桶和加压设备设置于模型箱外部，注入设备置于第二腔室中。

作为本发明进一步优选，所述注入设备包括注液管、套管和管筛；套管的底部设有用于刺入土层的底座，管筛上分布有多个孔；套管、管筛和注液管由外到内依次设置；注液管一端与第二管道连接，另一端放置于底座上；套管和筛管连接于底座上。

作为本发明进一步优选，所述底座为圆锥形。

作为本发明进一步优选，第一腔室的顶部设置有压力孔。

作为本发明进一步优选，所述模型箱的材质为透明PVC塑料。

作为本发明进一步优选，还包括卡槽，四个卡槽分别设置于模型箱内部，用于固定两块隔板。

作为本发明进一步优选，溶液桶底部设有流出孔，第二管道与溶液桶底部的流出孔连接。

作为本发明进一步优选，第一管道和第二管道的材质为透明PE材质，第二管道的孔径与流出孔、注液管和加压设备的接口孔径一致。

作为本发明进一步优选，所述加压设备为蠕动泵。