燃煤电厂粉煤灰淋滤试验装置

摘要

本发明公开了一种燃煤电厂粉煤灰淋滤试验装置，其包括装置主体、喷淋系统和填充隔板；装置主体为内部中空、顶部开口的长方体结构；在装置主体的顶部开口上方均匀分布设有喷淋系统的喷淋头；在装置主体的侧壁上均匀分布设有采样管；采样管由内向外、向下倾斜设置；在装置主体外侧的采样管上设有球阀；在装置主体内的采样管顶部侧壁上均匀分布开设有采样孔；在装置主体内分体竖直活动插接有填充隔板。优点在于：模拟粉煤灰中重金属等有害物质随渗滤液逐渐渗透到下层土壤，并且通过专门的渗滤液收集装置及土壤采样孔来进行横向、竖向渗透样品的收集，开展浸出毒性试验，为后续的粉煤灰毒性改性及大规模综合利用提供依据。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种实验装置，尤其涉及一种燃煤电厂粉煤灰淋滤试验装置。

背景技术：

我国燃煤电厂每年产生的最主要固体废弃物——粉煤灰约6亿吨，但粉煤灰平均综合利用率只有不到70％，每年约2亿多吨的粉煤灰被堆积在灰场中。堆放的粉煤灰中自身所携带的重金属等污染物会通过渗透对所处的土壤及地下水造成危害，因此灰场的堆存必须增加防渗等保护措施，与此同时堆放的粉煤灰也造成了粉煤灰资源的浪费。

若要将粉煤灰应用于土壤改良或沟壑填埋，需首先检测粉煤灰中有害物质存在的形式及含量评估用于土壤改良后对土壤及地下水的风险，并且加以适当的控制或去除有害物质措施。但现有实施的相关标准，比如《DL/T 867-2004粉煤灰中砷、镐、铬、铜、镍、铅和锌和锌的分析方法(原子吸收分光光度法)》、《HJ/T 299-2007固体废物-浸出毒性浸出方法-硫酸硝酸法》，只是对如何检测粉煤灰中重金属含量及如何进行样品中渗出液的提取进行了内容的规定和规范，而并没有对如何开展粉煤灰的淋滤试验及相关的实验设施有所规定。与此同时，由于粉煤灰自身具有的危害性，各地环保的要求又不允许直接在未经防渗的土壤上开展实地粉煤灰淋滤实验，故而无法直接评估粉煤灰对土壤的危害。现有的粉煤灰淋滤实验装置仅限于各大高校及科研机构自行搭建的小型简易平台，且并没有专门收集渗滤液的装置，而且由于平台小限制了粉煤灰中各种物质的迁移，因此所得数据具有明显的局限性。

合肥工业大学搭建了粉煤灰复垦土壤中重金属的迁移模拟实验装置，实验装置包括：进水口、配水层、配水板、淋滤层、出水层、出水板、出水口。装置大小为120cm*60cm*60cm，装置材质为有机玻璃板，该设施装置只是通过淋溶将掺有粉煤灰的土壤中重金属进行析出，并收集到水中再进行检测，从而评估重金属对水样和土壤的影响。由于原样品是事先掺好的土壤和粉煤灰样品，因此无法模拟粉煤灰中重金属向土壤中的迁移过程。引自：张晴.粉煤灰复垦土壤中重金属元素的淋溶实验研究[D].合肥：合肥工业大学.2017。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种即可代替实地的粉煤灰填埋和渗滤从而避免造成实际的环境风险，又可根据不同地区的土壤环境进行反复的实验操作，从而获得广泛多样基础数据的燃煤电厂粉煤灰淋滤试验装置。

本发明由如下技术方案实施：燃煤电厂粉煤灰淋滤试验装置，其包括装置主体、喷淋系统和填充隔板；所述装置主体为内部中空、顶部开口的长方体结构；在所述装置主体的顶部开口上方均匀分布设有所述喷淋系统的喷淋头；在所述装置主体的侧壁上均匀分布设有采样管；所述采样管由内向外、向下倾斜设置；在所述装置主体外侧的所述采样管上设有球阀；在所述装置主体内的所述采样管顶部侧壁上均匀分布开设有采样孔；在所述装置主体内分体竖直活动插接有所述填充隔板。

优选的，所述采样管包括由上到下分布的横流采样管和纵向采样管；所述竖渗采样管为一至五层，每层所述横流采样管均匀分布在所述装置主体的侧壁上；所述竖渗采样管为一至五层，每层所述竖渗采样管均匀分布在所述装置主体的侧壁上。

优选的，所述采样管密封插接在所述装置主体侧壁上。

优选的，在所述装置主体内腔底部填充有实验土，所述竖渗采样管置于所述底部实验土内，所述填充隔板插入所述底部实验土内，所述填充隔板将所述底部实验土壤上方的所述装置主体内腔分为粉煤灰填充腔和上方土填充腔；在所述粉煤灰填充腔内填充有粉煤灰，在所述上方土壤填充腔内填充有上方实验土。

优选的，所述喷淋系统包括储水箱、水泵和所述喷淋头；所述水泵的进水口与所述储水箱通过管道连通；所述水泵的出水口与所述喷淋头通过管路连通。

本发明的优点：本发明通过构筑可开展粉煤灰淋滤实验装置，上置喷淋系统，通过模拟实际的降雨，来模拟粉煤灰中重金属等有害物质随渗滤液逐渐渗透到下层土壤，并且通过专门的渗滤液收集装置及土壤采样孔来进行横向、竖向渗透样品的收集，开展浸出毒性试验，评估粉煤灰对土壤及地下水的环境风险，为后续的粉煤灰毒性改性及大规模综合利用提供依据，评估电厂粉煤灰对当地土壤和地下水的环境风险；并且可以模拟不同地区的土壤环境进行实验操作，从而获得广泛多样的基础数据。

附图说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1的侧视图。

图3为采样管的结构示意图。

图4为粉煤灰和实验土填充示意图。

图5为粉煤灰和实验土填充完成示意图。

具体实施方式：

实施例：如图1和图2所示，燃煤电厂粉煤灰淋滤试验装置，其包括装置主体1、喷淋系统2和填充隔板3；装置主体1为内部中空、顶部开口的长方体结构；喷淋系统2包括储水箱21、水泵22和喷淋头23；水泵22的进水口与储水箱21通过管道连通；水泵22的出水口与喷淋头23通过管路连通，在装置主体1的顶部开口上方均匀分布设有喷淋头23；在装置主体1的侧壁上均匀分布设有采样管4；采样管4由内向外、向下倾斜设置；在装置主体1外侧的采样管4管口上活动设有球阀5；如图3所示，在装置主体1内的采样管4顶部侧壁上均匀分布开设有采样孔6；采样管4包括由上到下分布的横流采样管41和纵向采样管42；横流采样管41为二层，每层横流采样管41均匀分布在装置主体1的相对的侧壁上，上下相邻的横流采样管41交错设置；竖渗采样管42为一层，每层竖渗采样管42均匀分布在装置主体1的侧壁上；在装置主体1内分体竖直活动插接有填充隔板3。

使用说明：

实验准备：如图4所示，在装置主体1填充底部实验土7，直至底部实验土7将竖渗采样管42覆盖住，再插入填充隔板3将底部实验土上方的装置主体1内腔分为粉煤灰填充腔11和上方土填充腔12，再分别向粉煤灰填充腔11和上方土填充腔12内对应填充粉煤灰8和上方实验土9；直至填充的粉煤灰8和上方实验土9将横流采样管41覆盖住；如图5所示，完成粉煤灰8和上方实验土9填充后将填充隔板3从装置主体1内取出。

开始实验；打开喷淋系统2模拟实际的降雨，通过打开不同位置的采样管4上的球阀5采集渗滤液样品，还可以将球阀5卸下，采集土壤样品，进行样品的收集，开展浸出毒性试验，评估粉煤灰对土壤及地下水的环境风险，为后续的粉煤灰毒性改性及大规模综合利用提供依据，评估电厂粉煤灰对当地土壤和地下水的环境风险。

其中，采样管4设置成密封插接在装置主体1侧壁上，方便模拟不同地区的土壤环境时，填充、清理实验土和粉煤灰。