一种非破坏性建筑垃圾浸出毒性测试装置及使用方法

摘要

本发明涉及固体废物危险性评价领域，具体涉及一种非破坏性建筑垃圾浸出毒性测试装置及使用方法，支撑部的中部设置有用于放置建筑垃圾的浸提筒，所述浸提筒内上部为置物腔，浸提筒内下部为稳流腔，置物腔与稳流腔之间设置有用于放置建筑垃圾的承载部，承载部上设置有密封筒，密封筒的顶部设置有施压机构，施压机构上设置有排液口，排液口通过排液管连接集液装置，所述浸提筒的底部设置有进液口，进液口与稳流腔连通，进液口上通过进液管连接浸提剂注射泵，所述稳流腔内还填充有稳流物；该装置和使用方法可以最大限度模拟实际场地中建筑垃圾的形态，确保实验室测定结果情况与现场实际情况相接近。

说明书

技术领域

本发明涉及固体废物危险性评价领域，具体涉及一种非破坏性建筑垃圾浸出毒性测试装置及使用方法。

背景技术

在城市房屋、基础设施建设以及旧城改造过程中会产生大量建筑垃圾。据估算，仅2020年，我国城市建筑垃圾的产生量就将达到惊人的20亿吨。由于建筑垃圾的组分非常复杂，所以难以进行大规模“资源化”利用，因此大量的建筑垃圾被随意堆放。建筑垃圾中往往含有一定量的污染物，当建筑垃圾在堆存时，容易受到雨水冲刷和溶滤作用，其所含的污染物会不断向外部浸出，从而对其周围环境造成危害。为了定量评价建筑垃圾对周围环境影响，有必要对建筑垃圾中污染物的浸出情况进行测定。

目前建筑垃圾中污染的浸出情况是使用《固体废物浸出毒性硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)和《固体废物浸出毒性醋酸缓冲溶液法》(HJ/T 300-2007)两种方法进行测定的。在使用这两种方法对建筑垃圾中污染物浸出情况进行测定时，需要将建筑垃圾破碎成颗粒物，然后放到体积为2L的提取瓶中进行连续振荡浸提，并测定浸出液中污染物的浓度，最后通过浸出液中污染物的浓度来评价污染物的浸出情况。

然而，在真实的填埋场地中，建筑垃圾并不是以上述两个试验中所使用的细小颗粒形态存在的，而更多是以较大的块状物形态存在。目前使用的建筑垃圾污染物浸出情况测定方法人为破坏了建筑垃圾的物理结构，导致建筑垃圾暴露于浸提液的表面积过多；它们的测定结果有可能过高估计了建筑垃圾中污染物的浸出情况，最终导致评价结果显著高于实际情况。

因此为了解决上述测定结果与实际情况不符的问题，本发明提供一种更接近真实情况的一种非破坏性建筑垃圾浸出毒性测试装置及使用方法。

内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种非破坏性建筑垃圾浸出毒性测试装置及使用方法，尤其是该装置和方法可以最大限度模拟实际场地中建筑垃圾的形态，从而确保试验测定的污染物浸出情况与现场实际情况相接近。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种非破坏性建筑垃圾浸出毒性测试装置，包括支撑部，支撑部的中部设置有用于放置建筑垃圾的浸提筒，所述浸提筒内上部为置物腔，浸提筒内下部为稳流腔，置物腔与稳流腔之间设置有用于放置建筑垃圾的承载部，承载部上设置有密封筒，密封筒的顶部设置有施压机构，施压机构上设置有排液口，排液口通过排液管连接集液装置，所述浸提筒的底部设置有进液口，进液口与稳流腔连通，进液口上通过进液管连接浸提剂注射泵，所述稳流腔内还填充有稳流物。

进一步地，所述的稳流物为石英砂。

进一步地，所述的支撑部包括支撑底板和支撑座，支撑座固定连接在支撑底板的底部，使支撑底板处于水平状态，浸提筒设置在支撑底板上表面的中部。

进一步地，所述的稳流腔的直径小于置物腔的直径，稳流腔的的高度小于置物腔的高度。

进一步地，所述的密封筒的顶部还设置有直径与密封筒直径相等的承压导流板，承压导流板的顶部设置有施压机构。

进一步地，所述的施压机构包括弹簧、施压板和支撑杆，所述支撑杆至少设置有两个，两个支撑杆相对设置在浸提筒的两侧，施压板位于浸提筒的顶部，且连接在支撑杆的顶部，施压板在支撑杆的顶部可上下调节高度，两个支撑杆一端与支撑部连接，另一端连接施压板，所述弹簧至少设置有两个，两个弹簧相对设置，两个弹簧的一端与施压板底面固定连接，另一端与密封筒上端相接触。

进一步地，所述的支撑杆为螺纹拉杆，螺纹拉杆一端穿过支撑部通过螺母固定，螺纹拉杆另一端穿过施压板通过螺母固定，所述螺纹拉杆穿过施压板后的上下表面的螺纹拉杆上均设置有螺母，通过调节上下的螺母调节施压板在螺纹拉杆顶部的位置。

进一步地，所述的集液装置包括浸出液收集瓶和防氧化瓶，所述浸出液收集瓶与排液管连通，防氧化瓶与浸出液收集瓶之间还通过密封连接管连通。

一种非破坏性建筑垃圾浸出毒性测试装置的使用方法，包括上述任一项所述的一种非破坏性建筑垃圾浸出毒性测试装置，包括以下方法

将建筑垃圾打磨成直径及高度均小于浸提筒的柱状结构，然后将密封筒套接在打磨成柱状结构的建筑垃圾上，包裹有密封筒的柱状结构的建筑垃圾直径略大于浸提筒；

通过稳流物将稳流腔填满，然后将包裹有密封筒的柱状结构缓慢塞入浸提筒内，使其底部位于浸提筒内的承载部上；

将排液管与施压机构上设置的排液口连通，然后通过进液管与浸提筒底部的进液口连通，启动浸提剂注射泵给稳流腔内注入浸提剂，最后通过调节施压机构给包裹有密封筒的柱状结构的建筑垃圾施压；

当密封筒与浸提筒的内壁之间不往外渗液时，停止给包裹有密封筒的柱状结构的建筑垃圾施压；

集液装置收集排液管内排出的浸提剂，用于化学分析。

进一步地，所述的浸提剂注射泵内的注射器内加入的是pH＝4.0的硫酸和硝酸混合液。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比：

1.本发明所描述的试验方法无需对建筑垃圾的物理结构进行破坏，能够更加真实地描述了建筑垃圾中污染物的浸出情况；

2.本发明使用的浸提筒内部竖向空间可调，能够适用不同高度的建筑垃圾；

3.本发明使用的试验装置在浸提筒内部与建筑垃圾之间设有弹性橡胶筒，能够有效避免侧壁渗漏问题；

4.本发明使用的试验装置在承压导流板和施压板之间设有弹簧，当建筑垃圾出现变形时，通过弹簧的伸缩可以保证承压导流板与建筑垃圾紧密连接，有效避免建筑垃圾变形造成的渗透问题；

5.本发明使用的浸出液收集瓶带有防氧化功能，最大限度避免空气对浸出液中污染物含量和形态的影响；

6.本发明使用的注射泵进行浸提液注射，因此可以根据现场条件设定不同的浸提工况。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的测试装置的整体结构示意图。

图中：1-螺纹拉杆、2-施压板、3-弹簧、4-承压导流板、5-浸提筒、6-密封筒、7-石英砂、8-支撑底板、9-进液管、10-浸提剂注射泵、11-排液管、12-浸出液收集瓶、13-防氧化瓶、14-密封连接管、15-支撑座。

具体实施方式

首先需要说明的是：

本发明的非破坏性建筑垃圾，为建筑工地的废混凝土，需要进行测试时只需要进行轻微的打磨成测试装置所需大小的柱状结构即可，不需要完全破坏粉碎废混凝土进行测试。

建筑垃圾主要为建筑废砖、建筑废混凝土以及废沥青。

下面，将通过几个具体的实施例对本发明实施例提供的非破坏性建筑垃圾浸出毒性测试装置及使用方法方案进行详细介绍说明。

实施例1:

参照图1，一种非破坏性建筑垃圾浸出毒性测试装置，包括支撑部，支撑部的中部设置有用于放置建筑垃圾的浸提筒5，所述浸提筒5内上部为置物腔，浸提筒5内下部为稳流腔，置物腔与稳流腔之间设置有用于放置建筑垃圾的承载部，承载部上设置有密封筒6，密封筒6的顶部设置有施压机构，施压机构上设置有排液口，排液口通过排液管11连接集液装置，所述浸提筒5的底部设置有进液口，进液口与稳流腔连通，进液口上通过进液管9连接浸提剂注射泵10，所述稳流腔内还填充有稳流物。

上述实施例中先将打磨好的建筑垃圾即废弃混凝土打磨成所需尺寸的柱状结构，然后将稳流物填充到稳流腔内，将稳流腔填满，最后将密封筒6套接在柱状结构的混凝土上，此时密封筒6的顶部为密封口，中部开设有排液口，然后整体将柱状结构的混凝土放入浸提筒5内，套接有密封筒6的柱状结构的混凝土底部位于承载部上，通过施压机构给密封筒6的顶部施压，打开浸提剂注射泵10，通过进液管9给稳流腔内注入浸提剂，然后观察密封筒6外侧壁与浸提筒5的内侧壁之间是否往外渗液，如果渗液继续通过施压机构给密封筒6的顶部施压，直到二者之间不往外渗液为止，通过排液管11将柱状结构的混凝土顶部的液体收集至集液装置内，用于化学分析，其中密封筒6为具有防腐蚀性的弹性橡胶筒，厚度为8-15mm，具体为氟橡胶制作，排液管11及进液管9均为透明特氟龙管，英制1/4或1/8，浸提剂注射泵10还配套使用注射器为60mL，额定线性推力>90N，线速度1μm/min-13mm/min，采用该结构的非破坏性建筑垃圾浸出毒性测试装置最大限度模拟实际场地中建筑垃圾的形态，从而确保试验测定的污染物浸出情况与现场实际情况相接近，使测定结果更加的真实准确。其中本发明中部件的尺寸大小还可以根据整个装置实际的大小进行适当的调整其他部件结构的大小，均属于本发明的保护范围。

实施例2:

进一步的，所述的稳流物为石英砂7。

进一步的，所述的支撑部包括支撑底板8和支撑座15，支撑座15固定连接在支撑底板8的底部，使支撑底板8处于水平状态，浸提筒5设置在支撑底板8上表面的中部。

进一步的，所述的稳流腔的直径小于置物腔的直径，稳流腔的的高度小于置物腔的高度。

进一步的，所述的密封筒6的顶部还设置有直径与密封筒6直径相等的承压导流板4，承压导流板4的顶部设置有施压机构。

上述实施例中本实施例中浸提筒5两端开口的薄壁圆柱形空心筒体，分为上下两个部分，上下部分外径相同，但下部分内径小于上部分内径20mm，从而在连接处形成支撑平台即承载部，置物腔与稳流腔高度比例为1:2或者1:3。

稳流物为石英砂7在本发明的测试装置中不会与浸提液发生反应，稳流效果好，采用支撑底板8和支撑座15，将浸提筒5固定连接在支撑底板8上，支撑座15使支撑底板8不直接与水平面接触，方便进液管9与浸提筒5底部的稳流腔连通，连通时可以直接与浸提筒5底部中部位置的支撑底板8上打孔连通，也可以在浸提筒5底部侧壁打孔连通，为了保证进入检测的建筑垃圾的液体流速一致，优选与浸提筒5底部中部位置连通，稳流腔的直径略大于置物腔的直径，使套接有密封筒6的建筑垃圾不会掉入稳流腔内，也可以使建筑垃圾得直径形状与稳流腔一致，密封筒6的底部位于承载部上，其中承载部为稳流腔与置物腔之间的向内延伸的凸台，检测时通过石英砂7将稳流腔填满，石英砂7为粒径为1-2mm的石英砂颗粒，填满后，保持上表面平整，使用前，石英砂7采用蒸馏水清洗干净。石英砂7使用量为填满浸提筒下半部分为宜，检测建筑垃圾位于石英砂7上密封筒6用于密封浸提筒5内壁与检测建筑垃圾之间的空隙，稳流腔的的高度小于置物腔的高度，保证被检测建筑垃圾检测的需求。

本实施例中密封筒6为两端开口的筒状结构，密封筒6的高度与被检测建筑垃圾的高度一致，被检测建筑垃圾的高度小于置物腔的高度，便于施压机构在被检测建筑垃圾顶部施压，当密封筒6为两端开口的筒状结构时，在进行施压前需要在建筑垃圾顶部放入直径等于套接有密封筒6的建筑垃圾的直径的承压导流板4，用于承载压力同时汇聚浸出液，在承压导流板4上开设出液口，承压导流板4采用不锈钢或亚克力板制作，具有耐腐蚀性，然后通过施压机构给承压导流板4上进行施压压力，承压导流板4的厚度为5-10mm，直径为浸提筒直径-0.5mm，其中心位置为直径为2mm的圆形小孔为出液口，供浸出液流出所用，圆形小孔上安装有卡套螺母接头，卡套螺母接头用于连接排液管11。

实施例3:

进一步的，所述的施压机构包括弹簧3、施压板2和支撑杆，所述支撑杆至少设置有两个，两个支撑杆相对设置在浸提筒5的两侧，施压板2位于浸提筒5的顶部，且连接在支撑杆的顶部，施压板2在支撑杆的顶部可上下调节高度，两个支撑杆一端与支撑部连接，另一端连接施压板2，所述弹簧3至少设置有两个，两个弹簧3相对设置，两个弹簧3的一端与施压板2底面固定连接，另一端与密封筒6上端相接触。

进一步的，所述的支撑杆为螺纹拉杆1，螺纹拉杆1一端穿过支撑部通过螺母固定，螺纹拉杆1另一端穿过施压板2通过螺母固定，所述螺纹拉杆1穿过施压板2后的上下表面的螺纹拉杆1上均设置有螺母，通过调节上下的螺母调节施压板2在螺纹拉杆1顶部的位置。

上述实施例中螺纹拉杆使用不锈钢制作，直径在5-10mm之间，螺纹拉杆两端带有配套的螺母；施压板2采用不锈钢或亚克力板制作，厚度在10-20mm之间，为方形，在其四个角位置钻有小孔，以供螺纹拉杆穿过；施压板2必须具有一定的强度，使用过程中不能发生变形；弹簧3由耐腐蚀材料制成，本实施例中支撑底板8由不锈钢或亚克力板制作，厚度在10-20mm之间，为方形，在其四个角位置钻有小孔，以供螺纹拉杆穿过；支撑底板8必须具有一定的强度，使用过程中不能发生变形。支撑底板8四个角上镶嵌4个支撑座15，支撑座15可为铝加工而成的圆柱，直径在30mm，高度为30mm，通过螺栓镶嵌在支撑底板8上，支撑底板8中心位置留有直径为2mm的圆孔即为进液口，圆孔上安装卡套螺母接头，用于连接进液管9。

实施例4:

进一步的，所述的集液装置包括浸出液收集瓶12和防氧化瓶13，所述浸出液收集瓶12与排液管11连通，防氧化瓶13与浸出液收集瓶12之间还通过密封连接管14连通。

上述实施例中浸出液收集瓶12为棕色试剂瓶，瓶盖为塑料盖，塑料盖上开两小孔，其中一个小孔供浸出液导流管即排液管11穿过，排液管11与塑料瓶盖之间的空隙使用密封胶密封；防氧化瓶13为透明试剂瓶，瓶盖为塑料盖，塑料盖上开有两小孔，其中一个小孔供密封连接管14穿过，密封连接管14的另一端穿过浸出液收集瓶12塑料盖上的另一个小孔；防氧化瓶13内装入蒸馏水，体积为瓶子总体积的85％；密封连接管14必须淹没在蒸馏水内。

实施例5:

一种非破坏性建筑垃圾浸出毒性测试装置的使用方法，包括实施例1-4任一项所述的一种非破坏性建筑垃圾浸出毒性测试装置，包括以下方法

将建筑垃圾打磨成直径及高度均小于浸提筒5的柱状结构，然后将密封筒6套接在打磨成柱状结构的建筑垃圾上，包裹有密封筒6的柱状结构的建筑垃圾直径略大于浸提筒5；包裹有密封筒6的柱状结构的建筑垃圾直径应大于浸提筒5的直径0-1毫米之间，保证密封性；

通过稳流物将稳流腔填满，然后将包裹有密封筒6的柱状结构缓慢塞入浸提筒5内，使其底部位于浸提筒5内的承载部上；

将排液管11与施压机构上设置的排液口连通，然后通过进液管9与浸提筒5底部的进液口连通，启动浸提剂注射泵10给稳流腔内注入浸提剂，最后通过调节施压机构给包裹有密封筒6的柱状结构的建筑垃圾施压；

当密封筒6与浸提筒5的内壁之间不往外渗液时，停止给包裹有密封筒6的柱状结构的建筑垃圾施压；

集液装置收集排液管11内排出的浸提剂，用于化学分析。

进一步的，所述的浸提剂注射泵10内的注射器内加入的是pH＝4.0的硫酸和硝酸混合液。

上述实施例中具体为：本实施中以建筑垃圾废弃混凝土为例；

制样：将废混凝土从施工工地取回实验室，使用岩石打磨机将其打磨成直径为95mm的圆柱，高度为500mm的圆柱样，然后用毛刷清除表面浮土；使用粒径为1-2mm的石英砂颗粒7将浸提筒5的下部分稳流腔填满，保持上表面平整；将壁厚为10mm的密封筒6置入浸提筒5内，然后将废混凝土圆柱样缓慢塞入密封筒6内；

在废混凝土圆柱样上部安装亚克力承压导流板4；将浸出液排液管11连接到承压导流板4的卡套螺母接头上；随后，在亚克力承压导流板4上放置2条弹簧3；在弹簧3上面放置不锈钢施压板2，将螺纹拉杆穿过不锈钢施压板2并将其与不锈钢支撑底板8相连接，此时轻轻扭动螺纹拉杆上的螺母，确保弹簧轻微变形；此时需要检查密封筒6是否受到挤压，如果没有明显挤压，说明建筑垃圾与密封筒6之间的接触不紧密，不能进行试验，需要使用厚度更大的密封筒6；如果检查后发现密封筒6存在显著变形，可以确定建筑垃圾与密封筒6之间已经紧密接触，不会发生侧壁渗漏问题。进行下一步操作：

这里使用弹簧不与施压板2连接，方便调节弹簧3的位置；

将浸提剂注射泵10连接到浸提筒5的浸提剂进液管9上；浸提剂进液管9连接到支撑底板8中心的卡套螺母接头上；将浸出液收集瓶12连接到浸出液排液管11上；使用密封连接管14将浸出液收集瓶12和防氧化瓶13相连接，在浸提剂注射泵10的注射器内加入pH＝4.0的硫酸和硝酸混合液；开动注射泵；设定进液流量为5mL/min；使用浸出液收集瓶收集浸出液，进行化学分析，用于评价建筑垃圾中污染物浸出情况。本实施中使用浸提液注射泵10向浸提筒内持续注入浸提剂，浸提剂注入速度可以根据建筑垃圾堆填场地实际情况(降雨历时、降雨量等)进行调整。

本发明的通过上述的装置和使用方法可以最大限度模拟实际场地中建筑垃圾的形态，确保实验室测定结果情况与现场实际情况相接近，为科学评价建筑垃圾中污染物的浸出情况奠定了坚实基础。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，其都在该技术的保护范围内。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。