[发明专利]可观测含水土层中曝气气流流量分布的试验系统及方法

说明书

本发明提供了一种可观测含水土层中曝气气流流量分布的试验系统及方法。试验系统包括透明试样箱、气流流量测量装置、光学观测模块以及曝气模块。气流流量测量装置由气流分隔箱、三通阀、连接管道以及气体流量计组成。其中，气流分隔箱与试样箱通过螺栓和橡胶垫连接，可拆卸，方便制样且保证密封性；气流分隔箱中设置气流隔板，形成若干相互独立的腔室，实现气流的分隔出流；各腔室出流口安装三通阀并通过管道连接流量计，实现土层表层气流流量分布的精确快速观测。本发明具有可观测土层气流流量分布、制样方便、操作简洁以及气流流量观测精度高等优点。

技术领域

本发明涉及水利水电工程和环保工程技术领域，具体地说是一种可观测含水土层中曝气气流流量分布的试验系统及方法。

背景技术

地下水是我国生活和工业用水的重要水源，近期调查结果显示，全国18%的供水量来自于地下水，在北方地区的用水供给中，地下水开采占比更高，约提供了65%的生活用水、33%的灌溉用水以及50%的工业用水。近年来我国城市化和工业化进程快速推进，然而伴随而来的是日趋严重的地下水有机污染。根据2013年对京津冀地区地下水污染的调查结果，京津冀地区29.17%的浅层地下水受到严重的有机污染，污染物主要为二氯丙烷、四氯化碳和苯等易挥发有机物。除了京津冀地区，珠三角和长三角地区同样存在不同程度的地下水有机污染。2011年针对珠三角地区地下水污染的调查结果表明，深圳市、广州市和佛山市地下水有机污染物检出率分别高达71.4%、65.3%和49.0%，并且多为挥发或半挥发性有机污染物；同年，南京地调中心调查结果显示，长三角地区地下水有机指标检出率高，主要有卤代烃、单环芳烃和多环芳烃等几类。可以看出，当前我国华北和华东大部分地区均存在不同程度的地下水有机污染。

目前，针对地下水有机污染修复，地下水曝气（Air Sparging；简称AS）是最常用的原位修复技术之一。曝气修复通过将洁净的空气通入含水土层以促进有机污染物的挥发和降解，结合包气带内的土壤气抽提系统（SVE）对挥发的污染物进行回收处理，最终达到修复地下水有机污染的目的。曝气修复技术具有高效、经济和对环境影响小等优势，经过几十年的发展，曝气修复已成为治理地下水有机污染的重要方法，其合理应用对于我国地下水有机污染治理和生态环境可持续发展战略实施来说意义重大。

含水土层中曝气气流分布特征决定了曝气气流与污染物的接触程度，因而对曝气修复效果产生重要影响，是曝气研究的重点。曝气气流分布特征具体又可以细分为曝气气流运动形式、曝气影响区形状和大小以及土层中曝气气流流量分布特征。

在目前的室内曝气试验中，还多局限于对曝气气流运动形式和曝气影响区进行观测，而现有用于观测土层曝气气流分布特征的试验装置，存在制样困难、流量测量过程繁琐且精度低等缺点，尚缺少能够准确高效观测土层中曝气气流流量分布特征的试验装置及方法。

发明内容

本发明的目的就是提供一种可观测含水土层中曝气气流流量分布的试验系统及方法，以解决现有技术中缺少能够准确高效观测土层中曝气气流流量分布特征的试验装置的问题。

本发明的目的是这样实现的：一种可观测含水土层中曝气气流流量分布的试验系统，包括：

透明试样箱，为顶部敞口的矩形箱体，在透明试样箱内的底部中间位置设有矩形的曝气头，在曝气头的两侧设有与曝气头高度一致的玻璃珠过渡层，在透明试样箱的两侧壁的底部各自设有进水孔；

曝气模块，包括依次连接的空气压缩机、调压器、气体流量计和气压传感器，所述气压传感器通过管路与曝气头连接；