[发明专利]固体废弃物渗滤液热-湿-力联合淋滤试验检测装置及其使用方法

说明书

本发明提供了一种固体废弃物渗滤液热‑湿‑力联合淋滤试验检测装置，采用顶部压板加压模拟固废堆场不同部位的承载应力，同时四周布置喷淋管道和顶部设置淋滤头模拟固废堆场的降雨入渗淋滤过程，在试验腔内设置测温和加热的机构模拟高温渣倾倒及季节变化导致的固废堆场内部温度场变化过程，通过联合调控温度、喷淋液、压力等变量，真实反映固废堆场环境温度、自身温度、降雨入渗以及上方盖重带来的有效应力等对污染物渗滤与扩散过程的影响，为尾矿等固体废弃物露天堆放时的环境影响评价及采取针对性渗滤液控制与处理措施提供了有效的辅助工具。

技术领域

本发明属于固体废弃物堆放试验检测领域，特别是固体废弃物渗滤液热-湿-力联合淋滤试验检测装置。

背景技术

尾矿固废是指在采矿、选矿、冶炼等环节中产生的工业固体废弃物。以磷矿为例，磷尾矿主要有选矿过程中产生的尾矿、磷化工生产中产生的磷石膏和热法磷酸制备黄磷过程中形成的磷渣等。受生产规模、加工成本、提取技术等限制，目前我国磷矿尾矿的综合利用率仅为7％左右，大量磷矿尾矿堆存在尾矿库，安全隐患堪忧。如此大规模的磷尾矿堆放占用大量土地，磷尾矿中的部分污染介质及残留选矿剂在雨淋和自然长期作用下会渗出进入土壤、地表和地下水，对水土造成严重的污染并导致土地退化、植被破坏甚至危及人类身体健康；还会引起崩塌、地面塌陷、滑坡、地裂缝、泥石流等次生灾害。此外，尾矿库区表面产生的粉尘也会恶化附近空气质量，磷矿中由于存在一定量的伴生矿，长期堆存还可能带来放射性污染。

目前国内外围绕固体废弃物料填埋场渗滤液的扩散与控制开展了大量研究，从季节性温度变化、多场耦合及降雨入渗等角度建立了渗滤液的扩散数学模型，提出了隔离材料对污染物的吸附、离子交换、化学反应和生物降解等净化截污作用机理，这些对固体废弃物料堆场渗滤液扩散与隔离控制具有很好的借鉴。固体废弃物料堆场渗滤液的扩散与控制也受堆场自身及环境温度变化、降雨入渗水力负荷及盖重带来的有效应力等影响，这与固体废弃物渗滤液的产生及污染作用机理类似。以磷矿尾矿为例，磷尾矿、磷石膏、磷渣等堆场中磷、氟、硫和浮选药剂等有机物与重金属的淋溶浸出加剧了渗滤液自身的复杂性，特别是磷石膏堆场渗滤液的pH值较低，渗滤液在扩散过程中会与土壤部分组成发生物理化学反应，改变其微观结构与构造，进而影响水分与污染物的扩散运移历程，从而影响其污染范围和污染程度，这与垃圾填埋场渗滤液有所不同。因此，有必要结合不同固体废弃物料堆场所处真实服役环境条件，综合考虑堆场内外环境温度、降雨入渗水力负荷、上部盖重产生的有效应力及渗滤液物相组成等影响，进行磷矿尾矿等尾矿固废渗滤液污染物的释放与扩散机理研究，为全面阐明磷矿固废污染机理及堆场污染物防治与控制奠定理论基础。

现有专利CN109100284A提供了一种能够测定尾矿砂实时固结渗透参数的装置，在钢化玻璃固结室里放置土样，依据试验预先设计的荷载加载级别，利用土样上方设置油压泵通过注油的方式推动传压活塞向土样加载轴向压力，通过压力脉冲法测量实时渗透率，通过流量法测量实时固结过程中的渗透率。现有专利CN209296532U提供了一种尾矿材料及其土工织物的淤堵实验装置，通过在上筒内设置喷头喷出蒸馏水用来模拟自然降雨状态，通气管朝上筒内注入气体增大上筒内的压力用来对土样进行压实，利用压力表测量上筒内部的压力，喷头喷出的蒸馏水穿过承压透水板后渗入中筒的土样中，再穿过土工织物和承压滤网流入下筒，最终测量不同的水压、气压和土壤压实度下土样的淤堵情况。上述装置只能分别模拟降雨淋滤或尾矿料堆等固体废弃物上部荷载应力的情况，并未考虑尾矿料堆等固体废弃物自身及环境温度变化，也无法将这些温度变化与尾矿料堆底部承受的盖重应力、多维方向的渗滤液扩散及不同酸碱度淋滤液共同对尾矿料堆渗滤液的释放、迁移与扩散的影响采用一套完整的设备进行试验检测。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供了一种固体废弃物渗滤液热-湿-力联合淋滤试验检测装置，通过以下技术，实现了不同固体废弃物堆放环境的准确模拟，为准确分析不同固体废弃物的渗滤液成分和扩散迁移提供了一种切实有效的试验装置。