CN108801393A - 一种用于污水处理设施的流体相位测量及采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于污水处理设施的流体相位测量及采样装置。该装置包括卷尺式牵拉部件、采样筒、放样部件、上向流部件；卷尺式牵拉部件设在待测流体上方；采样筒由透明材质构成，两端开口，顶端与吊绳连接，采样筒的高度方向上间隔固定距离均匀设有多个取样孔；放样部件数量与取样孔数量对应，各放样部件分别与各取样孔连接，依次包括与取样孔连接的短管、与短管连接的软管和设在软管上并能控制软管放样的调节器；上向流部件密封安装在采样筒底端，流体仅能够经由上向流部件自下而上流向采样筒。该装置可在待测设施内的不同纵深、不同水平面进行移动式的相位测量及纵深采样，可快速诊断各相位特征及分界面。

Description

一种用于污水处理设施的流体相位测量及采样装置

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种用于污水处理设施的流体相位测量及采样装置。

背景技术

随着社会的迅速发展，对水体的污染也日趋广泛和严重。对于保护环境来说，污水处理技术是采用各种方法将污水中所含有的污染物分离出来，或将其转化为无害和稳定的物质，从而使污水得到净化。大多数污水处理设备或反应所需空间均需依靠一定的污水处理水工设施(池)，获得这些池内的流体相位特征以及对池内流体样本进行采样分析在整个污水处理过程中至关重要。

目前已有超声波液位计、泥位计等仪表或手工泥位计的应用，用于测量设施内的泥水等流体深度，但数据传输精确性差，特别是当待测设施内的流体浊度高时，影响超声测量，且仪表采用固定安装，不可移动测量，且难以实现针对流体的同步测量与取样的多功能性。

因此需要一种能不受流体浊度限制、可移动测量和具备同步测量与取样功能的测量装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种流体相位测量及采样装置，该装置可在待测设施内的不同纵深、不同水平面进行移动式相位测量及纵深采样，可快速诊断各相位特征及分界面。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种流体相位测量及采样装置，所述流体相位测量及采样装置包括卷尺式牵拉部件、采样筒、放样部件、上向流部件；所述卷尺式牵拉部件经由移动式支架设在待测流体上方，包括带刻度的吊绳和能够控制所述吊绳收放的卷绳盘；所述采样筒由透明材质构成，两端开口，顶端与所述吊绳连接，所述采样筒的高度方向上间隔固定距离均匀设有多个取样孔；所述放样部件数量与所述取样孔数量对应，各所述放样部件分别与各所述取样孔连接，依次包括与所述取样孔连接的短管、与所述短管连接的软管和设在所述软管上并能控制所述软管放样的调节器；所述上向流部件密封安装在所述采样筒的底端，流体仅能够经由所述上向流部件自下而上流向所述采样筒。

优选地，所述采样筒为一体成型或者由2个以上筒状部经由连接器串接而成。

优选地，所述采样筒与所述上向流部件螺纹密封连接。

优选地，所述采样筒采用有机玻璃管。

优选地，各所述取样孔位于所述采样筒侧壁的同一条母线上，且间隔距离为20cm～50cm。

优选地，所述调节器为止水夹。

优选地，所述调节器为弹簧止水夹。

优选地，所述上向流部件为单向阀。

优选地，所述采样筒的上端开有连接孔，所述吊绳直接系在所述连接孔上或通过吊钩钩挂在所述连接孔上。

优选地，所述流体相位测量及采样装置还包括设在所述采样筒底端的底端配重部件。

根据本发明的流体相位测量及深度采样装置，可在待测设施内的不同纵深、不同水平截面进行移动式的流体相位测量及纵深采样，移动式测量可快速诊断待测设施内的不同相位(如泥相/水相)特征及分界面，如泥水分界面、泥层位置、泥层深度、水层高度等；纵深采样以便为后续实验室检测分析提供样品源。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1为概略示出本发明的流体相位测量及采样装置一优选实施方式的结构示意图；

图2为将本发明的流体相位测量及采样装置中的放样部件放大示出的放大图；

图3为概略示出本发明的流体相位测量及采样装置的另一优选实施方式的结构示意图；

图4为本发明的流体相位测量及采样装置的作业状态的示意图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

为实现测量污水处理设施诸如污水处理水工设施(池)内的流体相位特征以及对池内流体样本进行同步取样，本发明提供了一种流体相位测量及采样装置，该装置可在待测设施内的不同纵深、不同水平截面进行移动式的流体相位测量及纵深采样，该装置可快速诊断待测设施内的不同相位(如泥相/水相)特征及分界面，如泥水分界面、泥层位置、泥层深度、水层高度等；此外，通过纵深采样便于为后续实验室检测分析提供样品源。

下面，首先参照图1、2对本发明的流体相位测量及采样装置一优选实施方式进行说明。

如图1所示，本发明的流体相位测量及采样装置从上至下依次包括卷尺式牵拉部件4、采样筒1、放样部件3、上向流部件2。卷尺式牵拉部件4包括带刻度的吊绳41和能够控制吊绳41收放的卷绳盘42。采样筒1由透明材质一体成型，两端开口，顶端与卷尺式牵拉部件4的吊绳41连接，底端与上向流部件2连接，具体来讲，上向流部件2密封安装在采样筒1的底端，流体仅能够经由上向流部件2自下而上流向采样筒1，而不能从采样筒1经由上向流部件2中流出。此外，在采样筒1的高度方向上，间隔固定距离均匀设有多个取样孔11。放样部件3数量与取样孔11数量对应，各放样部件3分别与各取样孔11连接。图2为将采样筒1上的某个放样部件3的结构放大示出的放大示意图。如图2所示，放样部件3依次包括与取样孔11连接的放样管和设在放样管上并能控制放样管放样的调节器33。

该优选实施方式中，如前所述，卷尺式牵拉部件4包括带刻度的吊绳41和卷绳盘42，通过卷绳盘42来控制吊绳41收拢或放开，从而可控制与卷尺式牵拉部件4的吊绳41相连的采样筒1上升或下降。优选的是，吊绳41可采用细尼龙绳、细钢丝绳等柔性绳，并应具有足够的承载强度。由此，即使采样筒1在使用状态下盛满物料，悬挂采样筒1的吊绳41也不会折断。应当理解的是，此处所述的柔性绳是能卷曲收放但不能较大地弹性形变的绳子，以免导致测量相位特征时出现较大误差。吊绳41的绳长可达2m～5m，吊绳41直接系在连接孔12上或通过吊钩钩挂在连接孔12上，绳的另一头盘绕在卷绳盘42上。吊绳41上，每隔30cm～50cm处刻尺标记411，可计量绳的牵拉长度。卷绳盘42起收放吊绳41的功能。

还优选的是，采样筒1可采用的有机玻璃管等透明管，单根长度可以是1m～3m。采样筒1的底端可用车床预制外螺纹，也可一体成型时设置，便于底端连接上向流部件2。此外，可在采样筒1的外侧壁、同一立面或同一条母线上的不同高度，每隔20cm～50cm，开的一列取样孔11。采样筒的上端，更具体而言，采样筒1的距离顶口以下15cm～40cm处，同一平面的对侧方向，各开一孔径10mm～20mm的连接孔12，用于连接卷尺式牵拉部件4。当然，本发明并不限于此，取样孔11并不限于多个，也可设置1～2个，各取样孔11也可呈螺旋状设置在采样筒1上，各取样孔11在采样筒1的高度方向上也并不一定必须等距。此外，连接孔12的设置也并不限于此，也可以采用其他设置，只要能经由吊绳41悬吊采样筒1即可。

还优选的是，上向流部件2可采用单向止回阀(也可称为单向阀)，与采样筒1的底端部螺纹套接密封，必要时，也可设置密封件。上向流部件2保证了流体只能从采样筒1的底端进入，而不能在提升采样筒1时从其底端流出，由此，既能够进行流体相位测量，又能够对不同深度的流体进行取样。

还优选的是，放样部件3中，放样管包括与取样孔11连接的短管31(也可称为短接管)和与短管31连接的软管32，调节器33设在软管32上并能控制软管32中的流体样品放出。进一步优选的是，各放样部件3的短管31密封连接在取样孔11处，软管32与短管31也为密封连接。短管31可采用长度为5cm～15cm的有机玻璃管，短管31管径与取样孔11的孔径接近，短管31的一端可与取样孔11热熔焊接。短管31的另一端套接15cm～40cm长度的软管32，软管32可选用实验室用的乳胶管。此外，还优选的是，调节器33为止水夹。更具体地，调节器33可为弹簧止水夹。调节器33设于软管32处，夹紧咬合软管32。在采用该结构的放样部件3的情况下，需要取样时，取下相应的弹簧止水夹，即可将对应高度处的流体样品排出。

当然，本发明并不限于此，也可采用其他结构的放样部件3，只要能够实现对采样筒1内的流体进行放样即可。例如，与取样孔11连接的放样管也可是有机玻璃管或其他硬质管路，设在放样管上的调节器33是开关等。此外，还应当理解的是，由于取样孔11的内径较小，取样样品的剂量相对整个采样筒1的量而言可忽略不计，因此，无论是从上侧的放样部件3开始取样，还是从下侧的放样部件3开始取样，都不会对其他高度位置的样品取样造成影响；或者说其误差在允许范围之内，可通过相应方法进行适当修正，例如在设置取样孔11的高度位置时进行适当修正。

此外，还优选的是，可在采样筒1的底端或上向流部件2的底端设置底端配重部件6(如图4所示)。由此，在需要检测水工设施内的泥水等流体的相位特征时，采样筒1可借助底端配重部件6的重量更顺利地下沉至待测流体内，从而可避免卷尺式牵拉部件4所悬吊的采样筒1在进入流体时受流体浮力、相位等影响阻碍采样筒1下降等，进而能够顺畅地控制采样筒1上下升降和水平移动等。当采样筒1进入待测流体后，由于上向流部件2的具体构造，使得流体仅能够经由上向流部件2自下而上流入采样筒1，并逐渐充满整个采样筒1及设于采样筒1侧边的放样部件3，而不能经由上向流部件2从采样筒1流出。当流体充满整个采样筒1及放样部件3后，通过控制卷尺式牵拉部件4的卷绳盘42，可将采样筒1向上提升进行流体相位测量和采样。在进行相位测量时，由于采样筒1由透明材质构成，因此可以直接观察到采样筒1内泥水分界面，从而测量泥层深度、水层深度等相位特征，在进行采样时，可打开放样部件3中的调节器33获得流体样本并进行分析。

本发明中，卷尺式牵拉部件4设在待测设施7或待测流体的上方，准确地说，是将卷尺式牵拉部件4的卷绳盘42设在待测设施7或待测流体的上方。应当理解的是，此处的“将卷尺式牵拉部件4的卷绳盘42设在待测设施7或待测流体的上方”可借助于支架(附图未示出)来实现，具体而言，可采用(1)或(2)的结构来实现：(1)将卷绳盘42上的中心轴固定在支架上，卷绳盘42能够绕中心轴转动，该支架可设置在待测设施7的一侧；(2)将卷绳盘42的中心孔穿套在支架上，卷绳盘42能够绕支架转动，该支架可设置在待测设施7的一侧。优选的是，该支架为移动式支架，此处的“移动式支架”是指能够自动或手动垂直升降和水平移动的支架，以便带动卷尺式牵拉部件4上下升降调节高度位置、或左右前后移动调节水平位置。

图3为本发明的流体相位测量及采样装置的另一优选实施方式。如图3所示，该实施方式与图1、2所述所述方式不同的是，采样筒1并非是单级一体成型，而是由2个筒状部1a串接而成，各筒状部1a之间采用连接器5连接。由此，可避免采样筒1的长度较大时，加工难度、加工成本较大等弊端。当然，若待测设施7深度过大时，可通过串接多个筒状部1a来加长采样筒1的总长度，以及加长吊绳41的最大起吊长度，从而满足不同深度的待测设施的测量应用。

接下来，参照图1～4对本发明的流体相位测量及采样装置的工作程序进行详细说明。

(1)纵深采样：打开卷尺式牵拉部件4的卷绳盘42，以逐步放开吊绳41，从而将采样筒1放入待测设施7内相应的纵深或截面待测点。在待测设施7的液体压力下，流体顶开采样筒1底端安装的上向流部件2，并自下而上进入采样筒1内。然后，将移动式相位测量及纵深采样装置全部抬升、离开待测设施7，并松开不同深度的放样部件3的弹簧止水夹33，即可采集对应深度的样品。采样筒1可通过前述“移动式支架”在待测设施7内水平或纵深(上下)移动。

(2)相位测量：根据逻辑关系计算：h0+L0+L1＝h1+h2＝H+L2，其中：

h0为采样装置底部位于待测设施7内距池底的高度(待计算值)；

L0为采样筒1的固定长度(已知值)；

L1为刻尺吊绳41在采样筒1以上的实测铅直高度(刻尺显示读数)；

当待测设施7内出现相位分界面8时(如：相位分界面8以下为泥相、相位分界面8以上为水相)，h1为下层相料的深度；

h2为相位分界面8至卷绳盘42的垂直高度(当将采样装置全部抬升、离开待测设施7后，即可计算h2值)；即，h2＝L1+L3，其中L3为提升后测得；

H为待测设施7的总深(即底部至顶部高度)；

L2为待测设施7的顶部以上显示的刻尺吊绳41铅直高度((刻尺显示读数)。

根据已知的H、L2、L0、L1、h2，即可分别计算求得h0(测位)、h1(相位分界面)的值。

根据本发明的流体相位测量及深度采样装置，可在待测设施内的不同纵深、不同水平截面进行移动式的流体相位测量及纵深采样，移动式测量可快速诊断待测设施内的不同相位(如泥相/水相)特征及分界面，如泥水分界面、泥层位置、泥层深度、水层高度等；纵深采样以便为后续实验室检测分析提供样品源。

本发明的流体相位测量及采样装置通过内部分组件的串接，可满足不同深度的待测设施的测量应用，在污水处理、流域治理、深坑等的井下探测与采样方面，均具有良好的应用潜力。本装置的加工成本低、可就近取材、流体相界面测量及采样的稳定性好，且具有便携移动性。

以上对本发明的优选实施方式进行了说明，当然本发明并不限于此，也可采用其他设置来实现。此外，本发明的流体相位测量及采样装置主要用于污水处理领域，但是对本领域技术人员来说，不难想到本发明也可以用于其他相关领域。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种用于污水处理设施的流体相位测量及采样装置，其特征在于，

所述流体相位测量及采样装置包括卷尺式牵拉部件、采样筒、放样部件、上向流部件；

所述卷尺式牵拉部件经由移动式支架设在待测流体上方，包括带刻度的吊绳和能够控制所述吊绳收放的卷绳盘；

所述采样筒由透明材质构成，两端开口，顶端与所述吊绳连接，所述采样筒的高度方向上间隔固定距离均匀设有多个取样孔；

所述放样部件数量与所述取样孔数量对应，各所述放样部件分别与各所述取样孔连接，依次包括与所述取样孔连接的短管、与所述短管连接的软管和设在所述软管上并能控制所述软管放样的调节器；

所述上向流部件密封安装在所述采样筒的底端，流体仅能够经由所述上向流部件自下而上流向所述采样筒。

2.根据权利要求1所述的流体相位测量及采样装置，其特征在于，

所述采样筒为一体成型或者由2个以上筒状部经由连接器串接而成。

3.根据权利要求1或2所述的流体相位测量及采样装置，其特征在于，

所述采样筒与所述上向流部件螺纹密封连接。

4.根据权利要求1或2所述的流体相位测量及采样装置，其特征在于，

所述采样筒采用有机玻璃管。

5.根据权利要求1或2所述的流体相位测量及采样装置，其特征在于，

各所述取样孔位于所述采样筒侧壁的同一条母线上，且间隔距离为20cm～50cm。

6.根据权利要求1或2所述的流体相位测量及采样装置，其特征在于，

所述调节器为止水夹。

7.根据权利要求6所述的流体相位测量及采样装置，其特征在于，

所述调节器为弹簧止水夹。

8.根据权利要求1或2所述的流体相位测量及采样装置，其特征在于，

所述上向流部件为单向阀。

9.根据权利要求1或2所述的流体相位测量及采样装置，其特征在于，

所述采样筒的上端开有连接孔，所述吊绳直接系在所述连接孔上或通过吊钩钩挂在所述连接孔上。

10.根据权利要求1或2所述的流体相位测量及采样装置，其特征在于，

所述流体相位测量及采样装置还包括设在所述采样筒底端的底端配重部件。