CN110146339A - 一种地下水溶解气体含量分析吸程泵采样装置和采样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种地下水溶解气体含量分析吸程泵采样装置和采样方法，装置包括吸程泵、线轴、压力表、进水管、出水管、样品瓶和排水阀。采样方法为：㈠滞水清洗：⑴将吸程泵的进水管下到井孔中；⑵吸程泵的注水孔注水；⑶开吸程泵抽水；⑷调节止水夹，使过水不产生紊流和脱气；⑸测量水温和pH和电导率。㈡水样采集：⑴调节排水阀和止水夹，控制出水压力和流量；⑵观察水流，不得有气泡形成；⑶采样支管末端不锈钢管插入样品瓶；⑷观察瓶内有无气泡；⑸样品瓶贴标签；⑹将样品瓶装入冷藏箱中；⑺冲洗采样装置。本发明解决了利用小口径水井用吸程泵采集地下潜水溶解气体和挥发性有机物样品的问题，适用于年轻地下水六氟化硫和CFCs测年样品的采集。
Description
技术领域
本发明属于地下水测量技术领域，涉及一种地下水溶解气体含量分析吸程泵采样装置和采样方法。
背景技术
吸程泵通过在进水管中形成的负压将地下水提升至地面。地下水进入进水管后，溶解气体或其它挥发性组分原有的溶解平衡条件被打破，在进水管内的负压历时致使平衡发生某种程度的移动，一部分挥发性组分被脱出并在排水口逸失。因此，美国环保局（EPA）标准规定不能将吸程泵用于挥发性有机物（VOCs）采样。作为常用提水设备的潜水泵因进入泵中的水只在产生负压的进水口做瞬间停留而被允许使用，但强烈推荐水体在正压条件下流入泵中的气囊泵。
在我国中东部不少地区，小口径吸程泵（包括手压泵）常是提取潜水的主要设备。这类水井的井管内径大多小于1.5吋（38.1mm），而目前市场上能提供的专用采样潜水泵的最小直径为45mm，不能用于解决这类水井溶解气体和VOCs采样问题。吸程泵可根据需要配用外径足够小的进水管，因此可用作潜水面埋深小于8m的各种口径水井的提水设备。解决利用吸程泵采集地下潜水溶解气体和VOCs分析样品的问题具有重要意义，可为区域地下水资源勘查提供技术支持。
发明内容
本发明的目的是提供一种地下水溶解气体含量分析吸程泵采样装置，解决利用吸程泵采集地下潜水溶解气体含量分析样品的问题。本发明的另一目的提供一种地下水溶解气体含量分析吸程泵采样方法。
本发明的技术方案是：地下水溶解气体含量分析吸程泵采样装置，包括吸程泵、线轴、压力表、样品瓶和排水阀，吸程泵设有进水管和出水管。进水管插入井孔中，进水管的最下端设有底阀，出水管缠绕在线轴上。出水管在线轴上的出口经四通管分为两路，一路连接到排水支管，排水支管设有排水阀，一路经采样支管连接到样品瓶，采样支管设有止水夹。四通阀的另外一口与压力表连接。
进水管、出水管、采样支管和排水支管的材质为内衬PTFE的PE软管。进水管路和出水管路外径一致。吸程泵为小腔体吸程泵，吸程泵的吸程≥8m，吸程泵的扬程35m~45m。采样支管的末端装有不锈钢管，不锈钢管插入样品瓶。
本发明利用地下水溶解气体含量分析吸程泵采样装置进行采样的方法，采样方法包括滞水清洗和水样采集两部分，采样过程如下：
㈠水清洗
⑴将吸程泵的进水管缓缓下到井孔中，直至底阀到达潜水面以下预定位置；
⑵通过吸程泵的注水孔将泵腔和进水管注满洁净的自来水；
⑶开吸程泵抽水，观察出水情况；若出水管内出现气泡或流量不稳，表明流量过大，将发生脱泵；通过调节出水管末端的排水阀开度降低流量（压力表指示压力升高），直至气泡消失并产生稳定的流量；
⑷待抽出3～5倍井孔滞水体积的水后，将插有温度、pH、电导率和溶解氧等传感器的流动池（可采购的商品设备）的进水管与采样支管的出水口连接，调节流动池出水管上的阀门，使过水在流动池内不产生紊流和脱气；
⑸测量水温、pH、电导率和溶解氧等参数并记录读数；然后每排出约1/2井孔滞水体积的水重复一次测量，至每一参数皆获得至少3个稳定的读数，清洗完成，取下流动池。
㈡水样采集
⑴调节排水阀和采样支管上的止水夹，使压力表指示压力为0.25MPa，采样支管的出水流量为0.15～0.25L/min（可利用量筒和秒表测量）；
⑵观察采样支管中的水流，不得有气泡形成，否则调解排水阀和采样支管上的止水夹，使压力表压力缓慢增加，直至气泡被消除；
⑶旋下样品瓶的螺旋盖，①对一般挥发性有机物分析采样，将采样支管末端的不锈钢管伸入样品瓶底部，使水样沿样品瓶壁缓缓流入瓶中；同时不断提升不锈钢管，直至在瓶口形成一弯月面，迅速旋紧螺旋盖；②对气体含量分析采样，将样品瓶放在一个洁净的大烧杯或其它类似敞口容器中，将采样支管末端的不锈钢管伸入样品瓶底部，使水样沿样品瓶壁缓缓流入瓶中，待从样品瓶中溢流的水样注满大烧杯并从大烧杯向外溢流后，从样品瓶中缓缓提起不锈钢管并移出大烧杯，在水下迅速旋紧样品瓶螺旋盖；
⑷将样品瓶倒置，轻轻敲打，观察瓶内有无气泡；
⑸采样合格的样品瓶贴上填写好的标签；
⑹将贴好标签的样品瓶倒置于装有冰块的冷藏箱中；
⑺用清洁剂和自来水冲洗采样装置。
吸程泵提水过程在进水管内形成的负压可致溶解气体或其它挥发性组分脱出并在排水口逸失。在我国中东部不少地区，小口径吸程泵（包括手压泵）常是提取潜水的主要设备，解决利用吸程泵采集潜水溶解气体或其它挥发性组分分析样品问题具有重要意义，如：可为区域地下水资源勘查提供技术支持。
本发明地下水溶解气体含量分析吸程泵采样装置和方法解决了区域地下水资源勘查中地下潜水溶解气体含量分析（如SF6和CFC测年）及其它挥发性组分（如VOCs）分析的采样问题，适于在地下潜水面埋深小于8m的各类水井（包括手压井）中采样，亦可用于小口径水井的微扰清洗采样。本发明设备制作简单、价格低廉、易于推广。
附图说明
图1为本发明地下水溶解气体含量分析吸程泵采样装置的流程示意图；
其中：1—进水管、2—井孔、3—潜水面、4—底阀、5—吸程泵、6—出水管、7—线轴、8—压力表、9—排水阀、10—四通管、11—止水夹、12—样品瓶、13—采样支管、14—排水支管。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
本发明地下水溶解气体含量分析吸程泵采样装置，如图1所示，包括吸程泵5、线轴7、压力表8、样品瓶12和排水阀9。吸程泵为小腔体吸程泵，吸程泵的吸程8.5m，吸程泵的扬程40m，吸程泵设有进水管1和出水管6。进水管插入井孔2中，进水管的最下端设有底阀4，出水管缠绕在线轴7上。出水管在线轴7上的出口经四通管分为两路，一路与排水支管14连接，排水支管设有排水阀9，一路与采样支管13连接，采样支管设有止水夹11四通阀的另外一口与压力表连接。采样支管13的末端装有不锈钢，不锈钢管插入样品瓶12。进水管1、出水管6、采样支管13和排水支管14的材质为内衬PTFE的PE软管，进水管路和出水管路外径应一致，为25mm。
本发明地下水溶解气体含量分析吸程泵采样装置的采样方法，包括滞水清洗和水样采集两部分，过程如下
㈠滞水清洗
⑴将吸程泵5的进水管1缓缓下到井孔2中，直至底阀4到达潜水面3以下2m处；
⑶通过吸程泵5的注水孔将泵腔和进水管1注满洁净的自来水；
⑶开吸程泵5抽水，观察出水情况；若出水管6内出现气泡或流量不稳，表明流量过大，说明发生脱泵；此时通过调节出水管末端的排水阀9开度降低流量，观察压力表指示压力升高，直至气泡消失并产生稳定的流量；
⑷待抽出3～5倍井孔2滞水体积的水后，将插有温度、pH、电导率和溶解氧等传感器的流动池（可采购的商品设备）的进水管与采样支管13的出水口连接，调节流动池出水管上的阀门，使过水在流动池内不产生紊流和脱气；
⑸测量水温、pH、电导率和溶解氧等参数并记录读数；然后每排出约1/2井孔滞水体积的水重复一次测量，至每一参数皆获得至少3个稳定的读数，清洗完成，取下流动池；读数稳定的标准是：读数不再持续升高或降低且符合表1给出的稳定标准。
㈡水样采集
⑴调节排水阀9和采样支管13上的止水夹11，使压力表指示压力为0.25MPa，采样支管的出水流量为0.15～0.25L/min；
⑵观察采样支管13中的水流，不得有气泡形成，否则调解排水阀9和采样支管13上的止水夹11，使压力表8压力缓慢增加，直至气泡被消除（压力不超过0.35MPa）；
⑶旋下样品瓶12的螺旋盖，①对一般挥发性有机物分析采样，将采样支管13末端的不锈钢管伸入样品瓶底部，使水样沿样品瓶壁缓缓流入瓶中；同时不断提升不锈钢管，直至在瓶口形成一弯月面，迅速旋紧螺旋盖；②对气体含量分析采样，将样品瓶放在一个洁净的大烧杯或其它类似敞口容器中，将采样支管13末端的不锈钢管伸入样品瓶底部，使水样沿样品瓶壁缓缓流入瓶中，待从样品瓶中溢流的水样注满大烧杯并从大烧杯向外溢流后，从样品瓶中缓缓提起不锈钢管并移出大烧杯，在水下迅速旋紧样品瓶螺旋盖；
⑷将样品瓶12倒置，轻轻敲打，观察瓶内有无气泡；若发现气泡，则该瓶水样作废，换一个新样品瓶，重新采样。
⑸采样合格的样品瓶12贴上填写好的标签；并以透明胶带覆盖非防水标签；
⑹将贴好标签的样品瓶12倒置于装有冰块的冷藏箱中；
⑺用清洁剂和自来水冲洗采样装置。
利用线轴7延伸吸程泵出水管6的长度，及通过增加并控制排水阀9的背压，在进水管内脱出的溶解气体和其它溶解挥发性组分可在排水管内获得完全回溶，吸程泵采样装置利用小口径水井使潜水面埋深小于8m的地下水溶解气体和其它挥发性组分采样问题得以解决。
Claims (6)
1.一种地下水溶解气体含量分析吸程泵采样装置，其特征是：所述装置包括吸程泵（5）、线轴（7）、压力表（8）、样品瓶（12）和排水阀（9），所述吸程泵设有进水管（1）和出水管（6）；所述进水管插入井孔（2）中，进水管的最下端设有底阀（4），所述出水管缠绕在线轴（7）上；出水管在线轴（7）上的出口经四通管分为两路，一路与排水支管（14）连接，所述排水支管设有排水阀（9），一路经采样支管（13）连接到样品瓶（12），所述采样支管设有止水夹（11），四通阀的另外一口与压力表（8）连接。
2.根据权利要求1所述的地下水溶解气体含量分析吸程泵采样装置，其特征是：所述进水管（1）、出水管（6）、采样支管（13）和排水支管（14）的材质为内衬PTFE的PE软管。
3.根据权利要求1所述的地下水溶解气体含量分析吸程泵采样装置，其特征是：所述吸程泵（5）为小腔体吸程泵，所述吸程泵的吸程≥8m，吸程泵的扬程35m~45m。
4.根据权利要求1所述的地下水溶解气体含量分析吸程泵采样装置，其特征是：所述采样支管（13）的末端装有不锈钢管，所述不锈钢管插入样品瓶（12）。
5.一种权利要求1所述的地下水溶解气体含量分析吸程泵采样装置的采样方法，其特征是：所述采样方法包括滞水清洗和水样采集两部分，采样过程如下：
㈠滞水清洗
⑴将吸程泵（5）的进水管（1）缓缓下到井孔（2）中，直至底阀（4）到达潜水面（3）以下预定位置；
⑵通过吸程泵（5）的注水孔将泵腔和进水管（1）注满洁净的自来水；
⑶开吸程泵（5）抽水，观察出水情况；若出水管（6）内出现气泡或流量不稳，表明流量过大；通过调节出水管末端的排水阀（9）开度降低流量，直至气泡消失并产生稳定的流量；
⑷待抽出3～5倍井孔（2）滞水体积的水后，将插有温度、pH、电导率和溶解氧等传感器的流动池（可采购的商品设备）的进水管与采样支管（13）的出水口连接，调节流动池出水管上的阀门，使过水在流动池内不产生紊流和脱气；
⑸测量水温、pH、电导率和溶解氧等参数并记录读数；然后每排出约1/2井孔滞水体积的水重复一次测量，至每一参数皆获得至少3个稳定的读数，清洗完成，取下流动池；
㈡水样采集
⑴调节排水阀（9）和采样支管（13）上的止水夹（11），使压力表指示压力为0.25MPa，采样支管的出水流量为0.15～0.25L/min；
⑵观察采样支管（13）中的水流，不得有气泡形成，否则调解排水阀（9）和采样支管（13）上的止水夹（11），使压力表（8）压力缓慢增加（不超过0.35MPa），直至气泡被消除；
⑶旋下样品瓶（12）的螺旋盖，①对一般挥发性有机物分析采样，将采样支管（13）末端的不锈钢管伸入样品瓶底部，使水样沿样品瓶壁缓缓流入瓶中；同时不断提升不锈钢管，直至在瓶口形成一弯月面，迅速旋紧螺旋盖；②对气体含量分析采样，将样品瓶放在一个洁净的大烧杯或其它类似敞口容器中，将采样支管（13）末端的不锈钢管伸入样品瓶底部，使水样沿样品瓶壁缓缓流入瓶中，待从样品瓶中溢流的水样注满大烧杯并从大烧杯向外溢流后，从样品瓶中缓缓提起不锈钢管并移出大烧杯，在水下迅速旋紧样品瓶螺旋盖；
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⑹将贴好标签的样品瓶（12）倒置于装有冰块的冷藏箱中；
⑺用清洁剂和自来水冲洗采样装置。
6.根据权利要求5所述的地下水溶解气体含量分析吸程泵采样方法，其特征是：所述冷藏箱为电冰箱或电冰柜。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110672377A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-01-10 | 北京科力华源科技有限公司 | 一种基于低流速原理与水质原位监测功能的一体化采样器 |
| CN116699084A (zh) * | 2023-05-26 | 2023-09-05 | 南方科技大学 | 水样采集装置及其使用方法 |
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