CN110146574B - 地下水野外过滤采样与动水流指标测定装置及测定方法 - Google Patents

Abstract

一种地下水野外过滤采样与动水流指标测定装置：包含沉淀槽、动水流电极测定柱、抽滤单元和控制单元；本发明还提供了一种采用所述指标测定装置进行的测定方法。本发明可以一体化解决野外地下水采样过程中所需的样品过滤及电极测定工作，科学自动实现洗井后样品的采样时间点选取，显著提高样品过滤采集的效率，同时对于动水流电极测定的设计显著提升了地下水中pH、氧化还原电位等各类现场指标的测试的准确性。对于开展地下水监测评价、修复治理等均具有良好的应用前景与价值。

Description

地下水野外过滤采样与动水流指标测定装置及测定方法

技术领域

本发明涉及环保领域中地下水监测评价、污染修复技术，更具体地涉及一种地下水野外过滤采样与动水流指标测定装置及测定方法。

背景技术

地下水样品的采集是开展地下水监测评价、修复治理以及环境管理的前提。如何保证采集的样品具有代表性以及抽取地下水中各类易变物理化学指标测定的准确性，是现场样品采集工作所必须解决的问题。现有对于洗井后地下水样品采集时间的确定往往通过经验判断、或者采集地下水进行静态的电极测定确定，易造成取样时间判断的不科学不准确；现场过滤常采用手工针管过滤方式，采样效率低；进行现场pH、氧化还原电位(ORP)测定时常采用静态的水进行测定，易于受到地表温度、空气、光照等影响，难以保证测定的准确性。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种地下水野外过滤采样与动水流指标测定装置及测定方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种地下水野外过滤采样与动水流指标测定装置，包括：

沉淀槽，通过管路与泵直接连接，用于对连续抽取的地下水进行预处理；

流动水流电极测定柱，用于实现动态水流物理化学指标的电极测定；

抽滤单元，通过过滤膜单元与所述流动水流电极测定柱所在的水流通道连接，能够在实现动态水流电极测定的同时实现水样的采集；

控制单元，用来监控所述流动水流电极测定柱和抽滤单元，实现样品采集时间的准确判定与控制。

其中，所述沉淀槽采用棕色或暗色系透明设计，其材质例如为PP或PET。

其中，所述流动水流电极测定柱为圆柱形结构，底部设置进水口，顶部的与进水口处于圆周的相对侧面设置出水口，外接排水管路；流动水流电极测定柱的顶部设置有上部密封盖，该密封盖采用多孔设计，其中可以插入多种电极，可选为pH电极、氧化还原点位ORP电极和/或电导率Ec电极等；密封盖上的电极插口采用防水垫圈设计，可适用不同直径的电极内接需求，同时设计有固定帽盖，在电极插口无电极时使用，以堵塞该电极插口，同时为适用较为普遍的地下水多参数电极测定装置，其电极测试部分外部为圆柱状多孔的保护罩，同时设计大口径的密封盖以备使用；流动水流电极测定柱的底部设置有下部密封盖，该密封盖镂空设计。

其中，所述抽滤单元包括抽滤容器、抽气管路和真空泵，其中抽滤容器例如为抽滤瓶，采用棕色或暗色系透明设计，其材质例如为玻璃或塑料；真空泵用于在抽取真空时提供水流过膜的动力。

其中，所述流动水流电极测定柱底部与抽滤瓶顶部相连，两者通过固定夹相连；抽滤瓶口采用多孔介质设计，上部可放置不同孔径过滤膜。

其中，所述装置还包括一采样单元，该采样单元包含抽滤瓶外部的出水口、密闭控制阀、过水管路以及采样瓶，用于通过采样瓶将采集水样送于实验室检测。

作为本发明的另一方面，提供了一种采用如上所述的地下水野外过滤采样与动水流指标测定装置进行的动水流指标测定方法，包括以下步骤：

地下水洗井完毕后，根据不同采样情境的要求，在电极指标稳定数分钟后，自动开启真空泵，实现样品采集时间的准确判定；

采样单元的密封控制阀在抽滤单元工作时关闭，以保证抽滤单元的稳定运行，在抽滤瓶样品达到2/3后，通过控制单元关闭抽滤单元，打开密封控制阀及9处阀门实现样品采集，根据样品的采集量大小循环开启关闭抽滤单元/采样单元。

其中，装置配套使用的地下水潜水泵的流速要高于真空泵抽滤出水速度30％～50％，以保证有足够的水流在流动水流电极测定柱中向上部流动，为电极测定提供保障，同时流速需要适中，否则过大的水流扰动会影响电极的测试稳定性及准确度。

基于上述技术方案可知，本发明的地下水野外过滤采样与动水流指标测定装置相对于现有技术至少具有如下有益效果之一：

1、本发明涉及的地下水野外过滤采样与动水流指标测定装置，成功实现了自动过滤与动水流指标测定装置的有效整合，连接两者的控制系统可以有效调控样品的采集时间点，显著提升采样效率、现场指标测试的准确性，一体化解决地下水现场采样所面临的主要问题；

2、本发明可以一体化解决野外地下水采样过程中所需的样品过滤及电极测定工作，科学自动实现洗井后样品的采样时间点选取，显著提高样品过滤采集的效率，同时对于动水流电极测定的设计显著提升了地下水中pH、氧化还原电位等各类现场指标的测试的准确性。对于开展地下水监测评价、修复治理等均具有良好的应用前景与价值。

附图说明

图1为本发明的地下水野外过滤采样与动水流指标测定的装置示意图。

上图中，附图标记含义如下：

1、pH等测定电极；2、流动水流柱上部密封盖；3、流动水流柱；4、流动水流柱进水口；5、流动水流柱排水口；6、流动水流柱排水管路；7、过滤膜；8、固定夹；9、抽滤瓶抽气口；10、抽滤瓶；11、密封控制阀；12、采样瓶；13、沉淀槽；14、真空泵；15、控制系统；16、潜水泵；17、监测井。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明是为了有效解决地下水野外现场采样时间选取、样品高效采集、易变指标现场准确测定等关键问题，从而开发了一种地下水野外过滤采样与动水流指标测定装置，它可以有效实现科学调控样品采集时间、快速实现样品过滤采集、样品指标准确测定等目的，优化了现场工作效率及流程。

具体地，本发明的地下水野外过滤采样与动水流指标测定装置，包括：

沉淀槽，通过管路与泵直接连接，用于对连续抽取的地下水样品进行预处理；

流动水流电极测定柱，用于实现动态水流的电极测定；

抽滤单元，通过过滤膜单元与所述流动水流电极测定柱所在的水流通道连接，能够在实现动态水流电极测定的同时实现水样的采集；

控制单元，用来监控所述流动水流电极测定柱和抽滤单元，实现样品采集时间的准确判定与控制。

其中，所述沉淀槽采用棕色或暗色系透明设计，例如采用PP、PET等材质。

其中，流动水流电极测定柱为圆柱形结构，底部设置进水口，顶部的与进水口处于圆周的相对侧面设置出水口，外接排水管路。流动水流电极测定柱的顶部设置有上部密封盖，该密封盖采用多孔设计，其中可以插入多种电极，例如pH电极、氧化还原点位ORP电极和/或电导率Ec电极等。密封盖上的电极插口采用防水垫圈设计，可适用不同直径的电极内接需求，同时设计有固定帽盖，在电极插口无电极时使用，以堵塞该电极插口，同时为适用较为普遍的地下水多参数电极测定装置，其电极测试部分外部为圆柱状多孔的保护罩，同时设计大口径的密封盖以备使用；流动水流电极测定柱的底部设置有下部密封盖，该密封盖镂空设计。

其中，抽滤单元包括抽滤容器、抽气管路和真空泵，其中抽滤容器例如为抽滤瓶，采用棕色或暗色系透明设计，其材质例如为玻璃或塑料。真空泵用于在抽取真空时提供水流过膜的动力。

其中，流动水流电极测定柱底部与抽滤瓶顶部相连，两者通过固定夹相连；抽滤瓶口采用多孔介质设计，上部可放置不同孔径过滤膜。

其中，该地下水野外过滤采样与动水流指标测定一体化装置还包括一采样单元，该采样单元包含抽滤瓶外部的出水口、密闭控制阀、过水管路以及采样瓶，用于通过采样瓶将采集水样送至实验室检测。

本发明还公开了一种采用如上所述的地下水野外过滤采样与动水流现场指标测定一体化装置进行的动水流现场指标测定方法，包括以下步骤：

地下水洗井完毕后，根据不同采样情境的要求，在电极指标稳定数分钟后，自动开启真空泵，实现样品采集时间的准确判定；

采样单元的密封控制阀在抽滤单元工作时关闭，以保证抽滤单元的稳定运行，在抽滤瓶样品达到2/3后，通过控制单元关闭抽滤单元，打开密封控制阀及9处阀门实现样品采集，根据样品的采集量大小循环开启关闭抽滤单元/采样单元；

其中，装置配套使用的地下水潜水泵的流速要高于真空泵抽滤出水速度30％～50％，以保证有足够的水流在流动水流电极测定柱中向上部流动，为电极测定提供保障，同时流速需要适中，否则过大的水流扰动会影响电极的测试稳定性及准确度。

下面通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案作进一步阐述说明。

如图1所示，本发明的地下水野外过滤采样与动水流指标测定装置，包含沉淀槽、动水流电极测定柱、抽滤系统、控制系统以及样品采集体系，具体地：

监测井17中放置的潜水泵16抽取的地下水经过管路进入沉淀槽13，再经过管路及流动水流柱进水口4，进入流动水流柱3，一部分水流从柱体底部向上部流动，为流动水流柱上部密封盖2固定的pH等测定电极1提供动态水流的测定方式，水流从流动水流柱排水口5经流动水流柱排水管路6流出；另一部分水流通过流动水流柱3底部与抽滤瓶10顶部之间的过滤膜7进入抽滤瓶，流动水流柱3底部与抽滤瓶10顶部通过固定夹8固定，连接抽滤瓶抽气口9的真空泵14抽取的真空条件提供水流过膜的动力，抽滤瓶10设置出水口，外接密封控制阀11，通过管路与采样瓶12连接，控制系统15连接pH等测定电极1以及抽滤系统的真空泵14。

装置运行时，前端设置的沉淀槽，减缓地下水流，可有效实现部分浑浊地下水中颗粒的沉淀，改善进入水样测定与样品采集体系的水质状况。

流动水流柱上部密封盖采用多孔设计，可同时放置多个电极，如pH、氧化还原点位ORP以及电导率Ec等。密封盖电极插口采用防水垫圈设计，可适用不同直接电极的内接需求，同时设计有固定帽盖，插孔无电极时使用。同时为适用较为普遍的地下水多参数电极测定装置，其电极测试部分外部为圆柱状多孔的保护罩，同时设计大口径的密封盖以备使用。

沉淀槽、流动水流柱及抽滤瓶均采用棕色或暗色系透明设计，可显著降低光照、外界温度等条件对地下水质状况的影响，同时亦可观察体系中水流状况。

控制系统的控制原理是，地下水洗井完毕后，可根据不同采样情境的要求，在pH、电导率等电极指标稳定数分钟后，自动开启真空泵系统，实现样品采集时间的准确判定与控制。

采样系统的密封控制阀在抽滤系统工作时关闭，以保证抽滤系统的稳定运行，在抽滤瓶样品达到2/3后，通过控制系统关闭抽滤系统，打开密封控制阀及9处阀门实现样品采集，可根据样品的采集量大小循环开启关闭抽滤系统/采样系统。

装置配套使用的地下水潜水泵的流速要高于真空泵抽滤出水速度30％-50％左右，以保证有足够的水流可以在流动水流柱中向上部流动，为电极测定提供保障，同时流速需要适中，否则过大的水流扰动会影响电极的测试稳定性及准确度。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种地下水野外过滤采样与动水流指标测定装置，其特征在于，包括：

沉淀槽，用于对通过管路连续抽取过来的地下水进行预处理；所述沉淀槽采用棕色或暗色系透明设计；所述沉淀槽的材质为PP或PET；

流动水流电极测定柱，与所述沉淀槽的出水口连接，用于实现动态水流物理化学指标的电极测定；其中，流动水流电极测定柱的顶部设置有上部密封盖，流动水流电极测定柱的底部设置有下部密封盖；

抽滤单元，通过过滤膜单元与所述流动水流电极测定柱所在的水流通道连接，能够在实现动态水流物理化学指标的电极测定的同时实现水样的采集；

控制单元，用来监控所述流动水流电极测定柱和抽滤单元，实现样品采集时间的准确判定与控制；

其中，流动水流电极测定柱为圆柱形结构，底部设置进水口，顶部与进水口处于圆周相对的侧面上设置出水口，外接排水管路；

所述密封盖上设置有若干电极插口，其中能够插入一种或多种选自pH电极、氧化还原点位ORP电极和/或电导率Ec电极的电极；

上部密封盖上的所述电极插口采用防水垫圈设计，适用不同直径的电极内接需求，同时设计有固定帽盖，在电极插口无电极时用以堵塞所述电极插口；

抽滤单元包括抽滤容器、抽气管路和真空泵，其中所述抽滤容器为抽滤瓶，采用棕色或暗色系透明设计，其材质为玻璃或塑料；真空泵用于在抽取真空时提供水流过膜的动力；流动水流电极测定柱底部与抽滤瓶顶部相连，两者通过固定夹相连；抽滤瓶口采用多孔介质设计，上部放置不同孔径过滤膜。

2.根据权利要求1所述的地下水野外过滤采样与动水流指标测定装置，其特征在于，所述上部密封盖为圆柱状多孔的保护罩，同时设置有大口径的固定帽盖以备使用。

3.根据权利要求1所述的地下水野外过滤采样与动水流指标测定装置，其特征在于，所述下部密封盖镂空设计。

4.根据权利要求1所述的地下水野外过滤采样与动水流指标测定装置，其特征在于，所述装置还包括一采样单元，所述采样单元包含抽滤瓶外部的出水口、密闭控制阀、过水管路以及采样瓶，用于通过采样瓶将采集水样送于实验室检测。

5.一种采用如权利要求1～4任一项所述的地下水野外过滤采样与动水流指标测定装置进行的动水流指标测定方法，包括以下步骤：

地下水洗井完毕后，根据不同采样情境的要求，在电极指标稳定数分钟后，自动开启真空泵，实现样品采集时间的准确判定；

采样单元的密封控制阀在抽滤单元工作时关闭，以保证抽滤单元的稳定运行，在抽滤瓶样品达到2/3后，通过控制单元关闭抽滤单元，打开密封控制阀及9处阀门实现样品采集，根据样品的采集量大小循环开启关闭抽滤单元/采样单元。

6.根据权利要求5所述的测定方法，其特征在于，装置配套使用的地下水潜水泵的流速高于真空泵抽滤出水速度30％～50％。

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