CN111487088B - 城市排水管道沉积物原位采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市排水管道沉积物原位采样装置，包括支撑装置、采样装置，采样装置包括采样杆、与采样杆末端连接的采样器；支撑装置包括支撑杆，采样杆相对于支撑杆移动使采样器完成取样动作。还包括开启封闭采样器的挡板。挡板固定在支撑杆的末端。采样杆包括水平杆和竖直杆，采样杆的水平杆上开设滑动卡槽，支撑杆包括横杆和竖杆，横杆上固定设置滑动杆，滑动杆嵌入滑动卡槽内，滑动卡槽与滑动杆相对滑动。支撑杆底部固定设置支撑脚架。本发明对沉积物进行采样时无需人工下井采样，提高了安全性，双操作杆（即采样杆与支撑杆）配合设计，操作简便、省力、方便快捷、安全可靠、适用范围广、适用性强，保证了沉积物在采样过程中的完整性。

Description

城市排水管道沉积物原位采样装置

技术领域

本发明涉及一种原位采样装置，尤其涉及一种城市排水管道沉积物原位采样装置，属于环保技术领域，具体涉及底泥采样技术领域。

背景技术

城市排水系统是排除和处理城市生活、工业等污水和雨水径流的工程设施系统，能够有效地避免污水与暴雨积水的危害，保障城市生活与生产的有序进行。在长期的运行过程中，由于管理保障措施不完善、管道自身存在缺陷以及设计不合理等原因，排水管道内极易发生悬浮固体颗粒物的沉积现象。这种现象会导致排水管道运行能力不足，甚至造成局部堵塞；同时，沉积物中含有大量有机物，且多处于缺氧或厌氧条件，经过一系列生化反应能产生如H₂S等的有毒气体；且大量研究表明，管道沉积物是合流制溢流的主要污染负荷来源。近年来，我国许多城市排水管道沉积物问题日益突出，严重影响了排水系统的正常运行和周边居民的日常生活，加速了城市水环境的恶化。综上所述，亟需对排水管网沉积物的形成规律及性质开展研究，为控制管网污染物形成、缓解城市水体污染提供理论支撑。

近年来，关于管道沉积物采样的研究较少，大部分沉积物采样装置多用于河流、湖库等，采样方法主要为抓斗式或活塞抽取式。相较于河底、湖底沉积物，管道沉积物在成分、含水率以及附着方式等方面均存在明显差异，且大多管道内环境复杂，采样实施难度较大。目前，国内管道沉积物采样多采用人工井下取样或单杆原位取样，人工取样具有很高危险性，单杆取样虽具有简易、便捷等优点，但易受到流动污水扰动。因此，发明一种双操作杆且实施方便、不受干扰、能够保持沉积物样品原状的采样装置，对深入研究管道沉积物组分和理化性质有着重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中管道沉积物采样时易受到污水扰动的不足，提供一种城市排水管道沉积物原位采样装置，技术方案如下：

城市排水管道沉积物原位采样装置，包括支撑装置、采样装置，采样装置包括采样杆、与采样杆末端连接的采样器；支撑装置包括支撑杆，采样杆相对于支撑杆移动使采样器完成取样动作。

进一步地，还包括开启封闭采样器的挡板。

优选地，挡板固定在支撑杆的末端。

进一步地，采样杆包括水平杆和竖直杆，采样杆的水平杆上开设滑动卡槽，支撑杆包括横杆和竖杆，横杆上固定设置滑动杆，滑动杆嵌入滑动卡槽内，滑动卡槽与滑动杆相对滑动。

进一步地，支撑杆底部固定设置支撑脚架。

进一步地，采样杆与支撑杆之间设置固定装置，固定装置包括固定杆，固定杆一端固定在支撑杆上，另一端拆卸式固定在采样杆上。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本发明的城市排水管道沉积物原位采样装置对沉积物进行采样时无需人工下井采样，提高了安全性，防止人工下井产生危险。本发明的双操作杆（即采样杆与支撑杆）配合设计，操作简便、安全省力、方便快捷、安全可靠，不破坏沉积物形状结构，克服了因管道沉积物含水率高、松软以及管内污水干扰导致不易采集的弊端，保证了沉积物在采样过程中的完整性。能够有效避免管道内流动污水在样品收集过程中的扰动作用；适用范围广、适用性强，操作杆均可根据实际需要调节长度。

附图说明

图1为本发明的采样装置的初始状态结构示意图；

图2为本发明的采样装置的采集状态结构示意图；

图3为图1的底部放大示意图；

图4为本发明中的采样器放大示意图；

图5为本发明中的挡板和采样器放大示意图；

图6为本发明的固定装置放大示意图；

图7为本发明的伸缩装置放大示意图；

图中：1-支撑装置、11-支撑杆、111-横杆、111A-滑动杆、112-竖杆、2-采样装置、21-采样杆、211-水平杆、211A-滑动卡槽、212-竖直杆、22-采样器、221-盒体、222-采泥铲、3-挡板、4-第一伸缩装置、5-第二伸缩装置、6-支撑脚架、7-固定装置、71-固定杆、72-螺母、8-第三伸缩装置、81-握杆、82-伸缩杆、83-转动轴、9-防滑手柄。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1至图7所示，城市排水管道沉积物原位采样装置2，包括支撑装置1、采样装置2，采样装置2包括采样杆21、与采样杆21末端连接的采样器22；支撑装置1包括支撑杆11，采样杆21相对于支撑杆11移动使采样器22完成取样动作。本实施例中的采样器22为不锈钢材质，用于收集样品，形状为前端开口的近似长方体的不锈钢盒，长约40 cm，高约30 cm。采样杆21用于收集样品，支撑杆11用于稳定装置。

本实施例中具体地，还包括开启封闭采样器22的挡板3。本实施例中，挡板3主要用于取样结束后密封采样器22，以及阻挡流动污水对采样过程的干扰。如图5所示，挡板3尺寸大于采样器22，俯视下挡板3形状呈梯形，采用铝合金材质。挡板3连接在支撑横杆111末端，挡板3两端向前，整体高度约为32 cm，上底约60 cm，下底约40 cm，高约10 cm，用于在采样过程中阻挡管道内污水。

本实施例中作为优选方式，挡板3固定在支撑杆11的末端。如图2，挡板3在样品收集完成后封闭采样器22。

本实施例中具体地，采样杆21包括水平杆211和竖直杆212，采样杆21的水平杆211上开设滑动卡槽211A，支撑杆11包括横杆111和竖杆112，横杆111上固定设置滑动杆111A（本实施例中竖杆112为3.1m ，横杆111为0.4 m，竖杆112和横杆111的夹角优选为105°，均为铝合金材质），滑动杆111A的形状与滑动卡槽211A相匹配，滑动杆111A嵌入滑动卡槽211A内，滑动卡槽211A与滑动杆111A相对滑动。具体的，挡板3固定在横杆111末端。本实施例中，采样杆21呈“L”型，为铝合金材质。其中，竖直杆212为3.0m，水平杆211为0.8m。滑动卡槽211A材质为不锈钢，滑动卡槽211A的长度为0.3 m。滑动杆111A设置在横杆111上对应滑动卡槽211A的位置处，本实施例中滑动杆111A为塑料材质。滑动杆111A能够在滑动卡槽211A中来回灵活地滑动，用于促使采样杆21前后移动采集样品。采样器22固定在水平杆211末端。

具体到本实施例中，支撑杆11的竖杆112和采样杆21的竖直杆212上分别设置第一伸缩装置4和第二伸缩装置5。第一伸缩装置4和第二伸缩装置5的最大限度伸长约0.5 m。

本实施例中具体地，支撑杆11底部固定设置支撑脚架6。支撑脚架6用于在采样过程中将采样装置2稳定在检查井内，避免流动污水对装置的扰动作用。具体到本实施例中，支撑脚架6由三个防滑橡胶材质脚管构成，脚管由上至下形状为圆柱体和长方体，长约15cm，每两个脚管间夹角约为45°。

本实施例中具体地，采样杆21与支撑杆11之间设置固定装置7，固定装置7包括固定杆71，固定杆71一端固定在支撑杆11上，另一端拆卸式固定在采样杆21上。固定装置7用于连接支撑杆11和采样杆21，保证采样装置2处于初始状态。固定装置7用于在管道内放置采样装置2时固定支撑杆11和采样杆21的初始位置，用于保证采样装置2处于初始状态。本实施例中具体的，固定装置7为铝合金材质，伸缩前的长度约为20 cm。固定杆71一端通过焊接方式固定在支撑杆11的竖杆112上，另一端通过螺母72固定在采样杆21的竖直杆212上。

具体到本实施例中，固定杆71上设置有第三伸缩装置8。可以根据支撑杆11和采样杆21伸缩状态来调节固定杆71的长度，可最大限度伸长约5 cm。

如图4，本实施例中具体地，采样器22底部前端设置采泥铲222。采样器22由盒体221和采泥铲222组成，用于收集和贮存沉积物样品。具体的，本实施例中的采泥铲222为不锈钢材质的采泥铲222，采泥铲222向里凹呈突出的圆弧（即圆弧开口朝上，相对于盒体向管道底部凸出），圆弧直径约为30 cm，采泥铲222底部与支撑脚架6底部齐平。采泥铲222采用圆弧是更匹配圆形管道底部的形状，不破坏沉积物的结构。

本实施例中具体地，支撑杆11和采样杆21的上端设置有防滑手柄9。防滑手柄9的设置便于手动操作。

本实施例中，支撑装置1的竖杆112、采样装置2的竖直杆212和固定杆71上均设置有伸缩装置，本实施例中的第一伸缩装置4、第二伸缩装置5、第三伸缩装置8的构造一样，只是尺寸大小不同。伸缩装置的结构如图7所示，伸缩装置包括握杆81、伸缩杆82和转动轴83，转动轴83位于握杆81下端，伸缩杆82套设于转动轴83内部。

使用本发明的城市排水管道沉积物原位采样装置2采集管道沉积物的实施步骤如下：

（1）采样工作开始前，从储存箱中取出本装置，打开待采集的检查井盖，确保井内气体浓度达到安全水平时，粗侧检查井深度，根据井深度调节支撑杆11、采样杆21及固定装置7的长度；

（2）通过调节三个伸缩装置调整两个操作杆（即支撑杆11和采样杆21）和固定杆71的长度，将固定杆71连接在采样杆21的竖直杆212上，使用螺母72固定，将固定装置7连接在采样杆21上，保持采样装置2在初始位置状态；

（3）如图2，采样工作开始时，确定管道口的位置，将本发明的采样装置2沿着井筒侧壁缓慢放入检查井室，顺水流方向深入管道内；顺水流方向紧靠前端井壁缓慢放入检查井中，随后伸入管道内，确保能够伸入管口一段距离，并将支撑脚架6稳定在管道底部，待支撑脚架6稳定后，拧下固定装置7的螺母72，取下固定杆71，打开固定装置7准备收集样品；

（4）双手握住防滑手柄9，向后用力拉动防滑手柄9移动采样杆21，使滑动杆111A位于滑动卡槽211A最前端，完成沉积物样品采集；

（5）采样工作结束后，向后移动装置从管道内取出，将装置拉出检查井至地面上，随后向前推动采样装置2的防滑手柄9，将采样器22从挡板3内侧移出，缓慢拉出装置，将采集到的沉积物样品放入专业储存容器中，带回实验室开展分析，采样完毕。

需要特别强调的是，附图均为简化图形，未采用绝对精准的尺寸，只是为了描述装置的基本构造，以及各个组成部分的位置等，仅用以辅助说明本装置的具体实施过程。本领域技术人员仅通过调整结构的尺寸所作出的改进和变形，也应视为本发明的保护范围之内。

本发明的城市排水管道沉积物原位采样装置具有可调节长度的双操作杆，稳定性高，广泛适用于不同排水体制的管道，可实现管道底部沉积物的原位采集工作，能够为深入研究管道沉积物的理化性质和形成规律提供支撑。能够确保沉积物在采集过程中保持原状，不受流动污水的干扰，对管道沉积物理化性质研究以及出流污水特征分析具有重要意义。

本发明的城市排水管道沉积物原位采样装置对沉积物进行采样时无需人工下井采样，提高了安全性，防止人工下井产生危险。本发明的双操作杆（即采样杆与支撑杆）配合设计，操作简便、安全省力、方便快捷、安全可靠，不破坏沉积物形状结构，克服了因管道沉积物含水率高、松软以及管内污水干扰导致不易采集的弊端，保证了沉积物在采样过程中的完整性。能够有效避免管道内流动污水在样品收集过程中的扰动作用；适用范围广、适用性强，操作杆均可根据实际需要调节长度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.城市排水管道沉积物原位采样装置，其特征在于，包括支撑装置、采样装置，所述采样装置包括采样杆、与所述采样杆末端连接的采样器；所述支撑装置包括支撑杆，所述采样杆相对于所述支撑杆移动使所述采样器完成取样动作；

还包括开启封闭所述采样器的挡板，所述挡板固定在所述支撑杆的末端；

所述采样杆包括水平杆和竖直杆，所述采样杆的水平杆上开设滑动卡槽，所述支撑杆包括横杆和竖杆，所述横杆上固定设置滑动杆，所述滑动杆嵌入所述滑动卡槽内，所述滑动卡槽与所述滑动杆相对滑动。

2.根据权利要求1所述的城市排水管道沉积物原位采样装置，其特征在于，所述支撑杆的竖杆和所述采样杆的竖直杆上分别设置第一伸缩装置和第二伸缩装置。

3.根据权利要求1所述的城市排水管道沉积物原位采样装置，其特征在于，所述支撑杆底部固定设置支撑脚架。

4.根据权利要求1所述的城市排水管道沉积物原位采样装置，其特征在于，所述采样杆与所述支撑杆之间设置固定装置，所述固定装置包括固定杆，所述固定杆一端固定在所述支撑杆上，另一端拆卸式固定在所述采样杆上。

5.根据权利要求4所述的城市排水管道沉积物原位采样装置，其特征在于，所述固定杆上设置有第三伸缩装置。

6.根据权利要求1所述的城市排水管道沉积物原位采样装置，其特征在于，所述采样器底部前端设置采泥铲。

7.根据权利要求1所述的城市排水管道沉积物原位采样装置，其特征在于，所述支撑杆和所述采样杆的上端设置有防滑手柄。

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