CN117929673A - 一种水质氨氮在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种水质氨氮在线监测装置，属于水质检测装置及采样技术，装置包括：壳体底部的外侧设有浮力环，壳体的顶部设有盖板。反应罐穿设于壳体的底板，且反应罐的开口朝下，反应罐的底部设有氨氮传感器、注液管以及清洁管。采样管两端贯通，同轴设于反应罐的下方，壳体内部设有牵引机构，采样管的内径与反应罐的内径相同，采样管的上端设有隔板，隔板设有橡胶片，橡胶片上开设有裂缝。活塞设于采样管内，活塞顶部同轴设有拉杆，拉杆向上穿过反应罐及盖板并与设在盖板顶部的伸缩装置相连。本方案能有效保证氨氮传感器的清洁，提高水质的氨氮检测精度，能检测不同深度的水质，且装置后期维护更加方便。
Description
技术领域
本发明属于水质检测及取样技术领域，尤其涉及一种水质氨氮在线监测装置。
背景技术
污水中的氨氮含量是水质监测中表征有机物的常测项目，并已成为一个重要的水质监测指标。水体的氨氮含量是指以游离态氨（NH3）和铵离子（NH4+）形式存在的含氮的总量，是反映水体污染的一个重要指标。含有大量氨氮的废水排入江河湖泊后，不仅造成自然水体的富氧化污染，而富营养化会带来蓝藻、赤潮等，使得水体缺氧，滋生有害水生物，进而导致鱼类死亡，容易对环境造成无法挽回的损失。
为了便于对污水中的氨氮进行实时监测，现有技术中通常会在污水池中设置氨氮传感器，并将监测数据与终端显示器相连，以便于实时监控。但是现有的氨氮传感器长时间放置于污水中，其表面容易被水中的悬浮物附着，长此以往便会对监测结果的精度造成影响，需要进行定期的清洁。而且现有的氨氮传感器通常采用定点安装，如果需要采集不同水深的氨氮含量则需要设置多个氨氮传感器，不仅增加了建设成本，并且现有的氨氮传感器均固定安装在水下，在后期清洁维护时需要排出污水之后才能进行，后期的清洁及维护工作较为繁琐。
发明内容
为解决现有技术不足，本发明提供一种水质氨氮在线监测装置，能有效保证氨氮传感器的清洁，提高水质的氨氮检测精度，能检测不同深度的水质，且装置后期维护更加方便。
为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：
一种水质氨氮在线监测装置，包括：壳体、反应罐、采样管及活塞。
壳体底部的外侧设有浮力环，壳体的顶部设有盖板。
反应罐穿设于壳体的底板，且反应罐的开口朝下，底部朝上，且反应罐的开口与水面之间具有间隔，反应罐的底部设有氨氮传感器、注液管以及清洁管。
采样管两端贯通，且同轴设于反应罐的下方，壳体内部设有牵引机构，用于控制采样管与壳体之间的距离，采样管的内径与反应罐的内径相同，采样管的上端设有隔板，隔板开设有多条裂缝，裂缝形成于橡胶片。
活塞同轴设于采样管，活塞的外壁与采样管的内壁之间设有弹性密封圈，活塞顶部同轴设有拉杆，拉杆向上穿过反应罐及盖板并与设在盖板顶部的伸缩装置相连。
本发明的有益效果在于：氨氮传感器与污水处于分隔状态，有效避免污水中的沉积物附着氨氮传感器表面，因而长时间使用也能保证检测的准确性；监测装置时刻都漂浮在水面上，在后期维护保养时更加方便；通过牵引机构及伸缩装置可控制采样管及活塞的下潜深度，从而适应对不同深度的样本进行采集，以便于采用同一个氨氮传感器检测不同深度的水体样本。
附图说明
本文描述的附图只是为了说明所选实施例，而不是所有可能的实施方案，更不是意图限制本发明的范围。
图1示出了本申请壳体的内部构造示意图。
图2示出了壳体底部的局部结构示意图。
图3示出了采样管与隔板的结构示意图。
图4示出了本申请整体结构的剖视图。
图5示出了图4中A处的局部放大图。
图6示出了采样管与活塞下降至采样深度时的局部剖视图。
图7示出了采样管完成采样时的局部剖视图。
图中标记：壳体-1、浮力环-11、盖板-12、伸缩装置-13、导杆-14、反应罐-2、注液管-21、清洁管-22、排液管-23、氨氮传感器-3、采样管-4、定位孔-401、隔板-41、裂缝-411、牵引绳-42、绞盘-43、转轴-44、蜗轮-45、蜗杆-46、电机-47、挡块-48、采样管-4、活塞-5、拉杆-51。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1至图4所示，一种水质氨氮在线监测装置，包括：壳体1、反应罐2、采样管4及活塞5。
壳体1底部的外侧设有浮力环11，壳体1的顶部设有盖板12。
反应罐2穿设于壳体1的底板，且反应罐2的开口朝下，底部朝上，且反应罐2的开口与水面之间具有间隔，反应罐2的底部设有氨氮传感器3、注液管21以及清洁管22。
采样管4两端贯通，且同轴设于反应罐2的下方，壳体1内部设有牵引机构，用于控制采样管4与壳体1之间的距离，采样管4的内径与反应罐2的内径相同，采样管4的上端设有隔板41，隔板41开设有多条裂缝411，裂缝411形成于橡胶片，利用橡胶片自身的弹性特征，使得裂缝常态时保持封闭状态，以避免透过液体。
活塞5同轴设于采样管4，活塞5的外壁与采样管4的内壁之间设有弹性密封圈，活塞5顶部同轴设有拉杆51，拉杆51向上穿过反应罐2及盖板12，并与设在盖板12顶部的伸缩装置13相连。
工作原理，利用浮力环11使监测装置漂浮于水面，并且自行可跟随液面的高度进行位置变化。如图4或图6所示，初始状态时，活塞5位于采样管4的顶部靠近或者紧贴隔板41。同时启动牵引机构及伸缩装置13将采样管4下放至预定的采样深度，然后停止牵引机构，伸缩装置13继续驱动活塞5向下移动，由于牵引机构停止，所以采样管4与壳体1底部之间的距离也将保持固定，而活塞5将会相对于采样管4向下移动。因为活塞5的外壁与采样管4的内壁之间设有弹性密封圈，使得活塞5向下移动时，采样管4位于活塞5上方的空间内压力将会减小，当压力小到一定程度时，外部的液体将会通过裂缝411被吸入采样管4内，从而实现在预定深度采集水体样本的目的。如图7所示，当活塞5移动至采样管4预定深度，且采样管4内部水压与外部水压达到平衡之后，裂缝411将会自动闭合，以防止在采样管4上升的过程中采样管4内的样本被上方的水体冲散，而失去了预定深度样本的检测精度。采样完成之后，同时启动牵引机构及伸缩装置13，带动采样管4及活塞5向上移动。当采样管4的上端与反应罐2的下端贴合之后，便使牵引机构停止运转，或者说当牵引机构带动采样管4上升至预定位置时，采样管4的上端与反应罐2的下端贴合。伸缩装置13继续工作，带动活塞5继续向上移动；随着活塞5上升，采集管4内的样本将会冲破裂缝411，并射入反应罐2内，与此同时通过注液管21向反应罐2内注入反应溶液，利用样本的冲击力可使样本液体与反应溶液快速混合，以方便氨氮传感器3对混合液体进行检测，从而得出样本中的氨氮含量参数。采样管4向反应罐2排放样本的过程中，由于活塞5处于不断上升的状态，其将通过与采样管4之间的摩擦力向采样管4施加向上的支撑力，以使采样管4与反应罐2紧贴，从而防止样本泄漏。活塞5上升至与隔板41贴合为止，使活塞5再次回归初始位置；氨氮传感器3对混合液体进行检测之后，启动牵引机构及伸缩装置13，使采样管4及活塞5向下移动，当采样管4与反应罐2分离之后，检测过后的混合液体将从反应罐2的开口处自动排出，然后利用清洁管22向反应罐2内部喷射清洁液体，对反应罐2的内壁以及氨氮传感器3进行清洁。
此方案在常态下，反应罐2及氨氮传感器3均与污水处于分隔状态，有效避免污水中的沉积物附着在反应罐2及氨氮传感器3上，能有效保证每一次检测的准确性；并且氨氮传感器3设置在反应罐2内，而反应罐2设置在壳体1，从而对氨氮传感器3起到了双重的保护作用，可有效延长氨氮传感器3的使用寿命，并保证氨氮传感器3的检测精度；监测装置时刻都漂浮在水面上，在后期维护保养时更加方便；通过牵引机构及伸缩装置13可控制采样管4及活塞5的下潜深度，从而适应对不同深度的样本进行采集，以便于采用同一个氨氮传感器3检测不同深度的水体样本。
优选的，隔板41为硬质板材，橡皮片铺设于隔板41的表面，以防止在采样及排出样本时橡胶片整体发生变形，隔板41对应裂缝411的位置均开设有贯穿孔，贯穿孔及裂缝411匀沿圆周阵列设有多处，此种结构的橡胶片通常为一整块结构，以便于安装以及保证其结构的强度。作为另一种实施例，可开隔板41上开设贯穿孔，然后在贯穿孔内通过粘接或是铆接的方式设置橡胶片，最后在橡胶片上划出裂缝411，此种结构的橡胶片为单个结构，可进行单独拆装，方便更换。
优选的，如图1所示，牵引机构包括沿圆周阵列设于采样管4上的牵引绳42以及设于壳体1内部的绞盘43，绞盘43采用电机47驱动。
作为进一步优选的方案，如图1、图6及图7所示，本实施例中，采样管4上设有四根牵引绳42，且四根牵引绳42均设有独立的绞盘43，绞盘43两个为一组分别穿设于两根转轴44，两根转轴44的同一端均设有蜗轮45，电机47的主轴上设有分别与两个蜗轮45啮合的蜗杆46。当采样时活塞5将向采样管4施加向下的摩擦力，采用此种驱动方式可有效防止绞盘43被牵引绳42拉动，由此便可使采样管4在采样时的位置保持固定。
优选的，如图2、图3及图5所示，壳体1的底部穿设有两根平行于反应罐2的导杆14，采样管4对应导杆14均开设有定位孔401，当采样管4与反应罐2结合时，导杆14穿设于定位孔401内，通过导杆14与定位孔401的配合，可有效提高采样管4与反应罐2之间结合位置精度，以防止样本从采样管4与反应罐2之间的结合面泄漏。
优选的，反应罐2的下端与采样管4或隔板41之间具有圆锥密封结构。
作为优选的结构，如图5所示，本实施例中，反应罐2的下端外壁设有外圆锥面，隔板41的顶面设有与外圆锥面配合的内圆锥面，通过设置圆锥密封结构，不仅可提高密封效果，而且还能保证采样管4与反应罐2之间的同轴精度。
优选的，如图2所示，采样管4的底部设有挡块48，挡块48的一端延伸至采样管4的内部，用于防止活塞5与采样管4分离。
优选的，如图1所示，反应罐2的侧壁上端连通设有排液管23，排液管23的末端向下穿过壳体1的底板，当采集的样本较多时，便可通过排液管23自动排出。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种水质氨氮在线监测装置，其特征在于，包括：
壳体（1），其底部的外侧设有浮力环（11），壳体（1）的顶部设有盖板（12）；
反应罐（2），穿设于壳体（1）的底板，且反应罐（2）的开口朝下，底部朝上，且反应罐（2）的开口与水面之间具有间隔，反应罐（2）的底部设有氨氮传感器（3）、注液管（21）以及清洁管（22）；
采样管（4），其两端贯通，且同轴设于反应罐（2）的下方，壳体（1）内部设有牵引机构，用于控制采样管（4）与壳体（1）之间的距离，采样管（4）的内径与反应罐（2）的内径相同，采样管（4）的上端设有隔板（41），隔板（41）设有橡胶片，橡胶片上开设有裂缝（411）；
活塞（5），同轴设于采样管（4），活塞（5）的外壁与采样管（4）的内壁之间设有弹性密封圈，活塞（5）顶部同轴设有拉杆（51），拉杆（51）向上穿过反应罐（2）及盖板（12）并与设在盖板（12）顶部的伸缩装置（13）相连。
2.根据权利要求1所述的一种水质氨氮在线监测装置，其特征在于，隔板（41）为硬质板材，橡皮片铺设于隔板（41）的表面，隔板（41）对应裂缝（411）的位置均开设有贯穿孔，贯穿孔及裂缝（411）匀沿圆周阵列设有多处。
3.根据权利要求1所述的一种水质氨氮在线监测装置，其特征在于，牵引机构包括沿圆周阵列设于采样管（4）上的牵引绳（42）以及设于壳体（1）内部的绞盘（43），绞盘（43）采用电机（47）驱动。
4.根据权利要求3所述的一种水质氨氮在线监测装置，其特征在于，采样管（4）上设有四根牵引绳（42），且四根牵引绳（42）均设有独立的绞盘（43），绞盘（43）两个为一组分别穿设于两根转轴（44），两根转轴（44）的同一端均设有蜗轮（45），电机（47）的主轴上设有分别与两个蜗轮（45）啮合的蜗杆（46）。
5.根据权利要求1所述的一种水质氨氮在线监测装置，其特征在于，壳体（1）的底部穿设有两根平行于反应罐（2）的导杆（14），采样管（4）对应导杆（14）均开设有定位孔（401），当采样管（4）与反应罐（2）结合时，导杆（14）穿设于定位孔（401）内。
6.根据权利要求1所述的一种水质氨氮在线监测装置，其特征在于，反应罐（2）的下端与采样管（4）或隔板（41）之间具有圆锥密封结构。
7.根据权利要求1所述的一种水质氨氮在线监测装置，其特征在于，采样管（4）的底部设有挡块（48），挡块（48）的一端延伸至采样管（4）的内部。
8.根据权利要求1所述的一种水质氨氮在线监测装置，其特征在于，反应罐（2）的侧壁上端连通设有排液管（23），排液管（23）的末端向下穿过壳体（1）的底板。
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