一種對(duì)流隔柵式懸浮物采集儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境治理及懸浮物樣本采集技術(shù)領(lǐng)域，涉及到河流、湖泊、水庫的懸浮物樣本的分層采集，特別涉及到水體中絮凝物為主的分層懸浮物樣本采集。
【背景技術(shù)】
[0002]我國水資源總量匱乏，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水質(zhì)問題將更加突出。水體中的污染物以溶解態(tài)、懸浮物態(tài)和沉積態(tài)三種形式存在，水體水質(zhì)的變化由污染物在三者之間的迀移轉(zhuǎn)化決定。水體中的懸浮物不僅本身吸附多種有害物質(zhì)，且包含著生化過程，還是污染物在水體和懸浮物中迀移轉(zhuǎn)化的重要通道。此外，由于比表面積大、吸附能力強(qiáng)，其富集的污染物濃度可達(dá)到沉積物的數(shù)倍、水體的數(shù)十倍。因此，準(zhǔn)確采集水體懸浮物樣本是全面掌握水質(zhì)狀態(tài)的關(guān)鍵。
[0003]水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范指出懸浮物是指經(jīng)過0.45 μπι濾膜過濾的殘?jiān)?，包含了水體中0.45 μπι以上的所有的顆粒物、絮狀物、漂浮物等。實(shí)際上，懸浮物是水體中液態(tài)水和固態(tài)微粒間水飽和程度很高的絮凝物或絡(luò)合物，具有很強(qiáng)的反應(yīng)活性和迀移活性，結(jié)構(gòu)的脆弱性極易受到破壞。由于其在水體中密度較小，為了采集足夠數(shù)量的懸浮物進(jìn)行分析化驗(yàn)，需要在采樣水體中進(jìn)行富集處理。已有富集懸浮物樣本的方法，重點(diǎn)是從稀薄的懸濁液中分離固體物質(zhì)，通過沉降(過濾)和蒸發(fā)(干燥)進(jìn)行富集。常用采樣方法包括:(I)現(xiàn)場采集大量水樣然后在實(shí)驗(yàn)室過濾；(2)投放懸浮物捕集器收集一段時(shí)間(一個(gè)月或者一年)內(nèi)新沉降的或容易重新成為懸浮物的水底沉積物；(3)將潛水泵下放到不同水深，將不同層次的水抽至水面用濾膜濃縮；(4)采集沉積物，實(shí)驗(yàn)室制備懸浮物。已有的采集方法在保真性、時(shí)效性、操作性上均有一定的限制。懸浮物中污染物的定量分析所需的含量一般以g計(jì)，但多數(shù)水體中懸浮物含量為mg/L級(jí)，這樣采用第一種方式就需要采集幾十甚至上百升的水樣，再考慮到樣品分層的需求，會(huì)導(dǎo)致一個(gè)點(diǎn)就需要數(shù)百升水樣，運(yùn)輸和采集都非常不便；第二種方法采集的是一段時(shí)間內(nèi)的樣品，是采集時(shí)段內(nèi)的綜合樣品，然而水體容易受到外界水文氣象、污染排放的影響，懸浮物含量和特征也會(huì)動(dòng)態(tài)變化，這種采集方式無法準(zhǔn)確地捕捉懸浮物的動(dòng)態(tài)變化，而且這種采集方式的原理是重力沉降對(duì)于絮凝漂浮狀態(tài)的懸浮物也無法捕捉；第三種方式利用潛水泵直接抽水過濾，效率高且簡單，但有研宄表明在抽水過程中，懸浮物的結(jié)構(gòu)和形態(tài)有可能被水泵葉片破壞，影響懸浮物的定量分析；第四種方式實(shí)際是模擬了沉積物再懸浮過程。這些方法對(duì)于研宄顆粒為主的懸浮物是有效的，但不能滿足懸浮物感官指標(biāo)、生物指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)和吸附特性等綜合研宄的需求。
[0004]顯然，前述采水設(shè)備均不具備快速微擾動(dòng)富集采集懸浮物的功能，尤其是絮凝物較多的懸浮物樣本的原狀采集。需要研發(fā)具有采集時(shí)間短、水體擾動(dòng)小(不破壞懸浮物結(jié)構(gòu)與形態(tài))、樣品易攜帶(濃縮富集)、無堵塞等功能的懸浮物采樣器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一套不破壞懸浮物原始狀態(tài)，樣品易攜帶、采集效率高，適用于河流、湖泊、水庫等內(nèi)陸水域的懸浮物樣本采集裝置，尤其適合絮凝物為主的懸浮物分層采集。該裝置還可方便地計(jì)算出濃縮倍數(shù)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]對(duì)流隔柵式懸浮物采集儀，主要由對(duì)流式桶體、軸流泵、桶蓋、濾膜、隔柵式支架、支座、分區(qū)隔水桶、濾網(wǎng)、出水口組成。采用軸流泵、對(duì)流式桶體和濾膜現(xiàn)場過濾濃縮水樣獲取懸浮物樣本。
[0008]對(duì)流式桶體上端均勻設(shè)有3個(gè)傾斜的進(jìn)水口，平面傾斜角度為45°，傾斜方向與地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性力保持一致，北半球時(shí)設(shè)計(jì)為逆時(shí)針方向，南半球時(shí)設(shè)計(jì)為順時(shí)針方向，保證進(jìn)水方向與大體的水流方向一致，減少進(jìn)水時(shí)的擾動(dòng)，且有一定的垂向角度，使得水體在桶內(nèi)以旋轉(zhuǎn)拋物線方式運(yùn)動(dòng)，處于動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，不僅減小了懸浮物吸附在濾膜上的機(jī)會(huì)，還能夠沖刷濾膜上附著的懸浮物，進(jìn)水口處裝備了濾網(wǎng)防止大型物體進(jìn)入對(duì)流式桶體，破壞設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)流式桶體下端設(shè)置支座安裝軸流泵，設(shè)置雙層帶橡膠卡槽，一層用以和隔柵式支架連接，另外一層用以和分區(qū)隔水桶連接，雙層卡槽數(shù)量與濾膜層數(shù)相同，這樣使得濃縮后的懸浮物樣本儲(chǔ)存于各層濾膜之間，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場懸浮物分層濃縮采集。對(duì)流式桶體底部在不同的濾膜層設(shè)置出水口用以采集分層濃縮的懸浮物樣本。對(duì)流式桶體為有機(jī)玻璃材質(zhì)，還可以直接觀察樣品形態(tài)。
[0009]軸流泵固定在對(duì)流式桶體下端，隔柵式支架的最內(nèi)層，水泵的進(jìn)水口在下，出水口在上，出水口往上伸出一段，以減少對(duì)采集深度的水體的交叉影響。由于桶體的進(jìn)水口在上部，水泵的進(jìn)水口在下部，在重力勢差的作用下會(huì)形成上述的拋物線進(jìn)水方式。水泵設(shè)置在最內(nèi)層，各層濾膜儲(chǔ)存的樣品都沒有經(jīng)過水泵葉輪，保留了原始的形態(tài)，較大粒徑的懸浮物被各層濾膜過濾后在最內(nèi)層都是極其微小的顆粒，水泵對(duì)其基本沒有影響。同時(shí)，通過計(jì)算采樣時(shí)間和泵的工作流量，便可計(jì)算出過濾水樣體積V0，用其除對(duì)流式桶體的體積Vl便可獲得濃縮倍數(shù)。
[0010]桶蓋通過螺栓與對(duì)流式桶體連接，并加墊片防水。桶蓋上有兩個(gè)小孔分別是軸流泵和電纜的預(yù)留孔，均由水密接頭連接。桶蓋頂部設(shè)有四個(gè)帶孔凸起，用以綁繩子，提拉設(shè)備，確保電纜不受力，桶蓋下部設(shè)有帶橡膠的卡槽用以和隔柵式支架連接，與支架端部形成密封，保證各層濾膜內(nèi)的樣品不交互影響。
[0011]濾膜吸附在隔柵式支架上，從桶體一側(cè)到水泵設(shè)置有從大到小的四層濾膜，將不同粒徑的懸浮物儲(chǔ)存在不同的區(qū)間減少堵塞，提高效率，其濾膜孔徑和濾膜數(shù)量可根據(jù)不同的需求增加或刪減。
[0012]隔柵式支架有多層，數(shù)量與濾膜數(shù)量保持一致，上下端部均為全封閉設(shè)計(jì)以配合對(duì)流式桶體和桶蓋形成密封，中部為隔柵式設(shè)計(jì)用以固定濾膜實(shí)現(xiàn)水體