專利名稱：雙虹定容排水按比例采樣方法及系統(tǒng)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中的水質(zhì)流量比例采樣方法和實(shí)施該方法的雙虹吸定容量排放污水，按流量成比例采樣方法(簡(jiǎn)稱雙虹定容排水按比例采樣方法)及系統(tǒng)設(shè)備。
最理想的水質(zhì)采樣技術(shù)是能按流量變動(dòng)成比例地自動(dòng)連續(xù)采樣。在現(xiàn)有的水質(zhì)采樣技術(shù)中，以環(huán)流比例采樣方法較理想，已獲發(fā)明專利(專利號(hào)89100831.4公開(kāi)號(hào)CN1037783A)它是三層園管組成的同心園結(jié)構(gòu)，利用水的重力自流，在排放過(guò)程中造成均勻環(huán)形流場(chǎng)，從環(huán)形流截面中取其一小部分扇形載面的水流為代表性的混合水樣。它不受流速改變的影響，采樣比準(zhǔn)確性高，相關(guān)系數(shù)好，從原理上保證了采樣量的準(zhǔn)確性。但其不足之處有兩點(diǎn)，其一是水量大小的適應(yīng)性差，特別是在水量小不能滿足管徑滿流時(shí)則不能形成均勻環(huán)形流場(chǎng)，完全失去了按比例采樣的意圖，水量很大時(shí)，設(shè)備尺寸也大，環(huán)流口徑很寬，實(shí)現(xiàn)均勻流場(chǎng)也較困難，影響采樣比例精度，環(huán)流比例采樣僅適應(yīng)中小水量。其二、是采樣量和采樣比都太大，它是采樣口為扇形截面積與園環(huán)形截面積之比，假設(shè)比值取千分之二，則采樣口面積的扇形角已不是1度，已屬非常細(xì)窄，難以控制其精度，而在實(shí)際應(yīng)用中采得的水樣量還太大，還必需再作二級(jí)采樣處理，實(shí)際需要的采樣量很大，能滿足化驗(yàn)分析之用就夠，但水樣必須有充分的代表性。
本發(fā)明的目的，在于提供一種對(duì)污水流量大小適應(yīng)性強(qiáng)，特別適應(yīng)較大流量的比例采樣，采樣量和采樣比都很小，并具有水質(zhì)充份代表性的雙虹吸定容量排水按比例采樣方法及系統(tǒng)設(shè)備。
本發(fā)明的要點(diǎn)在于，設(shè)計(jì)高低兩個(gè)不同水位的虹吸池，(參見(jiàn)附圖
一)在高位虹吸池(4)(又稱調(diào)節(jié)虹吸池)安裝有倒U形虹吸管又稱高位虹吸(7)和水位控制器(3)，高位虹管(7)的頂端，設(shè)計(jì)有兩個(gè)電磁閥，一個(gè)為排氣電磁閥(5)，接受在本虹吸池內(nèi)的水位控制器(3)的電信號(hào)而打開(kāi)電磁閥門，虹吸啟動(dòng)，另一個(gè)為進(jìn)氣電磁閥(6)，接受設(shè)在低位虹吸池(9)內(nèi)的水位控制器(10)的電信號(hào)而打開(kāi)電磁閥門，空氣進(jìn)入虹吸(7)而斷虹。虹吸(7)的出口處設(shè)計(jì)有水封室(8)。本虹吸池(4)及虹吸(7)的作用在于使虹吸(7)常作滿流排放而以改變流速的大小與進(jìn)水流量大小的變化相適應(yīng)。向低位虹吸池(9)供水，當(dāng)?shù)臀缓缥?11)啟虹排水時(shí)，高位虹吸(7)迅速斷虹停止供水，保證了低位虹吸(11)每次按定容量排水，低位虹吸池(9)又稱定容虹吸池。池內(nèi)安裝有水位控制器(10)，鐘罩形虹吸(11)又稱低位虹吸和專用管式比例采樣器(13)。低位虹吸(11)的頂端設(shè)有電磁閥(12)，接受水位控制器(10)的電信號(hào)打開(kāi)電磁閥門而啟動(dòng)虹吸，虹吸(11)作間歇大流量排水。虹吸(11)的每次排水量V′應(yīng)滿足如下條件V′= (T)/(t1) Q0V′-虹吸(11)每次排水量T-虹吸工作周期t1-排虹時(shí)間t2-停虹時(shí)間Q0-進(jìn)入系統(tǒng)的平均流量當(dāng)虹吸(11)排水的全過(guò)程中，因高位虹吸(7)斷虹，不再有水進(jìn)入定容虹吸池(9)內(nèi)，但由進(jìn)水管(1)進(jìn)入系統(tǒng)的水并未停止，仍按Q0或大于Q0的流量進(jìn)入調(diào)節(jié)虹吸池(4)內(nèi)，池內(nèi)水位不斷升高，在t1時(shí)間內(nèi)，水位上升高度應(yīng)低于虹吸(7)的啟虹水位線。即水位上升高度接近虹吸(7)啟虹水位時(shí)，虹吸(11)就已經(jīng)斷虹。保證虹吸(11)為定量排放。排虹時(shí)間t1也是定值，還應(yīng)考慮此時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)的流量可能是高峰流量，設(shè)高峰流量為平均流量Q0的n倍，則調(diào)節(jié)池的表面面積A0應(yīng)滿足如下條件A0≥ (nQot1)/(h1-h2)
A0-高位虹吸池(4)的表面面積nQ0-高峰流量t1-低位虹吸(11)排虹時(shí)間h1-高位虹吸(7)啟動(dòng)水位h2-高位虹吸(7)斷虹當(dāng)時(shí)的水位(注h2不是最低斷虹水位，隨當(dāng)時(shí)進(jìn)水流量而變化，應(yīng)取高峰時(shí)進(jìn)水流量為nQ0時(shí)的斷虹水位，為最大值。)本發(fā)明的要點(diǎn)還在于有一專用管式比例采樣器(13)，與低位虹吸(11)排水時(shí)同步采集一次由水面到水底的一段水柱，作為這一次排放水的代表樣。采樣比n為水樣柱截面積a與定容虹吸池(9)表面積A之比，(n＝ (a)/(A) )因此采樣比值很小，可以達(dá)到幾十萬(wàn)之一。管式比例采樣器為雙層園柱形套管結(jié)構(gòu)，內(nèi)外之間能垂直滑動(dòng)，間隙量很小，對(duì)水有阻隔作用。外套管靜止不動(dòng)，內(nèi)管底部為閥門，雙層套管兩管相對(duì)位置在底部閥門為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，在管壁沿軸線方向開(kāi)有一排以上采樣孔，采樣孔之間間隔一定距離(等間隔或不等間隔均可)，采樣管內(nèi)徑可選取Φ15-30mm，采樣管長(zhǎng)度應(yīng)超出啟虹水位。采樣器頂端為電磁鐵牽引裝置(14)，電磁鐵接受水位控制器(10)的電信號(hào)而發(fā)生牽引動(dòng)作，使采樣內(nèi)管垂直向上提升1/2管壁開(kāi)孔間距，使管壁成排采樣孔同時(shí)關(guān)閉而底部閥門開(kāi)啟，關(guān)閉在管內(nèi)的水柱即采得的一次水樣，經(jīng)底部閥門自流入采樣容器(17)內(nèi)，電磁鐵停止時(shí)回復(fù)原位，由彈簧對(duì)采樣內(nèi)管施加一定壓力，封閉內(nèi)管底部閥門。[附圖二]本發(fā)明的進(jìn)一步特點(diǎn)，還在于間歇定容量排水。流量計(jì)量工作是由同一水位控制器(10)給出電信號(hào)，使累計(jì)流量表(16)按實(shí)際排放的水的體積(定容量)累加一次定值。因此本系統(tǒng)的流量計(jì)量有很高的準(zhǔn)確性。水位控制器(10)根據(jù)定容虹吸池(9)的啟虹水位給出電信號(hào)，使高位虹吸(7)斷虹，使低位虹吸(11)啟虹，使管式比例采樣器(13)采樣，使累計(jì)流量顯示器(16)累加一次流量值，四者同步進(jìn)行。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，有如下優(yōu)點(diǎn)1、使用定容量排水按比例采樣的方法，流量計(jì)量準(zhǔn)確可靠。
2、使用管式比例采樣器與排水時(shí)同步采樣，采樣比和采樣量都很小，同步性好，采集的水樣具有充分代表性。
3、對(duì)污水流量大小的適應(yīng)性強(qiáng)，能適應(yīng)幾萬(wàn)(米3/日)以上排放量的工礦企業(yè)的實(shí)際需要。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的工業(yè)流程及電器工作過(guò)程。
本系統(tǒng)主要依靠自身的重力自流，水流程序如下進(jìn)水管(1)-進(jìn)水渠-水質(zhì)予處理格柵(2)(由人工或機(jī)械定期清理由格柵阻留的粗大懸浮物和漂浮物)-高位調(diào)節(jié)虹吸池(4)-高位虹吸(7)(根據(jù)進(jìn)水流量變化作變速流動(dòng))-水封室(8)-低位虹吸(11)(定容間歇排放)-出水管(8)吸池(9)-管式采樣器(13)(定量間歇采樣)-采樣容器(17)以下結(jié)合電器工作方框圖(附圖三)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的工藝流程及電器工作過(guò)程。
本系統(tǒng)主要依靠水自身的重力自流，水流程序如下進(jìn)水管(1)-進(jìn)水渠-水質(zhì)予處理格柵(2)(由人工或機(jī)械定期清理由格柵阻留的粗大懸浮物和漂浮物)-高位調(diào)節(jié)虹吸池(4)-高位虹吸(7)(根據(jù)進(jìn)水流量變化作變速流動(dòng))-水封室(8)-低位虹吸池(9)-(n= (a)/(A) )
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所述虹吸池不受方園外型樣式的限制，虹吸池的大小應(yīng)和虹吸的大小尺寸配套設(shè)計(jì)，在此不一一詳述。
權(quán)利要求
1.一種雙虹吸定容量按流量體積比例采樣的方法及系統(tǒng)設(shè)備，有高低位兩個(gè)虹吸池和兩個(gè)虹吸，有水位控制器和累計(jì)流量顯示器，管式采樣器組成的系統(tǒng)設(shè)備。其特征在于高位虹吸將調(diào)節(jié)虹吸池的水排放到低位定容虹吸池達(dá)到規(guī)定容量時(shí)斷虹，由低位虹吸啟虹將池內(nèi)定容積的水間歇排放到池外。在定容虹吸池內(nèi)設(shè)有專用管式比例采樣器同步間歇定量采樣，完成按流量體積比例采樣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的比例采樣方法，其進(jìn)一步的特征在于，有水位控制器根據(jù)定容虹吸池的水位給出電信號(hào)使高位虹吸斷虹，低位虹吸啟虹，管式比例采樣器采樣，流量計(jì)累加一次予置流量值四者同步進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高位虹吸，其進(jìn)一步的特征是在虹吸管頂端分別設(shè)有一個(gè)進(jìn)氣電磁閥和一排氣電磁閥，虹吸管的出水口設(shè)有水封室。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低位虹吸，其進(jìn)一步的特征是在虹吸管頂端設(shè)有一個(gè)排氣電磁閥，虹吸管的出口設(shè)有水封室。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的專用管式比例采樣器，其進(jìn)一步的特征是雙層園柱形套管結(jié)構(gòu)，外管靜止不動(dòng)，內(nèi)管可沿管軸軸線方向滑動(dòng)，底部為采樣閥門，閥門關(guān)閉時(shí)在雙層管壁上沿軸線方向間隔一定距離開(kāi)有一排以上采樣孔，閥門開(kāi)啟時(shí)內(nèi)外管錯(cuò)位使管壁采樣孔全部閉合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的專用管式比例采樣器，其更進(jìn)一步的特征是內(nèi)管沿軸線方向的移動(dòng)動(dòng)作是由電磁鐵牽引裝置牽引開(kāi)啟采樣閥門，采樣完畢，電磁鐵牽引裝置回原位是由壓力彈簧按軸線方向壓緊內(nèi)管頂端，閉合采樣閥門。
全文摘要
一種雙虹吸定容量排水按比例采樣的方法及系統(tǒng)設(shè)備。利用水重力自流原理，設(shè)高低位兩個(gè)虹吸池和兩個(gè)虹吸管，在低位虹吸間歇定量排水過(guò)程中，高位虹吸始終處于斷虹狀態(tài)，保證了低位虹吸池的準(zhǔn)確定量。專用管式比例采樣器裝在定容積池內(nèi)與虹吸排水時(shí)同步采樣，完成按流量成比例采樣的目的，該方法及設(shè)備比已有技術(shù)有流量計(jì)量水質(zhì)采樣同步性好，計(jì)量準(zhǔn)確性高，采樣比和采樣量很小，水樣具有充分代表性的優(yōu)點(diǎn)。適用于廢水排放量很大的工礦企業(yè)和污水處理廠作排放計(jì)量污水及采樣監(jiān)測(cè)之用。
文檔編號(hào)G01N1/14GK1075206SQ9210895
公開(kāi)日1993年8月11日 申請(qǐng)日期1992年8月4日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月4日
發(fā)明者林高宸 申請(qǐng)人:林高宸