一种单井多级地下水监测系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及地下水监测领域，具体涉及一种具有维护简单且具有自动洗井功能的单井多级地下水监测系统。


背景技术：

[0002]
目前我国地下水监测系统主要采用单井单级系统。然而，在一些有潜在污染物的区域，污染物的浓度在不同深度的地下水系统中差异性较大，传统地下水监测系统在面对同时监测不同深度的地下水污染物时存在占地面积大、自动化程度低、缺乏维护手段等不足。此外，国内地下水监测系统大多未考虑自动洗井的设置以及监测井管壁生物附着的情况。监测井在长期埋入地下水环境中时会因为生物附着、污染物蓄积、结垢现象等因素影响监测数据甚至监测井寿命。
[0003]
公开专利cn 108088976 a，名称为“地下水监测系统”，包括监测管道、多个分隔板组、多个泵、集成取样管道以及集成线路管道。该发明的地下水监测系统自动化程度高，能对不同层地下水进行自动抽取和实时监测。但该套设备将监测传感器及水泵设置于监测井内部，当设备出现故障时难以更换；未考虑洗井系统，监测数据存在失准风险。因此，该系统在实际操作中存在维护困难、监测数据容易失准等风险。因此，具有自动洗井功能的单井多级地下水监测系统具有更实际的应用价值。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型所要解决的问题是，针对上述现有技术中的缺点，提出针对于地下水水质长期自动监测的单井多级地下水监测系统，其可应用于污染场地中。并解决传统监测系统占地大、成本高、数据失准、分层效果差、维护困难的缺点的方案。
[0005]
为解决上述问题，本发明采用的方案如下：一种单井多级地下水监测系统，其特征在于，所述单井多级地下水监测系统包括监测井管段系统、取水监测系统及洗井系统；所述取水监测系统及洗井系统通过监测井管段系统中的取水管进行连接，所有用电设备由控制系统控制。
[0006]
所述的监测井管段系统包括监测井盖、连接井管段、监测取水管段、管段隔板、监测套管；所述监测井盖、连接井管段、监测取水管段、管段隔板相互组合连接构成监测井管段系统外部结构；每一级监测取水管段内均设有一监测套管。
[0007]
所述的取水监测系统包括：多级并联电磁阀组、水泵、测样盒、监测仪、蠕动泵、抽样口、检测仪、废水处理池、取水管；取水管设置在检测套管内；取水检测系统通过水泵和多级并联电磁阀组从各级监测取水管段内取水，并送入测样盒内，检测仪通过蠕动泵从测样盒内取水进行水质检测；每次检测后的测样盒内的废水通过废水处理池净化处理。
[0008]
所述的洗井系统包括：风机、电磁阀、加药罐、蠕动泵及多级并联电磁阀组；加药罐与取水管联通；洗井系统用于将加药罐内的药剂通过风机和蠕动泵送入取水管中。
[0009]
进一步，根据上述设计方案所述单井多级地下水监测系统，其特征在于，所述监测
井盖、连接井管段、监测取水管段、管段隔板使用材料为苯乙烯树脂（abs）、聚氯乙烯（pvc）、不锈钢（ss）或聚四氟乙烯（ptfe）；管段内径大于等于0.15m，厚度大于等于0.02m；其各部分之间的连接方式根据具体使用材料选用：胶粘、热熔、焊接、螺纹连接、法兰连接以及卡箍连接。
[0010]
进一步，根据上述设计方案所述单井多级地下水监测系统，其特征在于，所述监测井盖、连接井管段、监测取水管段、管段隔板相互组合连接，其中连接井管段与监测取水管段间隔设置，且管段隔板设置在连接井管段与监测取水管段之间。
[0011]
进一步，根据上述设计方案所述单井多级地下水监测系统，其特征在于，所述取水管与测样盒连接，取水管上与测样盒之间设有多级并联电磁阀组；多级并联电磁阀组与测样盒之间设有水泵；所述测样盒上设有抽样口；检测仪通过抽样口与测样盒联通，且检测仪与抽样口之间设有蠕动泵；废水处理池与测样盒底部联通，且废水处理池与测样盒之间设有蠕动泵。
[0012]
进一步，根据上述设计方案所述单井多级地下水监测系统，其特征在于，所述洗井系统的多级并联电磁阀组中每个电磁阀对应连接每级监测取水管段中的取水管；洗井系统应在出现以下任何一种情况时，开始洗井操作：一周内监测井中的取水管每次完成取样后，监测井中压力水温传感器所记录的水位恢复时间逐渐延长时；当取水管无法正常取水且压力水温传感器有水位读数时；距离上一次洗井操作后天内没有洗井操作时。
[0013]
进一步，根据上述设计方案所述单井多级地下水监测系统，其特征在于，所述监测取水管段的管壁设有过滤网结构，所述过滤网结构的过滤网孔径大于等于1mm；每级监测取水管段均设有取水管及压力水温传感器；所述压力水温传感器连接于控制系统中，用于记录监测取水管段中水压变化及水样温度变化情况。
[0014]
进一步，根据上述设计方案所述单井多级地下水监测系统，其特征在于，所述测样盒中设有挡板，挡板交错设立于测样盒内测样盒内的同侧两挡板之间用于插入监测仪，插入监测仪的数量可定制调整，监测仪与控制系统连接用于实时监测水质。
[0015]
本发明的技术效果如下：本发明的目的在于提供一种针对于地下水水质长期自动监测的单井多级地下水监测系统，其可应用于污染场地中。并解决传统监测系统占地大、成本高、数据失准、分层效果差、维护困难的缺点。
[0016]
本申请单井多级地下水监测系统的取水监测系统和洗井系统共用一套取水管；通过两套多级并联电磁阀组控制，本申请的全部电器均由控制系统进行控制。控制系统设置在控制柜中。相比于现有技术中带清洗系统的监测装置，本申请具有体积小，设备结构简单的特点。
附图说明
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图1地下水监测系统结构图。
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图2为段隔板开孔示意图（三级监测井开孔）。
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图3为段隔板开孔示意图（四级监测井开孔）。
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图4为段隔板开孔示意图（五级监测井开孔）。
[0021]
图5为监测取水管段内部结构图。
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图6为管段间连接方式示意图（螺纹连接管透视图）。
[0023]
图7为管段间连接方式示意图（法兰连接管）。
[0024]
图8为管段间连接方式示意图（卡箍连接管）。
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图9为监测取水管段管壁结构图（网状结构）。
[0026]
图10为监测取水管段管壁结构图（孔状结构）。
[0027]
图11为测样盒结构大样图。
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其中1为风机；2为电磁阀；3为加药罐；4为蠕动泵；5为多级并联电磁阀组；6为监测井盖；7为连接井管段；8为监测取水管段；9为管段隔板；10为监测套管；11为多级并联电磁阀组；12为水泵；13为测样盒；14为监测仪；15为蠕动泵；16为抽样口；17为蠕动泵；18为溢流口；19为控制柜；20为检测仪；21为废水处理池； 131为隔板；81为止水器； 101为取水管；102为压力水温传感器； 82为螺纹对接孔；83为法兰对接孔；84为卡箍预留穿孔；85为卡槽。
具体实施方式
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下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
[0030]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖 直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是 为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定 的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第 一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0031]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安 装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地 连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连， 可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术 语在本实用新型中的具体含义。
[0032]
本发明提供的地下水多级监测系统，由监测井管段系统、取水监测系统及洗井系统三部分组成。一种单井多级地下水监测系统，其特征在于，所述单井多级地下水监测系统的取水系统及洗井系统通过监测井管段系统中的监测取水管101连接，所有用电设备由控制系统控制。
[0033]
其中，监测井管段系统包括监测井盖6；连接井管段7；监测取水管段8；管段隔板9；监测套管10；其特征在于：监测井外部结构由监测井盖6；连接井管段7；监测取水管段8；管段隔板9；四部分构成。其材料可为苯乙烯树脂（abs）、聚氯乙烯（pvc）、不锈钢（ss）或聚四氟乙烯（ptfe）。管段内径应不小于0.15m，厚度应不小于0.02m。各部分的连接方式根据具体井管使用材料包括但不限于：胶粘、热熔、焊接、螺纹连接、法兰连接以及卡箍连接。
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连接井管段7中空设计，用于将待测含水层和其他水域隔离开来，其管段长度可根据待测含水层位置进行调整。
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监测取水管段8管壁过滤网设计，过滤网结构可为图五所示的网状结构（左）或孔状结构（右）过滤网孔径不应小于1mm，以免造成堵塞。每级监测取水管段8均放有取水管101及压力水温传感器102。压力水温传感器连接于控制系统19中，用于记录监测取水管段中水压变化及水样温度变化情况。
[0036]
管段隔板9设有通孔，固定于监测取水管段7的两端，用于连接监测套管10。管端隔
板9通孔数量根据检测井测定级数决定。当选择n级监测井时，第一级监测取水管段两端隔板通孔数量为n；第二级监测取水管段两端隔板通孔数量为n-1
……
以此类推，最后一级管段通孔数量为1。
[0037]
监测套管10用于安放取水管101及压力水温传感器102，其材料可为苯乙烯树脂（abs）、聚氯乙烯（pvc）、不锈钢（ss）或聚四氟乙烯（ptfe）。内径应不小于10mm。每级监测取水管段8有且仅有一根监测套管连接或半插入其中。其余监测取水管段由两端管段隔板9连接并贯穿当级监测取水管段8。监测套管10与管段隔板具9的连接方式包括但不限于胶粘、热熔、焊接、螺纹连接、法兰连接以及卡箍连接。止水器81置于管端隔板9与监测套管10接口处位置，用于防止监测套管与隔板接口处发生渗漏。其材料包括但不限于橡胶、四氟乙烯、苯乙烯树脂。
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取水监测系统包括：多级并联电磁阀组11；水泵12；测样盒13；监测仪14；蠕动泵15；抽样口16；蠕动泵17；控制柜19；检测仪20；废水处理池21。其特征在于：阀组11中每个电磁阀对应连接每级监测取水管段8中的取水管101；测样盒13中设有挡板131，挡板131交错设立于测样盒内，间距应不小于20mm，用于延长水样在测样盒内的停留时间。监测仪14位于测样盒内同侧两挡板之间，用于实时监测测样盒13中水样数据，监测仪个数根据监测需要定制，但应至少有ph计、电导仪及浊度仪。测样盒设有溢流口18，溢流口水平位置应不高于测样盒中进水口。水泵12；监测仪14；蠕动泵15；蠕动泵17；检测仪20由控制柜19进行控制。
[0039]
具体取样监测实施方式为：每级监测井内抽样监测频率可根据具体需求设定，但不应少于1次/d，单井测每日测定次数最少应和所设地下水层级数相同。当开始每次抽样监测操作时，多级并联电磁阀组11中所对应的需要进行抽样监测管段的电磁阀由电控柜控制打开；同时水泵12开始将取水管101中的水样抽取至测样盒13中。当3个检测仪中的读数连续3s内偏差不超过0.5%时，控制柜19记录具体读数。监测过程中，超过测样盒最大容积的水样会经过溢流口21流入废水处理池中。若有其他检测指标需要（如测水样中cod、氨氮、tn、tp），蠕动泵17可在监测仪读数稳定后，由抽样口16利用取样管将测样盒13中的水样抽入检测系统20中进行检测，检测数据记录至控制系统中或抽样口16利用取样管将测样盒13中的水样抽入采样瓶中，进行实验室测样或送至第三方检测。当抽样监测以及检测取样操作完毕后，多级并联电磁阀组11；水泵12；蠕动泵17关闭，此时蠕动泵15开始将测样盒中的水样抽取至废水处理池21中。
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洗井系统包括风机1；电磁阀2；加药罐3；蠕动泵4；多级并联电磁阀组5；其特征在于：加药罐3中加有低浓度且不会对地下水体造成二次污染的的杀菌药剂（如双氧水），以减少细菌的附着在管壁从而影响水样采集及水质监测数据准确性的风险。多级并联电磁阀组5中每个电磁阀对应连接每级监测取水管段8中的取水管101。风机1、电磁阀2、蠕动泵4、多级并联电磁阀组5由控制系统19控制。洗井系统应在出现以下任何一种情况时，开始洗井操作：一周内监测井中的取水管101每次完成取样后，监测井中压力水温传感器102所记录的水位恢复时间逐渐延长时；当取水管101无法正常取水且压力水温传感器102有水位读数时；距离上一次洗井操作后30天内没有洗井操作时。
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具体洗井操作的实施方式为：电磁阀2以及多级并联电磁阀组5中所对应的需要进行洗井管段的电磁阀由电控柜控制打开。同时风机1及蠕动泵4启动，风机1开始向取水管101中鼓气，风速应不小于10l/min；蠕动泵4将加药罐3中的杀菌剂送入取水管101中，并流
入待洗井的监测取水管段8中，流速应不小于10ml/min。每次洗井时长应不小于5min，单次洗井风量应不低于所设监测井管段容积的3倍。