专利名称：双虹定容排水按比例采样方法及系统设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于环境监测工作中的水质流量比例采样方法和实施该方法的双虹吸定容量排放污水，按流量成比例采样方法(简称双虹定容排水按比例采样方法)及系统设备。
最理想的水质采样技术是能按流量变动成比例地自动连续采样。在现有的水质采样技术中，以环流比例采样方法较理想，已获发明专利(专利号89100831.4公开号CN1037783A)它是三层园管组成的同心园结构，利用水的重力自流，在排放过程中造成均匀环形流场，从环形流截面中取其一小部分扇形载面的水流为代表性的混合水样。它不受流速改变的影响，采样比准确性高，相关系数好，从原理上保证了采样量的准确性。但其不足之处有两点，其一是水量大小的适应性差，特别是在水量小不能满足管径满流时则不能形成均匀环形流场，完全失去了按比例采样的意图，水量很大时，设备尺寸也大，环流口径很宽，实现均匀流场也较困难，影响采样比例精度，环流比例采样仅适应中小水量。其二、是采样量和采样比都太大，它是采样口为扇形截面积与园环形截面积之比，假设比值取千分之二，则采样口面积的扇形角已不是1度，已属非常细窄，难以控制其精度，而在实际应用中采得的水样量还太大，还必需再作二级采样处理，实际需要的采样量很大，能满足化验分析之用就够，但水样必须有充分的代表性。
本发明的目的，在于提供一种对污水流量大小适应性强，特别适应较大流量的比例采样，采样量和采样比都很小，并具有水质充份代表性的双虹吸定容量排水按比例采样方法及系统设备。
本发明的要点在于，设计高低两个不同水位的虹吸池，(参见附图
一)在高位虹吸池(4)(又称调节虹吸池)安装有倒U形虹吸管又称高位虹吸(7)和水位控制器(3)，高位虹管(7)的顶端，设计有两个电磁阀，一个为排气电磁阀(5)，接受在本虹吸池内的水位控制器(3)的电信号而打开电磁阀门，虹吸启动，另一个为进气电磁阀(6)，接受设在低位虹吸池(9)内的水位控制器(10)的电信号而打开电磁阀门，空气进入虹吸(7)而断虹。虹吸(7)的出口处设计有水封室(8)。本虹吸池(4)及虹吸(7)的作用在于使虹吸(7)常作满流排放而以改变流速的大小与进水流量大小的变化相适应。向低位虹吸池(9)供水，当低位虹吸(11)启虹排水时，高位虹吸(7)迅速断虹停止供水，保证了低位虹吸(11)每次按定容量排水，低位虹吸池(9)又称定容虹吸池。池内安装有水位控制器(10)，钟罩形虹吸(11)又称低位虹吸和专用管式比例采样器(13)。低位虹吸(11)的顶端设有电磁阀(12)，接受水位控制器(10)的电信号打开电磁阀门而启动虹吸，虹吸(11)作间歇大流量排水。虹吸(11)的每次排水量V′应满足如下条件V′= (T)/(t1) Q0V′-虹吸(11)每次排水量T-虹吸工作周期t1-排虹时间t2-停虹时间Q0-进入系统的平均流量当虹吸(11)排水的全过程中，因高位虹吸(7)断虹，不再有水进入定容虹吸池(9)内，但由进水管(1)进入系统的水并未停止，仍按Q0或大于Q0的流量进入调节虹吸池(4)内，池内水位不断升高，在t1时间内，水位上升高度应低于虹吸(7)的启虹水位线。即水位上升高度接近虹吸(7)启虹水位时，虹吸(11)就已经断虹。保证虹吸(11)为定量排放。排虹时间t1也是定值，还应考虑此时进入系统的流量可能是高峰流量，设高峰流量为平均流量Q0的n倍，则调节池的表面面积A0应满足如下条件A0≥ (nQot1)/(h1-h2)
A0-高位虹吸池(4)的表面面积nQ0-高峰流量t1-低位虹吸(11)排虹时间h1-高位虹吸(7)启动水位h2-高位虹吸(7)断虹当时的水位(注h2不是最低断虹水位，随当时进水流量而变化，应取高峰时进水流量为nQ0时的断虹水位，为最大值。)本发明的要点还在于有一专用管式比例采样器(13)，与低位虹吸(11)排水时同步采集一次由水面到水底的一段水柱，作为这一次排放水的代表样。采样比n为水样柱截面积a与定容虹吸池(9)表面积A之比，(n＝ (a)/(A) )因此采样比值很小，可以达到几十万之一。管式比例采样器为双层园柱形套管结构，内外之间能垂直滑动，间隙量很小，对水有阻隔作用。外套管静止不动，内管底部为阀门，双层套管两管相对位置在底部阀门为关闭状态时，在管壁沿轴线方向开有一排以上采样孔，采样孔之间间隔一定距离(等间隔或不等间隔均可)，采样管内径可选取Φ15-30mm，采样管长度应超出启虹水位。采样器顶端为电磁铁牵引装置(14)，电磁铁接受水位控制器(10)的电信号而发生牵引动作，使采样内管垂直向上提升1/2管壁开孔间距，使管壁成排采样孔同时关闭而底部阀门开启，关闭在管内的水柱即采得的一次水样，经底部阀门自流入采样容器(17)内，电磁铁停止时回复原位，由弹簧对采样内管施加一定压力，封闭内管底部阀门。[附图二]本发明的进一步特点，还在于间歇定容量排水。流量计量工作是由同一水位控制器(10)给出电信号，使累计流量表(16)按实际排放的水的体积(定容量)累加一次定值。因此本系统的流量计量有很高的准确性。水位控制器(10)根据定容虹吸池(9)的启虹水位给出电信号，使高位虹吸(7)断虹，使低位虹吸(11)启虹，使管式比例采样器(13)采样，使累计流量显示器(16)累加一次流量值，四者同步进行。
本发明与已有技术相比，有如下优点1、使用定容量排水按比例采样的方法，流量计量准确可靠。
2、使用管式比例采样器与排水时同步采样，采样比和采样量都很小，同步性好，采集的水样具有充分代表性。
3、对污水流量大小的适应性强，能适应几万(米3/日)以上排放量的工矿企业的实际需要。
以下结合附图进一步说明本发明的工业流程及电器工作过程。
本系统主要依靠自身的重力自流，水流程序如下进水管(1)-进水渠-水质予处理格栅(2)(由人工或机械定期清理由格栅阻留的粗大悬浮物和漂浮物)-高位调节虹吸池(4)-高位虹吸(7)(根据进水流量变化作变速流动)-水封室(8)-低位虹吸(11)(定容间歇排放)-出水管(8)吸池(9)-管式采样器(13)(定量间歇采样)-采样容器(17)以下结合电器工作方框图(附图三)进一步说明本发明的工艺流程及电器工作过程。
本系统主要依靠水自身的重力自流，水流程序如下进水管(1)-进水渠-水质予处理格栅(2)(由人工或机械定期清理由格栅阻留的粗大悬浮物和漂浮物)-高位调节虹吸池(4)-高位虹吸(7)(根据进水流量变化作变速流动)-水封室(8)-低位虹吸池(9)-(n= (a)/(A) )
应当理解，本发明所述虹吸池不受方园外型样式的限制，虹吸池的大小应和虹吸的大小尺寸配套设计，在此不一一详述。
权利要求
1.一种双虹吸定容量按流量体积比例采样的方法及系统设备，有高低位两个虹吸池和两个虹吸，有水位控制器和累计流量显示器，管式采样器组成的系统设备。其特征在于高位虹吸将调节虹吸池的水排放到低位定容虹吸池达到规定容量时断虹，由低位虹吸启虹将池内定容积的水间歇排放到池外。在定容虹吸池内设有专用管式比例采样器同步间歇定量采样，完成按流量体积比例采样。
2.根据权利要求1所述的比例采样方法，其进一步的特征在于，有水位控制器根据定容虹吸池的水位给出电信号使高位虹吸断虹，低位虹吸启虹，管式比例采样器采样，流量计累加一次予置流量值四者同步进行。
3.根据权利要求2所述的高位虹吸，其进一步的特征是在虹吸管顶端分别设有一个进气电磁阀和一排气电磁阀，虹吸管的出水口设有水封室。
4.根据权利要求2所述的低位虹吸，其进一步的特征是在虹吸管顶端设有一个排气电磁阀，虹吸管的出口设有水封室。
5.根据权利要求2所述的专用管式比例采样器，其进一步的特征是双层园柱形套管结构，外管静止不动，内管可沿管轴轴线方向滑动，底部为采样阀门，阀门关闭时在双层管壁上沿轴线方向间隔一定距离开有一排以上采样孔，阀门开启时内外管错位使管壁采样孔全部闭合。
6.根据权利要求5所述的专用管式比例采样器，其更进一步的特征是内管沿轴线方向的移动动作是由电磁铁牵引装置牵引开启采样阀门，采样完毕，电磁铁牵引装置回原位是由压力弹簧按轴线方向压紧内管顶端，闭合采样阀门。
全文摘要
一种双虹吸定容量排水按比例采样的方法及系统设备。利用水重力自流原理，设高低位两个虹吸池和两个虹吸管，在低位虹吸间歇定量排水过程中，高位虹吸始终处于断虹状态，保证了低位虹吸池的准确定量。专用管式比例采样器装在定容积池内与虹吸排水时同步采样，完成按流量成比例采样的目的，该方法及设备比已有技术有流量计量水质采样同步性好，计量准确性高，采样比和采样量很小，水样具有充分代表性的优点。适用于废水排放量很大的工矿企业和污水处理厂作排放计量污水及采样监测之用。
文档编号G01N1/14GK1075206SQ9210895
公开日1993年8月11日 申请日期1992年8月4日 优先权日1992年8月4日
发明者林高宸 申请人:林高宸