[发明专利]人工湿地基质中水质取样和溶解氧测量仪器及取样测量方法

权利要求书

1.一种人工湿地基质中水质取样和溶解氧测量仪器，它包括取样装置和测量装置，其特征在于：所述取样装置包括两端敞口的取样管（1）和活塞式真空取样器（7），取样管（1）内壁的上下两端均开设有内螺纹，取样管（1）下端内螺纹的上部侧壁上开设有进液孔（4），取样管（1）上端内螺纹的下方侧壁上设置有导流管（3），导流管（3）通过软管（8）与取样器（7）相连接，软管（8）的两端分别通过管卡固定在导流管（3）和取样器（7）上；取样管（1）的内腔中装配有支杆（5），支杆（5）的顶部和底部均设置有与取样管（1）的端部内螺纹相适配的外螺纹，支杆（5）的中部外径小于取样管（1）的内径；取样管（1）的外壁上套装有定位卡环（2）；

所述测量装置包括两端敞口的水样检测管（11），水样检测管（11）的两端安装有橡胶塞，进样管（23）贯穿下部的橡胶塞伸入水样检测管（11）中，进样管（23）的底端通过L型下三通阀（12）分别与注样管（18）和排样管（19）相连通，注样管（18）内填塞有软木塞，注样管（18）通过注样针（10）与取样器（7）相连接；水样检测管（11）内腔中放置有与数据采集仪（15）相连接的氧电极（14）；进气管（22）贯穿上部的橡胶塞伸入水样检测管（11）中，进气管（22）的顶端通过L型上三通阀（13）分别与压缩氮气存储罐（16）和油封装置相连接；

所述定位卡环（2）包括环体（201），环体（201）的侧壁上安装有卡紧螺栓（203），环体（201）的底部焊接有圆环形底盘（202），底盘（202）的外径为环体（201）直径的2-3倍。

2.根据权利要求1所述的人工湿地基质中水质取样和溶解氧测量仪器，其特征在于：所述油封装置包括与上三通阀（13）相连通的密闭膨胀罐（17），密闭膨胀罐（17）的底部通过U型管（20）与平衡罐（21）的底部相连通，密闭膨胀罐（17）与平衡罐（21）的高度相同，密闭膨胀罐（17）和平衡罐（21）中盛装有油封，平衡罐（21）的顶端敞口；注样前油封的液位必须低于进气管（22）顶端高程，密闭膨胀罐（17）和U型管（20）中油封的总体积以及平衡罐（21）油封上部罐体预留体积应大于取样器（7）的体积。

3.根据权利要求1所述的人工湿地基质中水质取样和溶解氧测量仪器，其特征在于：所述油封装置包括一端与上三通阀（13）相连通的U型管（20），U型管（20）的另一端与平衡罐（21）的底部相连通，顶端敞口的平衡罐（21）中盛装有油封；注样前油封的液位必须低于进气管（22）顶端高程，U型管（20）中油封的总体积以及平衡罐（21）油封上部罐体预留体积应大于取样器（7）的体积。

4.根据权利要求1所述的人工湿地基质中水质取样和溶解氧测量仪器，其特征在于：所述油封装置包括左侧与上三通阀（13）相连通的U型管（20），U型管（20）的右侧支管高为左侧支管高的2-4倍；U型管（20）中盛装有油封；注样前油封的液位必须低于进气管（22）顶端高程，U型管（20）右侧支管油封上部预留体积应大于取样器（7）的体积。

5.根据权利要求1或2或3或4任一项所述的人工湿地基质中水质取样和溶解氧测量仪器，其特征在于：所述进液孔（4）距离取样管（1）内壁下部的内螺纹顶端1-2mm。

6.根据权利要求5所述的人工湿地基质中水质取样和溶解氧测量仪器，其特征在于：所述支杆（5）顶部和底部的外螺纹长度分别与取样管（1）内壁上端和下端的内螺纹的长度相等。

7.根据权利要求6所述的人工湿地基质中水质取样和溶解氧测量仪器，其特征在于：所述支杆（5）的顶端安装有螺帽，底端设置有锥形的刃脚（6）。

8.根据权利要求7所述的人工湿地基质中水质取样和溶解氧测量仪器，其特征在于：所述支杆（5）和取样管（1）均由硬质材料制备而成，软管（8）的中部安装有锁止阀（9）。

9.一种人工湿地基质中水质取样和溶解氧测量方法，该方法利用权利要求1至8任一项所述的人工湿地基质中水质取样和溶解氧测量仪器来完成，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤一、组装取样装置：将定位卡环（2）套在取样管（1）的外壁上，调整至定位卡环（2）底部圆盘（202）的下表面至进液孔（4）的高度与待取样深度相同，调整卡紧螺栓（203）将定位卡环（2）固定牢固；在支杆（5）外螺纹部位涂抹凡士林后，将支杆（5）与取样管（1）进行装配，支杆（5）下部的外螺纹与取样管（1）下部的内螺纹旋转装配至支杆（5）下部的外螺纹封堵住进液孔（4）后停止旋转；将取样器（7）和导流管（3）用软管（8）连接好，软管（8）的两端用管卡固定牢靠；

步骤二、取样：将取样管（1）垂直插入人工湿地基质床中，直至定位卡环（2）底部圆盘（202）的下表面与基质床表面相贴敷，此时取样管（1）下部的进液孔（4）对正取样位置，拉动取样器（7）的活塞，将取样管（1）腔体内的空气排出并锁紧软管（8）上的锁止阀（9）；再次旋转支杆（5）继续下转，直至进液孔（4）暴露于基质床水环境中，形成了从基质床水环境→进液孔（4）→取样管（1）腔体→导流管（3）→软管（8）→取样器（7）的封闭水流通道，避免了取样过程中水样与大气氧环境的接触；打开锁止阀（9）并匀速拉动取样器（7）的活塞，将水样吸入取样器（7）中；取样结束后，关闭锁止阀（9），将软管（8）与导流管（3）连接处的管卡打开，软管（8）从导流管（3）上取下，同时将软管（8）安装至注样针（10）的尾端；

步骤三、水样注入测量装置：将注样针（10）的前端插入至注样管（18）中，调整下三通阀（12）使注样管（18）与进样管（23）相连通，调整上三通阀（13）使进气管（22）与油封装置相连通，打开锁止阀（9），匀速缓慢推动取样器（7）的活塞，使取样器（7）中的水样进入水样检测管（11）内；注样结束后，拔出注样针（10）；

步骤四、溶解氧检测：开启氧电极（14），待检测数据跳跃显示稳定后，从数据采集仪（15）读取溶氧量数值，并根据需要输出数据；

步骤五、排水吹脱：水样检测完成后，调整下三通阀（12）使进样管（23）与排样管（19）相连通，在油封复位压差的作用下水样排出；排水结束后，调整上三通阀（13），使压缩氮气罐（16）与水样检测管（11）相连通，并释放压缩氮气对连接管路进行吹洗，将管壁上附着的水以及排水时逸入的空气吹脱干净；吹脱完成后调整下三通阀（12）使注样管（18）与水样检测管（11）保持连通，同时调整上三通阀（13），使水样检测管（11）与油封装置相连通，装置待机，以备再次进行水样的检测。