[发明专利]双虹定容排水按比例采样方法及系统设备

说明书

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) Q₀

V′-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≥ (nQ_ot₁)/(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。）