一种地下水重金属样品定深取样装置及取样方法

技术领域

本发明涉及地下水定深取样技术领域，具体的，涉及一种地下水重金属样品定深取样装置及取样方法。

背景技术

随着人们生活质量的不断提高，人们对水的要求越来越大，且在使用的过程中，人们对水质的要求也越来越高，人们都希望可以用到没有污染过的水，从而保护人们的生活质量和身心健康。

对于地下水污染程度的检测，查清复杂污染场地地下水污染的深度和范围是现场环境调查的重点和难点，而对于地下水的调查采样技术是地下水污染程度的检测精度的关键问题。

目前，在对地下水重金属污染程度进行检测取样时，为采集具有代表性的地下水样，采样前通常需要对采样监测井进行洗井，在洗井完成之后，大都选用泵和贝勒管的组合对检测井内的地下水进行取样，通过对井内的水分进行多次取样分析，获得水质的数据信息。

然而在实际取样的过程中，由于采样井周围不同高度水位的水压不同，在洗井完成之后，井内水位恢复的过程中，越靠近井底位置处的水分渗入井内的水量越多，传统的取样方式，难以对地下水进行指定深度的取样，只能对该区域的水样进行统一分析，这对该区域地下水污染程度的检测分析存在较大的局限性，无法实现对特定深度的水分信息进行精确的检测，为进一步提高对地下水重金属污染程度的检测分析，我们提出了一种地下水重金属样品定深取样装置及取样方法。

发明内容

本发明提出一种地下水重金属样品定深取样装置及取样方法，解决了现有技术较难以对地下水进行指定深度的精准取样问题。

本发明的技术方案如下：一种地下水重金属样品定深取样装置，包括取样筒、具有定向膨胀功能的封堵机构、密封板、采样管、取样通气组件和速接输送杆；

所述取样筒的一端开设有速接螺纹，另一端安装有潜水泵；

所述封堵机构设有两个，所述封堵机构设置在所述取样筒上，所述封堵机构包括橡胶皮罩和多个伸缩输气筒，两个所述封堵机构之间形成隔离空腔；

所述密封板设有两个，所述密封板密封设置在所述取样筒内，两个所述密封板之间形成取样空腔，所述取样空腔位于所述隔离空腔内；

所述采样管设有多个，所述采样管连通在所述取样筒上，所述采样管上安装有单向采样阀，所述采样管位于所述取样空腔远离所述潜水泵的一侧；

所述取样通气组件设置在所述取样空腔内，用于将隔离空腔内的气体排出，同时用于将取样空腔内的水分进行取样；

所述速接输送杆的一端可拆卸螺纹连接在所述速接螺纹上，所述速接输送杆的另一端开设有与所述速接螺纹相匹配的螺纹段。

作为本申请优选的技术方案，所述封堵机构还包括分气筒和耐磨皮套；

所述分气筒设置在所述取样筒上，所述分气筒的内侧壁上连通有进气管，所述进气管位于所述取样筒内，多个所述伸缩输气筒的一端均等角度连通在所述分气筒的外侧壁上，所述伸缩输气筒上开设有多个输气通孔；

所述橡胶皮罩密封且套设在所述取样筒上，所述分气筒和所述伸缩输气筒均位于所述橡胶皮罩内，并且所述伸缩输气筒的另一端设置在所述橡胶皮罩远离所述取样筒的内侧壁上；

所述耐磨皮套套设在所述橡胶皮罩远离所述取样筒的外侧壁上。

在前述方案的基础上，还包括输气管；

所述输气管密封且贯穿设置在两个所述密封板上，所述输气管与两个所述进气管相连通，并且所述输气管的一端延伸至所述取样筒的外部。

在前述方案的基础上，所述取样通气组件包括取样滤罩和取样管；

所述取样滤罩设置在靠近所述潜水泵一侧的所述密封板上，所述取样滤罩位于所述取样空腔内；

所述取样管贯穿且密封设置在远离所述潜水泵一侧的所述密封板上，所述取样管的一端延伸至所述取样滤罩内，另一端延伸至所述取样筒的外部。

在前述方案的基础上进一步的，所述潜水泵与靠近潜水泵一侧的所述密封板之间形成抽水空腔，所述潜水泵的输出端连通有抽水管，所述抽水管和所述潜水泵上的线缆依次穿过所述抽水空腔和两个所述密封板至所述取样筒的外部。

在前述方案的基础上进一步的，所述抽水管、所述取样管和所述输气管远离所述取样筒的一侧均连通有快速接头。

在前述方案基础上进一步的，所述取样筒上连通有排水管，所述排水管位于所述取样空腔靠近所述潜水泵的一侧，所述排水管上安装有排水阀门。

在前述方案的基础上进一步的，所述速接输送杆上设置有至少两个速接把手。

一种地下水重金属样品定深取样方法，使用了上述的一种地下水重金属样品定深取样装置，包括以下步骤：

步骤一、入井，在对采样井内的水质进行定深取样时，首先通过快速接头分别将抽水管、取样管和输气管和外界与之相适配的管道连通，然后将潜水泵上的线缆与外界线缆进行防水电性连接，然后根据采样井内地下水取样的深度，将速接输送杆与取样筒相连，通过对接指定数量的速接输送杆，将定深取样装置放置在指定深度的采样井内；

步骤二、样前准备，在将定深取样装置放置在采样井内之后，启动潜水泵，将采样井内潜水泵距离地面之间的水分通过抽水管泵出采样井外，然后将与输气管连通的管道连接在外界的气泵设备上，通过气泵设备沿着输气管往分气筒内泵入气体，泵入的气体通过伸缩输气筒进入橡胶皮罩内，将橡胶皮罩进行充气，受伸缩输气筒的伸缩影响，使橡胶皮罩沿着远离取样筒的方向膨胀运动，橡胶皮罩带动耐磨皮套运动至与采样井的内壁相接触，通过两个膨胀的橡胶皮罩将采样井内部待采样的位置进行密封隔断，同时对定深取样装置的位置进行固定，完成对定深取样装置的样前安装准备；

步骤三、取样，在将定深取样装置安装完成之后，等待采样井内渗水填充，在渗水填充阶段，将与输气管连通的管道连接在外界的取样泵上，为防止渗水阶段的隔离空腔内气压过大影响采样井内的渗水效率，可间歇式启动取样泵，将隔离空腔内残存的气体通过采样管、单向采样阀、取样空腔和取样管泵出隔离空腔内，待隔离空腔内渗水完成之后，可再次启动取样泵，将隔离空腔内渗水的水分进行抽取，完成对地下水重金属样品的定深取样；

步骤四、整理，在将采样井内的水分进行定深取样之后，将外界的气泵与输气管连通的管道断开，受采样井内水压的压力，将橡胶皮罩内的气体进行挤压排放，使橡胶皮罩向着取样筒的方向定向收缩，使橡胶皮罩和耐磨皮套与采样井的内壁分离，然后通过拉动速接输送杆将定深取样装置从采样井内取出即可。

本发明的工作原理及有益效果为：

1、本发明，在对采样井内的水质进行定深取样时，通过快速接头的配合，可将定深取样装置与外界的设备进行快速的连接，然后通过速接输送杆的配合，可将定深取样装置快速的输送至采样井内。

2、本发明，将定深取样装置快速的输送至采样井内的取样位置后，通过启动潜水泵，可将采样井内潜水泵距离地面之间的水分通过抽水管泵出，对采样井内部水分进行重置，然后通过外界的气泵设备往封堵机构中的橡胶皮罩内充入气体，通过橡胶皮罩的定向膨胀和耐磨皮罩的变形配合，即使在不规则形状的采样井内，仍可将定深取样装置固定在采样井的内部，并对采样井内待取样的位置进行封堵隔离。

3、本发明，将定深取样装置固定在采样井内的取样位置后，等待采样井内重新渗水填充，为防止渗水阶段的隔离空腔内气压过大影响采样井内的渗水效率，可间歇式启动取样泵，将隔离空腔内残存的气体泵出隔离空腔内，受重力影响，隔离空腔内渗水的过程中，水位在隔离空腔内自下而上运动，待隔离空腔内渗水完成之后，水位刚好没过采样管，当隔离空腔内渗出的水中存在大颗粒的杂质时，受重力影响，颗粒物杂质也会沉淀至采样管的下方，通过再次启动取样泵，将隔离空腔的水分沿着采样管和单向采样阀进入取样空腔内，样品水分会通过取样滤罩，沿着取样管排出采样井，通过对样品水分的收集，完成对地下水重金属样品的定深取样作业。

4、本发明，在将采样井内的水分进行定深取样之后，将外界的气泵与输气管连通的管道断开，受采样井内水压的压力，将橡胶皮罩内的气体进行挤压排放，使橡胶皮罩向着取样筒的方向定向收缩，使橡胶皮罩和耐磨皮套与采样井的内壁分离，然后通过拉动速接输送杆将定深取样装置从采样井内取出即可。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明局部剖视的结构示意图；

图2为本发明图1中A处的局部放大结构示意图；

图3为本发明图1中B处的局部放大结构示意图；

图4为本发明图1中C处的局部放大结构示意图；

图5为本发明图1中D处的局部放大结构示意图；

图6为本发明整体的结构示意图；

图7为本发明分气筒和进气管配合的结构示意图。

图中：001、封堵机构；002、取样通气组；

1、取样筒；2、速接螺纹；3、潜水泵；4、橡胶皮罩；5、伸缩输气筒；6、密封板；7、采样管；8、单向采样阀；9、速接输送杆；10、分气筒；11、进气管；12、耐磨皮套；13、输气管；14、取样滤罩；15、取样管；16、抽水管；17、快速接头；18、排水管；19、排水阀门；20、速接把手。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

实施例一，如图1至图7所示，本实施例提出了一种地下水重金属样品定深取样装置，包括取样筒1、具有定向膨胀功能的封堵机构001、密封板6、采样管7、输气管13、取样通气组件002和速接输送杆9。

其中，取样筒1的一端开设有速接螺纹2，另一端安装有潜水泵3，潜水泵3为现有技术中用于对采样井内水分进行抽取的现有设备，可快速的将采样井内部水分抽至采样位置以下。

上述的，封堵机构001设有两个，封堵机构001设置在取样筒1上，封堵机构001包括橡胶皮罩4和多个伸缩输气筒5，两个封堵机构001之间形成隔离空腔，还包括分气筒10和耐磨皮套12，分气筒10设置在取样筒1上，分气筒10的内侧壁上连通有进气管11，进气管11位于取样筒1内，多个伸缩输气筒5的一端均等角度连通在分气筒10的外侧壁上，伸缩输气筒5上开设有多个输气通孔，橡胶皮罩4密封且套设在取样筒1上，分气筒10和伸缩输气筒5均位于橡胶皮罩4内，并且伸缩输气筒5的另一端设置在橡胶皮罩4远离取样筒1的内侧壁上，耐磨皮套12套设在橡胶皮罩4远离取样筒1的外侧壁上，输气管13密封且贯穿设置在两个密封板6上，输气管13与两个进气管11相连通，并且输气管13的一端延伸至取样筒1的外部具体的，通过外界的气泵设备，可沿着输气管13往分气筒10内泵入气体，泵入的气体通过伸缩输气筒5进入橡胶皮罩4内，伸缩输气筒5有多节直径递减的中空管套设组成，每个中空管上均开设有多个气孔，实现对橡胶皮罩4的充气作业，同时受伸缩输气筒5的伸缩影响，使橡胶皮罩4沿着远离取样筒1的方向膨胀运动，橡胶皮罩4带动耐磨皮套12运动至与采样井的内壁相接触，通过两个膨胀的橡胶皮罩4将采样井内部待采样的位置进行密封隔断，同时对定深取样装置的位置进行固定。

补充说明的是，其中橡胶皮罩4其材质本身并不具有很强的收缩性，其在收缩伸展的过程中，通过橡胶皮罩4之间的堆叠实现，因此为保证橡胶皮罩4与采样井内壁之间可实现良好的密封，本申请将耐磨皮套12套设在橡胶皮罩4远离取样筒1的外侧壁上，通过耐磨皮罩的变形填充在采样井的内侧壁上，实现与采样井内侧壁的密封贴合。

其中，密封板6设有两个，密封板6密封设置在取样筒1内，两个密封板6之间形成取样空腔，取样空腔位于隔离空腔内。

上述的，采样管7设有多个，采样管7连通在取样筒1上，采样管7上安装有单向采样阀8，采样管7位于取样空腔远离潜水泵3的一侧，通过设置单向采样阀8，由于单向采样阀8本身具有一定的密封压力，在定深取样装置进入采样井内部之后，采样井内的水分在水压的作用下也不会进入取样空腔内，在实际生产过程中，同样可将单向采样阀8替换成具有一定密封压力的其余阀门。

上述的，取样通气组件002设置在取样空腔内，用于将隔离空腔内的气体排出，同时用于将取样空腔内的水分进行取样，取样通气组件002包括取样滤罩14和取样管15，取样滤罩14设置在靠近潜水泵3一侧的密封板6上，取样滤罩14位于取样空腔内，取样管15贯穿且密封设置在远离潜水泵3一侧的密封板6上，取样管15的一端延伸至取样滤罩14内，另一端延伸至取样筒1的外部，且潜水泵3与靠近潜水泵3一侧的密封板6之间形成抽水空腔，潜水泵3的输出端连通有抽水管16，抽水管16和潜水泵3上的线缆依次穿过抽水空腔和两个密封板6至取样筒1的外部，将抽水管16和潜水泵3上的线缆设置在取样筒1内，可不影响隔离空腔的密封效果，具体的，在渗水填充阶段，将与输气管13连通的管道连接在外界的取样泵上，为防止渗水阶段的隔离空腔内气压过大影响采样井内的渗水效率，可间歇式启动取样泵，将隔离空腔内残存的气体通过采样管7、单向采样阀8、取样空腔和取样管15泵出隔离空腔内，待隔离空腔内渗水完成之后，可再次启动取样泵，将隔离空腔内渗水的水分进行抽取，完成对地下水重金属样品的定深取样。

进一步补充说明的是，为了进一步的对隔离空腔内的气体压力进行检测，可在位于隔离空腔内的取样筒1外侧壁上安装压力检测传感器，更加直观的对隔离空腔内的气压和水压进行实时监测，同时，还可在该处的取样筒1上安装水位检测器，用于对隔离空腔内渗水的水位进行检测，更加便于取样人员对隔离空腔内水分的取样。

上述的，速接输送杆9的一端可拆卸螺纹连接在速接螺纹2上，速接输送杆9的另一端开设有与速接螺纹2相匹配的螺纹段，速接输送杆9上设置有至少两个速接把手20，具体的，速接输送杆9的直径可根据实际情况进行特定米数的加工，如将速接输送杆9加工成一米一根或者二米一根，取样人员在对采样井内进行特定深度进行取样时，只需选择指定数量的速接输送杆9进行对接入井作业即可，在速接输送杆9上设置速接把手20，不仅便于对速接输送杆9的快速对接，同时便于取样人员在采样井上对速接输送杆9的限位，防止定深取样装置因故掉落至采样井内。

其中，抽水管16、取样管15和输气管13远离取样筒1的一侧均连通有快速接头17，便于抽水管16、取样管15和输气管13分别与外界相适配的管道连通。

本申请，通过在取样筒1上连通有排水管18，排水管18位于取样空腔靠近潜水泵3的一侧，排水管18上安装有排水阀门19，在取样完成之后，可开启排水阀门19，将取样空腔内残留的水分进行排放，以免影响定深取样装置的下次使用。

实施例二，本申请的实施例二在实施例一的基础上进一步说明的是，一种地下水重金属样品定深取样方法：

一、入井，在对采样井内的水质进行定深取样时，首先通过快速接头17分别将抽水管16、取样管15和输气管13和外界与之相适配的管道连通，然后将潜水泵3上的线缆与外界线缆进行防水电性连接，然后根据采样井内地下水取样的深度，将速接输送杆9与取样筒1相连，通过对接指定数量的速接输送杆9，将定深取样装置放置在指定深度的采样井内；

二、样前准备，在将定深取样装置放置在采样井内之后，启动潜水泵3，将采样井内潜水泵3距离地面之间的水分通过抽水管16泵出采样井外，然后将与输气管13连通的管道连接在外界的气泵设备上，通过气泵设备沿着输气管13往分气筒10内泵入气体，泵入的气体通过伸缩输气筒5进入橡胶皮罩4内，将橡胶皮罩4进行充气，受伸缩输气筒5的伸缩影响，使橡胶皮罩4沿着远离取样筒1的方向膨胀运动，橡胶皮罩4带动耐磨皮套12运动至与采样井的内壁相接触，通过两个膨胀的橡胶皮罩4将采样井内部待采样的位置进行密封隔断，同时对定深取样装置的位置进行固定，完成对定深取样装置的样前安装准备；

三、取样，在将定深取样装置安装完成之后，等待采样井内渗水填充，在渗水填充阶段，将与输气管13连通的管道连接在外界的取样泵上，为防止渗水阶段的隔离空腔内气压过大影响采样井内的渗水效率，可间歇式启动取样泵，将隔离空腔内残存的气体通过采样管7、单向采样阀8、取样空腔和取样管15泵出隔离空腔内，待隔离空腔内渗水完成之后，可再次启动取样泵，将隔离空腔内渗水的水分进行抽取，完成对地下水重金属样品的定深取样；

四、整理，在将采样井内的水分进行定深取样之后，将外界的气泵与输气管13连通的管道断开，受采样井内水压的压力，将橡胶皮罩4内的气体进行挤压排放，使橡胶皮罩4向着取样筒1的方向定向收缩，使橡胶皮罩4和耐磨皮套12与采样井的内壁分离，然后通过拉动速接输送杆9将定深取样装置从采样井内取出即可。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。