一種地下水集成采樣裝置的制作方法

本發明涉及地下水采樣裝置技術領域，尤其是涉及一種地下水集成采樣裝置。

背景技術：

地下水是我國重要的水資源，特別是針對我國沿海城市、內陸城市以及北方大中城市。然而，隨著工農業生產生活需水量的急劇增長，污水排放量逐年增加，使得我國地下水貧乏和污染形勢愈加嚴峻。那么，合理開發、提高利用效率和優化地下水質量對于我國生態經濟的綠色可持續發展將變得尤為重要。其中對地下水的長期科學監測和化學分析是實現該目標必不可少的重要基礎。

目前，我國對地下水的采樣調查重視度大幅提升，特別是對直接關系國民生活健康的地下水富營養化和重金屬檢測等方面做出了巨大的努力。然而，現有的地下水采樣技術主要為打井泵取法、坑槽挖取法和Pushpoint直插法等，上述已有采樣方法或成本高、耗時耗力，或采集過程與地表水、氣接觸易受污染，或得到的水樣渾濁需再過濾、操作時間間隔較長導致水樣易變質。因此，在地下水采樣時降低成本、提高效率、保證原始性質和精簡集成預處理過程是設計地下水采樣裝置需綜合考慮的重要因素。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種地下水集成采樣裝置，以解決現有技術中存在的采樣方法耗時耗力，采集過程與地表水、氣接觸易受污染或得到的水樣渾濁再過濾、操作時間間隔較長水樣易變質的技術問題。

本發明提供的一種地下水集成采樣裝置，包括用于采集地下水的采樣裝置主體、與所述采樣裝置主體連接的活塞泵和用于過濾地下水的過濾器；所述過濾器上連接有用于取樣的取樣瓶；

所述活塞泵包括泵體、推拉桿和設置在所述泵體內的活塞；所述泵體為中空結構，在所述泵體內設置有將泵體內部分隔成用于活塞上下移動的容腔和用于儲水的儲水腔的內隔孔板；在所述泵體上設置有與儲水腔連通的進水管，所述進水管與所述采樣裝置主體連接；

所述推拉桿下端通過設置在所述泵體上的穿孔與所述活塞連接；

在所述儲水腔內設置有用于堵住進水管的止水球；在所述儲水腔內設置有限制止水球活動范圍的限制孔殼；

所述泵體上設置有與儲水腔連通的出水管，所述出水管通過連通管與所述過濾器連接；在所述出水管上設置有限制水流向的止逆閥。

進一步地，所述采樣裝置主體包括用于采集地下水的罐體和設置在罐體上用于測量壓力的壓力計；所述罐體上設置有用于通氣的通氣管和與所述進水管連通的第一取水管；所述通氣管和所述第一取水管上均設置有閥門。

進一步地，所述罐體上設置有開口，在所述開口處設置有封堵塞，所述通氣管、所述第一取水管和所述壓力計均穿過所述封堵塞插入到罐體中；

所述通氣管與所述壓力計下端位于所述罐體的上部，所述第一取水管下端位于所述罐體下部。

進一步地，所述采樣裝置主體下端設置有用于深入地下的螺旋鉆，在所述采樣裝置主體上端設置有用于旋轉所述采樣裝置主體的鉆桿。

進一步地，所述采樣裝置主體包括外濾筒、內濾筒和抽水芯管；所述外濾筒內設置有內濾筒，在所述內濾筒中設置有抽水芯管；

所述鉆桿為中空結構，在鉆桿上設置有兩個開口，一個所述開口與所述抽水芯管連通，另一個所述開口通過連通管與所述進水管連通。

進一步地，所述外濾筒與所述內濾筒之間填充有用于過濾的粗砂；所述內濾筒與抽水芯管之間設置有用于過濾的過濾層；在所述外濾筒外包裹有用于過濾的鋼紗網。

進一步地，所述過濾器包括過濾器主體，所述過濾器主體為中空結構，在所述過濾器主體內設置有過濾腔，在所述過濾腔內設置有將過濾腔分隔為上過濾腔和下過濾腔的內隔過濾板；所述過濾器主體上設置有與上過濾腔連通的第二進水管和與所述下過濾腔連通的第二出水管；在所述第二出水管上設置有閥門；

所述第二出水管通過分流管與所述取樣瓶連接。

進一步地，所述分流管包括第三進水管和至少一個分支流管；所述第三進水管通過連通管與所述第二出水管連接，所述分支流管通過連通管與所述取樣瓶連接；

在所述分支流管上設置有用于開關的閥門。

進一步地，所述取樣瓶上設置有第四進水管和用于排氣或水的排氣管；所述第四進水管與所述分支流管通過連通管連通；在所述排氣管上設置有閥門。

進一步地，所述過濾器主體上設置有加液器，在所述加液器上設置有與下過濾腔連通的加液管，在所述加液管上設置有閥門。

本發明提供的地下水集成采樣裝置，在使用時，將采樣裝置主體達到預定的深度，利用活塞泵，抽取該深度處地下水，并將水樣送到過濾器，過濾后(根據情況添加穩定劑)的水樣，進入不同的取樣瓶中進行封存；

整個采樣過程中，裝置對地下水樣進行了多重的過濾，能夠除去泥沙和其他微小雜質，保證水樣的清潔穩定性；

從地下水的匯集、抽取、過濾、添加試劑到封存，整套裝置全程有效地隔絕了空氣和其他水體的混入污染，并有效防止水樣氧化還原狀態的變化和溶解氣體的揮發，保證了水樣成分的原始穩定狀態和采集數據的精確性；

整個采樣過程，集成化流水作業，提高了采樣水量，加快了采樣速率，降低了時間、人力成本；

本發明的地下水集成采樣裝置的適用范圍擴大，特別是對中低滲透性含水層，降低了鉆井和大功率泵用電成本，集成化預處理過程，操作便捷高效，保真水樣性質。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種地下水集成采樣裝置的結構示意圖；

圖2為圖1所示的一種地下水集成采樣裝置的活塞泵的結構示意圖；

圖3為圖1所示的一種地下水集成采樣裝置的采樣裝置主體的結構示意圖；

圖4為圖1所示的一種地下水集成采樣裝置的采樣裝置主體的另一種結構示意圖；

圖5為圖1所示的一種地下水集成采樣裝置的過濾器的結構示意圖；

圖6為圖1所示的一種地下水集成采樣裝置的取樣瓶的結構示意圖。

附圖標記：

1－活塞泵； 2－采樣裝置主體； 3－過濾器；

4－取樣瓶； 5－分流管； 6－推拉桿；

7－活塞； 8－內隔孔板； 9－出水管；

10－容腔； 11－儲水腔； 12－限制孔殼；

13－止水球； 14－進水管； 15－鉆桿；

16－抽水芯管； 17－內濾筒； 18－外濾筒；

19－螺旋鉆； 20－上過濾腔； 21－下過濾腔；

22－第二進水管； 23－第二出水管； 24－連通管；

25－內隔過濾板； 26－加液器； 27－加液管；

28－第三進水管； 29－分支流管； 30－排氣管；

31－第四進水管； 32－罐體； 33－通氣管；

34－第一取水管； 35－壓力計； 36－閥門；

37－封堵塞。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

如圖1、圖2所示，本實施例提供的地下水集成采樣裝置，包括用于采集地下水的采樣裝置主體2、與采樣裝置主體2連接的活塞泵1和用于過濾地下水的過濾器3；過濾器3上連接有用于取樣的取樣瓶4；

活塞泵1包括泵體、推拉桿6和設置在泵體內的活塞7；泵體為中空結構，在泵體內設置有將泵體內部分隔成用于活塞7上下移動的容腔10和用于儲水的儲水腔11的內隔孔板8；在泵體上設置有與儲水腔11連通的進水管14，進水管14與采樣裝置主體2連接；

推拉桿6下端通過設置在泵體上的穿孔與活塞7連接；

在儲水腔11內設置有用于堵住進水管14的止水球13；在儲水腔11內設置有限制止水球13活動范圍的限制孔殼12；

泵體上設置有與儲水腔11連通的出水管9，出水管9通過連通管24與過濾器3連接；在出水管9上設置有限制水流向的止逆閥。

在本實施例中，通過活塞泵1連接采樣裝置主體2，采樣裝置主體2將地下水收集后，通過活塞泵1將地下水排入到過濾器3，經過過濾器3的過濾，地下水流入到取樣瓶4中，完成地下水的取樣采集。

通過推拉桿6推動活塞7在容腔10內移動，當活塞7向上運動的時候，止水球13未封堵住進水管14，地下水能夠通過進水管14流入到儲水腔11中；當推拉桿6帶動活塞7向下運動的時候，由于氣壓的作用，止水球13被氣壓壓在進水管14處，使儲水腔11內的水不會從進水管14流出，從出水管9流出，出水管9上有止逆閥，所以儲水腔11的水只能從出水管9流出，不能從出水管9流入到儲水腔11。

限制孔殼12上有多個孔，水和氣體能夠從限制孔殼12上流入流出；限制孔殼12將止水球13限制在進水管14處，保證在活塞7向下運動的時候，能夠迅速的堵住進水管14，防止地下水從進水管14流出。

在整個過程中隔絕空氣和防止了其他水體的混入，有效的防止水樣氧氣還原狀態的變化和溶解氣體的揮發，保證了水樣成分的原始穩定狀態和采集數據的精確性。

參照圖3所示，進一步地，采樣裝置主體2包括用于采集地下水的罐體32和設置在罐體32上用于測量壓力的壓力計35；罐體32上設置有用于通氣的通氣管33和與進水管14連通的第一取水管34；通氣管33和第一取水管34上均設置有閥門36。

在本實施例中，罐體32上設置有測量罐體32內部壓力的壓力計35，通氣管33通過連接活塞泵1，能夠將罐體32內的氣體排出，使其內部成為負壓狀態，有利于罐體32外的地下水流入到罐體32內；第一取水管34與進水管14連通，在需要取水的時候，通過活塞泵1，將罐體32內的地下水取出。

罐體32為陶土罐，陶土罐具有密集微細孔隙結構，對低滲透沉積層中地下水的匯集具有良好的“匯水擋泥”作用；成本低，匯水效果好，特別適用于低滲泥灘中地下水樣的長期觀察采集；罐體32也可以采用燒結PE材料，它是低壓超高分子量聚乙烯材料燒結而成的微孔材料，對超精度顆粒同樣具有良好的截濾作用。

在使用的時候，將罐體32埋設于預定的深度，將通氣管33與活塞泵1連接，將通氣管33上的閥門36打開，關閉第一取水管34上的閥門36，推拉推拉桿6，使其罐體32內的氣體被抽出；抽氣完成后將通氣管33上的閥門36關閉；使罐體32內部呈現負壓狀態，靜止一段時間，沉積層恢復原狀后，通過壓力計35讀數的增大量，來得到罐體32內匯集地下水的體積，若水量少于取樣量，不定期的檢查壓力計35，并重復降低罐體32內的壓力；達到取樣量要求后，同時打開通氣管33和第一取水管34上的閥門36；通過活塞泵1將罐體32內的地下水，輸送到過濾器3后，進行取樣。

參照圖3所示，進一步地，罐體32上設置有開口，在開口處設置有封堵塞37，通氣管33、第一取水管34和壓力計35均穿過封堵塞37插入到罐體32中；

通氣管33與壓力計35下端位于罐體32的上部，第一取水管34下端位于罐體32下部。

在本實施例中，罐體32上開口處設置有用于封堵的封堵塞37，這樣能夠保證罐體32的密封，在封堵塞37上設置有用于通氣的通氣管33、第一取水管34和壓力計35，第一取水管34深入到罐體32內部深處，這樣取樣的時候，能夠將罐體32內部的地下水取出，能夠將罐體32的地下水收集的更干凈；通氣管33下端位于罐體32內部上端，在對罐體32反復抽氣的時候，將避免收集的地下水被吸走。

參照圖4所示，進一步地，采樣裝置主體2下端設置有用于深入地下的螺旋鉆19，在采樣裝置主體2上端設置有用于旋轉采樣裝置主體2的鉆桿15。

在本實施例中，采樣裝置主體2下端設置螺旋鉆19，通過鉆桿15旋轉整個采樣裝置主體2，通過螺旋鉆19的轉動，采樣裝置主體2能夠深入到地下，進行地下水的收集取樣。

基于上述實施例基礎之上，進一步地，采樣裝置主體2包括外濾筒18、內濾筒17和抽水芯管16；外濾筒18內設置有內濾筒17，在內濾筒17中設置有抽水芯管16；

鉆桿15為中空結構，在鉆桿15上設置有兩個開口，一個開口與抽水芯管16連通，另一個開口通過連通管24與進水管14連通。

在本實施例中，外濾筒18和內濾筒17上均設置有多個過濾孔，在內濾筒17內的中心設置有抽水芯管16，抽水芯管16連接鉆桿15，活塞泵1通過連通管24連接鉆桿15，通過鉆桿15用抽水芯管16將內濾筒17內的收集的地下水運輸到活塞泵1中，實現地下水的收集。

基于上述實施例基礎之上，進一步地，外濾筒18與內濾筒17之間填充有用于過濾的粗砂；內濾筒17與抽水芯管16之間設置有用于過濾的過濾層；在外濾筒18外包裹有用于過濾的過濾網。

為了能夠收集更干凈的地下水，在外濾筒18和內濾筒17之間的空間填充粗砂，在內濾筒17和抽水芯管16之間設置濾芯或者純凈海綿；在將在外濾筒18上包裹過濾網，過濾網可以采用微細目鋼紗網；這樣過濾網、粗砂和海綿形成三級過濾，這樣收集的地下水能夠初步過濾掉雜質，其中濾芯和純凈海綿除了起到過濾的目的，還具有持水的目的，這樣濾芯和海綿將地下水收集在內濾筒17內，這樣有利于抽水芯管16在內濾筒17內吸水。

參照圖5所示，進一步地，過濾器3包括過濾器主體，過濾器主體為中空結構，在過濾器主體內設置有過濾腔，在過濾腔內設置有將過濾腔分隔為上過濾腔20和下過濾腔21的內隔過濾板25；過濾器主體上設置有與上過濾腔20連通的第二進水管22和與下過濾腔21連通的第二出水管23；在第二出水管23上設置有閥門36；

第二出水管23通過分流管5與取樣瓶4連接。

在本實施例中，過濾器主體內為中空的結構，活塞泵1將收集到的地下水通過出水管9排入到上過濾腔20中，經過內隔過濾板25的過濾，地下水進入下過濾腔21；為了能夠更好的過濾地下水，在內隔過濾板25上鋪設有用于過濾的醋酸纖維膜，起到第四層精細過濾地下水的目的。

在過濾器主體外壁上標有容積刻度；其中第二進水管22設置在過濾器主體上的頂蓋上，頂蓋與過濾器主體螺紋連接；這樣方便更換內隔過濾板25上鋪設的用于過濾的過濾膜；過濾器主體上部為圓柱狀，下部為漏斗狀，當通過加液器26將試劑添加到漏斗狀的過濾器主體處，漏斗狀的過濾器主體部分能夠起到對水樣與添加的試劑均勻混合的作用。

參照圖6所示，進一步地，分流管5包括第三進水管28和至少一個分支流管29；第三進水管28通過連通管24與第二出水管23連接，分支流管29通過連通管24與取樣瓶4連接；

在分支流管29上設置有用于開關的閥門36。

為了能夠連接多個取樣瓶4，第二出水管23通過分流管5連接多個取樣瓶4，分流管5的第三進水管28上可以設置多個分支流管29，每一個分支流管29連接一個取樣瓶4；這樣能夠取樣多個；在每一個分支流管29上均設置有閥門36，通過各個閥門36之間的配合，保證每一次地下水僅僅會流入到一個取樣瓶4中，在一個取樣瓶4收集到樣品以后，在通過調控閥門36，使地下水流入到下一個取樣瓶4中，這樣依次能夠取樣多個。

基于上述實施例基礎之上，進一步地，取樣瓶4上設置有第四進水管31和用于排氣或水的排氣管30；第四進水管31與分支流管29通過連通管24連通；在排氣管30上設置有閥門36。

在本實施例中，取樣瓶4上設置有用于排出取樣瓶4中氣體的排氣管30，分支流管29與第四進水管31連通，當取樣瓶4取樣的時候，打開與取樣瓶4相對應的分支流管29上的閥門36，關閉其他分支流管29上的閥門36，地下水經過過濾器3過濾，通過第二出水管23流入第三進水管28，通過打開了閥門36的分支流管29流入到取樣瓶4中，此時取樣瓶4上的排氣管30上的閥門36也打開，這樣地下水流入到取樣瓶4中的時候，取樣瓶4中的氣體從排氣管30中排出，當取樣完成，關閉排氣管30上的閥門36，防止空氣從排氣管30進入到取樣瓶4中，影響樣品。

當取樣瓶4取樣后，斷開連接在分支流管29與第四進水管31之間的連通管24，然后進行封存。

分流管5上的第三進水管28上可以設置兩個分支流管29，這樣每一個分支流管29上連接一個取樣瓶4，這樣在操作的時候，能夠輪流的進行取樣，一個取樣瓶4取樣后，再更換取樣瓶4的時候，另一個分支流管29上的取樣瓶4繼續取樣；這樣重復交替的取樣，能夠收集多樣品。

基于上述實施例基礎之上，進一步地，過濾器主體上設置有加液器26，在加液器26上設置有與下過濾腔21連通的加液管27，在加液管27上設置有閥門36。

在本實施例中，過濾器3上設置有用于加液的加液器26，在加夜器內有用于添加的試劑(如：酸、氯仿或者其他穩定劑)，將試劑按照比例通過加液管27注入下過濾腔21中，在下過濾腔21中與地下水樣品進行均勻混合，有效地避免了空氣接觸和其他雜質的污染。

在加液器26上也標有體積刻度，這樣能夠控制添加試劑的比例。

本發明提供的地下水集成采樣裝置，在使用時，將采樣裝置主體2達到預定的深度，利用活塞泵1，抽取該深度處地下水，并將水樣送到過濾器3，過濾后(根據情況添加穩定劑)的水樣，通過分流管5進入不同的取樣瓶4中進行封存；

整個采樣過程中，裝置對地下水樣進行了多重過濾，能夠除去泥沙和其他微小雜質，保證水樣的清潔穩定性；

從地下水的匯集、抽取、過濾、添加試劑到封存，整套裝置全程有效地隔絕了空氣和其他水體的混入污染，并有效防止水樣氧化還原狀態的變化和溶解氣體的揮發，保證了水樣成分的原始穩定狀態和采集數據的精確性；

整個采樣過程，集成化流水作業，提高了采樣水量，加快了采樣速率，降低了時間、人力成本；

本發明的地下水集成采樣裝置的適用范圍擴大，特別是對中低滲透性含水層，降低了鉆井和大功率泵用電成本，集成化預處理過程，操作便捷高效，保真水樣性質。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。