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一種用于淺水湖泊懸浮顆粒物采集和分離的一體化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于淺水湖泊懸浮顆粒物采集和分離的一體化裝置，包括定位系統(tǒng)、捕集及分離系統(tǒng)；所述定位系統(tǒng)，包括兩個大重錘、浮漂和繩索，所述兩個大重錘分別通過繩索連接所述浮漂；所述捕集及分離系統(tǒng)，包括捕集管和捕集管支架；所述捕集管包括收集漏斗和收集瓶，所述收集漏斗下方連接收集瓶；所述收集瓶為可直接放入離心機進行高速離心分離的多用途瓶子；所述捕集管支架包括水平桿和豎直桿，所述水平桿和豎直桿固定在一起成十字交叉形，所述水平桿上連接有所述捕集管；所述小重錘通過一根繩索連接在所述捕集管支架下端。本發(fā)明的裝置結構簡單，成本低廉，易于加工，可長時間不斷進行樣品采集，使用壽命長。
【專利說明】一種用于淺水湖泊懸浮顆粒物采集和分離的一體化裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于水環(huán)境【技術領域】，具體涉及一種用于淺水湖泊懸浮顆粒物采集和分離的一體化裝置。
【背景技術】
[0002]水體污染已成為一個世界性的環(huán)境問題,2011年,我國26個國控重點湖泊(/K庫)中，IV?V類和劣V類水質的湖泊(水庫)比例分別為50.0%和7.7%。水體中污染物含量的升高一般由外源輸入和內源釋放2種作用方式引起。在外源得到有效控制的時候，內源作用就變得十分明顯。淺水湖泊的一個最大特點是水土界面不斷受到風浪擾動導致表層沉積物、動植物殘體等顆粒物大量懸浮而再次進入水體，而顆粒物在懸浮和沉降過程中會通過吸附、解吸、絡合和絮凝等作用不斷與水體進行相互作用，進而對水質、營養(yǎng)水平和水生生物的生態(tài)風險產(chǎn)生影響。一般來說，懸浮物中營養(yǎng)鹽、重金屬和有毒有害有機物的含量可能比沉積物中高幾倍，是水體溶解態(tài)的幾百倍。因此，研究水體中懸浮物中污染物的含量、空間分布對水生生態(tài)系統(tǒng)中污染物的遷移、轉化以及與其相伴隨的生態(tài)效應具有重要意義。由于天然水體中懸浮顆粒物(SS)濃度較小，要想測定其中懸浮顆粒物中污染物含量及其形態(tài)，必須獲得足夠量的懸浮顆粒物才能開展分析測試，為此必須研制水體懸浮顆粒捕集及分離裝置，用于研究水體中懸浮物的通量、生態(tài)風險以及評估不同水環(huán)境治理工程對底泥擾動的影響。
[0003]專利申請?zhí)?00710195112.7，為胡小貞等人研制的淺水沉積物懸浮物顆粒捕獲器，初步實現(xiàn)了沉積物懸浮顆粒的捕集。
[0004]現(xiàn)有技術的不足:同等高度的情況下，圓柱體的捕集裝置影響顆粒物的收集效率，同時在像太湖這樣風浪較大而平均水深不足2米的湖泊不適用。懸浮顆粒物收集后，沒有實現(xiàn)水體和懸浮物初步分離，不能為后續(xù)的懸浮物的冷凍干燥提供便利。
[0005]一個重錘不能有效防止大風浪擾動，而導致捕集系統(tǒng)傾斜，最終使懸浮顆粒物流失。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明實施例的目的是針對上述現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種捕獲的沉降顆粒物不易流失、并能夠實現(xiàn)顆粒物和水體的初步分離的用于淺水湖泊懸浮顆粒物采集和分離的一體化裝置。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采取的技術方案是:
[0008]一種用于淺水湖泊懸浮顆粒物采集和分離的一體化裝置，包括定位系統(tǒng)、捕集及分離系統(tǒng)；
[0009]所述定位系統(tǒng)，包括兩個大重錘、浮漂和繩索，所述兩個大重錘分別通過繩索連接所述浮漂；所述捕集及分離系統(tǒng)，包括捕集管和捕集管支架；
[0010]所述捕集及分離系統(tǒng)，包括捕集管和捕集管支架；[0011]所述捕集管包括收集漏斗和收集瓶，所述收集漏斗下方連接收集瓶；
[0012]所述捕集管支架包括水平桿和豎直桿，所述水平桿和豎直桿固定在一起成十字交叉形，所述水平桿上連接有所述捕集管；
[0013]所述浮漂通過繩索連接所述捕集管支架。
[0014]所述定位系統(tǒng)還包括小重錘，所述小重錘通過繩索連接所述捕集管支架下端。
[0015]所述收集漏斗采用亞克力有機玻璃制成；所述收集漏斗為錐形漏斗，包括漸縮部和小口的頸部；所述的收集漏斗的漸縮部設有濾網(wǎng)，所述收集漏斗的漸縮部的大口外徑150mm,小口的頸部外徑為20mm,頸長50mm ;所述收集瓶的瓶頸與所述收集漏斗的頸部通過螺紋或卡扣連接。
[0016]所述的收集瓶的材質為聚丙烯和/或聚酰胺；所述收集瓶的容積為250mL或者500mL,所述收集瓶能夠通過瓶蓋密封，所述的收集瓶能夠直接放入離心機進行高速離心分離。
[0017]所述捕集管還包括保護柱，所述收集漏斗和收集瓶固定在所述保護柱內。
[0018]所述的保護柱為中空圓柱體，所述保護柱的內壁與所述收集漏斗的漸縮部的外壁周向連接。
[0019]所述的保護柱的底端設有底蓋，所述底蓋和所述保護柱之間采用螺紋或卡扣的方式固定連接。
[0020]所述水平桿以豎直桿為中心左右對稱，所述水平桿上設有鐵夾與緊固螺栓，所述鐵夾與緊固螺栓固定連接捕集管，每個所述水平桿能夠對稱放置兩個以上的捕集管，所述豎直桿的下端連接小重錘，所述豎直桿的上端通過繩索連接所述浮漂。
[0021 ] 所述水平桿兩端各固定一個捕集管。
[0022]所述豎直桿的上下兩端均設有鐵環(huán)，所述鐵環(huán)連接繩索。
[0023]本發(fā)明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0024]本發(fā)明的定位系統(tǒng)可以將懸浮顆粒捕集系統(tǒng)精確定位于水體的指定位置，而不會因風浪、湖流等水動力原因而產(chǎn)生位置的移動，為有針對性地研究水環(huán)境治理工程對底泥再懸浮的影響提供技術支持；本發(fā)明的捕集及初步分離系統(tǒng)可有效地收集沉積物懸浮的顆粒，并通過收集漏斗的頸部實現(xiàn)懸浮物顆粒的初步分離、貯存；本發(fā)明的懸浮顆粒樣品收集瓶可直接放入離心機內進行離心分離，為后續(xù)的懸浮顆粒的分析、測試提供便利；本發(fā)明的捕集管支架可方便的與懸浮顆粒捕集管相連，取樣時可只取下懸浮顆粒樣品收集瓶，便于取樣時現(xiàn)場操作；所本發(fā)明的裝置結構簡單，成本低廉，易于加工，裝拆更換零部件方便，可長時間不斷進行樣品采集，使用壽命長。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明實施例提供的一體化裝置的結構示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實施例提供的定位系統(tǒng)位于水體中的結構示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明實施例提供的捕集管的結構示意圖；
[0028]圖4是本發(fā)明實施例提供的捕集管支架的一種結構示意圖；
[0029]圖5是本發(fā)明實施例提供的捕集管支架的另一種結構示意圖。
[0030]圖中:[0031]I定位系統(tǒng)，10大重錘，11浮漂，12繩索，13小重錘；
[0032]2捕集及分離系統(tǒng)，
[0033]20捕集管，201收集漏斗，202收集瓶，203保護柱，204底蓋，205濾網(wǎng)，
[0034]21捕集管支架，
[0035]210水平桿，2100鐵夾，2101緊固螺栓，
[0036]211豎直桿，2110鐵環(huán)。
【具體實施方式】
[0037]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0038]參見圖1、圖2和圖3和圖4，一種用于淺水湖泊懸浮顆粒物采集和分離的一體化裝置，包括定位系統(tǒng)1、捕集及分離系統(tǒng)2 ;
[0039]定位系統(tǒng)I，包括兩個大重錘10、浮漂11和繩索12，兩個大重錘10分別通過繩索12連接浮漂11 ；
[0040]捕集及分離系統(tǒng)2，包括捕集管20和捕集管支架21 ；
[0041]捕集管20包括收集漏斗201和收集瓶202，收集漏斗201下方連接收集瓶202 ；
[0042]捕集管支架21包括水平桿210和豎直桿211，水平桿210和豎直桿211固定在一起成十字交叉形，水平桿210上連接有捕集管20 ；
[0043]本發(fā)明的定位系統(tǒng)實現(xiàn)裝置的水平和垂直方向精確定位，使捕集管準確定位于特定點位和指定深度，并且收集漏斗開口方向垂直于水平。捕集-初步分離系統(tǒng)實現(xiàn)水體懸浮顆粒的收集和初步分離。定位系統(tǒng)包括兩個大重錘、一個浮漂和繩索。兩個大重錘是由金屬或水泥材料制成的扁平狀實心塊體，重量大于浮漂浮力，兩個大重錘分別沉入湖底指定區(qū)域，使捕集及分離系統(tǒng)位于兩個大重錘之間，兩個大重錘保證本發(fā)明的捕集及分離系統(tǒng)固定于湖泊中的某一位置而不會受水流和風浪影響而發(fā)生位移。浮漂使用泡沫浮體和/或空心塑料浮體，浮力大于捕集及分離系統(tǒng)的重量，而遠遠小于兩個大重錘重量之和，并且始終保持浮漂懸浮于水體中或者漂浮于湖面之上。在浮漂與大重錘的共同牽引下，捕集及分離系統(tǒng)被固定在水下指定深度，并使捕集管開口垂直向上。
[0044]參見圖1和圖2，定位系統(tǒng)I還包括小重錘13，I小重錘13通過繩索12連接浮漂11，小重錘13通過繩索12連接捕集管支架21下端。
[0045]設置小重錘，為了更好的保持捕集及分離系統(tǒng)始終垂直。此時浮漂的浮力大于捕集及分離系統(tǒng)和小重錘重量之和。
[0046]參見圖3，收集漏斗201采用亞克力有機玻璃制成；收集漏斗201為錐形漏斗，包括漸縮部和小口的頸部；收集漏斗201的漸縮部設有濾網(wǎng)205，收集瓶202的瓶頸與收集漏斗201的頸部通過螺紋或卡扣連接。收集瓶202的材質為聚丙烯和/或聚酰胺。收集瓶202的容積為250mL或者500mL，收集瓶202能夠通過瓶蓋密封。
[0047]本發(fā)明捕集及分離系統(tǒng)實現(xiàn)垂向遷移懸浮物顆粒的完整收集。收集漏為懸浮顆粒物捕集系統(tǒng)的樣品收集入口端，為一正置的漏斗；收集瓶作為盛裝懸浮顆粒樣品的容器，所述的收集瓶容積大小為250mL或者500mL，并且佩帶相應瓶蓋；收集瓶可以直接放進離心機的250mL或者500mL轉子里，以方便將收集到懸浮顆粒物通過合適轉速的離心作用而與水體分離；收集瓶的材質選用可以承受高轉速壓力且不容易析出污染物的材質，優(yōu)選材質為聚丙烯和/或聚酰胺。
[0048]本發(fā)明的收集瓶為可直接放入離心機進行高速離心分離的多用途瓶子，使用方便，也防止了收集樣品的流失。
[0049]為使本發(fā)明的裝置的結構更加簡單易于操作和安裝，收集漏斗與收集瓶之間均采用螺紋或卡扣的方式固定連接。優(yōu)選的，所述收集瓶的瓶頸上形成外螺紋，收集漏斗的頸部形成內螺紋，由內外螺紋的相互咬合實現(xiàn)收集瓶與收集漏斗的固定密封。
[0050]本發(fā)明收集漏斗開口處有大孔徑濾網(wǎng)，以防止樹葉、雜草等進入收集漏斗，且大孔徑濾網(wǎng)直接與收集漏斗的大口內壁相接。
[0051]本發(fā)明的大孔徑濾網(wǎng)采用亞克力有機玻璃制成，可用焊接或者膠水粘貼方式與收集漏斗的大口內壁相接。
[0052]為使收集漏斗201的收集效果更好且實現(xiàn)懸浮顆粒物的初步分離，收集漏斗201尺寸為:收集漏斗201漸縮部大口外徑150mm，小口的頸部外徑為20mm，頸長50mm，頸上螺紋16個。收集漏斗201尺寸的設計可以根據(jù)試驗研究需要進行調節(jié)，若所需要的懸浮顆粒物的質量較大，可適當調節(jié)漏斗的大口尺寸。
[0053]參見圖3，捕集管20還包括保護柱203，收集漏斗201的長頸和收集瓶202固定在保護柱203內。保護柱203優(yōu)選為中空圓柱體，保護柱203的內壁與收集漏斗201的漸縮部的外壁周向連接，連接方式可以采用焊接或者膠水粘貼。
[0054]設置保護柱可以減小水體中強大的水流對收集漏斗的長頸及收集瓶的沖擊，以固定和保護保護柱內的收集漏斗及收集瓶。保護柱的直徑應根據(jù)漏斗的大口尺寸而定，一般直徑為90cm。當然，如果收集瓶和收集漏斗能夠有足夠的剛度和能在水中保持足夠的穩(wěn)定性，也可以不設置保護柱。保護柱的柱高是由收集漏斗的長度以及收集瓶的高度決定的，收集瓶以及收集漏斗的尺寸確定后，保護柱的柱高即可確定。
[0055]保護柱203的底端設有一外置可拆卸的底蓋204，底蓋204和保護柱203之間采用螺紋或卡扣的方式固定連接。以方便放置及取下收集瓶。
[0056]本發(fā)明的捕集管在保證懸浮顆粒物被有效收集的同時，還不易受到外界干擾而流失。本裝置帶有長頸的收集漏斗結合可與離心機相匹配的樣品收集瓶，有效的實現(xiàn)了懸浮顆粒的有效收集和初步分離。
[0057]參見圖1和圖5，水平桿210以豎直桿211為中心左右對稱，水平桿210上設有鐵夾2100與緊固螺栓2101，鐵夾2100與緊固螺栓2101固定連接捕集管20，每個水平桿21能夠對稱放置兩個以上的捕集管20，豎直桿211的下端連接I個小重錘13，豎直桿211的上端通過繩索12連接浮漂11。參見圖4，作為優(yōu)選，水平桿210兩端各固定一個捕集管20。豎直桿211的上下兩端均設有鐵環(huán)2110，鐵環(huán)2110連接繩索12。
[0058]本發(fā)明的捕集管支架由“十”字形不銹鋼管架、緊固螺栓和捕集管用鐵夾組成?！笆弊中尾讳P鋼管架的豎直桿上下兩端各有一個鐵環(huán)，上端鐵環(huán)通過繩索連接浮漂，下端鐵環(huán)通過繩索和小重錘相連，與上端鐵環(huán)相連接的浮漂可以保證使捕集及分離系統(tǒng)懸浮于一定水深，與下端鐵環(huán)相連接的小重錘可以保證裝置在湖水中的垂直性，捕集管用鐵夾與緊固螺栓固定在水平桿，每個捕集管支架可對稱放置多個捕集管，優(yōu)選方案是如圖5所示，兩邊各放置一個捕集管。[0059]本發(fā)明的繩索可選用尼龍繩。
[0060]本發(fā)明組裝及分離過程:
[0061]I)將收集瓶202通過螺紋與收集漏斗201相連，然后將保護柱203的底蓋204擰緊；
[0062]2)分別將保護柱203對稱地固定在捕集管支架21的鐵夾2100上，擰緊緊固螺栓2101 ；
[0063]3)用繩索12將小重錘13連接到“十”字型捕集管支架下端鐵環(huán)2110上；
[0064]4)分別用繩索12將浮漂13牢固連接在捕集管支架上端鐵環(huán)2110上繩索12的長度根據(jù)研究水深確定。
[0065]5)將連接牢固的一體化裝置投放至指定區(qū)域，比如沉水植物恢復區(qū)，讓浮漂11懸浮于水面之下，開始收集懸浮顆粒物，同時用GPS定位投放地點和記錄投放時間。
[0066]6)待實驗所規(guī)定時間后，在研究區(qū)域拉出捕集管支架，注意只需拉動浮漂11與捕集管支架21連接的尼龍繩，就可以將捕集管20拉出水面之上，取出懸浮顆粒物收集瓶202，然后重新?lián)Q上清洗干凈的未使用收集瓶202，將整個裝置再次投入水中，繼續(xù)開展實驗；
[0067]7)將收集瓶202放入離心機高速離心，實現(xiàn)懸浮顆粒物和水體的分離，然后將離心后的懸浮物放入冷凍干燥機內冷凍干燥。根據(jù)實驗需要，測定本發(fā)明裝置收集的懸浮顆粒物的重量，同時開展相應的實驗分析，用于評估水環(huán)境治理工程對底泥擾動的影響，或者研究水體中懸浮物的通量、生態(tài)風險等。
[0068]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于淺水湖泊懸浮顆粒物采集和分離的一體化裝置，其特征在于，包括定位系統(tǒng)、捕集及分尚系統(tǒng)； 所述定位系統(tǒng)，包括兩個大重錘、浮漂和繩索，所述兩個大重錘分別通過繩索連接所述浮漂；所述捕集及分離系統(tǒng)，包括捕集管和捕集管支架； 所述捕集及分離系統(tǒng)，包括捕集管和捕集管支架； 所述捕集管包括收集漏斗和收集瓶，所述收集漏斗下方連接收集瓶； 所述捕集管支架包括水平桿和豎直桿，所述水平桿和豎直桿固定在一起成十字交叉形，所述水平桿上連接有所述捕集管； 所述浮漂通過繩索連接所述捕集管支架。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于淺水湖泊懸浮顆粒物采集和分離的一體化裝置，其特征在于，所述定位系統(tǒng)還包括小重錘，所述小重錘通過繩索連接所述捕集管支架下端。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于淺水湖泊懸浮顆粒物采集和分離的一體化裝置，其特征在于，所述收集漏斗采用亞克力有機玻璃制成；所述收集漏斗為錐形漏斗，包括漸縮部和小口的頸部；所述的收集漏斗的漸縮部設有濾網(wǎng)，所述收集漏斗的漸縮部的大口外徑150mm，小口的頸部外徑為20mm，頸長50mm ;所述收集瓶的瓶頸與所述收集漏斗的頸部通過螺紋或卡扣連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于淺水湖泊懸浮顆粒物采集和分離的一體化裝置，其特征在于，所述的收集瓶的材質為聚丙烯和/或聚酰胺；所述收集瓶的容積為250mL或者500mL,所述收集瓶能夠通過瓶蓋密封，所述的收集瓶能夠直接放入離心機進行高速離心分離。
5.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的用于淺水湖泊懸浮顆粒物采集和分離的一體化裝置，其特征在于，所述捕集管還包括保護柱，所述收集漏斗和收集瓶固定在所述保護柱內。
6.根據(jù)權利要求5所述的用于淺水湖泊懸浮顆粒物采集和分離的一體化裝置，其特征在于，所述的保護柱為中空圓柱體，所述保護柱的內壁與所述收集漏斗的漸縮部的外壁周向連接。
7.根據(jù)權利要求5所述的用于淺水湖泊懸浮顆粒物采集和分離的一體化裝置，其特征在于，所述的保護柱的底端設有底蓋，所述底蓋和所述保護柱之間采用螺紋或卡扣的方式固定連接。
8.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的用于淺水湖泊懸浮顆粒物采集和分離的一體化裝置，其特征在于，所述水平桿以豎直桿為中心左右對稱，所述水平桿上設有鐵夾與緊固螺栓，所述鐵夾與緊固螺栓固定連接捕集管，每個所述水平桿能夠對稱放置兩個以上的捕集管，所述豎直桿的下端連接小重錘，所述豎直桿的上端通過繩索連接所述浮漂。
9.根據(jù)權利要求8所述的用于淺水湖泊懸浮顆粒物采集和分離的一體化裝置，其特征在于，所述水平桿兩端各固定一個捕集管。
10.根據(jù)權利要求8所述的用于淺水湖泊懸浮顆粒物采集和分離的一體化裝置，其特征在于，所述豎直桿的上下兩端均設有鐵環(huán)，所述鐵環(huán)連接繩索。
【文檔編號】G01N1/10GK103868760SQ201210535157
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月12日 優(yōu)先權日:2012年12月12日
【發(fā)明者】姜霞, 王書航, 宋倩文, 王雯雯, 王巖, 王坤, 王金枝, 保玉鐲 申請人:中國環(huán)境科學研究院