CN104807671A - 一种人工湿地原位基质采样或监测方法及*** - Google Patents

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张敏
杨扬
麦小蓓
满滢
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Abstract

本发明涉及环境工程技术领域，提供了一种人工湿地原位基质采样或监测***及方法。所述***包括固定装置和采样装置，所述固定装置和采样装置均为空心的柱体，上端开口，下端封闭，侧壁上分布有孔，所述采样装置被固定装置套合。本发明***针对人工湿地基质粒径较大、流散性强、质地坚硬等特点而设计，具有设计简洁、使用方便、对非采样区湿地基质扰动小，造价便宜等优点，非常适合应用于人工湿地内基质的原位采样和人工湿地内部物理化学性质的原位监测。

Description

一种人工湿地原位基质采样或监测方法及***
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，更具体地，涉及一种人工湿地原位基质采样或监测方法及实现该方法的***。
背景技术
人工湿地作为一种节能高效的污水处理生态工程技术，能够用于工业废水，生活用水或污水处理厂尾水深度处理，对其污染物去除机理的研究将有助于湿地构建工艺的优化和运行参数的设计。
基质作为人工湿地的重要组成部分，能固定植物生长，吸附污染物质，为微生物生长提供附着面积。因此基质的采集对开展人工湿地污染物去除机理的研究具有重要意义。
人工湿地基质内部由于不同的基质组成，不同的水力条件，具有不同的物理化学性质，对湿地内基质对污染物的吸附以及基质表面附着的微生物的生长代谢发育造成直接影响。因此，对人工湿地内部环境中物理化学性质的监测具有重要意义。
由于人工湿地经常以砾石、陶粒和沸石等硬质且具流散性的材料作为填料，现有的采样方法和装置不能适应其采样环境。现有技术通常采用挖掘或钻孔的方法完成对人工湿地采样和监测，存在的问题主要是：（1）湿地基质填料粒径较大，质地坚硬，不同于对土壤的采样，传统的挖掘采样法费时费力，采样过程对湿地非采样区基质有较大的扰动，且无法精确控制采样的深度；（2）现有的采样装置往往通过钻孔进入基质深层，采样过程中需花费大量力气和时间，难以适应基质大量采样的要求；（3）物理化学监测仪器探头无法深入人工湿地内部对物理化学性质进行原位监测。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术中无法对填充砾石、陶粒、沸石等质地坚硬，且流散性强材料的人工湿地进行高效快速采样和监测的问题，提供一种人工湿地原位基质采样或监测方法，基于本发明方法，采样、监测方便，省时省力，对非采样区基质干扰小。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种优选的实现本发明方法的***，该***结构简单，造价低廉，使用方便。
本发明的上述目的是通过以下技术方案予以实现的。
提供一种人工湿地原位基质采样或监测方法，包括以下步骤:
S1.湿地构建时将一固定装置竖直埋入人工湿地，所述固定装置上端开口，下端封闭，筒壁布满小孔；
为了利于湿地水体流动且湿地基质不堵塞小孔，所述小孔的孔径不大于人工湿地的填充基质的粒径。
S2.将一采样装置放入固定装置内，所述采样装置的外径小于固定装置的内径；所述采样装置上端开口，下端封闭，筒壁布满小孔，采样装置内充满基质；
S3.采样时将采样装置提出，采集采样装置内基质；
或监控时，将仪器探头浸入固定装置内的开放水体，对人工湿地内物理化学性质进行监测。
优选地，所述固定装置的高度不小于人工湿地的基质填埋深度。
优选地，所述采样装置的高度不小于固定装置的高度。
优选地，所述采样装置的外壁设有刻度，采样时按刻度采集不同深度基质。
优选地，S1步骤所述湿地构建时将若干个固定装置竖直埋入湿地，所述采样装置为对应固定装置的若干个。
优选地，在人工湿地构建时，将所述固定装置竖直埋入湿地底部，固定装置的上端略高于湿地基质床体表面，往所述采样装置内填充湿地基质至0刻度处，然后再将采样装置放入固定装置内，采样装置的0刻度处与人工湿地基质床体表面平齐。
优选地，装置稳定运行一段时间后进行采样，将采样装置提出湿地，根据侧壁刻度采集对应深度基质。
优选地，装置稳定运行一段时间，将仪器探头浸入固定装置内不同深度的水体，对湿地内部物理化学性质进行监测。更优选地，将采样装置提出后，再将仪器探头浸入固定装置内的开放水体中进行监测。
本发明同时提供一种优选的***，用于实现上述人工湿地原位基质采样或监测方法。所述***包括固定装置和采样装置，所述固定装置和采样装置均为空心的柱体，上端开口，下端封闭，侧壁上分布有孔，所述采样装置被固定装置套合。
优选地，所述采样装置的外壁设有刻度。
优选地，所述采样装置的开口端设有手柄。
优选地，所述固定装置或采样装置由金属或PP材料制成，例如可以采用不锈钢材料制成。
优选地，所述固定装置或采样装置均为空心的圆柱体。
相较于现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明改变本领域长久以来的设计思想，在构建人工湿地的时候就设置好采样***并结合人工湿地的构建予以实现，实现对湿地基质的原位采样，测量仪器可以很方便地浸入固定装置内的水体，继而实现对湿地内部理化性质的监测，固定装置有效隔离了采样区和非采样区的基质，采样或监测时对非采样区基质扰动小，基于本发明方法，采样、监测方便，省时省力，对非采样区基质干扰小。
本发明提供的采样或监控***，针对人工湿地基质粒径较大、流散性强、质地坚硬等特点而设计，所述装置分为固定装置和采样装置，固定装置随湿地构建时竖直埋入湿地，采样装置内填充基质后放入固定装置，采样和检测时仅需将采样装置提出，按采样装置外长度刻度采集基质，即可实现对湿地基质的原位采样；采样装置提出后，固定装置内形成了开放水体，方便测量仪器浸入固定装置内的水体，继而实现对湿地内部理化性质的监测，固定装置有效隔离了采样区和非采样区的基质，采样或监测时对非采样区基质扰动小。所述装置具有设计简洁、使用方便、造价便宜等优点，非常适合应用于对人工湿地内基质进行原位采样和对人工湿地内部物理化学性质进行原位监测。
附图说明
图1为实施例2人工湿地原位基质采样和监测装置剖面图。
图2为实施例2人工湿地原位基质采样和监测装置俯视图。
图3为实施例2人工湿地原位基质采样和监测装置应用示意图。
图注：1-手柄；2-采样装置；3-孔；4-固定装置；5-湿地基质；6-出水管；7-进水管；8-人工湿地。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
本实施例提供一种人工湿地原位基质采样或监测方法，包括以下步骤：
S1. 湿地构建时将两个固定装置竖直埋入人工湿地，所述固定装置上端开口，下端封闭，筒壁布满小孔，所述小孔的孔径小于人工湿地的填充基质的粒径，利于湿地水体流动且湿地基质不堵塞小孔，所述固定装置的高度不小于人工湿地的基质填埋深度，并使埋入的固定装置的上端略高于人工湿地基质床体表面；
S2. 取两个采样装置，所述采样装置上端开口，下端封闭，筒壁布满小孔，所述采样装置的高度大于固定装置的高度，采样装置的开口端设有手柄，外壁设有自上而下的刻度，往所述采样装置内填充湿地基质至0刻度处，然后再将两个采样装置分别放入S1所述两个固定装置内，所述采样装置的外径小于对应固定装置的内径，采样装置的0刻度处与人工湿地基质床体表面平齐；
S3.采样时将采样装置提出，按刻度采集不同深度基质；
或监控时，将采样装置提出，将仪器探头浸入固定装置内不同深度的开放水体，对人工湿地内物理化学性质进行监测。
实施例2
如图1~2所示，提供一种用于实现实施例1所述方法的人工湿地原位基质采样或监测装置。所述装置由手柄1、采样装置2和固定装置4组成，所述采样装置2的上端设有手柄1，所述固定装置4和采样装置2均为均为空心圆柱体，上端开口，下端封闭，筒壁布满孔3，所述采样装置2的外径小于固定装置4的内径，所述采样装置2被固定装置4套合，采样装置2的高度高于固定装置4的高度，所述采样装置2的底面置于固定装置4的底部，采样装置2的外壁设有自上而下的长度刻度，所述采样装置2和固定装置4由不锈钢材料制成。
如图3所示，将本实施例所述装置置于人工湿地8内，人工湿地8为水平潜流人工湿地，长宽高为80cm×60cm×80cm，湿地基质5为砾石，填埋高度为60cm。进水管7在人工湿地8底部，出水管6在人工湿地8上部，进水管7和出水管6附近的湿地基质5为粒径大于3cm的砾石，其余区域的湿地基质5的粒径为1~2cm。在人工湿地8构建时，将所述固定装置4竖直埋入湿地，固定装置4的底部置于人工湿地8的底部，固定装置4的上端略高于人工湿地基质床体表面，固定装置4直径为12cm，高60cm，孔3均匀分布在固定装置4的侧壁，直径为1cm，固定装置4的侧壁共有14行孔3，每行有6~9个孔3，每行孔3之间间隔3cm。所述采样装置2直径为10cm，高65cm，孔3均匀分布在采样装置2的侧壁，直径为1cm，采样装置2的侧壁共有15行孔3，每行有6~8个孔3，每行孔3之间间隔3cm。采样装置2的侧壁外距离上端5cm处自上而下标有0~60cm长度刻度，0刻度与湿地基质5床体表面平齐。往采样装置2内填充粒径为1~2cm的湿地基质5砾石至长度刻度为0cm处，将采样装置2放入固定装置4内。
根据需要，人工湿地8内设置了两个上述装置。
基于上述装置的采样方法：装置稳定运行一段时间后，握住手柄1，将采样装置2抽离出固定装置4，按采样装置2外壁的长度刻度，采集对应深度的砾石样品；采样完成后，用新的1~2cm粒径的砾石补充采样装置2内基质至长度刻度为0cm处，将采样装置2重新放回固定装置4内。
基于上述装置的监测方法：采样装置2提出后，固定装置4内形成开放水体，将测量仪器的探头浸入固定装置4内的水体，对湿地内部物理化学性质进行原位监测。
显然，以上所述仅为本发明在水平潜流湿地中的实例，本发明还可应用于垂直潜流湿地等不同类型的湿地中，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种人工湿地原位基质采样或监测方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1.湿地构建时将一固定装置竖直埋入人工湿地，所述固定装置上端开口，下端封闭，筒壁布满小孔；孔径不大于人工湿地的填充基质的粒径；
S2.将一采样装置放入固定装置内，所述采样装置的外径小于固定装置的内径；所述采样装置上端开口，下端封闭，筒壁布满小孔，采样装置内充满基质；
S3.采样时将采样装置提出，采集采样装置内基质；
或监控时，将仪器探头浸入固定装置内的开放水体，对人工湿地内物理化学性质进行监测。
2.根据权利要求1所述人工湿地原位基质采样或监测方法，其特征在于，所述固定装置的高度不小于人工湿地的基质填埋深度。
3.根据权利要求1所述人工湿地原位基质采样或监测方法，其特征在于，所述采样装置的高度不小于固定装置的高度。
4.根据权利要求1所述人工湿地原位基质采样或监测方法，其特征在于，所述采样装置的外壁设有刻度，采样时按刻度采集不同深度基质。
5.根据权利要求1所述人工湿地原位基质采样或监测方法，其特征在于，S1步骤所述湿地构建时将若干个固定装置竖直埋入湿地，所述采样装置为对应固定装置的若干个。
6.一种实现权利要求1至5任一项所述人工湿地原位基质采样或监测方法的***，其特征在于，所述***包括固定装置和采样装置，所述固定装置和采样装置均为空心的柱体，上端开口，下端封闭，侧壁上分布有孔，所述采样装置被固定装置套合。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述采样装置的外壁设有刻度。
8.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述采样装置的开口端设有手柄。
9.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述固定装置或采样装置由金属或PP材料制成。
10.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述固定装置或采样装置均为空心的圆柱体。
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