本发明公开了一种水利水电工程施工生产废水多功能检测装置及检测方法，包括试样采集装置、试样处理系统、信号采集处理装置;所述试样采集装置包括采样筒、连接伸缩杆、握杆、上下联动阀门、电机，用于采集水利水电工程施工生产废水试样;所述试样处理系统包括悬浮物过滤筛分干燥系统和浮油分离称量系统，用于检测试样中悬浮颗粒的含量和浮油的含量;信号采集处理装置包括空气温度感应器、水浴加热器内液体温度感应器以及计算机。本发明装置具有结构简单、生产和使用成本低、易操作及便于携带等优点，能够迅速准确地分析水利水电工程施工生产废水的污染物质及其所含的量，为指导水利水电工程施工生产废水处理工程工艺设计提供必要的基础资料。

　　1.水利水电工程施工生产废水多功能检测装置，其特征在于：包括两个试样采集 装置、试样处理系统、信号采集处理系统;

　　所述试样采集装置包含采样筒、连接伸缩杆、握杆、上联动阀门、下联动阀门、电 机和深度探测显示仪，采样筒内设有上联动阀门和下联动阀门，上联动阀门的外圈设有 齿轮，电机与传动轴连接，传动轴上设有与上联动阀门啮合的齿轮，上联动阀门与下联 动阀门通过联动杆连接，采样筒通过连接伸缩杆与握杆连接，采样筒外侧壁上设有深度 探测显示仪;

　　所述试样处理系统包含浮物过滤筛分干燥系统和浮油分离称量系统，所述浮物过滤 筛分干燥系统包含第一水油分离器、干燥室、位于干燥室内的筛分装置、位于干燥室内 的多级筛分过滤筛和空气加热交换机，第一水油分离器包含第一入口、第一出口和第二 出口，第一水油分离器设有第一总阀门，第一出口和第二出口上设有第一分阀门和第二 分阀门，第一水油分离器第一入口与第一个采样筒连接，第一出口与多级筛分过滤筛的 顶部连接，多级筛分过滤筛与筛分装置连接，筛分装置位于环形电子称上，环形电子称 位于底座上，空气加热交换机与干燥室连通;

　　所述浮油分离称量系统包含第二水油分离器、水浴加热装置、冷凝系统及萃取剂收 集器，所述第二水油分离器包含第二入口、第三出口和第四出口，第二水油分离器设有 第二总阀门，第三出口和第四出口上设有第三分阀门和第四分阀门，所述第二入口与第 二个采样筒连接，第四出口与水浴加热装置连接，水浴加热装置顶部通过导管与萃取剂 收集器连接，导管上安装有冷凝系统;

　　所述信号采集处理系统包含位于干燥室内的空气温度感应器、水浴加热装置内的液 体温度感应器以及计算机，空气温度感应器和液体温度感应器均与计算机相连接，计算 机与空气加热交换机和环形电子称连接。

　　2.根据权利要求1所述的水利水电工程施工生产废水多功能检测装置，其特征在 于：所述水浴加热装置包含水浴加热器、位于水浴加热器内的水浴加热瓶，水浴加热器 底部设有可控式加热器，水浴加热器内加入2/3深度的水，且水面将水浴加热瓶的下部 球状体淹没2/3，水浴加热瓶在颈部被固定栓与支架固定在一起，支架位于测试台上。

　　3.根据权利要求1所述的水利水电工程施工生产废水多功能检测装置，其特征在 于：所述冷凝系统包含微型真空泵、贮水箱、进水导管、出水导管与冷凝管，所述冷凝 管套在导管上，冷凝管的上端通过出水导管与贮水箱连接，冷凝管的下端通过进水导管 与微型真空泵连接，微型真空泵与贮水箱连接，通过微型真空泵将贮水箱里的水送入冷 凝管中，经过出水导管回流到贮水箱中构成水循环。

　　4.根据权利要求1所述的水利水电工程施工生产废水多功能检测装置，其特征在 于：所述多级筛分过滤筛包括100μm过滤筛、50μm过滤筛、20μm过滤筛、10μm 过滤筛、1μm过滤筛，100μm过滤筛、50μm过滤筛、20μm过滤筛、10μm过滤筛 和1μm过滤筛依次从上到下依次位于干燥室内。

　　5.根据权利要求4所述的水利水电工程施工生产废水多功能检测装置，其特征在 于：所述100μm过滤筛、50μm过滤筛、20μm过滤筛、10μm过滤筛、1μm过滤 筛的上半部分侧壁为镂空透气孔外壁，底部设有微孔，每个过滤筛内部放置对应的滤纸， 滤纸形状与过滤筛内部形状吻合。

　　6.根据权利要求1所述的水利水电工程施工生产废水多功能检测装置，其特征在 于：所述采样筒为圆筒状，工作时全部没入水中，在连接伸缩杆的伸缩配合下可在不同 深度采集废水水样，所述连接伸缩杆为轻质刚性杆。

　　7.根据权利要求1所述的水利水电工程施工生产废水多功能检测装置，其特征在 于：所述第一水油分离器和第二水油分离器均为圆底烧瓶形结构，第一水油分离器和第 二水油分离器的上部为圆管状，中间一段为变窄段，窄段上部为宽口段，宽口段与所述 试样采集装置的下端密闭衔接。

　　8.一种水利水电工程施工生产废水多功能检测装置的检测方法，其特征在于，包 括以下步骤：

　　(1)安装实验装置时称取萃取剂收集器及其自带瓶塞重量记为m1，称取试样采集 装置重量记为m2，按图安装实验装置后从第一水油分离器和第二水油分离器的上部开口 处分别加入工业上CCl4试剂20ml，通过电机开启试样采集装置的上联动阀门和下联动 阀门，将采样筒垂直放入待测水体中并完全淹没采样筒后，仍通过电机关闭上联动阀门 和下联动阀门取出满筒采样筒的水样为100ml，称取试样采集装置及其满筒水样质量记 为m3，分别称取100μm过滤筛、50μm过滤筛、20μm过滤筛、10μm过滤筛、1μm过 滤筛对应的滤纸重量分别记为m6、m7、m8、m9、m10;

　　(2)将采样筒保持上联动阀门和下联动阀门关闭状态，将采样筒安放于第一水油 分离器和第二水油分离器顶部，保持第一水油分离器和第二水油分离器的第一总阀门和 第二总阀门关闭，再通过电机开启试样采集装置的上联动阀门和下联动阀门，采样筒内 试样则在重力作用下通过较细管形成较高流速的柱状水流自流进入第一水油分离器和 第二水油分离器，并与之前已放入的CCl4试剂自动混合，静置后CCl4试剂与萃取后的待 测试样自动分离;

　　(3)待CCl4试剂与萃取后的待测试样自动分离后，关闭第一水油分离器上的倒“Y” 形管支管第二分阀门、开启第一水油分离器上的倒“Y”形管另一支管处第一分阀门后， 再开启第一水油分离器上的倒“Y”形管主管上第一总阀门，并用废液收集容器收集第 一分阀门放出的CCl4石油混合溶剂;

　　(4)待CCl4石油混合溶剂排放净时关闭倒“Y”形管另一支管处第一分阀门，开启 倒“Y”形管支管第二分阀门，此时萃取后的待测试样中大部分水在重力作用下逐层经 过过滤筛直到底端被排除，留下试样中的悬浮物和小部分水根据级配留在每个过滤筛的 滤纸上;在开启倒“Y”形管支管第一分阀门时开启计算机及其空气加热交换机，对干 燥室进行恒温103℃～105℃加热并按5L/min速率交换干燥室内外空气，待环形电子称通 过导线反馈给计算机的质量在一分钟内相差±0.1g时，计算机停止加热指令通过导线传 给空气加热交换机，使其空气加热功能停止运行，空气交换功能继续工作，以降低干燥 室内温度，直至空气温度感应器反馈给计算机的温度为环境温度时，计算机给出指令让 空气加热交换机完全处于停止工作状态;

　　(5)待CCl4试剂与萃取后的待测试样自动分离后，开启第二水油分离器上的倒“Y” 形管支管处第三分阀门、关闭第二水油分离器上的倒“Y”形管支管第四分阀门后，再 开第二水油分离器上的倒“Y”形管主管上第二总阀门以及取掉夹在水浴加热瓶通气管 上的止气夹，萃取后的待测试样在重力作用下自动进入水浴加热瓶，水浴加热器内加入 2/3深度的水，且水面将水浴加热瓶的下部球状体淹没2/3，水浴加热瓶在颈部被固定 栓与整个装置固定在一起;

　　(6)在开启第二水油分离器上的倒“Y”形管主管上第二总阀门的时候已经向水浴 加热器内加入2/3深度的水并让可控式加热器对水浴加热器内的水进行加热，水浴加热 器内液体温度感应器实时将温度信号传入计算机，计算机通过控制加热器保持水浴加热 器内水温在76.8±0.2℃;

　　(7)在开启第二水油分离器上的倒“Y”形管主管上第二总阀门的时候向贮水箱(24) 内加入贮水箱深度2/3的水，并开启微型真空泵，使贮水箱内的水通过冷凝管进水导管 进入冷凝管，博乐体育通过冷凝管出水导管回到贮水箱;

　　(8)待冷凝管末端在2min内并未滴出分馏出的CCl4可认为此时已经分馏完成，量 取分馏完成后萃取剂收集器、自带瓶塞及其分馏完成后收集器内萃取剂总重量记为m4; 打开收集器上的倒“Y”形管支管第四阀门，接取除油后的试样，并称取质量记为m5;

　　(9)待计算机给出指令让空气加热交换机完全处于停止工作状态后，小心取出100 μm过滤筛(14)、50μm过滤筛(15)、20μm过滤筛(16)、10μm过滤筛(17)、1μm过滤 筛对应的滤纸分别对应的滤纸连同滤纸上的残留物并一一称重，分别对应记为m11、m12、 m13、m14、m15;

　　(10)按照以上(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)步骤，进行后按照下面 的公式计算污染物中油类含量、悬浮物含量情况以及对应的级配分布：

　　本发明涉及一种水利水电工程施工生产废水多功能检测装置及检测方法，属于水利 水电工程施工产生的废水污染物种类及其对应含量测量技术领域

　　水利水电工程施工主要分为施工准备阶段、主体工程施工期、运行期三个阶段。施 工期的水污染源主要为生产废水和生活污水两大部分。生产废水主要来源于砂石料加工 废水、混凝土拌和系统冲洗废水，机车修理系统的含油污水和基坑排水;污染物是悬浮 物、油类和碱性物质，其中以含悬浮物废水最多，油类和碱性废水较少;废水均为间歇 式排放。施工期废水对受纳水体最严重的影响在于其输入了大量的颗粒固体物质，而这 些固体负荷将对受纳水体产生多方面的影响：(1)水体中固体浓度过大，会改变植物、 无脊椎动物、脊椎动物的结构和生长。根据Karr和Schlosser的研究，SS浓度超过 20000mg/l就会造成成龄鱼死亡，从而直接对水生生物造成影响;(2)固体浓度过高会 降低水的透明度，并导致受纳水体浊度的波动变化;(3)固体物质大量沉积于河底，会 改变原有底栖生物的生境，并引发许多与河床底泥有关的问题。(4)另外，由于固体物 质的沉积使得附着于其上的有毒物质如重金属、有毒有机物等在底泥中累积，从而对水 体造成长期的、潜在的影响。可见固体物质的大量排入对水体造成的污染是重大的，而 且有些还伴随着有毒物质的污染，这种污染是长期的、潜在的污染。而含油废水，博乐体育排入 地表后不仅恶化水质，危害水资源、影响农作物生长、污染大气、危害人体健康而且还 会影响受纳水体的美学价值。

　　目前水利水电工程施工高浓度悬浮物废水处理已出现运行稳定可靠，经济适用，工 艺路线短，占地面积小的处理工艺和设备，如DH高效旋流污水净化器和橡胶真空带式 过滤机联合处理的工艺等。这些运行稳定可靠，经济适用，工艺路线短，占地面积小的 处理工艺和设备在处理水利水电工程施工高浓度悬浮物废水时，普遍采用了加入絮凝剂 进行絮凝沉淀或者采用了加入絮凝剂进行絮凝沉淀后再进行其他物理的处理加快沉降 分离。

　　现阶段，对含悬浮物废水的实验方法一般采用GB11901-89提供的重量法，虽然该 重量法的测量精度相当高，但其操作复杂、操作流程耗时相对较长以及野外工地适应性 较弱或者不能正常进行实验，因此不适合在高浓度悬浮物废水净化工程中大范围的推广 使用;而对水中含油量测量方法:(1)重量法:不受油品种类限制，但操作复杂，灵敏 度低，测定结果难于比较，难以区分油类物质与非油类的有机物质;(2)紫外分光光度 法:操作简单，精密度好，灵敏度高，但标准油的取得比较困难，数据可比性差;(3) 非分散红外法:测定结果的可比性较好，但测定矿物油时，需要消除其它非烃类有机物 的干扰;(4)荧光法是最为灵敏的测油方法，测定对象是矿物油类，但当油品组分中芳 烃数目不同时，所产生的荧光强度差别很大。这些方法无法在水利水电工程施工条件下 对施工产生的废水含油量和悬浮物含量情况进行快速准确的测量。

　　发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种水利水电工程施工生 产废水多功能检测装置及检测方法，对施工产生的废水含油量和悬浮物含量情况进行快 速准确的测量。

　　技术方案：为解决上述技术问题，本发明的水利水电工程施工生产废水多功能检测 装置，包括两个试样采集装置、试样处理系统、信号采集处理系统;

　　所述试样采集装置包含采样筒、连接伸缩杆、握杆、上联动阀门、下联动阀门、电 机和深度探测显示仪，采样筒内设有上联动阀门和下联动阀门，上联动阀门的外圈设有 齿轮，电机与传动轴连接，传动轴上设有与上联动阀门啮合的齿轮，上联动阀门与下联 动阀门通过联动杆连接，采样筒外侧壁上设有深度探测显示仪;

　　所述试样处理系统包含浮物过滤筛分干燥系统和浮油分离称量系统，所述浮物过滤 筛分干燥系统包含第一水油分离器、干燥室、位于干燥室内的筛分装置、位于干燥室内 的多级筛分过滤筛和空气加热交换机，第一水油分离器包含第一入口、第一出口和第二 出口，第一水油分离器设有第一总阀门，第一出口和第二出口上设有第一分阀门和第二 分阀门，第一水油分离器第一入口与第一个采样筒连接，第一出口与多级筛分过滤筛的 顶部连接，多级筛分过滤筛与筛分装置连接，筛分装置位于环形电子称上，环形电子称 位于底座上，空气加热交换机与干燥室连通;

　　所述浮油分离称量系统包含第二水油分离器、水浴加热装置、冷凝系统及萃取剂收 集器，所述第二水油分离器包含第二入口、第三出口和第四出口，第二水油分离器设有 第二总阀门，第三出口和第四出口上设有第三分阀门和第四分阀门，所述第二入口与第 二个采样筒连接，第四出口与水浴加热装置连接，水浴加热装置顶部通过导管与萃取剂 收集器连接，导管上安装有冷凝系统;

　　所述信号采集处理系统包含位于干燥室内的空气温度感应器、水浴加热装置内的液 体温度感应器以及计算机，空气温度感应器和液体温度感应器均与计算机相连接，计算 机与空气加热交换机和环形电子称连接。

　　作为优选，所述水浴加热装置包含水浴加热器、位于水浴加热器内的水浴加热瓶， 水浴加热器底部设有可控式加热器，水浴加热器内加入2/3深度的水，且水面将水浴加 热瓶的下部球状体淹没2/3，水浴加热瓶在颈部被固定栓与支架固定在一起，支架位于 测试台上。

　　作为优选，所述冷凝系统包含微型真空泵、贮水箱、进水导管、出水导管与冷凝管， 所述冷凝管套在导管上，冷凝管的上端通过出水导管与贮水箱连接，冷凝管的下端通过 进水导管与微型真空泵连接，微型真空泵与贮水箱连接，通过微型真空泵将贮水箱里的 水送入冷凝管中，经过出水导管回流到贮水箱中构成水循环。

　　作为优选，所述多级筛分过滤筛包括100μm过滤筛、50μm过滤筛、20μm过滤 筛、10μm过滤筛、1μm过滤筛，100μm过滤筛、50μm过滤筛、20μm过滤筛、10 μm过滤筛和1μm过滤筛依次从上到下依次位于干燥室内。

　　作为优选，所述100μm过滤筛、50μm过滤筛、20μm过滤筛、10μm过滤筛、 1μm过滤筛的上半部分侧壁为镂空透气孔外壁，底部设有微孔，每个过滤筛内部放置 对应的滤纸，滤纸形状与过滤筛内部形状吻合。

　　作为优选，所述采样筒为圆筒状，工作时全部没入水中，在连接伸缩杆的伸缩配合 下可在不同深度采集废水水样，所述连接伸缩杆为轻质刚性杆。

　　作为优选，所述第一水油分离器和第二水油分离器均为圆底烧瓶形结构，第一水油 分离器和第二水油分离器的上部为圆管状，中间一段为变窄段，窄段上部为宽口段，宽 口段与所述试样采集装置的下端密闭衔接。

　　(1)安装实验装置时称取萃取剂收集器及其自带瓶塞重量记为m1，称取试样采集 装置重量记为m2，按图安装实验装置后从第一水油分离器和第二水油分离器的上部开口 处分别加入工业上CCl4试剂20ml，通过电机开启试样采集装置的上联动阀门和下联动 阀门，将采样筒垂直放入待测水体中并完全淹没采样筒后，仍通过电机关闭上联动阀门 和下联动阀门取出满筒采样筒的水样为100ml，称取试样采集装置及其满筒水样质量记 为m3，分别称取100μm过滤筛、50μm过滤筛、20μm过滤筛、10μm过滤筛、1μm过 滤筛对应的滤纸重量分别记为m6、m7、m8、m9、m10;

　　(2)将采样筒保持上联动阀门和下联动阀门关闭状态，将采样筒安放于第一水油 分离器和第二水油分离器顶部，保持第一水油分离器和第二水油分离器的第一总阀门和 第二总阀门关闭，再通过电机开启试样采集装置的上联动阀门和下联动阀门，采样筒内 试样则在重力作用下通过较细管形成较高流速的柱状水流自流进入第一水油分离器和 第二水油分离器，并与之前已放入的CCl4试剂自动混合，静置后CCl4试剂与萃取后的待 测试样自动分离;

　　(3)待CCl4试剂与萃取后的待测试样自动分离后，关闭第一水油分离器上的倒“Y” 形管支管第二分阀门、开启第一水油分离器上的倒“Y”形管另一支管处第一分阀门后， 再开启第一水油分离器上的倒“Y”形管主管上第一总阀门，并用废液收集容器收集第 一分阀门放出的CCl4石油混合溶剂;

　　(4)待CCl4石油混合溶剂排放净时关闭倒“Y”形管另一支管处第一分阀门，开启 倒“Y”形管支管第二分阀门，此时萃取后的待测试样中大部分水在重力作用下逐层经 过过滤筛直到底端被排除，留下试样中的悬浮物和小部分水根据级配留在每个过滤筛的 滤纸上;在开启倒“Y”形管支管第一分阀门时开启计算机及其空气加热交换机，对干 燥室进行恒温103℃～105℃加热并按5l/min速率交换干燥室内外空气，待环形电子称通 过导线反馈给计算机的质量在一分钟内相差±0.1g时，计算机停止加热指令通过导线传 给空气加热交换机，使其空气加热功能停止运行，空气交换功能继续工作，以降低干燥 室内温度，直至空气温度感应器反馈给计算机的温度为环境温度时，计算机给出指令让 空气加热交换机完全处于停止工作状态;

　　(5)待CCl4试剂与萃取后的待测试样自动分离后，开启第二水油分离器上的倒“Y” 形管支管处第三分阀门、关闭第二水油分离器上的倒“Y”形管支管第四分阀门后，再 开第二水油分离器上的倒“Y”形管主管上第二总阀门以及取掉夹在水浴加热瓶通气管 上的止气夹，萃取后的待测试样在重力作用下自动进入水浴加热瓶，水浴加热器内加入 2/3深度的水，且水面将水浴加热瓶的下部球状体淹没2/3，水浴加热瓶在颈部被固定 栓与整个装置固定在一起;

　　(6)在开启第二水油分离器上的倒“Y”形管主管上第二总阀门的时候已经向水浴 加热器内加入2/3深度的水并让可控式加热器对水浴加热器内的水进行加热，水浴加热 器内液体温度感应器实时将温度信号传入计算机，计算机通过控制加热器保持水浴加热 器内水温在76.8±0.2℃;

　　(7)在开启第二水油分离器上的倒“Y”形管主管上第二总阀门的时候向贮水箱(24) 内加入贮水箱深度2/3的水，并开启微型真空泵，使贮水箱内的水通过冷凝管进水导管 进入冷凝管，通过冷凝管出水导管回到贮水箱;

　　(8)待冷凝管末端在2min内并未滴出分馏出的CCl4可认为此时已经分馏完成，量 取分馏完成后萃取剂收集器、自带瓶塞及其分馏完成后收集器内萃取剂总重量记为m4; 打开收集器上的倒“Y”形管支管第四阀门，接取除油后的试样，并称取质量记为m5;

　　(9)待计算机给出指令让空气加热交换机完全处于停止工作状态后，小心取出100 μm过滤筛(14)、50μm过滤筛(15)、20μm过滤筛(16)、10μm过滤筛(17)、1μm过滤 筛对应的滤纸分别对应的滤纸连同滤纸上的残留物并一一称重，分别对应记为m11、m12、 m13、m14、m15;

　　(10)按照以上(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)步骤，进行后按照下面 的公式计算污染物中油类含量、悬浮物含量情况以及对应的级配分布：

　　本发明在测量过程中，先开启电脑，设定好对干燥室的干燥温度值、水浴加热器的 水浴加热温度值，向水浴加热器内加入2/3深度的常温水，向贮水箱加入2/3深度的低 温(10～20℃)水，以保证冷凝效果，并在冷凝系统开始工作的状态下才对水浴加热瓶 进行加热;

　　本发明的试样采集装置的取样量不受限制，只需在容量上和水油分离器、水浴加热 瓶以及过滤筛的最大不溢出量匹配即可。

　　1.本发明实验装置克服了传统重量法对水利水电工程施工工地条件适应性差以及 实验过程复杂、耗时较长的难题，本实验装置可以快速、高效地测出水利水电工程施工 废水中的悬浮物含量及其级配情况;

　　2.本发明实验装置克服了对乳化油类污染物测量的困难，以及提供对水利水电工 程施工废水测量装置及其具体测量方法;

　　3.本发明实验装置克服了测量装置及其方法对待测水体的大小适应性困难，即适 用于小范围的污水实验，也可多台实验设备同时工作用于大范围水体的实验;

　　4.本发明实验装置的安装和测量都较方便易操作，设备投资小成本低，为科研、教 学以及指导水利水电工程施工生产废水处理工程工艺设计提供必要的基础资料。