Máy lấy mẫu nước tự động di động cho quan trắc hiện trường

Có những điểm lấy mẫu nằm cách xa phòng thí nghiệm, trạm quan trắc hoặc nguồn điện cố định; khi đó, việc mang theo chai và lấy mẫu thủ công theo từng thời điểm không phải lúc nào cũng thuận tiện. Máy lấy mẫu nước tự động di động cho quan trắc hiện trường được phát triển cho chính những tình huống này: thiết bị có thể mang đến nhiều vị trí khác nhau, tự động hút và định lượng mẫu theo thời gian, lưu lượng hoặc sự kiện, đồng thời lưu giữ mẫu trong một hoặc nhiều bình chứa để phục vụ phân tích sau đó. Các cấu hình thương mại hiện nay thường kết hợp bơm nhu động, bộ điều khiển, đường ống hút, đầu hút, bộ chia mẫu, bình chứa và tùy chọn nguồn pin hoặc nguồn điện ngoài.

Về bản chất, máy lấy mẫu nước tự động di động là thiết bị thu mẫu nước có khả năng vận hành tự động tại hiện trường mà không cần bố trí một trạm lấy mẫu cố định. Máy có thể được lập trình để lấy mẫu theo khoảng thời gian, theo xung lưu lượng hoặc khi một điều kiện đo vượt ngưỡng. Với các hệ thống chuyên dụng, mẫu có thể được chia vào nhiều chai riêng biệt hoặc gom vào một bình mẫu hỗn hợp; một số cấu hình còn có khoang làm lạnh để kiểm soát điều kiện bảo quản mẫu.

Cấu tạo và nguyên lý của máy lấy mẫu nước tự động di động

Một máy lấy mẫu nước tự động di động cho quan trắc hiện trường thường được thiết kế thành một cụm có thể vận chuyển bằng tay hoặc đặt tạm thời tại điểm đo. Cấu hình cơ bản gồm bộ điều khiển, bơm lấy mẫu, đường ống hút, đầu hút có lưới chắn, bộ phân phối và bình chứa. Với các hệ thống có yêu cầu cao hơn, thiết bị có thể bổ sung cảm biến pH, nhiệt độ, lưu lượng, cổng tín hiệu ngoài, bộ ghi dữ liệu và mô-đun truyền thông.

Bơm nhu động là một cấu hình phổ biến. Khi động cơ quay, các con lăn ép tuần tự lên ống bơm để tạo dòng hút và đẩy mẫu. Môi chất chủ yếu tiếp xúc với phần ống dẫn, thuận tiện cho việc thay thế phần ống sau thời gian vận hành. Một số máy chuyên dụng có thể đạt lưu lượng bơm khoảng 4,8 L/phút trong điều kiện thử nghiệm nhất định và cho phép điều chỉnh thể tích lấy mẫu theo chương trình.

Quá trình hoạt động bắt đầu khi bộ điều khiển phát lệnh lấy mẫu. Bơm hút nước từ nguồn qua đường ống, đưa mẫu đến bộ phân phối rồi chuyển vào chai hoặc bình chứa đã được chọn. Tùy chương trình, máy có thể thực hiện lấy một lượng mẫu nhất định sau mỗi khoảng thời gian, sau một số xung lưu lượng hoặc khi xảy ra sự kiện như pH, nhiệt độ hay một thông số giám sát vượt ngưỡng. Một số thiết bị còn thực hiện chu trình xả khí hoặc tráng đường hút trước và sau lần lấy mẫu để giảm nguy cơ tồn lưu mẫu giữa các chu kỳ.

Cách bố trí bình chứa cũng quyết định phương pháp lấy mẫu. Lấy mẫu hỗn hợp đưa nhiều phần mẫu vào cùng một bình để phản ánh diễn biến của nguồn nước trong một khoảng thời gian. Lấy mẫu rời rạc đưa từng lần lấy mẫu vào các chai riêng, phù hợp khi cần xác định sự thay đổi của nước theo từng thời điểm. Các máy di động chuyên dụng hiện có thể hỗ trợ 24 chai 1 L, 24 chai dung tích nhỏ hơn hoặc một bình composite khoảng 10–25 L tùy cấu hình.

Thông số kỹ thuật tham khảo

Thông số trên mang tính tham khảo theo các cấu hình máy lấy mẫu tự động di động đang được sử dụng trong quan trắc. Ví dụ, một số thiết bị có chiều cao hút khoảng 8 m, dùng pin 24 VDC hoặc nguồn AC, trong khi một số máy khác sử dụng bộ chứa 24 × 1 L và đường ống hút dài nhiều mét. Vì vậy, cần xác định đúng điều kiện hiện trường trước khi chọn cấu hình.

Tính năng của máy lấy mẫu nước tự động di động

Ứng dụng của máy lấy mẫu nước tự động di động trong quan trắc

Giá trị của máy lấy mẫu nước tự động di động nằm ở khả năng đưa một chương trình lấy mẫu có kiểm soát đến nơi mà hệ thống cố định khó triển khai. Theo hướng dẫn về lấy mẫu nước, vị trí, thời điểm, cách thu mẫu và bảo quản có ảnh hưởng trực tiếp đến tính đại diện của mẫu; với các chương trình giám sát thường xuyên hoặc kiểm soát quá trình, thiết bị lấy mẫu tự động có thể giúp giảm sự phụ thuộc vào thao tác thủ công.

Quan trắc nước thải công nghiệp

Đây là một trong những ứng dụng phổ biến của máy lấy mẫu nước tự động di động cho quan trắc hiện trường. Thiết bị có thể được đưa đến đầu vào, đầu ra hệ thống xử lý hoặc điểm xả để thu mẫu theo khoảng thời gian định trước. Với nước thải có biến động theo ca sản xuất, lấy nhiều aliquot trong một khoảng thời gian rồi tạo mẫu hỗn hợp có thể cung cấp thêm thông tin so với một mẫu lấy tại duy nhất một thời điểm.

Đối với nguồn thải chứa chất rắn lơ lửng, vị trí đầu hút cần được lựa chọn cẩn thận. Hướng dẫn kỹ thuật của EPA khuyến nghị lấy mẫu ở vị trí dòng chảy được trộn tương đối tốt và chú ý vận tốc trong đường ống để hạn chế sai lệch khi vận chuyển chất rắn lơ lửng.

Quan trắc nước mặt và nguồn nước

Tại sông, hồ, kênh, hồ chứa hoặc các điểm lấy nước thô, máy di động có thể được mang đến hiện trường để thực hiện chương trình lấy mẫu định kỳ. Khi cần khảo sát nhiều điểm trong cùng một ngày, thiết bị di động giúp giảm nhu cầu lắp đặt máy cố định tại từng vị trí.

Với các chương trình nghiên cứu nguồn nước, có thể thiết lập các chu kỳ lấy mẫu khác nhau cho từng địa điểm. Tiêu chuẩn ISO 5667-1 đưa ra các nguyên tắc chung về thiết kế chương trình và kỹ thuật lấy mẫu đối với nước, nước thải, bùn, dòng xả và các đối tượng liên quan.

Quan trắc nước mưa và dòng chảy

Nước mưa có tính chất đặc thù vì thời điểm xuất hiện dòng chảy thường không cố định. Máy lấy mẫu có thể kết hợp tín hiệu cảm biến mưa hoặc tín hiệu sự kiện để bắt đầu chương trình thu mẫu. Một số cấu hình thương mại hỗ trợ đầu vào cho cảm biến hoặc tín hiệu bên ngoài, cho phép thiết bị phản ứng với sự kiện thay vì chỉ chạy theo lịch cố định.

Ứng dụng này phù hợp với khảo sát nước chảy tràn tại khu công nghiệp, khu vực sản xuất, bãi chứa nguyên liệu, khu đô thị hoặc các vị trí cần đánh giá chất lượng nước sau mưa.

Kiểm tra quá trình xử lý và nghiên cứu hiện trường

Trong hệ thống xử lý nước, máy lấy mẫu di động có thể được sử dụng để kiểm tra nước đầu vào, nước sau keo tụ, sau lắng, sau lọc hoặc nước đầu ra. Kỹ thuật viên có thể lập trình nhiều lần lấy mẫu trong ngày rồi đưa mẫu về phòng thí nghiệm để phân tích COD, BOD, TSS, amoni, tổng nitơ, tổng photpho hoặc các chỉ tiêu khác theo phương pháp phù hợp.

Với các đơn vị tư vấn, phòng thí nghiệm và nhóm kỹ thuật, thiết bị còn hữu ích khi khảo sát nhiều nhà máy hoặc nhiều điểm lấy mẫu khác nhau. Các dòng máy di động chuyên dụng được sử dụng cho nước thải đô thị, nước thải công nghiệp, nước mặt, nước nguồn, nước mưa và các hoạt động nghiên cứu chất lượng nước.

Lựa chọn và vận hành máy lấy mẫu nước tự động di động

Không nên chọn máy lấy mẫu nước tự động di động chỉ dựa trên số lượng chai chứa. Trước hết cần xác định nguồn nước, lưu lượng, độ sâu điểm lấy, khoảng cách từ máy đến nguồn, chiều cao hút, loại cặn, thể tích mẫu cần phân tích và thời gian lưu mẫu.

Đầu hút cần đặt ở vị trí đại diện cho dòng nước, tránh vùng quá gần đáy có bùn lắng hoặc vị trí dòng chảy không ổn định. Đường ống hút cần được bố trí đủ ngắn và có kích thước phù hợp để bảo đảm khả năng vận chuyển mẫu. Với nước chứa nhiều chất rắn, cần đặc biệt quan tâm đến vận tốc trong ống. EPA đưa ra hướng dẫn sử dụng vận tốc phù hợp khi vận chuyển mẫu bằng bơm nhu động nhằm giảm hiện tượng phân tầng hoặc giữ lại chất rắn trong đường ống.

Nếu mục tiêu là thu mẫu hỗn hợp theo thời gian, có thể lựa chọn bình composite có dung tích phù hợp. Nếu cần theo dõi diễn biến từng thời điểm, cấu hình nhiều chai riêng biệt sẽ thuận tiện hơn. Khi thời gian giữa lúc lấy mẫu và phân tích kéo dài, cần xem xét phương án bảo quản. Một số máy chuyên dụng có thể dùng đá làm lạnh hoặc bộ làm lạnh chủ động để duy trì điều kiện nhiệt độ cho mẫu; một số cấu hình có thể hướng đến mức khoảng 4°C tùy thiết kế.

Với thiết bị sử dụng tại nhiều điểm, yếu tố vệ sinh cũng rất quan trọng. Đường hút, đầu hút, bộ chia và bình chứa cần được làm sạch theo quy trình phù hợp. Chu trình tráng đường hút trước hoặc xả sau lấy mẫu có thể giúp giảm nguy cơ nhiễm chéo giữa các lần thu mẫu; một số thiết bị chuyên dụng đã tích hợp chức năng này.

SKY Envitech là nhà cung cấp máy lấy mẫu nước tự động di động cho quan trắc hiện trường, có thể lựa chọn cấu hình theo phương pháp lấy mẫu, số lượng chai, dung tích bình, nguồn điện, chiều cao hút và yêu cầu kết nối với thiết bị đo. Để lựa chọn thiết bị, vật tư hoặc phương án giám sát phù hợp, doanh nghiệp nên cung cấp loại nguồn nước, lưu lượng, vị trí lấy mẫu, chiều cao hút, tần suất lấy mẫu và các chỉ tiêu cần phân tích cho đơn vị kỹ thuật.

Q&A về máy lấy mẫu nước tự động di động

1. Máy lấy mẫu nước tự động di động có cần nguồn điện cố định không?
Không nhất thiết. Một số cấu hình sử dụng pin 12 VDC hoặc bộ pin chuyên dụng, phù hợp các điểm quan trắc không thuận tiện về nguồn điện.

2. Máy có thể lấy mẫu theo lưu lượng không?
Có. Thiết bị có thể nhận tín hiệu xung từ lưu lượng kế để thực hiện lấy mẫu theo lưu lượng thay vì chỉ theo thời gian.

3. Máy lấy được bao nhiêu mẫu trong một chương trình?
Tùy cấu hình. Một số máy di động sử dụng 24 chai 1 L hoặc 24 chai dung tích nhỏ hơn; cũng có loại dùng một bình composite dung tích khoảng 10–25 L.

4. Máy có thể lấy mẫu nước thải chứa chất rắn lơ lửng không?
Có, nhưng vị trí đầu hút, vận tốc vận chuyển, đường kính ống và cấu hình bơm cần được lựa chọn phù hợp để hạn chế sai lệch thành phần mẫu.

5. Có cần làm lạnh mẫu khi sử dụng máy lấy mẫu di động không?
Tùy chỉ tiêu, thời gian lưu và phương pháp phân tích. Khi cần kiểm soát nhiệt độ, có thể lựa chọn cấu hình làm lạnh thụ động hoặc chủ động theo thiết kế của máy.

Tài liệu kỹ thuật tham khảo

• ISO 5667-1:2023 – Water quality – Sampling – Part 1: Guidance on the design of sampling programmes and sampling techniques.
• US EPA – Procedures for Collecting Wastewater Samples.
• US EPA – NPDES Compliance Inspection Manual, Chapter 5.
• Technical Data – Portable Automatic Water Sampler.
• Automatic Water Sampler – Application and Technical Guidance.

Meta Description: Máy lấy mẫu nước tự động di động cho quan trắc hiện trường hỗ trợ lấy mẫu theo thời gian, lưu lượng hoặc sự kiện, dùng pin hoặc nguồn ngoài, phù hợp nước thải, nước mặt, nước mưa và khảo sát môi trường.