CN102410952A - 一种串列式水样预处理装置及其进行水样预处理的方法 - Google Patents
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Abstract
一种串列式水样预处理装置及其进行水样预处理的方法，主要包括旋流沉沙器，过滤装置，流通池，搅拌粉碎机，水样输出管，留样取样管，电机，热水器，自来水管，源水样进水管，废水管；旋流沉沙器左侧连接源水样进水管，旋流沉沙器下端与废水管连接；旋流沉沙器上端水样出口装有过滤装置；旋流沉沙器上端水样出口与流通池水样输入口连接，搅拌粉碎机沉于流通池内并与装在流通池顶部的电机主轴连接；流通池右侧内腔中部位置连接水样输出管；留样取样管从流通池顶部右侧插入到流通池；流通池顶部左侧通过管路与热水器出水口连接，热水器入水口与自来水管连接；本发明能有效的对源水样实现除泥沙分离沉降、絮状物过滤、小物质粉碎、混合进行预处理。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护领域的水样预处理装置，尤其适用于水质在线监测系统的水样预处理装置。
背景技术
近年来随着改革的深化，基础投资加大，基础设施大规模的改造和工业化提升，生活及工业用水量持续增长，排到江河湖海的废水逐渐增加，对环境和生态造成了不同程度的破坏，加之有些地域监管不力，矿业野蛮开采，致使水的质量严重变差，CODcr、氨氮、总磷、重金属等严重超标。随着生活水平的提高，人们对生活的质量的要求也越来越高，同时政府环境污染的治理和监管越来越重视，尤其对水质的监管加大了力度，从过去对水质单一的监测指标评价水质质量，已不能全面反映水体质量。对重点污染源、地表水、河流断面、污水处理厂等，国家均以多参数监测仪器组成“水质在线自动监测系统”对水质在线实时监控，并记录水质的变化，通过无线、有线、网络平台将数据传入监测中心、监测站、及相关职能部门。
水质在线自动监测系统，由采样、水样预处理、分析仪器、数据处理、数据传输等五部分组成。系统运行时，先将外部采的源水样输送到水样预处理装置进行处理，处理完成后，再输送到监测仪器取样进行测试。测试后的数据处理、存储、上传。水样处理的好坏直接影响到数据的准确度。所以说，水样预处理装置是整个水质在线监测系统的重要一环。
目前，国内外的水样预处理采样的方法很多，从技术原理来分析大体上都是采用过滤的办法来防止在采样的过程中的一些诸如沙子、颗粒物等一类的物质进入水质在线分析仪，而造成分析仪的损坏。这样做虽然能使一些悬浮物得到过滤，但是最大缺点是使水样失真，测试的数据不能真实反映实际的测量值，而且其设备的维护量也很大。
发明内容
针对现有水处理结构复杂、处理效率低、运行成本高等不足。本发明提供一种体积小、多复合功能，全自动，高效的串列式水样预处理装置。
串列式水样预处理装置能有效的对源水样实现除泥沙分离沉降、絮状物过滤、小物质粉碎、混合进行预处理。并能定期、定时自动对装置进行除藻、清洗自动维护。
一种串列式水样预处理装置，其特征在于：包括旋流沉沙器1，过滤装置2，电动球阀3，流通池4，十字叶片5，搅拌粉碎机6，连杆7，水样输出管8，留样取样管9，电机10，热水器11，电磁阀12，自来水管13，电动球阀14，源水样进水管15，手动球阀16，电动球阀17，废水管18；所述旋流沉沙器1的左侧连接所述源水样进水管15，所述源水样进水管15的入口端接有用于控制源水样进样的所述电动球阀14；所述旋流沉沙器1的下端与所述手动球阀16的一端相连接，所述手动球阀16的另一端与所述废水管18连接，所述电动球阀17串接在所述手动球阀16和所述废水管18之间；所述旋流沉沙器1上端水样出口处装有所述过滤装置2；所述旋流沉沙器1上端水样出口与所述流通池4的水样输入口通过所述电动球阀3连接；由所述十字叶片5和所述连杆7组成的所述搅拌粉碎机6沉于所述流通池4内；所述十字叶片5安装在所述连杆7上，所述连杆7与装在所述流通池4顶部的所述电机10的主轴连接；所述流通池4右侧内腔中部位置连接所述水样输出管8；所述留样取样管9从所述流通池4顶部右侧插入到所述流通池4内；所述流通池4的顶部左侧通过一管路与所述热水器11的出水口连接，所述热水器11的入水口通过一个用于控制自来水进水的所述电磁阀12与所述自来水管13连接。
作为优选，所述过滤装置2沉于所述旋流沉沙器1的腔体一定高度。
作为优选，所述搅拌粉碎机6的连杆7上安装2个十字叶片5，其中一个十字叶片5安装在连杆7的下端，另一个十字叶片5安装在连杆7的中部。
作为优选，所述十字叶片5带有刀口。
作为优选，所述热水器11为直热过流式热水器。
作为优选，所述旋流沉沙器1为一圆锥形容器。
作为优选，所述留样取样管9采用管径φ20的UPVC管。
作为优选，所述源水样进水管15和所述自来水管13采用管径φ32的UPVC管。
作为优选，所述废水管18选择管径φ40的UPVC管。
作为优选，所述水样输出管8选择管径φ50的UPVC管。
串列式水样预处理装置进行水样自动处理的方法，其特征在于：
a.开启所述电动球阀3、电动球阀14、电动球阀17，开启所述手动球阀16，源水样从所述源水样进水管15贴着所述旋流沉沙器1的内壁旋入所述旋流沉沙器1中，源水样在所述旋流沉沙器1的内腔形成一种旋流，水的流速越大，旋流产生的离心力就越大，源水样中夹杂的质量较大的沙子及颗粒物被离心力摔到所述旋流沉沙器1的内壁，沙子及颗粒物受所述旋流沉沙器1内壁阻挡减速，在重力和下流水的虹吸作用下，通过所述手动球阀16、电动球阀17，将沙子及颗粒物带出所述旋流沉沙器1，流入所述废水管18排走；
b.源水样在所述旋流沉沙器1中分成了两股，一股带着泥沙、颗粒物流入所述废水管18，另一股因旋流的中心部位水压力小流速大，旋流中心的上清水，经所述过滤装置2对旋入顶部＞1mm的悬浮物进行有效的过滤，再从所述旋流沉沙器1上端水样出口经所述电动球阀3压入流通池4内；
c.水体进入所述流通池4后，开启所述电机10，带动所述搅拌粉碎机6高速旋转，所述搅拌粉碎机6的十字叶片5把＜1mm的颗粒物、及絮状物粉碎，并把水体搅拌均匀；
d.源水样从所述旋流沉沙器1连续进入，经处理后的水样从所述水样输出管8输出，供监测仪器取样测试；
e.监测仪器取样后，关闭所述电动球阀3，再关闭所述电动球阀14，保留所述流通池4内处理后的水样；
f.水样测试完毕，开启所述电动球阀3，所述流通池4内的水样经所述电动球阀3、过滤装置2、旋流沉沙器1、手动球阀16、电动球阀17流入所述废水管18排走。
作为优选，所述串列式水样预处理装置进行水样自动处理的方法，还包括留样取样的步骤：水样测试完毕，如果需要留样，留样器通过所述留样取样管9取样，取样完毕开启所述电动球阀3，所述流通池4内的水样经所述电动球阀3、过滤装置2、旋流沉沙器1、手动球阀16、电动球阀17流入所述废水管18排走；
作为优选，所述手动球阀16开启角度的大小，可调节水体上行和下行的分流量，实现处理水体流量控制。
作为优选，所述手动球阀16开启角度为45°。
串列式水样预处理装置进行定期、定时自动除藻的方法，其特征在于：将所述热水器11调节到一定水温，开启所述热水器11的电源；关闭所述电动球阀17、关闭所述电动球阀14、开启所述电动球阀3，开启所述电磁阀12；自来水通过所述自来水管13流过所述热水器11，水温可达设定温度，热水注满所述旋流沉沙器1、及流通池4，关闭所述电磁阀12及所述热水器11的电源；热水浸泡15分钟即可有效的杀死藻类；开启所述电动球阀17，排空所述流通池4及所述旋流沉沙器1内的热水，除藻完毕。
串列式水样预处理装置进行定期、定时自动清洗的方法，其特征在于：关闭所述电动球阀17、关闭所述电动球阀14、开启所述电动球阀3，开启所述电磁阀12，自来水经所述热水器11注满所述旋流沉沙器1、及所述流通池4，所述热水器11不接通电源；关闭所述电磁阀12，开启所述电机10，所述电机10带动所述搅拌粉碎机6旋转，搅拌清洗1分钟，关闭所述电机10，浸泡5分钟；开启所述电动球阀17，排空所述流通池4及所述旋流沉沙器1，清洗完毕。
附图说明
图1所示为串列式水样预处理装置结构图
图2所示为串列式水样预处理装置中旋流沉沙器的工作示意图
具体实施方式
图1所示为串列式水样预处理装置结构图，包括旋流沉沙器1，过滤装置2，电动球阀3，流通池4，十字叶片5，搅拌粉碎机6，连杆7，水样输出管8，留样取样管9，电机10，热水器11，电磁阀12，自来水管13，电动球阀14，源水样进水管15，手动球阀16，电动球阀17，废水管18；其中旋流沉沙器1为一圆锥形容器，旋流沉沙器1的左侧连接源水样进水管15，源水样进水管15的入口端接有用于控制源水样进样的电动球阀14；旋流沉沙器1的下端与手动球阀16的一端相连接，手动球阀16的另一端与废水管18连接，电动球阀17串接在手动球阀16和废水管18之间；旋流沉沙器1上端水样出口处装一过滤装置2，并沉于旋流沉沙器1的腔体一定高度，可将旋入顶部＞1mm的悬浮物进行有效的过滤；旋流沉沙器1上端水样出口与流通池4的水样输入口通过电动球阀3连接；由十字叶片5和连杆7组成的搅拌粉碎机6沉于流通池4内；十字叶片5带有刀口，安装在连杆7上，连杆7与装在流通池4顶部的电机10的主轴连接；流通池4右侧内腔中部位置连接水样输出管8，留样取样管9从流通池4顶部右侧插入到流通池4内，流通池4的顶部左侧通过一管路与热水器11的出水口连接，热水器11的入水口通过一个用于控制自来水进水的电磁阀12与自来水管13连接；其中热水器11为直热过流式热水器，自来水流过热水器，水温可达设定温度；本发明在搅拌粉碎机6的连杆7上安装2个十字叶片5，其中一个十字叶片5安装在连杆7的下端，另一个十字叶片5安装在连杆7的中部，粉碎＜1mm的颗粒物、及絮状物的效果最好；本发明留样取样管9采用管径φ20的UPVC管，源水样进水管15、自来水管13采用管径φ32的UPVC管，由于废水中有颗粒物和絮状物，因此废水管18选择大一号的管径φ40的UPVC管效果最佳，水样输出管8：出水要流畅，选择管径φ50的UPVC管效果最佳。
图1和图2所示，本发明串列式水样预处理装置工作时，具体步骤如下：
a.开启电动球阀3、电动球阀14、电动球阀17，手动球阀16开启45°，源水样从源水样进水管15贴着旋流沉沙器1内壁旋入旋流沉沙器1中，源水样在旋流沉沙器1内腔形成一种旋流，水的流速越大，旋流产生的离心力就越大，源水样中夹杂的质量较大的物质(如沙子、颗粒物)被离心力摔到旋流沉沙器1的内壁，沙子及颗粒物受旋流沉沙器1内壁阻挡减速，在重力和下流水的虹吸作用下，通过手动球阀16、电动球阀17，将沙子及颗粒物带出旋流沉沙器1，流入废水管18排走；
b.源水样在旋流沉沙器1中分成了两股，一股带着泥沙、颗粒物流入废水管18，另一股因旋流的中心部位水压力小流速大，旋流中心的上清水，从旋流沉沙器1上端水样出口经电动球阀3压入流通池4内；由于旋流的中心部位压力小，源水样中质量较小的物质及悬浮物，集中在了旋流的中心部位，旋流中心的上清水在流入流通池4之前，经过过滤装置2时，将旋入顶部＞1mm的悬浮物进行有效的过滤；
c.水体进入流通池4后，开启电机10，带动搅拌粉碎机6高速旋转，搅拌粉碎机6的十字叶片5把＜1mm的颗粒物、及絮状物粉碎，并把水体搅拌均匀；
d.源水样从旋流沉沙器1连续进入，经处理后的水样从水样输出管8输出，供监测仪器取样测试；进入流通池4的水是缓缓加入，调节手动球阀16开启大小，就可调节水体上行和下行的分流量，实现处理水体流量控制；
e.监测仪器取样后，关闭电动球阀3，再关闭电动球阀14，保留流通池4内处理后的水样。
f.水样测试完毕，如果需要留样，留样器通过留样取样管9取样，取样完毕开启电动球阀3，流通池4内的水样经电动球阀3、过滤装置2、旋流沉沙器1、手动球阀16、电动球阀17流入废水管18排走；在水样排出的同时，将附着在过滤装置2上的附着物和旋流沉沙器1底部的沉淀物，一起带出水样预处理系统。如留样器无须留样，水体就可直接排出。
本发明串列式水样预处理装置是一种通用水前处理装置，适合不同源水处理，随着使用时间的推移，处理装置及管内壁，会滋生藻类，本发明装置具有定期(可设)自动除藻功能，具体的定期、定时除藻工作步骤如下：
将热水器11调节到一定水温，开启热水器11的电源；关闭电动球阀17、关闭电动球阀14、开启电动球阀3，开启电磁阀12；自来水通过自来水管13流过热水器11，水温可达设定温度，热水注满旋流沉沙器1、及流通池4，关闭电磁阀12及热水器11的电源；热水浸泡15分钟即可有效的杀死藻类；开启电动球阀17，排空流通池4及旋流沉沙器1内的热水，除藻完毕。
本发明串列式水样预处理装置具有定期、定时自动清洗功能，具体的定期、定时自动清洗工作步骤如下：
关闭电动球阀17、关闭电动球阀14、开启电动球阀3，开启电磁阀12，自来水经热水器11(不加热)注满旋流沉沙器1、及流通池4；关闭电磁阀12，开启电机10，电机10带动搅拌粉碎机6旋转，搅拌清洗1分钟，关闭电机10，浸泡5分钟；开启电动球阀17，排空流通池4及旋流沉沙器1，清洗完毕。
本发明串列式水样预处理装置具有如下优点：
1.体积小、结构紧凑，可整体安装机柜内，可方便配套各种水质监测系统，也可单独使用。
2.源水从下加入，上部流出。沉沙、过滤、粉碎、混合，串行一次完成。
3.水处理，均为自然流方式，基本无管路，无需加压，不可能堵塞。
4.处理水的流量均可调。
5.处理成本低，效率高。
6.免维护，装置有定期自动维护功能(除藻、清洗)。
Claims (16)
1.一种串列式水样预处理装置，其特征在于：包括旋流沉沙器(1)，过滤装置(2)，电动球阀(3)，流通池(4)，十字叶片(5)，搅拌粉碎机(6)，连杆(7)，水样输出管(8)，留样取样管(9)，电机(10)，热水器(11)，电磁阀(12)，自来水管(13)，电动球阀(14)，源水样进水管(15)，手动球阀(16)，电动球阀(17)，废水管(18)；所述旋流沉沙器(1)的左侧连接所述源水样进水管(15)，所述源水样进水管(15)的入口端接有用于控制源水样进样的所述电动球阀(14)；所述旋流沉沙器(1)的下端与所述手动球阀(16)的一端相连接，所述手动球阀(16)的另一端与所述废水管(18)连接，所述电动球阀(17)串接在所述手动球阀(16)和所述废水管(18)之间；所述旋流沉沙器(1)上端水样出口处装有所述过滤装置(2)；所述旋流沉沙器(1)上端水样出口与所述流通池(4)的水样输入口通过所述电动球阀(3)连接；由所述十字叶片(5)和所述连杆(7)组成的所述搅拌粉碎机(6)沉于所述流通池(4)内；所述十字叶片(5)安装在所述连杆(7)上，所述连杆(7)与装在所述流通池(4)顶部的所述电机(10)的主轴连接；所述流通池(4)右侧内腔中部位置连接所述水样输出管(8)；所述留样取样管(9)从所述流通池(4)顶部右侧插入到所述流通池(4)内；所述流通池(4)的顶部左侧通过一管路与所述热水器(11)的出水口连接，所述热水器(11)的入水口通过一个用于控制自来水进水的所述电磁阀(12)与所述自来水管(13)连接。
2.根据权利要求1所述的串列式水样预处理装置，其特征在于：所述过滤装置(2)沉于所述旋流沉沙器(1)的腔体一定高度。
3.根据权利要求1所述的串列式水样预处理装置，其特征在于：所述搅拌粉碎机(6)的连杆(7)上安装2个十字叶片(5)，其中一个十字叶片(5)安装在连杆(7)的下端，另一个十字叶片(5)安装在连杆(7)的中部。
4.根据权利要求1或3所述的串列式水样预处理装置，其特征在于：所述十字叶片(5)带有刀口。
5.根据权利要求1所述的串列式水样预处理装置，其特征在于：所述热水器(11)为直热过流式热水器。
6.根据权利要求1所述的串列式水样预处理装置，其特征在于：所述旋流沉沙器(1)为一圆锥形容器。
7.根据权利要求1所述的串列式水样预处理装置，其特征在于：所述留样取样管(9)采用管径φ20的UPVC管。
8.根据权利要求1所述的串列式水样预处理装置，其特征在于：所述源水样进水管(15)和所述自来水管(13)采用管径φ32的UPVC管。
9.根据权利要求1所述的串列式水样预处理装置，其特征在于：所述废水管(18)选择管径φ40的UPVC管。
10.根据权利要求1所述的串列式水样预处理装置，其特征在于：所述水样输出管(8)选择管径φ50的UPVC管。
11.一种使用权利要求1所述的串列式水样预处理装置进行水样自动处理的方法，其特征在于：
a.开启所述电动球阀(3)、电动球阀(14)、电动球阀(17)，开启所述手动球阀(16)，源水样从所述源水样进水管(15)贴着所述旋流沉沙器(1)的内壁旋入所述旋流沉沙器(1)中，源水样在所述旋流沉沙器(1)的内腔形成一种旋流，水的流速越大，旋流产生的离心力就越大，源水样中夹杂的质量较大的沙子及颗粒物被离心力摔到所述旋流沉沙器(1)的内壁，沙子及颗粒物受所述旋流沉沙器(1)内壁阻挡减速，在重力和下流水的虹吸作用下，通过所述手动球阀(16)、电动球阀(17)，将沙子及颗粒物带出所述旋流沉沙器(1)，流入所述废水管(18)排走；
b.源水样在所述旋流沉沙器(1)中分成了两股，一股带着泥沙、颗粒物流入所述废水管(18)，另一股因旋流的中心部位水压力小流速大，旋流中心的上清水，经所述过滤装置(2)对旋入顶部＞1mm的悬浮物进行有效的过滤，再从所述旋流沉沙器(1)上端水样出口经所述电动球阀(3)压入流通池(4)内；
c.水体进入所述流通池(4)后，开启所述电机(10)，带动所述搅拌粉碎机(6)高速旋转，所述搅拌粉碎机(6)的十字叶片(5)把＜1mm的颗粒物、及絮状物粉碎，并把水体搅拌均匀；
d.源水样从所述旋流沉沙器(1)连续进入，经处理后的水样从所述水样输出管(8)输出，供监测仪器取样测试；
e.监测仪器取样后，关闭所述电动球阀(3)，再关闭所述电动球阀(14)，保留所述流通池(4)内处理后的水样；
f.水样测试完毕，开启所述电动球阀(3)，所述流通池(4)内的水样经所述电动球阀(3)、过滤装置(2)、旋流沉沙器(1)、手动球阀(16)、电动球阀(17)流入所述废水管(18)排走。
12.根据权利要求11所述的串列式水样预处理装置进行水样自动处理的方法，其特征在于：还包括留样取样的步骤：水样测试完毕，如果需要留样，留样器通过所述留样取样管(9)取样，取样完毕开启所述电动球阀(3)，所述流通池(4)内的水样经所述电动球阀(3)、过滤装置(2)、旋流沉沙器(1)、手动球阀(16)、电动球阀(17)流入所述废水管(18)排走。
13.根据权利要求11所述的串列式水样预处理装置进行水样自动处理的方法，其特征在于：所述手动球阀(16)开启角度的大小，可调节水体上行和下行的分流量，实现处理水体流量控制。
14.根据权利要求11或者13所述的串列式水样预处理装置进行水样自动处理的方法，其特征在于：所述手动球阀(16)开启角度为45°。
15.一种使用权利要求1所述的串列式水样预处理装置进行定期、定时自动除藻的方法，其特征在于：将所述热水器(11)调节到一定水温，开启所述热水器(11)的电源；关闭所述电动球阀(17)、关闭所述电动球阀(14)、开启所述电动球阀(3)，开启所述电磁阀(12)；自来水通过所述自来水管(13)流过所述热水器(11)，水温可达设定温度，热水注满所述旋流沉沙器(1)、及流通池(4)，关闭所述电磁阀(12)及所述热水器(11)的电源；热水浸泡15分钟即可有效的杀死藻类；开启所述电动球阀(17)，排空所述流通池(4)及所述旋流沉沙器(1)内的热水，除藻完毕。
16.一种使用权利要求1所述的串列式水样预处理装置进行定期、定时自动清洗的方法，其特征在于：关闭所述电动球阀(17)、关闭所述电动球阀(14)、开启所述电动球阀(3)，开启所述电磁阀(12)，自来水经所述热水器(11)注满所述旋流沉沙器(1)、及所述流通池(4)，所述热水器(11)不接通电源；关闭所述电磁阀(12)，开启所述电机(10)，所述电机(10)带动所述搅拌粉碎机(6)旋转，搅拌清洗1分钟，关闭所述电机(10)，浸泡5分钟；开启所述电动球阀(17)，排空所述流通池(4)及所述旋流沉沙器(1)，清洗完毕。
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