CN108889136A - 一种水样过滤装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水样过滤装置，包括进水部件、储水部件、过滤部件以及抽气部件，所述进水部件包括多组进水单元，所述过滤部件的数量与所述进水单元的数量相等，每组所述进水单元的出水端和对应的一个过滤部件密封连通，所述过滤部件用于对流经其的液体进行过滤，每个所述过滤部件的出水端与所述储水部件密封连通，所述抽气部件用于对所述储水部件抽真空。所述进水部件和过滤部件固定连接，所述过滤部件和储水部件之间可拆卸连接，所述装置还包括进气部件。利用该装置可有效提高过滤的效率和效果。本发明还提供了一种水样过滤的方法。

Description

一种水样过滤装置及方法

技术领域

本发明涉及一种装置及方法，特别涉及一种水样过滤装置及方法。

背景技术

众所周知，悬移质含沙量试验是水文测验的重要内容，系统的收集泥沙数据，探明泥沙来源、数量、特性和运动变化的规律，对于流域治理、河流开发、巷道疏浚和有关工程的规划设计与运行管理具有重要意义。

现有技术中，最常见的悬移质含沙量试验方法是过滤烘干法，该方法利用滤纸过滤水样，然后将滤纸烘干，称出沙包总重量，减去滤纸重量得到干沙重量。由于水样容积较大，全部过滤费时费力，因此过滤时大都采用浓缩水样，所谓浓缩水样是指：将静置后的水样做上层清液去除处理后所剩下的水样。过滤烘干法的优点在于可将水样中的溶解质过滤出去，直接获得含沙量。由于此方法在过滤过程中会有小于滤纸孔径的泥沙颗粒流失，造成含沙量试验误差，漏沙数量与滤纸孔径大小密切相关，孔径越大漏沙越多，试验精度越低；并且在去除上清液的过程中，容易将细小悬浮泥沙颗粒随上清液同步去除，对试验结果造成不良影响。使用小孔径的滤纸或者滤膜虽可以减少漏沙，提高试验精度，但会导致水样过滤速度缓慢，延长过滤时间，降低试验效率；此外，传统过滤烘干法无法实现一次性批量过滤多瓶水样的效果。

因此，需要一种可通过小孔径滤膜一次性快速过滤水样的试验装置及方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种水样过滤装置及方法，用于解决小孔径滤膜过滤慢以及不可过同时过滤多瓶水样的问题。

为了实现上述目的，本发明的第一方面了提供一种水样过滤装置，包括进水部件、储水部件、过滤部件以及抽气部件，所述进水部件包括多组进水单元，所述过滤部件的数量与所述进水单元的数量相等，每组所述进水单元的出水端和对应的一个过滤部件密封连通，所述过滤部件用于对流经其的液体进行过滤，每个所述过滤部件的出水端与所述储水部件密封连通，所述进气部件在所述储水部件顶部位置固定连接，所述抽气部件用于对所述储水部件抽真空。

可选的，还包括排水部件和进气部件，所述进气部件包括进气阀门，所述排水部件包括排水阀门，所述排水阀门设置于所述储水部件底部。

可选的，所述抽气部件包括抽气设备及抽气阀门，所述抽气设备与所述抽气阀门的一端通过导气管连接，所述抽气阀门的另一端与所述储水部件在储水部件顶部位置连接，所述导气管为Y型导气管，所述Y型导气管有三个管口，所述三个管口分别与所述抽气设备、抽气阀门和进气阀门固定连接。

可选的，所述抽气阀门、进气阀门、排水阀门均采用板式手柄阀门。

可选的，每个所述进水部单元包括一个两端开口的水样容器以及一个抱箍；所述过滤部件包括滤膜、玻璃砂芯、用于盛放玻璃砂芯的玻璃砂芯容器、导流管以及进水阀门；

所述玻璃砂芯容器具有一形状与所述玻璃砂芯相匹配的开口端以及集水段，所述玻璃砂芯设置于所述玻璃砂芯容器的所述开口段内并且封闭所述玻璃砂芯容器的进口，所述玻璃砂芯容器的集水段用于收集所述玻璃砂芯过滤出的液体，所述集水段的出口与所述导流管的一端连通，所述导流管的另一端与所述储水部件密封连通；

所述水样容器的一端形状与所述玻璃砂芯的顶面形状相匹配，并且所述水样容器通过其一端与所述玻璃砂芯接触设置，所述滤膜设置于所述玻璃砂芯的顶面上并位于所述玻璃砂芯和所述水样容器的一端之间，所述抱箍将所述水样容器的一端与所述玻璃砂芯密封连通；

所述进水阀门设置于所述导流管上。

可选的，所述导流管的一端与所述集水段的出口通过螺纹连通，所述导流管另一端与储水部件通过焊接固定连通。

可选的，所述水样容器的底部嵌入密封圈用以保证水样过滤过程中进水部件的密封性。

可选的，所述水样容器的一端以及所述玻璃砂芯容器的顶面均外延形成一过渡部位，所述过渡部位的形状与所述抱箍的内腔的形状相匹配，所述抱箍通过所述过渡部位实现所述水样容器的一端以及所述玻璃砂芯容器的顶面之间的密封连通。

可选的，所述滤膜孔径设置为0.22-0.45微米。

本发明的第二方面了提供一种水样过滤的方法，包括如下步骤：

S1:打开抽气阀门，关闭进气阀门和进水阀门，打开抽气设备对储水部件抽真空；

S2：将一滤膜放置在玻璃砂芯上，将过滤部分与水样容器利用抱箍固定住，然后在进水部件内注入水样，打开进水阀门，使得水样通过滤膜流入储水部件中；

S3:待进水部件内水样全部透过滤膜后，关闭对应的进水阀门，取下滤膜放入烘盘内；

S4:实验结束或者储水部件内水量过多时，打开排水阀门，储水部件内部的水便可通过排水阀门留出。

本发明提供的一种水样过滤装置及方法，通过抽滤的方式进行水样过滤，即先使用抽气设备对储水部件进行真空处理，在使用小孔径的滤膜进行水样过滤，另一方面在所述水样容器与所述玻璃砂芯容器的接触端均采用斜面设计用以放置水样的外渗，基于滤膜还有质地紧密、坚韧、烘干后吸湿性小和可溶性物质少等优点，都使所述装置有效提高了过滤的效率和效果。此外，本发明提供的装置采用抽气设备对装置内部进行真空处理，从而使装置内外形成强大的气压差，大气压力作用于待测水样液面，使得水样快速通过滤膜与玻璃砂芯进入储水部件；其次，该装置可配有多组独立的过滤单元，可同时进行多瓶水样的过滤工作；并且该装置储水箱体容积较大，一次抽气，可完成二十余升水样的过滤。上述三点均有效的提高了含沙量试验的效率，节约了人工成本。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种水样过滤装置的左视示意图；

图2为水样容器和过滤部件的示意图；

图3为抱箍的示意图；

图4为本发明实施例一提供的另一种水样过滤装置的正视示意图；

图5为本发明实施例二提供的一种水样过滤装置的左视示意图；

10-进水部件，100-水样容器，101-抱箍，102-旋紧螺丝，103-密封圈，11-储水部件，110-储水箱体，111-箱体支脚，12-排水部件，120-排水阀门，121-排水管，122-排水管接头，13-过滤部件，130-玻璃砂芯，131-玻璃砂芯容器，132-导流水管接头，133-进水阀门，134-导流水管，20-抽气部件，201-抽气设备，202-抽气阀门，203-导气管，21-进气部件，210-进气阀门。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提供的一种水样过滤装置及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

本实施例公开一种水样过滤装置，如图1所示，所述装置包括进水部件10、储水部件11、排水部件12、过滤部件13、抽气部件20及进气部件21组成，所述进水部件10和过滤部件13密封连通，所述过滤部件13和储水部件11之间密封连通，所述抽气部件20可由抽气设备201、抽气阀门202以及导气管203组成，所述抽气设备201与抽气阀门202的一端通过导气管202密封连通，所述抽气阀门202的另一端与所述储水部件11在储水部件顶部位置连接，所述进气部件21为进气阀门210。

所述进水部件10可由水样容器100和抱箍101构成，所述抱箍101具体结构如图3所示，所述抱箍101侧边设置有一旋紧螺丝102用以固定水样容器100。

所述过滤部件可由一块玻璃砂芯130、一个盛放玻璃砂芯的玻璃砂芯容器131、一个钢制导流水管接头132和一个进水阀门133组成。

所述储水部件11可由一个有储水箱体110组成。优选地，为了使得排水部件的工作效果更佳，可在所述储水箱体底部架设4根支脚111。

所述储水箱体110可在靠近顶部位置开有两个孔，其中一个孔连接着抽气阀门202，另一个连接着进气阀门210，所述储水箱体底部位置还开有一孔，该孔连接着排水部件12，所述排水部件由一个排水管接头122、一个排水阀门120、一节排水塑料软管121组成。

可选地，本实施例中一共有四个阀门，在实际应用中，为了方便观察阀门的启闭状态，所有阀门都可采用扳式手柄阀门。然而本领域的技术人员容易理解也可以使用其他种类的阀门，例如可以都使用闸阀，或者都使用节流阀，或者都使用电动阀，或者都使用球阀，或者使用几种阀门的组合，当然还有很多其它种类的阀门，在此不做赘述。

可选地，本实施例中，所述导流水管接头132与过滤部件13的连接方式可采用旋转螺纹方式连接，如图2所示，此连接方式可便于过滤部件13的拆卸与维护保养，所述导流水管接头另一端与储水箱体110的连接方式可采用固定焊接，采用固定焊接的方式增强该装置的结实性和防漏性。当然导流水管接头与过滤部件及储水箱体的连接方式并不局限于本实施例所述的方式，还可以采用其他方式连接，在此不做赘述。

优选地，如图2所示，为了保证水样过滤过程中水样容器100的密封性，发明人发现如果在水样容器底部嵌入密封圈，水样容器的密封性能更佳，另外，在实践中发明人还发现如果将水样容器及玻璃砂芯容器均采用斜面设计时，如图2所示，在抱箍101收紧的过程中，两者可实现更加紧密的接触，可有效防止水样的泄露。

优选地，本实施例中所述玻璃砂芯130采用特硬优质玻璃砂芯，该砂芯厚度均匀，无气泡，砂芯透水性好，流量快，耐压性能及密封性能俱佳。

可选地，本实施例中所述水样过滤装置，只有一个进水部件和一个过滤部件，如图4所示，所述装置还可一次性完成6份水样的过滤工作，所述水样每份约1000毫升，图4中所述进水部件可有6组，每组可由一个特制钢筒、一个特制抱箍组成，与之相对应的，所述过滤部件亦有6组，每组过滤部件可由一块玻璃砂芯、一个盛放玻璃砂芯的钢制外壳、一个钢制导流水管接头和一个进水阀门组成。该装置配有6组独立的过滤单元，最多可同时进行6份水样的过滤工作。当然，也可根据需要设置具体的组数，并不局限于一组或者6组，例如，可设置为3组，或者设置为4组，在此不做限制。在具体应用时需考虑成本及需要自由选择组数。

发明人经试验验证，发现该装置一方面可与孔径为0.22微米的滤膜配套使用，极大的减少了沙样的泄漏；另一方面，采用斜面设计的钢筒与抱箍紧密结合，阻断了水样的外渗；此外，由于滤膜还具有质地紧密、坚韧、烘干后吸湿性小和可溶性物质少等优点，都使得该装置有效的提高了过滤的效率和效果。

实施例二

本实施例二与实施例一的区别在于所述导气管203变成分叉导气管，如图5所示，该分叉导气管有三个管口呈Y形，所述三个管口分别于抽气设备201、抽气阀门202和进气阀门210固定连接。因为所述进气阀门连接在所述Y型导气管上，故取消了原来在所述储水箱体11上用于连接进气阀门210的一个开孔，使得所述装置的密封性更佳。

实施例三

本实施例提供了一种水样过滤的方法，包括如下步骤：

第一步：打开抽气阀门，并关闭其余所有阀门，打开真空泵进行抽气；

第二步：观察真空泵上的气压表，待水箱内近似真空时，关闭抽气阀门，阻断装置与外界的空气流通，使装置内外维持较大的气压差；

第三步：将已编号的滤膜放置于玻璃砂芯上，并用抱箍牢牢固定钢杯与玻璃砂芯钢制外壳；

第四步：往钢杯中注入水样，打开进水阀门，使水样在强大的大气压力作用下迅速通过滤膜，流经玻璃砂芯进入储水箱；

第五步：当钢杯中水样全部透过滤膜时，关闭对应的进水阀门，松开抱箍，取下钢杯，将滤膜用镊子折叠好，放入烘盘；

第六步：本装置一次抽气可多次试验，重复第三步、第四步、第五步直至储水箱接近满箱状态；

第七步：打开排水、进气、抽气阀门，使装置与外界连通，水箱中的过滤水便可通过排水阀们流出水箱。

需要注意的是本实施例中抽气设备采用真空泵，也可采用其他抽气设备，并且第三步和第四步并不影响抽气环节，可在抽气的同时进行第三步和第四步，可以节约试验时间。

发明人在试验过程中发现由于水样在自然情况下又难以滤过孔径较小的滤膜，因此传统过滤烘干法常采用滤纸进行水样过滤，而滤纸孔径较大(一般为几十微米),从而导致小于滤纸孔径的沙样流失，最终降低了含沙量试验的精度。该装置采用抽滤方式进行过滤，即先使用真空泵对储水箱体进行真空处理，再使用小孔径滤膜进行水样过滤。利用本方法有效的提高了过滤的效率。

传统含沙量试验工作往往需要经验丰富的专业技术人员进行，这是由于含沙量试验成果的数据质量往往取决于流程化和精细化的操作。基于本发明提供的方法，可制订标准操作流程(SOP)来降低试验工作对操作人员的依赖，标准操作流程让操作人员经过短期培训，便可快速掌握该装置的操作要点，使技术水平不同的操作人员按照标准操作流程作业，可获得相同高精度的试验成果。

综上所述，采用本发明提供的一种水样过滤的方法，通过抽滤的方式进行水样过滤，即先使用抽气设备对储水部件进行真空处理，在使用小孔径的滤膜进行水样过滤，另一方面在所述水样容器与所述玻璃砂芯容器的接触端均采用斜面设计用以放置水样的外渗，基于滤膜还有质地紧密、坚韧、烘干后吸湿性小和可溶性物质少等优点，都使所述装置有效提高了过滤的效率和效果。此外，本发明提供的装置采用抽气设备对装置内部进行真空处理，从而使装置内外形成强大的气压差，大气压力作用于待测水样液面，使得水样快速通过滤膜与玻璃砂芯进入储水部件；其次，该装置可配有多组独立的过滤单元，可同时进行多瓶水样的过滤工作；并且该装置储水箱体容积较大，一次抽气，可完成二十余升水样的过滤。上述三点均有效的提高了含沙量试验的效率，节约了人工成本。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种水样过滤装置，其特征在于，包括进水部件、储水部件、过滤部件以及抽气部件，所述进水部件包括多组进水单元，所述过滤部件的数量与所述进水单元的数量相等，每组所述进水单元的出水端和对应的一个过滤部件密封连通，所述过滤部件用于对流经其的液体进行过滤，每个所述过滤部件的出水端与所述储水部件密封连通，所述进气部件在所述储水部件顶部位置固定连接，所述抽气部件用于对所述储水部件抽真空。

2.如权利要求1所述的一种水样过滤装置，其特征在于，还包括排水部件和进气部件，所述进气部件包括进气阀门，所述排水部件包括排水阀门，所述排水阀门设置于所述储水部件底部。

3.如权利要求2所述的一种水样过滤装置，其特征在于，所述抽气部件包括抽气设备及抽气阀门，所述抽气设备与所述抽气阀门的一端通过导气管连接，所述抽气阀门的另一端与所述储水部件在储水部件顶部位置连接，所述导气管为Y型导气管，所述Y型导气管有三个管口，所述三个管口分别与所述抽气设备、抽气阀门和进气阀门固定连接。

4.如权利要求3所述的一种水样过滤装置，其特征在于，所述抽气阀门、进气阀门、排水阀门均采用板式手柄阀门。

5.如权利要求1所述的一种水样过滤装置，其特征在于，每个所述进水部单元包括一个两端开口的水样容器以及一个抱箍；所述过滤部件包括滤膜、玻璃砂芯、用于盛放玻璃砂芯的玻璃砂芯容器、导流管以及进水阀门；

所述玻璃砂芯容器具有一形状与所述玻璃砂芯相匹配的开口端以及集水段，所述玻璃砂芯设置于所述玻璃砂芯容器的所述开口段内并且封闭所述玻璃砂芯容器的进口，所述玻璃砂芯容器的集水段用于收集所述玻璃砂芯过滤出的液体，所述集水段的出口与所述导流管的一端连通，所述导流管的另一端与所述储水部件密封连通；

所述水样容器的一端形状与所述玻璃砂芯的顶面形状相匹配，并且所述水样容器通过其一端与所述玻璃砂芯接触设置，所述滤膜设置于所述玻璃砂芯的顶面上并位于所述玻璃砂芯和所述水样容器的一端之间，所述抱箍将所述水样容器的一端与所述玻璃砂芯密封连通；

所述进水阀门设置于所述导流管上。

6.如权利要求5所述的一种水样过滤装置，其特征在于，所述导流管的一端与所述集水段的出口通过螺纹连通，所述导流管另一端与储水部件通过焊接固定连通。

7.如权利要求5所述的一种水样过滤装置，其特征在于，所述水样容器的底部嵌入密封圈用以保证水样过滤过程中进水部件的密封性。

8.如权利要求5所述的一种水样过滤装置，其特征在于，所述水样容器的一端以及所述玻璃砂芯容器的顶面均外延形成一过渡部位，所述过渡部位的形状与所述抱箍的内腔的形状相匹配，所述抱箍通过所述过渡部位实现所述水样容器的一端以及所述玻璃砂芯容器的顶面之间的密封连通。

9.如权利要求5所述的一种水样过滤装置，其特征在于，所述滤膜孔径设置为0.22-0.45微米。

10.一种水样过滤的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1:打开抽气阀门，关闭进气阀门和进水阀门，打开抽气设备对储水部件抽真空；

S2：将一滤膜放置在玻璃砂芯上，将过滤部分与水样容器利用抱箍固定住，然后在进水部件内注入水样，打开进水阀门，使得水样通过滤膜流入储水部件中；

S3:待进水部件内水样全部透过滤膜后，关闭对应的进水阀门，取下滤膜放入烘盘内；

S4:实验结束或者储水部件内水量过多时，打开排水阀门，储水部件内部的水便可通过排水阀门留出。