CN111249804B - 用于水样监测的在线过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水样监测的在线过滤方法及过滤装置，通过将处理仓的内腔分割成分液仓、沉降仓、漂浮仓和悬浮仓，可将水样中的可沉降颗粒、悬浮颗粒和可漂浮的纤维状漂浮颗粒进行分离，可沉降颗粒沉降后由连续排沙口排出，漂浮颗粒上浮后随水流从出液口排出，再通过过滤器对悬浮颗粒进行过滤，使水样中只含有微量的微小颗粒物，降低了对水样分析仪的维护成本，提高了水样分析仪的使用寿命。另外，采用外光型金属过滤膜管作为对悬浮颗粒过滤的器材，当水样采集完成后，利用反冲洗机构可对外光型金属过滤膜管形成由内向外的方向性清洗，每个循环过程的反洗进一步保证了合格的水样和吸取。

Description

用于水样监测的在线过滤装置

技术领域

本发明涉及水样监测技术领域，尤其涉及一种用于水样监测的在线过滤方法及过滤装置。

背景技术

水质监测是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。 现有技术中的水质监测仪在对高浊度的水样进行在线监测时，被测水样中存在较多且较大的砂石等可沉降颗粒、与水样密度类同的悬浮颗粒、可漂浮的纤维状漂浮颗粒，尤其在污水处理厂、医源性污水以及纺织、印染、造纸等生产污水，其水样中的物体杂质不仅影响水质的测量指标，还会对分析测量仪器造成威胁，降低了分析仪器的使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于水样监测的在线过滤方法及过滤装置，能够在线将被测水样中的固体颗粒去除，并保持水体中仪器分析指标不被改变，同时自身可进行自动化清理维护。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种用于水样监测的在线过滤方法，其特征在于:包括以下步骤：

a.将管线中的水样在线引出，通过降低引出水体的流速，使水体分层，水体中的可沉降颗粒下沉并排出，水体中的可漂浮颗粒上浮并随水体的不断进入而排出；

b.水体中的含有的悬浮颗粒物通过外光型金属过滤膜管进行过滤，得到水样并引至水质分析仪进行检测；

c.由内向外对外光型金属过滤膜管进行反向冲洗。

进一步的技术方案在于:于步骤b前还包括对水体中含有的悬浮颗粒物的一级过滤，以去除大的悬浮颗粒物。

用于水样监测的在线过滤装置，应用于所述的在线过滤方法中，包括一处理仓，其特征在于：

所述处理仓的内腔被分隔为：

一分液仓，靠近处理仓的进液口一端、并竖向设置，能够使液体中的可沉降颗粒物下沉、漂浮颗粒物上浮；

一沉降仓，呈漏斗结构，其上端与分液仓的下端连通，其底部设有连续排沙口，能够收集并排出沉降颗粒物；

一漂浮仓，水平设置，其一端与分液仓的上端连通，另一端连通处理仓的出液口，所述漂浮仓的底部设有能够阻隔漂浮颗粒物通过的过滤板，漂浮仓内的漂浮颗粒物能够随液面升高由出液口排出；

一悬浮仓，位于过滤板的下方并与沉降仓连通，所述悬浮仓的底部设有放空阀的放空管；

水样过滤装置还包括：

一外光型金属过滤膜管，竖直置于悬浮仓内；

一水样采集管，其一端与外光型金属过滤膜管的出液端密封连接，另一端为测量水样出口，所述水样采集管上设有水样采集泵；

一维护管，设于水样采集管内，并与水样采集管间具有环形间隙，所述维护管的一端位于外光型金属过滤膜管内，另一连接有对外光型金属过滤膜管进行维护的反冲洗机构。

进一步的技术方案在于：所述分液仓包括：

一分割板，其竖直设置，所述分割板的前后两端与处理仓固定，上下两端与仓体之间具有过液间隙，所述分割板呈一钝角结构，其开口端朝向进液口，且进液口与分割板的中部相对应。

进一步的技术方案在于：水样过滤装置还包括：

一过滤仓，封闭的套设于外光型金属过滤膜管外，其上设有用于初步过滤悬浮颗粒物的过滤孔，所述过滤仓的底部设有能够在反冲洗机构工作时被打开的单向隔水板。

进一步的技术方案在于：所述过滤仓包括套设的外仓体和内仓体，所述外仓体和内仓体均与维护管固定，于外仓体和内仓体之间具有空间，所述外仓体和内仓体的上端面具有上下错开的过滤孔。

进一步的技术方案在于：所述外仓体和内仓体的上端面均为倾斜向下的坡面。

进一步的技术方案在于：所述反冲洗机构包括:

一储气部，其出气端与维护管密封连接；

一气泵，为储气部充气；

一第一压力传感器，用于检测储气部的内部压力；

一第一控制阀，用于控制储气部释放正压力的气体；

一第一控制器，其信号输入端连接第一压力传感器，控制输出端连接第一控制阀和气泵。

进一步的技术方案在于：所述反冲洗机构包括:

一储液罐，其进水端通过管体连接有水源，于管体上设有水泵；

一气囊，呈储气后的膨胀状态，置于储液罐内并与储液罐之间具有储液空间；

一第二压力传感器，用于检测储液罐的内部压力；

一第二控制阀，用于控制储液罐的出液端释放正向压力的液体；

一第二控制器，其信号输入端连接第二压力传感器，控制输出端连接第二控制阀和水泵。

进一步的技术方案在于：所述悬浮仓的底壁呈向下的锥体结构，所述放空管设于底壁的最下方。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

该用于水样监测的在线过滤方法及过滤装置，通过将处理仓的内腔分割成分液仓、沉降仓、漂浮仓和悬浮仓，可将水样中的可沉降颗粒、悬浮颗粒和可漂浮的纤维状漂浮颗粒进行分离，可沉降颗粒沉降后由连续排沙口排出，漂浮颗粒上浮后随水流从出液口排出，再通过过滤器对悬浮颗粒进行过滤，从而能够将水样中含有的大部分固体杂质去除，只含有微量的微小颗粒物，降低了对水样分析仪的维护成本，提高了水样分析仪的使用寿命。

另外，由于在该过滤装置中采用外光型金属过滤膜管作为对悬浮颗粒过滤的器材，利用外光型金属过滤膜管的结构特性，当水样采集完成后，利用反冲洗机构可对外光型金属过滤膜管形成由内向外的方向性清洗，每个循环过程的反洗进一步保证了合格的水样和吸取。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中反冲洗机构的一结构示意图（气洗）；

图3是本发明中反冲洗机构的另一结构示意图（水洗）；

图4是本发明中单向隔水板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一

一种用于水样监测的在线过滤方法，包括以下步骤：

a.将管线中的水样在线引出，通过降低引出水体的流速，使水体分层，水体中的可沉降颗粒下沉并排出，水体中的可漂浮颗粒上浮并随水体的不断进入而排出；

b.水体中的含有的悬浮颗粒物通过外光型金属过滤膜管200进行过滤，得到水样并引至水质分析仪进行检测；

c.由内向外对外光型金属过滤膜管200进行反向冲洗。

为实现上述的在线过滤方法，该实施例中还包括用于水样监测的在线过滤装置。

该在线过滤装置包括一处理仓100，处理仓100的进液口与管线连接，出液口排空。所述处理仓100的内腔被分隔为分液仓101、沉降仓102、漂浮仓103和悬浮仓104，能够去除水体中的可沉降颗粒和可漂浮的纤维状漂浮颗粒。

分液仓101靠近处理仓100的进液口一端、并竖向设置，能够使液体中的可沉降颗粒物下沉、漂浮颗粒物上浮。

沉降仓102呈漏斗结构，其上端与分液仓101的下端连通，其底部设有连续排沙口，能够收集并排出沉降颗粒物。

漂浮仓103水平设置，其一端与分液仓101的上端连通，另一端连通处理仓100的出液口，所述漂浮仓103的底部设有能够阻隔漂浮颗粒物通过的过滤板105，漂浮仓103内的漂浮颗粒物能够随液面升高由出液口排出。

悬浮仓104位于过滤板105的下方并与沉降仓102连通，所述悬浮仓104的底部设有放空阀的放空管106。

水样过滤装置还包括外光型金属过滤膜管200、水样采集管300和维护管400。

外光型金属过滤膜管200竖直置于悬浮仓104内，通过外光型金属过滤膜管200对水体的过滤，可去除引出水样中的悬浮颗粒物。

水样采集管300的一端与外光型金属过滤膜管200的出液端密封连接，另一端为测量水样出口，所述水样采集管300上设有水样采集泵301；

维护管400设于水样采集管300内，并与水样采集管300间具有环形间隙，所述维护管400的一端位于外光型金属过滤膜管200内，另一连接有对外光型金属过滤膜管200进行维护的反冲洗机构500。

水样由处理仓100的进液口进入分液仓101内, 分液仓101与进口连接位置有缓冲空间,其空间口径为进液口的5倍以上,液体进入后流速快速减缓,根据液体内部颗粒的密度不同，在缓冲空间内分成3种液层，由下至上分别为含有可沉降颗粒、悬浮颗粒和可漂浮的纤维状漂浮颗粒的水层。

由于液体会连续进入，分层后的液体将会被推送至下级。可漂浮的纤维状漂浮颗粒被推送至上层的漂浮仓103内，到达出液口后排出处理仓100。可沉降颗粒被推送至下方的沉降仓102内，沉降仓102的呈漏斗式结构，将其可沉降颗粒收至其中，其漏斗式仓体出液口向上开放，防止可沉降颗粒跑出仓体，同时其仓体底部设有连续排沙口，其孔径不大于进液口的二分之一，防止可沉降颗粒在其仓体累积。从而可去除水体中的可沉降颗粒和漂浮颗粒物。

进入悬浮仓104内的水体内部杂质多为悬浮颗粒，当需要采集水样时，启动水样采集泵301，被测水样经外光型金属过滤膜管200过滤悬浮颗粒后进入水样采集管300，并从测量水样出口排出进入水质检测仪中进行分析。

经过该装置的过滤，能够将水样中含有的大部分固体杂质去除，只含有微量的微小颗粒物，获得满足测量仪器的水样。

在完成水样采集后，利用反冲洗机构500可对外光型金属过滤膜管200形成由内向外的方向性清洗，每个循环过程的反洗进一步保证了合格的水样和吸取。

该用于水样监测的在线过滤方法及过滤装置，通过将处理仓100的内腔分割成分液仓101、沉降仓102、漂浮仓103和悬浮仓104，可将水样中的可沉降颗粒、悬浮颗粒和可漂浮的纤维状漂浮颗粒进行分离，可沉降颗粒沉降后由连续排沙口排出，漂浮颗粒上浮后随水流从出液口排出，再通过过滤器对悬浮颗粒进行过滤，能够将水样中含有的大部分固体杂质去除，只含有微量的微小颗粒物，降低了对水样分析仪的维护成本，提高了水样分析仪的使用寿命。

实施例二

基于实施例一的基础上，于步骤b前还包括对水体中含有的悬浮颗粒物的一级过滤，以去除大的悬浮颗粒物。

水样过滤装置还包括一过滤仓600，封闭的套设于外光型金属过滤膜管200外，其上设有用于初步过滤悬浮颗粒物的过滤孔，可对外光型金属过滤膜管200进行保护，所述过滤仓600的底部设有能够在反冲洗机构500工作时被打开的单向隔水板603。

如图4所示，单向隔水板603一端单向隔水板603的一端与仓体铰接，在隔水板603的内侧于仓体内壁之间固定有拉簧604，反冲洗机构500工作时高压气体或液体克服拉簧604的拉力，并推动单向隔水板603向外打开，反冲结束后，单向隔水板603在拉簧604的作用下关闭，实现单向打开和关闭。

过滤仓600的设置可再次对水样内残留的可沉降颗粒和可漂浮的纤维状漂浮颗粒进行去除，同时可去除较大的悬浮颗粒，以避免堵塞外光型金属过滤膜管200。进过滤仓600过滤后，外光型过滤器仅去除水样中的较小的悬浮颗粒，保证获得满足测量仪器的水样。

过滤仓600底部设置单向隔水板603，当装置进行反冲洗时，在正向压力的作用下，单向隔水板603会向外打开，将过滤仓600内和外光型金属过滤膜管200剥离的杂质排出到悬浮仓104，由开启放空阀将其排除，以保证下次水样的洁净。

实施例三

基于实施例二的基础上，过滤仓600包括套设的外仓体601和内仓体602，所述外仓体601和内仓体602均与维护管400固定，于外仓体601和内仓体602之间具有空间，所述外仓体601和内仓体602的上端面具有上下错开的过滤孔。

通过将外仓体601和内仓体602上的过滤孔上下错开，通过错流，使通过外仓体601进入的可沉降颗粒物，在重力的作用下竖直下落，对应的内仓体602上并未开设过滤孔，从而可将可沉降颗粒物挡在内仓体602外。另外，通过过滤孔的过滤功能，能够阻挡漂浮和悬浮颗粒物进入仓体内。

实施例四

基于实施例三的基础上，外仓体601和内仓体602的上端面均为倾斜向下的坡面。可使下落的颗粒物顺着坡面滑下，不会进入过滤舱内。

实施例五

根据公开的一实施例，分液仓101包括一分割板107，其竖直设置，所述分割板的前后两端与处理仓100固定，上下两端与仓体之间具有过液间隙，所述分割板107呈一钝角结构，其开口端朝向进液口，且进液口与分割板107的中部相对应。

进液口与分割板107的中部向对应，使得水样进入后在分液仓101内具有最大的缓冲空间，最大程度降低水样的流速，使其分层。分割板107的两端分别向上下两端靠近处理仓100内壁收缩，又使得分层后的液体快速进入后级仓体内。

实施例六

根据公开的一实施例，反冲洗机构500采用气洗，具体包括储气部501、气泵502、第一压力传感器、第一控制阀503和第一控制器，其中储气部501可以为储气罐或储气囊506。

储气部501的出气端与维护管400密封连接，气泵502为储气部501充气，第一压力传感器可设于储气部501上用于检测其内部压力，第一控制阀503用于控制储气部501释放正压力的气体，第一控制器的信号输入端连接第一压力传感器，控制输出端连接第一控制阀503和气泵502。

在进行反向气洗时，第一控制阀503关闭，气泵502向储气部501中充气，第一压力传感器实时监测储气部501的压力并将监测的信息传输给第一控制器，当储气部501内的压力达到设置值后，第一控制器控制气泵502停止工作，并打开第一控制阀503。此时储气部501释放的正向高压气体通过维护管400反向对外光型金属过滤膜管200进行气洗。将抽水过程附着在外光型金属过滤膜管200外表面上的杂质迅速反向剥离并推向外光型金属过滤膜管200以外，为下一次抽水完成清洗。由于过滤器为单端光面式，所以可形成由内向外的方向性清洗，每个循环过程的反洗保证了合格的水样和吸取。

另外，通过储气部501的储气，可使气洗时的压力达到设定值，冲洗效果好。

实施例七

根据公开的一实施例，反冲洗机构500采用水洗，具体的反冲洗机构500包括储液罐504、气囊506、第二压力传感器、第二控制阀507和第二控制器。

储液罐504的进水端通过管体连接有水源，于管体上设有水泵505，气囊506，呈储气后的膨胀状态，置于储液罐504内并与储液罐504之间具有储液空间，第二压力传感器，可安装于储液罐504内，用于检测储液罐504的内部压力，第二控制阀507，用于控制储液罐504的出液端释放正向压力的液体，第二控制器的信号输入端连接第二压力传感器，控制输出端连接第二控制阀507和水泵505。

在进行反向水洗时，第二控制阀507关闭，水泵505向储液罐504内抽水，第二压力传感器实时监测储液罐504内的液体压力并将监测的信息传输给第二控制器，当储气部501内的压力达到设置值后，第二控制器控制水泵505停止工作，并打开第二控制阀507。此时储液罐504释放的正向高压液体通过维护管400反向对外光型金属过滤膜管200进行水洗。

将抽水过程附着在外光型金属过滤膜管200外表面上的杂质迅速反向剥离并推向外光型金属过滤膜管200以外，为下一次抽水完成清洗。由于过滤器为单端光面式，所以可形成由内向外的方向性清洗，每个循环过程的反洗保证了合格的水样和吸取。

实施例八

根据公开的一实施例，悬浮仓104的底壁呈向下的锥体结构，所述放空管106设于底壁的最下方。锥体结构的设置，有利于悬浮仓104内的排空。

以上仅是本发明的较佳实施例，任何人根据本发明的内容对本发明作出的些许的简单修改、变形及等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.用于水样监测的在线过滤装置，包括一处理仓（100），其特征在于：

所述处理仓（100）的内腔被分隔为：

一分液仓（101），靠近处理仓（100）的进液口一端、并竖向设置，能够使液体中的可沉降颗粒物下沉、漂浮颗粒物上浮，所述分液仓（101）包括一分割板（107），其竖直设置，所述分割板（107）的前后两端与处理仓（100）固定，上下两端与仓体之间具有过液间隙，所述分割板（107）呈一钝角结构，其开口端朝向进液口，且进液口与分割板（107）的中部相对应；

一沉降仓（102），呈漏斗结构，其上端与分液仓（101）的下端连通，其底部设有连续排沙口，能够收集并排出沉降颗粒物；

一漂浮仓（103），水平设置，其一端与分液仓（101）的上端连通，另一端连通处理仓（100）的出液口，所述漂浮仓（103）的底部设有能够阻隔漂浮颗粒物通过的过滤板（105），漂浮仓（103）内的漂浮颗粒物能够随液面升高由出液口排出；

一悬浮仓（104），位于过滤板（105）的下方并与沉降仓（102）连通，所述悬浮仓（104）的底部设有放空阀的放空管（106）；

在线过滤装置还包括：

一外光型金属过滤膜管（200），竖直置于悬浮仓（104）内；

一水样采集管（300），其一端与外光型金属过滤膜管（200）的出液端密封连接，另一端为测量水样出口，所述水样采集管（300）上设有水样采集泵（301）；

一维护管（400），设于水样采集管（300）内，并与水样采集管（300）间具有环形间隙，所述维护管（400）的一端位于外光型金属过滤膜管（200）内，另一连接有对外光型金属过滤膜管（200）进行维护的反冲洗机构（500）；

一过滤仓（600），封闭的套设于外光型金属过滤膜管（200）外，其上设有用于初步过滤悬浮颗粒物的过滤孔，所述过滤仓（600）的底部设有能够在反冲洗机构（500）工作时被打开的单向隔水板（603）；

该装置采用以下步骤在线对水样过滤：

a.将管线中的水样在线引出，通过降低引出水体的流速，使水体分层，水体中的可沉降颗粒下沉并排出，水体中的可漂浮颗粒上浮并随水体的不断进入而排出；

b.水体中的含有的悬浮颗粒物通过外光型金属过滤膜管（200）进行过滤，得到水样并引至水质分析仪进行检测；

c.由内向外对外光型金属过滤膜管（200）进行反向冲洗。

2.根据权利要求1所述的用于水样监测的在线过滤装置，其特征在于:于步骤b前还包括对水体中含有的悬浮颗粒物的一级过滤，以去除大的悬浮颗粒物。

3.根据权利要求1所述的用于水样监测的在线过滤装置，其特征在于：所述过滤仓（600）包括套设的外仓体（601）和内仓体（602），所述外仓体（601）和内仓体（602）均与维护管（400）固定，于外仓体（601）和内仓体（602）之间具有空间，所述外仓体（601）和内仓体（602）的上端面具有上下错开的过滤孔。

4.根据权利要求3所述的用于水样监测的在线过滤装置，其特征在于：所述外仓体（601）和内仓体（602）的上端面均为倾斜向下的坡面。

5.根据权利要求1所述的用于水样监测的在线过滤装置，其特征在于：所述反冲洗机构（500）包括:

一储气部（501），其出气端与维护管（400）密封连接；

一气泵（502），为储气部（501）充气；

一第一压力传感器，用于检测储气部（501）的内部压力；

一第一控制阀（503），用于控制储气部（501）释放正压力的气体；

一第一控制器，其信号输入端连接第一压力传感器，控制输出端连接第一控制阀（503）和气泵（502）。

6.根据权利要求1所述的用于水样监测的在线过滤装置，其特征在于：所述反冲洗机构（500）包括:

一储液罐（504），其进水端通过管体连接有水源，于管体上设有水泵（505）；

一气囊（506），呈储气后的膨胀状态，置于储液罐（504）内并与储液罐（504）之间具有储液空间；

一第二压力传感器，用于检测储液罐（504）的内部压力；

一第二控制阀（507），用于控制储液罐（504）的出液端释放正向压力的液体；

一第二控制器，其信号输入端连接第二压力传感器，控制输出端连接第二控制阀（507）和水泵（505）。

7.根据权利要求1所述的用于水样监测的在线过滤装置，其特征在于：所述悬浮仓（104）的底壁呈向下的锥体结构，所述放空管（106）设于底壁的最下方。