CN207102083U - 适用于含重金属的水质样品的现场过滤设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于环境监测技术领域，具体涉及一种对现场采集的含重金属的水质样品进行前处理所用的过滤设备。该系统包括第一储水箱，抽滤装置，第二储水箱；水泵、第一储水箱、抽滤装置、第二储水箱通过管道依次相连接。本实用新型设置了用于储存水质样品的第一储水箱、对水样进行过滤的抽滤装置、混匀、储存过滤后水样的第二储水箱，使水质样品现场采集立即进行过滤，去除水样中的悬浮物及被吸附的金属，确保过滤后水样中只含有溶解态的重金属，而且本实用新型的设备作为一个整体，便于携带，过滤速度快，过滤后水样混合均匀平行性好，大大的减少了现场采样人员的工作量，缩短了采样时间，保证了分析结果的准确性、可靠性。

Description

适用于含重金属的水质样品的现场过滤设备

技术领域

本实用新型属于环境监测技术领域，具体涉及一种适用于现场过滤所采集的含重金属的水质样品的设备。

背景技术

重金属对我国水环境的破坏已经引起了国内的高度重视，2011年2月，国务院制订了《重金属污染综合防治规划》，这成为中国第一个“十二五”国家规划，也是首个针对“重金属污染综合防治”的五年规划，这也预示着我国水环境污染中的金属的检测和治理工作将走向一个新的阶段。

2012年2月，国务院新闻办举行新闻发布会，介绍了国务院颁布实施《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》的指示精神，这也是贯彻落实中央水利工作会议精神，落实《中共中央、国务院关于加快水利改革发展的决定》(中发[2011]1号)的重大举措，彰显了党中央、国务院要着力解决人民群众最关心、最直接、最现实的水资源问题的信心和决心。

治理水环境重金属污染，对于保障饮水安全，供水安全和生态安全有着极其重要的现实意义和推动作用。因此，加强对重金属污染的研究和监测工作尤其重要。

目前关于现场对水体过滤的设备鲜见有披露，实验人员在采样后，将水装入敞口瓶中，水样品流入敞口瓶下方的过滤头过滤，在此过程中，由于水样中的各种漂浮物及大颗粒的悬浮物未经粗滤直接倒入敞口瓶中，这些杂质极容易残留在滤膜上，堵塞滤膜，延迟过滤时间；要立即(或尽快)过滤，因水样存放会导致金属的水解沉淀，或因吸收CO₂等酸性气体而改变了pH值，这会使悬浮颗粒物上的金属解吸，从而改变了可溶性金属含量，会影响结果的准确性。

另外，上述的现场采样工具还有一个缺陷：由于敞口瓶的体积有限，一般是500毫升，其所盛放的水样品量有限，如果待该敞口瓶过滤完该水样品再次取样继续过滤，会出现由于不同时段水体样品中重金属成分含量不同所导致的误差。

因此，需要针对上述的缺陷进行改进，设计一种携带方便、使用简单、平行性好的适用于现场过滤所采集的含重金属的水质样品的设备。

实用新型内容

为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种适用于对现场过滤所采集的含重金属的水质样品的设备，采用该设备自水样品采集后到过滤处理这一过程处于封闭的环境中进行，避免了现场过滤时将样品倒入敞口瓶中过滤带来的误差，而且便于同时对同一批样品作不同程度的过滤处理，有利于实验人员整理分析结果。

本实用新型提供的适用于含重金属的水质样品的现场过滤设备,该设备包括第一储水箱，用于储存含重金属水样品；

抽滤装置，用于对第一储水箱中的含重金属的水质样品过滤处理；

第二储水箱，用于收集并混匀经过过滤的含重金属水样；

水泵、第一储水箱、抽滤装置、第二储水箱通过管道依次相连接；

第一储水箱的上部有压缩空气进口；

第一储水箱的顶部有进水口，进水口处有与之相对应的密封盖；

进水口处有第一过滤网；第一过滤网为圆锥体形，第一过滤网为圆锥体形或者是圆柱体形，第一过滤网整体为网状结构，用于过滤水中大颗粒的悬浮物或泥砂。

第二储水箱连接有多条出水管道。

过滤网为圆锥体形。

第一储水箱出口处的管道分成若干条支路管道，这些支路管道分别与抽滤装置相连接，抽滤装置包括上盖和过滤头主体，上盖内有与之活动连接的滤网，过滤头主体内部有用于放置滤膜的砂芯漏斗，过滤头与上盖的口径相同，过滤头与上盖相接触的边缘为磨砂边；

过滤头的下方有密封塞，过滤头下方有底座，底座与其下方的输送管相连通且呈一体结构，输送管与过滤瓶相连通，过滤瓶的另一端连接有抽气泵；过滤瓶上还有出水口，过滤瓶的出水口与第二储水箱相连接；过滤瓶与第二储水箱之间有泵。

过滤头的材质为聚丙烯或聚四氟乙烯或硬质玻璃。

底座下方的输送管上有支架，该支架上方有固定夹，用以将上盖与过滤头主体的位置固定住。

第二储水箱中有搅拌装置，搅拌装置包括搅拌器和搅拌器驱动装置，搅拌器包括搅拌轴以及固定安装在搅拌轴上的搅拌叶片，搅拌器驱动装置包括电机，电机设于第二储水箱的上顶部，搅拌器的搅拌轴与电机的输出轴连接，从而使电机带动搅拌轴旋转。

各管道上均设置有阀门，便于控制待过滤水体的流向。

底座与输送管的材质为聚四氟乙烯管。

上盖内设置滤网，再次对水体进行过滤，防止水样品中的杂质残留在滤膜上，堵塞滤膜，影响滤膜的过滤速率。

支路管道与上盖为可拆卸连接，便于更换或拆洗上盖，这是因为上盖内有可拆卸的第二过滤网，经长时间使用后，该滤网上方会有杂质残留，久而久之容易堵塞，造成水流不畅。

本实用新型所针对的重金属主要是铜、铅、锌、镉、铁、锰、镍等。

本实用新型的整体构思是，目前环保部发布的《国家地表水环境质量监测网监测任务作业指导书(试行)》的文件中，关于对含有重金属铅、铜、锌、镉、铁、锰的水质样品，其要求：采样前先用水荡涤采样容器和盛样容器2-3次，采样时不可搅动水底部的沉积物，不能混入漂浮于水面上的物质。采用的水样在现场立即用0.45μm的微孔滤膜过滤后装于聚乙烯采样瓶中，采集水样的体积不得少于方法规定的采样量。

而目前并没有相关的现场采样设备，如果在现场采用敞口瓶及过滤头对水样品过滤，水样品会受到各种因素的污染，带来各种灰尘等杂质，以及空气中的重金属污染也会导致水样品结果不准确。因此，本实用新型设计了一套适用于含有重金属的水质样品的现场过滤设备，该系统自取样至过滤的全过程封闭进行，避免由于空气中的污染物或重金属导致水质样品检测时结果出现误差的现象。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型设置了用于储存水样品的第一储水箱、对水体过滤的抽滤装置、混匀经过滤的水样品的第二储水箱，使水样品自现场采集以后一直处于封闭处理的状态，减少了现场采样后露天敞口过滤所带来的各种误差，水质样品现场采集后立即进行过滤，去除水样中的悬浮物及被吸附的金属，确保过滤后水样中只含有溶解态的重金属；而且本实用新型的设备作为一个整体，便于携带，过滤速度快，过滤后水样混合均匀平行性好，大大的减少了现场采样人员的工作量，缩短了采样时间。

附图说明

图1为实施例1中的设备的整体结构示意图；

图2为实施例1中过水口处的结构示意图；

图3为实施例1中过滤网的结构示意图；

图4为实施例1中本实用新型的抽滤装置放大后的结构示意图；

图5为实施例1中过滤头与管道的连接关系示意图；

图6为实施例1中过滤头的放大结构示意图；

图7为实施例1中滤膜与滤膜托的剖视结构示意图；

图8为实施例1中滤膜与滤膜托的立体结构示意图；

图9为实施例1中第二储水箱内部的结构示意图；

图中，1-密封盖，2-进水口，3-第一过滤网，4-管道，401-水泵，5-空气压缩机，6-阀门，7-第一储水箱，8-抽滤装置，9-第二储水箱，10-第一出水管道，11-第三出水管道，12-第二出水管道；13-抽气泵，14-过滤瓶，15-过滤头，16-底座，17-上盖，18-过滤头主体，19-滤膜，20-砂芯，21-泵，22-第二过滤网；23-滤膜托，24-密封塞，25-搅拌轴，26-电机，27-第二储水箱的进口，28-搅拌叶片，29-固定夹，30-支架，A-周向，B-旋转方向。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式来对本实用新型作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本实用新型，但并不以此限制本实用新型。

实施例1

采样地点：城南河；

采样时间：2016年3月22日；

环境监测中心接到来自群众的举报，上述的河流中可能会排放了含有铬的废水，环境监测人员随即带着本实用新型的设备对上述河流中的水体进行了采样；

在采样过程中，对疑似被重金属污染的水体进行了现场过滤；

本实用新型的设备包括第一储水箱7，用于储存含重金属水质样品；

抽滤装置，用于对第一储水箱7中的含重金属水质样品过滤处理；

第二储水箱9，用于收集并混匀经过过滤的含重金属水质样品；

水泵401、第一储水箱7、抽滤装置8、第二储水箱9通过管道4依次相连接；

第一储水箱7的上部与空气压缩机5相连接，空气压缩机5为第一储水箱提供压缩空气，压缩空气作用于第一储水箱7中的水，将其压入抽滤装置8进行过滤；

第一储水箱7的顶部有进水口，进水口2处有与之相对应的密封盖1；

进水口2处有第一过滤网3；

第二储水箱9连接有三条出水管道(也可以设置多条，一般实验室监测时采用三次取平均值法，本实用新型设置三条出水管道，用以做平行样，三条管道同时取水样，可以保证每次取样时水样品处于混匀状态，减少由于水质样品混合不均匀所带来的误差)。

过滤网3为圆锥体形。

第一储水箱7出口处的管道分成若干条支路管道，这些支路管道分别与抽滤装置8相连接，抽滤装置8包括上盖17和过滤头主体18，上盖17内有与之活动连接的第二过滤网22，第二过滤网的下方有滤膜托23；滤膜托23为敞口的圆柱体形，其底部呈圆环形；将滤膜19置于滤膜托22上，可有效的防止滤膜19放置或取用时引起的破碎；

过滤头主体18内部有用于放置滤膜19的砂芯漏斗20，过滤头主体18与上盖17的口径相同，过滤头主体的材质为硬质玻璃，上盖17的材质也是硬质玻璃，过滤头主体18与上盖17相接触的边缘均为磨砂边；

上盖17和与之相连接的管道为可拆卸式连接，便于更换上盖17；

同样上盖17与其内部的第二过滤网22也是活动连接，当第二过滤网22可以拆下定期清理；

过滤头主体18的下方有密封塞24，过滤头15下方有底座16，底座16与其下方的输送管相连通且呈一体结构，输送管与过滤瓶14相连通，过滤瓶14的另一端连接有抽气泵13；过滤瓶14上还有出水口，过滤瓶14的出水口与第二储水箱9相连接；过滤瓶14与第二储水箱9之间有泵。

底座16下方的输送管上有支架30，该支架30上方有固定夹29，用以将上盖17与过滤头主体18的位置固定住。

第二储水箱9中有搅拌装置，搅拌装置包括搅拌器和搅拌器驱动装置，搅拌器包括搅拌轴25以及固定安装在搅拌轴25上的搅拌叶片28，搅拌器驱动装置包括电机26，电机26设于第二储水箱9的上顶部，搅拌器的搅拌轴25的上部穿过第二储水箱9的上顶部与位于第二储水箱9上顶部的电机26输出轴连接，从而使电机26带动搅拌轴旋转，搅拌轴25带动搅拌叶片旋转，从而使第二储水箱9中的水样品混合均匀。

搅拌轴25设置在第二储水箱9内部的中心轴位置处，可以按如图的A方向旋转；搅拌轴25带动搅拌叶片28按如图示的B方向旋转；

搅拌轴25可采用本图的方式，也可以采用如下的方式：如搅拌轴25与第二储水箱9内的底部通过轴承相连接；

在从第二储水箱9中取水样品时，启动电机26，搅拌轴25开始搅拌，水样品混合均匀后，从第一出水管道10、第二出水管道12、第三出水管道11中分别同时出水，这样保证水样品的均匀性，减少了检测过程中所产生的误差。

第一出水管道10、第二出水管道12、第三出水管道11上分别设置有阀门(未图示)，用以控制水流。

在现场操作中，由于取样点离现场检测设备的距离较远，大约是50米，因此，启用的是将采集到的水样品从进水口2处倒入第一储水箱7，经过进水口处的过滤网3过滤，第一储水箱中的水由空气压缩机5中的压缩空气推动，将水质送至抽滤装置8(附图1)；

从附图2中看到，待过滤水样分成多条支路分别进入不同的过滤头主体中；水样品在上盖17中进一步过滤，以防止水体中的大颗粒悬浮物堵塞过滤头主体18上的滤膜19；水样品经滤膜19过滤时，在抽气泵13的作用下抽滤，水样品流经砂芯，再经过底座16，流向输送管，送至抽滤瓶14中，再在泵21的作用下输送至第二储水箱9；

底座呈漏斗状的中空形，上端开口，下端与输送管道呈一体结构，其作用是固定住过滤头；

以上述的设备检测的本实施例中所取的水样为例，从第二储水箱9的第一出水管道10、第二出水管道12、第三出水管道11中分别同时取水样，进行检测，具体方法是：在水样品中加硝酸固定，使样品pH值＜2，带回实验室备分析用。依据《水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法》(HJ776-2015)的技术规定，调整好仪器状态，绘制标准曲线，对水质平行样品进行分析，并分析质控样品进行质控，分析结果见表1：各元素三个平行样测定结果的相对标准偏差RSD均小于1.5％，样品平行性好。

元素	平行样1	平行样2	平行样3	相对标准偏差RSD(％)
					铬(mg/L)	2.35	2.33	2.37	0.7
铅(mg/L)	0.362	0.359	0.352	1.2
					铜(mg/L)	0.152	0.153	0.146	1.4
锌(mg/L)	0.771	0.764	0.775	0.6

过滤头主体与上盖的材质也可以是聚丙烯或聚四氟乙烯，像这样的变换也落在本实用新型的保护范围之内。

实施例2

采样地点：九乡河；

采样时间：2016年3月22日；

采用本实用新型的设备对现场采集的水样品过滤处理，仪器分析后得到的结果如下：

Claims (10)

1.适用于含重金属的水质样品的现场过滤设备，其特征在于，

该设备包括第一储水箱，用于储存现场采集的含重金属的水质样品；

抽滤装置，用于对第一储水箱中的含重金属水质样品过滤处理；

第二储水箱，用于收集并混匀经过过滤的含重金属水质样品；

水泵、第一储水箱、抽滤装置、第二储水箱通过管道依次相连接；

第一储水箱的上部有压缩空气进口；

第一储水箱的顶部有进水口，进水口处有与之相对应的密封盖；

进水口处有第一过滤网；

第二储水箱连接有多条出水管道。

2.如权利要求1所述的适用于含重金属的水质样品的现场过滤设备，其特征在于，第一过滤网为圆锥体形，第一过滤网为圆锥体形或者是圆柱体形，第一过滤网整体为网状结构。

3.如权利要求1所述的适用于含重金属的水质样品的现场过滤设备，其特征在于，

第一储水箱出口处的管道分成若干条支路管道，这些支路管道分别与抽滤装置相连接，抽滤装置包括上盖和过滤头主体，上盖内有与之活动连接的滤网，过滤头主体内部有用于放置滤膜的砂芯漏斗，过滤头与上盖的口径相同，过滤头与上盖相接触的边缘为磨砂边；

过滤头的下方有密封塞，过滤头下方有底座，底座与其下方的输送管相连通且呈一体结构，输送管与过滤瓶相连通，过滤瓶的另一端连接有抽气泵；过滤瓶上还有出水口，过滤瓶的出水口与第二储水箱相连接；过滤瓶与第二储水箱之间有泵。

4.如权利要求3所述的适用于含重金属的水质样品的现场过滤设备，其特征在于，过滤头主体的材质为聚丙烯或聚四氟乙烯或硬质玻璃。

5.如权利要求3所述的适用于含重金属的水质样品的现场过滤设备，其特征在于，底座下方的输送管上有支架，该支架上方有固定夹，用以将上盖与过滤头主体的位置固定住。

6.如权利要求1所述的适用于含重金属的水质样品的现场过滤设备，其特征在于，第二储水箱中有搅拌装置，搅拌装置包括搅拌器和搅拌器驱动装置，搅拌器包括搅拌轴以及固定安装在搅拌轴上的搅拌叶片，搅拌器驱动装置包括电机，电机设于第二储水箱的上顶部，搅拌器的搅拌轴与电机的输出轴连接，从而使电机带动搅拌轴旋转。

7.如权利要求1所述的适用于含重金属的水质样品的现场过滤设备,其特征在于，各管道上均设置有阀门。

8.如权利要求3所述的适用于含重金属的水质样品的现场过滤设备，其特征在于，底座与输送管的材质为聚四氟乙烯。

9.如权利要求3所述的适用于含重金属的水质样品的现场过滤设备,其特征在于，支路管道与上盖为可拆卸连接。

10.如权利要求1所述的适用于含重金属的水质样品的现场过滤设备,其特征在于，过滤后的水质样品适用于铜、铅、锌、镉、铁、锰元素的测定。