一种全自动双重反冲洗自洁式过滤器及其使用方法与流程

本发明涉及水样检测的领域，具体是指一种全自动双重反冲洗自洁式过滤器及其使用方法。

背景技术：

监测河流、湖泊、污水和近岸海水中的溶解态重金属和氮、磷等营养物质等污染物一直是环境和海洋监测的重要任务。当前环境问题日益突出，常规的采样监测已难以跟踪快速变化的水环境，长期连续自动监测才能更好的监管和保护环境。然而溶解态重金属和营养物质的现场长期连续自动监测尚无法顺利展开，究其原因主要是这些环境水体中存在大量的浮游植物和悬浮颗粒物，水体浊度高。即便是常规的采样带回实验室检测，也面临着繁重的过滤工作，现场过滤往往耗时且容易玷污样品，带回实验室再过滤则又难以避免样品保存运输过程中导致的颗粒物溶出。

目前常用的水样过滤技术主要有：1)采用微孔滤膜的加压或减压过滤，即水样置于微孔滤膜之上，通过在水样上方施加压力或在滤膜下方抽气形成负压，迫使水样流过滤膜，二颗粒物被截留于膜上的过滤方式。该技术的缺点是只能在采样后进行序批式过滤，无法连续过滤过滤，且随着滤饼的堆积，过滤流速急剧降低而需要频繁更换滤膜。2)切向流过滤，即液体流动方向与过滤方向呈垂直方向的过滤方式，利用液体流动在滤膜表面产生剪切力，使滤饼从膜表面剥离，减少滤饼层在滤膜表面的堆积，过滤速度稳定，可用于大规模样品的过滤。但是该技术需要的设备较复杂，目前也只适用于实验室过滤和浓缩。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种全自动双重反冲洗自洁式过滤器及其使用方法，实现过滤器长时间置于待测水体中连续使用。

本发明的全自动双重反冲洗自洁式过滤器，包括岸基控制器、第一液体输送泵、第二液体输送泵、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、第一三通接头、第二三通接头、第三三通接头、第四三通接头、第五三通接头、第六三通接头、第一过滤头组、第二过滤头组、电机、电控单元、采样清洗装置和压力传感器；所述岸基控制器用于向电控单元发送命令控制所述液体输送泵的流速、所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀的阀位切换以及电机的转速；所述第一液体输送泵包括第一开口、第二开口，所述第二液体输送泵包括第三开口、第四开口；所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀均包括公共口、常开口和常闭口；

所述第一开口连接第一三通阀的公共口；第一三通阀的常开口、第一过滤头组、第二三通阀的常闭口通过第一三通接头连通；第一三通阀的常闭口、第二过滤头组及第二三通阀的常开口通过第二三通接头连通；所述第二三通阀的公共口、压力传感器及第四三通接头的其中一个接头通过第三三通接头连接；所述第四三通接头的另外两个接头分别连接所述第二开口及第五三通接头的其中一个接头；第五三通接头的另外两个接头分别连接第三三通阀的常开口及第四三通阀的常闭口；所诉第三三通阀的常闭口、第四三通阀的常开口及采样清洗装置通过第六三通接头连通；所述第三三通阀的公共口连接第三开口，所述第四三通阀的公共口连接第四开口；

所述电控单元连接第一液体输送泵、第二液体输送泵、电机、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀；所述电控单元接收岸基控制器的命令，以控制所述第一液体输送泵和第二液体输送泵的流路，以及电机转速，所述电控单元接收岸基控制器的命令，控制所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀连接开启常开口或常闭口及控制其保持在常闭口及常开口的时长。

在一较佳的实施例中，所述过滤器在过滤时，所述采样清洗装置具体为样品容器或是在线监测仪器；所述过滤器在清洗时，所述采样清洗装置具体为装有清洁液的容器。

在一较佳的实施例中，所述第一过滤头组及第二过滤头组均分别包括至少一个过滤头，所述过滤头上设置有微孔滤膜和铜滤网。

在一较佳的实施例中，所述第一液体输送泵及第二液体输送泵具体均为电动隔膜泵。

在一较佳的实施例中，所述电机上设置有转动轴，所述转动轴上设置有刷子，所述第一过滤头组及第二过滤头组以转动轴为中心呈中心对称分布；所述电机带动转动轴转动，所述转动轴上的刷子转动清扫所述第一过滤头组及第二过滤头组。

在一较佳的实施例中，所述第一液体输送泵、第二液体输送泵、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、第一三通接头、第二三通接头、第三三通接头、第四三通接头、第五三通接头、第六三通接头均设置于一水密外壳中；所述第一过滤头组及第二过滤头组均分别通过穿板接头连通至所述水密外壳内的第一三通接头及第二三通接头；所述采样清洗装置也通过穿板接头连通至所述水密外壳内的第六三通接头。

在一较佳的实施例中，所述第一液体输送泵、第二液体输送泵、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、第一三通接头、第二三通接头、第三三通接头、第四三通接头、第五三通接头、第六三通接头之间均通过液体流通管路连通。

在一较佳的实施例中，所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、具体均为电磁夹管三通阀。

本发明还提供了一种全自动双重反冲洗自洁式过滤器的使用方法，采用了上述的一种全自动双重反冲洗自洁式过滤器；所述第六三通接头连接样品容器或在线监测仪器；所述岸基控制器设定所述第一液体输送泵的流速为6ml/min至6000ml/min，第二液体输送泵的流速为1ml/min至4000ml/min，及所述第一液体输送泵及第二液体输送泵的运行时间为30s至数天；设定所述第一三通阀及第二三通阀先连通至各自的常开口并保持一段时间再切换至各自的常闭口并保持一段时间，如此循环切换；再设定所述第三三通阀及第四三通阀连通至各自的常开口；将过滤器放入待测水体中，启动运行；

所述第一液体输送泵启动，水样从第一过滤头组被过滤后吸入，经由第一三通接头、第一三通阀的常开口进入第一开口，再从第二开口出来，到达第四三通接头；一部分被过滤后的水样被所述第二液体输送泵吸走，另一部分到达第三三通接头并被压力传感器监测液体压力后，通过第二三通阀的公共口和常开口直接冲洗第二过滤头组；

所述电控单元控制所述第一三通阀及第二三通阀连通各自的常开口一段时间后，控制所述第一三通阀及第二三通阀切换至各自的常闭口；水样从第二过滤头组被过滤后吸入，经由第二三通接头、第一三通阀的常闭口后进入第一开口，再从第二开口出来，到达第四三通接头，同样一部分被过滤后的水样被第二液体输送泵吸走，另一部分被过滤后的水样通过第三三通接头被压力传感器检测液体压力后，经由第二三通阀的公共口、常闭口及第一三通接头后直接冲洗第一过滤头组，从而将第一过滤头组上的滤饼反向冲刷下来；在第四三通接头被第二液体输送泵吸走的水样在经由第三三通阀的常开口、第三开口、第四开口、第四三通阀的公共口及常开口后到达第六三通接头，经由第六三通接头到达样品容器或是在线监测仪器。

本发明还提供了一种全自动双重反冲洗自洁式过滤器的使用方法，采用了上述的一种全自动双重反冲洗自洁式过滤器；所述采样清洗装置为装有清洗液的容器，并连接至第六三通接头；所述岸基控制器设定所述第一液体输送泵的流速为6ml/min至6000ml/min，第二液体输送泵的流速为6ml/min至6000ml/min，及所述第一液体输送泵及第二液体输送泵的运行时间为30s至7200s；设定所述第一三通阀及第二三通阀先连通至各自的常开口并保持一段时间再切换至各自的常闭口并保持一段时间，如此循环切换；再设定所述第三三通阀及第四三通阀连通至各自的常闭口；启动运行；

所述清洗液从装有清洗液的容器中被吸入，经由第六三通接头、第三三通阀的常闭口进入第三开口，从第四开口出来；经由第四三通阀的公共口和常闭口后再依次经由第五三通接头、第四三通接头；此时在第一液体输送泵的共同推动下，清洗液到达第三三通接头并被压力传感器检测液体压力后，进入第二三通阀的公共口，再从第二三通阀的常开口或常闭口流出从而对应地冲洗第一过滤头组或第二过滤头组。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

本发明提供了一种可以放入待测水体中长时间连续使用、具备自动反冲洗自洁净功能的过滤器，以弥补现有过滤器的不足，避免采样后的过滤而玷污水样或改变待测物的形态，提高采样效率，并为连续自动监测设备提供合格的水样。

具体来说，本发明采用双滤头组，实现了原位过滤和自动反冲洗。一组过滤，同时用部分滤液反冲洗另一个过滤头组；在设定的时间之后，切换各个三通阀，以使液体流动方向相反，两个过滤头组的功能亦随之对换。两个过滤头组如此循环使用，实现过滤和自动反冲洗。

本发明设有清洗功能，原位过滤器使用一段时间后，可以将滤液出口连通清洗液，切换三通阀后，清洗液即从滤液出口进入过滤器管路，实现对整个管路的清洗。本发明还设有持续转动的毛刷，及时清除滤膜表面，防止滤饼堆积。入水口设有铜滤网，有效避免生物附着。

附图说明

图1为本发明优选实施例中一种全自动双重反冲洗自洁式过滤器过滤水样时的结构示意图；

图2为本发明优选实施例中一种全自动双重反冲洗自洁式过滤器用清洗液清洗过滤器全部管路时的结构示意图。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

一种全自动双重反冲洗自洁式过滤器，参考图1至2，包括岸基控制器1、第一液体输送泵7、第二液体输送泵8、第一过滤头组22、第二过滤头组23、电机21、电控单元19、采样清洗装置6、压力传感器20；所述岸基控制器1用于向电控单元19发送命令，控制所述液体输送泵的流速、所述第一三通阀9、第二三通阀10、第三三通阀11、第四三通阀12的阀位切换以及电机的转速；所述第一液体输送泵7包括第一开口、第二开口，所述第二液体输送泵8包括第三开口、第四开口。所述第一三通阀9、第二三通阀10、第三三通阀11、第四三通阀12均包括公共口、常开口和常闭口。

所述第一开口连接第一三通阀9的公共口；第一三通阀9的常开口、第一过滤头组22、第二三通阀10的常闭口通过第一三通接头13连通；第一三通阀9的常闭口、第二过滤头组23及第二三通阀10的常开口通过第二三通接头14连通；所述第二三通阀10的公共口、压力传感器20及第四三通接头16的其中一个接头通过第三三通接头15连接；所述第四三通接头16的另外两个接头分别连接所述第二开口及第五三通接头17的其中一个接头；第五三通接头17的另外两个接头分别连接第三三通阀11的常开口及第四三通阀12的常闭口；所诉第三三通阀11的常闭口、第四三通阀12的常开口及采样清洗装置通过第六三通接头18连通；所述第三三通阀11的公共口连接第三开口，所述第四三通阀12的公共口连接第四开口；所述采样清洗装置连接有第二连接管道4，所述第二连接管道4先连接至穿板接头5再连接至所述第六三通接头18。

所述电控单元19连接第一液体输送泵7、第二液体输送泵8、电机21、第一三通阀9、第二三通阀10、第三三通阀11、第四三通阀12；所述电控单元控制19接收岸基控制器1的命令，以控制所述第一液体输送泵7和第二液体输送泵8的流路，以及电机21转速；所述电控单元19接收岸基控制器1的命令，控制所述第一三通阀9、第二三通阀10、第三三通阀11、第四三通阀开启常开口或常闭口及控制保持在常闭口及常开口的时长。

具体来说，所述过滤器在过滤时，所述采样清洗装置具体为样品容器或在线监测仪器；所述过滤器在清洗时，所述采样清洗装置具体为装有清洁液的容器。

具体来说，所述第一过滤头组22及第二过滤头组23均分别包括至少一个过滤头，在本实施例中，所述第一过滤头组22及第二过滤头组23均分别设置有一个过滤头。所述过滤头上设置有铜滤网。所述第一液体输送泵7及第二液体输送泵8具体均为电动隔膜泵。所述电机21上设置有转动轴27，所述转动轴27上设置有刷子24，所述第一过滤头组22及第二第二过滤头组23以转动轴27为中心呈中心对称分布；所述电机21带动转动轴27转动，所述转动轴27上的刷子24转动清扫所述第一过滤头组22及第二过滤头组23，具体清扫沉积在过滤头表面的颗粒物。

所述第一液体输送泵7、第二液体输送泵8、第一三通阀9、第二三通阀10、第三三通阀11、第四三通阀12、第一三通接头13、第二三通接头14、第三三通接头15、第四三通接头16、第五三通接头17、第六三通接头18均设置于一水密外壳26中；在本实施例中，所述的水密外壳26系圆筒状，用聚氯乙烯(pvc)、316不锈钢、铝合金或钛合金制成。所述第一过滤头组22及第二过滤头组23均分别通过穿板接头5连通至所述水密外壳26内的第一三通接头13及第二三通接头14；所述采样清洗装置也通过穿板接头5连通至所述水密外壳26内的第六三通接头18。所述过滤头内夹一张微孔滤膜，外面覆盖一张20至400目的黄铜滤网。过滤头安装于水密外壳26的底部。所述岸基控制器1连接防水电缆2，并通过水密接头3连通至设置于所述水密外壳26内的电控单元19。

所述第一液体输送泵7、第二液体输送泵8、第一三通阀9、第二三通阀10、第三三通阀11、第四三通阀12、第一三通接头13、第二三通接头14、第三三通接头15、第四三通接头16、第五三通接头17、第六三通接头18之间均通过液体流通管路连通；所述液体流通管路采用硅橡胶管或氟橡胶管。

所述第一三通阀9、第二三通阀10、第三三通阀11、第四三通阀12，具体均为电磁夹管三通阀，且带螺纹或宝塔接头，材质为聚丙烯(pp)、聚四氟乙烯(ptfe)或聚醚醚酮(peek)等具有良好化学惰性的塑料材质。在本实施例中，所述电机21为防水电机21。

以下介绍全自动双重反冲洗自洁式过滤器在过滤过程中的使用方法，参考图1，所述第六三通接头18连接样品容器或在线监测仪器；所述岸基控制器1设定所述第一液体输送泵7的流速为6ml/min-6000ml/min，第二液体输送泵8的流速为1ml/min-4000ml/min，及所述第一液体输送泵7及第二液体输送泵8的运行时间为30s至数天；设定所述第一三通阀9及第二三通阀10先连通至各自的常开口并保持一段时间再切换至各自的常闭口并保持一段时间，如此循环切换；再控制所述第三三通阀11及第四三通阀12连通至各自的常开口；设定电机21的转速为1转/min至30转/min之间，设定压力传感器20报警阈值为0.13mpa至0.3mpa之间，超过报警阈值，压力传感器20发出相应的预警报告；将过滤器放入待测水体中，启动运行；

所述第一液体输送泵7启动，水样从第一过滤头组22被过滤后吸入，经由第一三通接头13、第一三通阀9的常开口进入第一开口，再从第二开口出来，到达第四三通接头16；一部分被过滤后的水样被所述第二液体输送泵8吸走，另一部分到达第三三通接头15并被压力传感器20监测液体压力后，通过第二三通阀10的公共口和常开口直接冲洗第二过滤头组23；

根据所述岸基控制器1的控制，所述第一三通阀9及第二三通阀10连通各自的常开口一段时间后，所述第一三通阀9及第二三通阀10连通至各自的常闭口；水样从第二过滤头组23被过滤后吸入，经由第二三通接头14、第一三通阀9的常闭口后进入第一开口，再从第二开口出来，到达第四三通接头16，同样一部分被过滤后的水样被第二液体输送泵8吸走，另一部分被过滤后的水样通过第三三通接头15被压力传感器20检测液体压力后，经由第二三通阀10的公共口、常闭口及第一三通接头13后直接冲洗第一过滤头组22，从而将第一过滤头组22上的滤饼反向冲刷下来；在第四三通接头16被第二液体输送泵8吸走的水样在经由第三三通阀11的常开口、第三开口、第四开口、第四三通阀12的公共口及常开口后到达第六三通接头18，经由第六三通接头18到达样品容器或在线监测仪器。

以下介绍全自动双重反冲洗自洁式过滤器在清洗过程中的使用方法，参考图2，所述第六三通接头18连接装有清洗液的容器，在本实施例中，所述清洗液具体为稀盐(硝)酸溶液、异丙醇溶液或洗洁精溶液；所述岸基控制器1设定所述第一液体输送泵7的流速为6ml/min-6000ml/min，第二液体输送泵8的流速为6ml/min至6000ml/min，及所述第一液体输送泵7及第二液体输送泵8的运行时间为30s至7200s；设定所述第一三通阀9及第二三通阀10先连通至各自的常开口并保持一段时间再切换至各自的常闭口并保持一段时间，如此循环切换；所述电控单元19再控制所述第三三通阀11及第四三通阀12连通至各自的常闭口；设定电机21的转速为1转/min至30转/min之间，设定压力传感器20报警阈值为0.13mpa至0.3mpa之间，，超过报警阈值，压力传感器20发出相应的预警报告；启动运行；

所述清洗液从装有清洗液的容器中被吸入，经由第六三通接头18、第三三通阀11的常闭口进入第三开口，从第四开口出来；经由第四三通阀12的公共口和常闭口后再依次经由第五三通接头17、第四三通接头16；此时在第一液体输送泵7的共同推动下，清洗液到达第三三通接头15并被压力传感器20检测液体压力后，进入第二三通阀10的公共口，再从第二三通阀10的常开口或常闭口流出从而对应地冲洗第一过滤头组22或第二过滤头组23；即此时所述通过控制第二三通阀10连接至常开口或常闭口来控制所述第一过滤头组22被清洗或是第二过滤头组23被清洗。

本发明提供了一种可以放入待测水体中长时间连续使用、具备自动反冲洗自洁净功能的过滤器，以弥补现有过滤器的不足，避免采样后的过滤而玷污水样或改变待测物的形态，提高采样效率，并为连续自动监测设备提供合格的水样。

具体来说，本发明采用双滤头组，实现了原位过滤和自动反冲洗。一个过滤，同时用部分滤液反冲洗另一个过滤头组；在设定的时间之后，切换各个三通阀，以使液体流动方向相反，两个过滤头组的功能亦随之对换。两个过滤头组如此循环使用，实现过滤和自动反冲洗。

本发明设有清洗功能，原位过滤器使用一段时间后，可以将滤液出口连通清洗液，切换三通阀后，清洗液即从滤液出口进入过滤器管路，实现对整个管路的清洗。本发明还设有持续转动的毛刷，及时清除滤膜表面，防止滤饼堆积。入水口设有滤网，有效避免生物附着。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。