大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置及采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置，該裝置把過濾組件和溶解態(tài)污染物富集組件組合成一體，過濾組件包括沿水流方向依次設(shè)置的過濾單元，前級過濾單元的出口與后級過濾單元的入口之間設(shè)有濾件，相鄰的過濾單元之間設(shè)有連通管，連通管上設(shè)有在前級過濾單元內(nèi)壓到達(dá)設(shè)定值時打開放入截止裝置，當(dāng)前級過濾單元的濾件堵塞后，水流由連通管流向后級過濾單元，最后都流入溶解態(tài)污染物富集組件中，使得工作采集過程中無需由專業(yè)人員做濾件更換的操作。還涉及一種采用該裝置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過控制器實現(xiàn)兩套以上該裝置的自動切換，從而能將本系統(tǒng)搭載在商船或固定平臺上由非專業(yè)人員完成采樣操作。本實用新型適用于水體污染物采樣。
【專利說明】大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置及采集系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及水體污染物采樣器，特別是一種大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置和采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]持久性有機(jī)污染物(Persistent Organic Pollutants，POPs)具有高毒、持久、易生物累積以及能發(fā)生長距離遷移的特性，因此控制和削弱這一類化合物已經(jīng)成為國際社會共識。環(huán)境中POPs—般都處于痕量水平，尤其是海洋中的含量更低。但是由于地球上海水容量巨大，海洋是全球POPs的重要儲庫，一系列的海洋物理和生物地球化學(xué)過程對POPs的海一氣交換和全球生物地球化學(xué)循環(huán)具有長期的重要影響，因此監(jiān)測海洋POPs的含量尤為重要。
[0003]由于海洋尤其是遠(yuǎn)洋中POPs含量極低，因此需要采集大量的海水才能夠滿足分析需要。傳統(tǒng)的采樣器由顆粒物過濾部件和有機(jī)相富集部件組成，并且這兩種部件相互分離。顆粒物過濾部件中裝有濾網(wǎng)，過濾一個樣品需要使樣品連續(xù)通過該濾網(wǎng)，樣品中的顆粒等雜質(zhì)很容易堵塞濾網(wǎng)，因此必須由專業(yè)人員多次更換濾網(wǎng)，操作較為繁瑣，而且這種操作往往只能在科考船上實現(xiàn)，使得海洋樣品的采集受到很大的局限。
實用新型內(nèi)容
[0004]為了克服上述技術(shù)問題，本實用新型的目的在于提供一種大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置及采集系統(tǒng)，該采集裝置及系統(tǒng)使用方便，無需專業(yè)人員進(jìn)行操作，可以搭載于商船中或固定平臺中。
[0005]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置，包括裝置本體、位于裝置本體上的總?cè)肟诤涂偝隹冢鲅b置本體包括過濾組件和與過濾組件的出水口相連的溶解態(tài)污染物富集組件，所述過濾組件的進(jìn)水口與總?cè)肟谶B通，所述過濾組件包括沿水流方向依次設(shè)置的至少兩級過濾單元，前級過濾單元的出口與后級過濾單元的入口之間設(shè)有濾件，相鄰的過濾單元之間設(shè)有連通管，所述連通管上設(shè)有截止裝置，所述截止裝置在前級過濾單元內(nèi)壓到達(dá)設(shè)定值時打開，使相鄰的過濾單元通過連通管連通，所述總出口位于溶解態(tài)污染物富集組件上。
[0007]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述截止裝置為釋壓閥。
[0008]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述每級過濾單元均配套有測量其內(nèi)部壓力的壓力傳感器，所述截止裝置為通過壓力傳感器檢測結(jié)果控制啟閉的閥門。
[0009]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述每級過濾單元均配套有排空管道。
[0010]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述溶解態(tài)污染物富集組件包括套筒，所述套筒內(nèi)部形成過流通道，所述過流通道的入口連接過濾組件的出水口，所述過流通道內(nèi)設(shè)有吸附材料。[0011 ] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述過濾組件的進(jìn)水口作為總?cè)肟凇?br> [0012]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述裝置本體還包括粗顆粒物收集組件，所述粗顆粒物收集組件的出口連接過濾組件位于底部的進(jìn)水口，所述粗顆粒物收集組件的入口作為總?cè)肟凇?br> [0013]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述粗顆粒物收集組件包括連接在過濾組件底部的沉降罐，所述沉降罐中部設(shè)有旋流阻尼漿片，所述旋流阻尼漿片迎向來水方向，所述沉降罐設(shè)有作為總?cè)肟诘娜胨凇?br> [0014]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述入水口位于旋流阻尼漿片的上方，所述沉降罐還設(shè)有排水口，所述排水口位于旋流阻尼漿片的下方。
[0015]一種大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集系統(tǒng)，包括使用至少兩個大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置，每個采集裝置的總?cè)肟诰ㄟ^管道并聯(lián)連接有壓力感應(yīng)器和分配閥，所述各壓力感應(yīng)器電連接至一控制器上，所述各分配閥通過管道連接至一進(jìn)水泵上，所述各分配閥信號連接至控制器上。
[0016]本實用新型的有益效果是:本實用新型把過濾組件和溶解態(tài)污染物富集組件組合成一體，且過濾組件由至少兩級過濾單元構(gòu)成，當(dāng)前級過濾單元的濾件堵塞后，水流由連通管流向后級過濾單元，最后水流都流入溶解態(tài)污染物富集組件中，工作人員可以根據(jù)所需采集的海水量而自由設(shè)置濾件的數(shù)量，使得其工作過程中無需由專業(yè)人員做濾件更換的操作，因此能將本裝置和系統(tǒng)搭載在商船及固定平臺上操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型進(jìn)一步說明。
[0018]圖1是本實用新型第一實施例的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是圖1中A部分的放大示意圖；
[0020]圖3是過濾單元的上視圖；
[0021]圖4是本實用新型第一實施例所對應(yīng)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5是本實用新型第二實施例的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6是本實用新型第二實施例所對應(yīng)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]如圖1-圖6所示，一種大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置，包括裝置本體、位于裝置本體上的總?cè)肟?I和總出口 2。裝置本體包括過濾組件和與過濾組件的出水口相連的溶解態(tài)污染物富集組件，過濾組件的進(jìn)水口與總?cè)肟?I連通。過濾組件包括沿水流方向依次設(shè)置的至少兩級過濾單元，每級過濾單元對水流中的顆粒物進(jìn)行過濾隔離。前級過濾單元的出口與后級過濾單元的入口之間設(shè)有濾件3，實施例中濾件3包括濾膜。相鄰的過濾單元之間還設(shè)有連通管10，連通管10上設(shè)有截止裝置4。水流不斷流過濾膜后內(nèi)里的顆粒物就會逐漸堵塞濾膜，使得該過濾單元的壓力升高，而在前級過濾單元內(nèi)壓到達(dá)設(shè)定值時截止裝置4打開，使相鄰的過濾單元通過連通管10連通，水流此時不經(jīng)過或少量經(jīng)過濾膜，全部或大量從連通管10流進(jìn)下一過濾單元。經(jīng)過過濾的水流由溶解態(tài)污染物富集組件吸附采集，最后再從與溶解態(tài)污染物富集組件連接的總出口 2流出裝置外部。[0025]優(yōu)選的，截止裝置4為釋壓閥。該釋壓閥安裝在連通管10上，由于連通管10內(nèi)釋壓閥前的壓力與前級過濾單元內(nèi)壓相等，當(dāng)達(dá)到壓力設(shè)定時，釋壓閥打開。釋壓閥比較小巧，安裝在連通管10上占用空間少，并且結(jié)構(gòu)簡單。
[0026]作為釋壓閥的另外一種替代方式，每級過濾單元均配套有測量其內(nèi)部壓力的壓力傳感器，截止裝置4為電動閥門，壓力傳感器檢測結(jié)果反饋給PLC，再經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換從而控制電動閥門的啟閉。采用這種方式雖然復(fù)雜，但是操作人員能在現(xiàn)場直接看到過濾單元的內(nèi)壓力，有助于了解過濾單元的使用狀況。
[0027]同時，每級過濾單元均配套有排空管道5，最后一級過濾單元還設(shè)有旁路出口 16。當(dāng)采樣完畢后由排空管道5將內(nèi)部的水排出。
[0028]為了維護(hù)的方便，每級過濾單元均為可拆裝的結(jié)構(gòu)，能從過濾組件中拆分出來，同時考慮到相鄰過濾單元之間的密封性能，相鄰過濾單元之間安裝密封圈17，防止水的滲漏，如圖2所示。而過濾單元之間是通過連接在過濾單元外壁上的連接塊18以及將相鄰連接塊18串接起來的連接螺栓19實現(xiàn)定位。
[0029]溶解態(tài)污染物富集組件包括套筒6，套筒6內(nèi)部形成過流通道，過流通道的入口連接最后一級過濾組件的出水口，過流通道內(nèi)設(shè)有吸附材料7 (如海綿、樹脂、聚乙烯膜)。水流經(jīng)過最后一級過濾單元后進(jìn)入到溶解態(tài)污染物富集組件，進(jìn)入到該組件的水流透過吸附材料7后通過總出口 2排出。
[0030]如圖1和圖4所示的第一實施例，裝置本體還包括粗顆粒物收集組件，其出口連接過濾組件位于底部的進(jìn)水口，粗顆粒物收集組件的入口作為本實施例中裝置的總?cè)肟?I。
[0031]粗顆粒物收集組件包括連接在過濾組件底部的沉降罐8。沉降罐8底部的中央裝有旋桿20，旋桿20上端裝有位于沉降罐8中部的旋流阻尼漿片9。旋流阻尼漿片9迎向來水方向，沉降罐8設(shè)有作為總?cè)肟?I的入水口。工作時，海水從總?cè)肟?I進(jìn)入沉降罐8，螺旋安置的旋流阻尼漿片9降低水流的渦旋流速，促進(jìn)粗顆粒物沉降至罐底，避免濾件3的過快堵塞，水流之后通過過水管道進(jìn)入到過濾組件。本實施例中，總?cè)肟?I位于旋流阻尼漿片9的上方，沉降罐8還設(shè)有排水口 11，排水口 11位于旋流阻尼漿片9的下方。
[0032]本實施例中的大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集系統(tǒng)，包括使用至少兩個大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置，每個采集裝置的總?cè)肟?I均通過管道并聯(lián)連接有壓力感應(yīng)器12A、12B和分配閥13A、13B,各壓力感應(yīng)器12A、12B電連接至一控制器14上，各分配閥13A、13B通過管道連接至一進(jìn)水泵15上，各分配閥13A、13B信號連接至控制器14上。
[0033]以第一實施例描述本實用新型的使用過程:本實施例安置于船上，可利用船上已有進(jìn)水系統(tǒng)作為采樣進(jìn)水來源。實施時，如圖4所示，將兩套采集裝置與進(jìn)水泵15通過管道相連，進(jìn)水泵15 (蠕動泵)與采集裝置間依次安裝流量計21A、21B、分配閥13A、13B (電磁閥)和壓力感應(yīng)器12A、12B。采集裝置在被帶至船上前已經(jīng)將預(yù)處理凈化完畢的吸附材料7 (柱狀海綿)和濾件3 (濾膜)安裝于其中。采樣前采集裝置一直存放于冰箱中。采樣時，調(diào)節(jié)控制器14，使其中一個電磁閥處于開合狀態(tài)、另一個處于閉合狀態(tài)。設(shè)置完畢，啟動蠕動泵電源，開時樣品采集。
[0034]海水在進(jìn)水泵15的轉(zhuǎn)動下經(jīng)由管道和總?cè)肟?I首先進(jìn)入沉降罐8，水流進(jìn)入沉降罐8后渦旋向下流動，水流遇到下方安置的旋流阻尼漿片9后，流速有所下降，粗顆粒物得到一定程度沉降，之后水流通過進(jìn)入過濾組件的第一級過濾單元，水流通過濾膜進(jìn)入下級過濾單元，顆粒物被收集在濾膜上。隨著過水量的增多，濾膜上顆粒物的量逐漸增加，過濾單元中的壓力也逐漸增大，達(dá)到一定設(shè)定值后，下級過濾單元中的釋壓閥自動打開，水流經(jīng)過連通管10從旁路進(jìn)入下級過濾單元，此時下級過濾單元濾膜開始收集顆粒物，如此重復(fù)，直至所有通過過濾組件的水流進(jìn)入溶解態(tài)污染物富集套件。水流透過吸附材料7海綿后，溶解態(tài)有機(jī)污染物被吸附在海綿中，水流透過海綿后從出水管排出。
[0035]若隨著最后一級過濾單元濾膜上顆粒物的增加，壓力感應(yīng)器12A、的檢測壓力增大，達(dá)到一定值時，分配閥13A關(guān)閉，分配閥13B打開，啟動第二套采集裝置工作。如果在設(shè)定采樣時間內(nèi)，總壓力未達(dá)到第二套采集裝置自動開啟的條件，則手動停止第一套采集裝置，開啟第二套。當(dāng)手動或自動停止第一套采集裝置后，記錄采樣起始時間、流量計讀數(shù)，取下該采集裝置，排空過濾單元、沉降罐8和溶解態(tài)污染物富集組件的積水。最后將采集裝置標(biāo)記編號放回冰箱儲存，帶回實驗室由專業(yè)人員進(jìn)一步處理并進(jìn)行化學(xué)分析。
[0036]如圖5和圖6為第二實施例，取消了粗顆粒物收集組件，其中過濾組件的進(jìn)水口作為總?cè)肟?1，過濾組件位于上方，溶解態(tài)污染物富集組件位于下方，總?cè)肟?I在上方，利用自身的重力使水流動。
[0037]本實施例中的大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集系統(tǒng)，包括使用兩個大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置，每個采集裝置的總?cè)肟?I均通過管道并聯(lián)連接有壓力感應(yīng)器12A、12B和分配閥13A、13B,各壓力感應(yīng)器12A、12B電連接至一控制器14上，各分配閥13A、13B通過管道連接至一進(jìn)水泵15上，各分配閥13A、13B信號連接至控制器14上。通過壓力感應(yīng)器12A、12B感應(yīng)總?cè)肟?I的壓力使控制器14控制開啟相應(yīng)的分配閥13A、13B從而啟用相應(yīng)的采集裝置。
[0038]第一實施例和第二實施例中的采集裝置和采集系統(tǒng)可以搭載在商船上進(jìn)行采樣，利用商船航線廣、航次多的特點增大了樣品的可獲取性，同時亦有效降低采樣成本。
[0039]以上所述只是本實用新型優(yōu)選的實施方式，其并不構(gòu)成對本實用新型保護(hù)范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置，包括裝置本體、位于裝置本體上的總?cè)肟?I)和總出口(2)，其特征在于:所述裝置本體包括過濾組件和與過濾組件的出水口相連的溶解態(tài)污染物富集組件，所述過濾組件的進(jìn)水口與總?cè)肟?I)連通，所述過濾組件包括沿水流方向依次設(shè)置的至少兩級過濾單元，前級過濾單元的出口與后級過濾單元的入口之間設(shè)有濾件(3)，相鄰的過濾單元之間設(shè)有連通管(10)，所述連通管(10)上設(shè)有截止裝置(4)，所述截止裝置(4)在前級過濾單元內(nèi)壓到達(dá)設(shè)定值時打開，使相鄰的過濾單元通過連通管(10)連通，所述總出口(2)與溶解態(tài)污染物富集組件連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置，其特征在于:所述截止裝置(4)為釋壓閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置，其特征在于:所述每級過濾單元均配套有測量其內(nèi)部壓力的壓力傳感器，所述截止裝置(4)為通過壓力傳感器檢測結(jié)果控制啟閉的閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置，其特征在于:所述每級過濾單元均配套有排空管道(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置，其特征在于:所述溶解態(tài)污染物富集組件包括套筒出)，所述套筒出)內(nèi)部形成過流通道，所述過流通道的入口連接過濾組件的出水口，所述過流通道內(nèi)設(shè)有吸附材料(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置，其特征在于:所述過濾組件的進(jìn)水口作為總?cè)肟?I)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置，其特征在于:所述裝置本體還包括粗顆粒物收集組件，所述粗顆粒物收集組件的出口連接過濾組件位于底部的進(jìn)水口，所述粗顆粒物收集組件的入口作為總?cè)肟?I)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置，其特征在于:所述粗顆粒物收集組件包括連接在過濾組件底部的沉降罐(8)，所述沉降罐(8)中部設(shè)有旋流阻尼漿片(9)，所述旋流阻尼漿片(9)迎向來水方向，所述沉降罐(8)設(shè)有作為總?cè)肟?I)的入水口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集裝置，其特征在于:所述入水口位于旋流阻尼漿片(9)的上方，所述沉降罐(8)還設(shè)有排水口(11)，所述排水口(11)位于旋流阻尼漿片(9)的下方。
10.一種大體積海水中痕量有機(jī)污染物采集系統(tǒng)，其特征在于:包括使用至少兩個權(quán)利如要求I至9任一項所述的采集裝置，每個采集裝置的總?cè)肟?I)均通過管道并聯(lián)連接有壓力感應(yīng)器(12A、12B)和分配閥(13A、13B)，所述各壓力感應(yīng)器(12A、12B)電連接至一控制器(14)上，所述各分配閥(13A、13B)通過管道連接至一進(jìn)水泵(15)上，所述各分配閥(13AU3B)信號連接至控制器(14)上。
【文檔編號】G01N1/10GK203396609SQ201320430839
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月18日
【發(fā)明者】張瑞杰, 張干, 李允清, 李軍, 羅春玲 申請人:中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所