一种双向错流过滤系统技术方案

本实用新型专利技术属于海洋环境监测领域，涉及一种双向错流过滤系统，过滤后的海水供海水营养盐分析仪使用，也用于监测领域中在线过滤场合及浮标、海上平台等对仪器免维护时间有严格要求的场合；解决在线过滤系统在位运行时间短，维护频次高，结构复杂的难题，主体结构包含进样泵、四个电磁阀、在线压力计、在线流量计、电动球阀、PLC控制系统以及连接管路，利用流量压力反馈系统，完成海水过滤系统自主调节，实现快速在线过滤；利用错流过滤原理，实现滤芯过滤过程中同步表面的冲刷，提高过滤效率，延长滤柱使用时间，实现长期连续在线过滤，其整体结构简单，原理可靠，节能环保，滤芯更换方便，寿命长，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。

A bi-directional flow filter system

The utility model belongs to the field of marine environmental monitoring, relates to a bidirectional cross flow filtration system, filtered seawater for seawater nutrients analyzer use, also used for monitoring in the field of online filtering occasions and buoys, offshore platform for instrument maintenance free time strict requirements of the field; solve the online filtering system in the short run time, maintenance of high frequency, the problem of complex structure, the main structure comprises a sampling pump, four solenoid valves, pressure gauge, online line flowmeter, electric ball valves, PLC control system and a connecting pipeline, using the flow pressure feedback system, complete self regulating water filtration system, realize fast online filtering; using cross flow filtration principle, realization of scour synchronous surface filter process, improve the filtration efficiency and prolong the service time of the filter column, realize the long-term continuous on-line filtration, the The whole structure is simple, the principle is reliable, the energy saving and environmental protection, the filter core replacement is convenient, the life is long, and it has good economic benefit and broad market prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种双向错流过滤系统
：本技术属于海洋环境监测领域，涉及一种双向错流过滤系统，过滤后的海水供海水营养盐分析仪使用，也能够用于任何监测领域中需要在线过滤的场合，还适用于浮标、海上平台等对仪器免维护时间有严格要求的场合。
技术介绍
：海水营养盐是海洋初级生产力必须的基础营养要素，一般情况下包括硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、磷酸盐和硅酸盐等五个参数，传统分析方法是将海水经过0.45μm或0.7μm的滤膜，去除海水中的颗粒物质，虽有采用一系列湿化学反应，最终采用分光光度法测定营养盐含量。该方法操作繁杂，消耗大量人力物力，数据时效性差，无法获取长期连续数据。为获得高时间分辨率连续的海水营养盐数据，近年来出现了许多基于湿化学分析原理的海水营养盐在线分析仪或原位传感器，这些仪器利用不同的流体分析技术，实现了营养盐的无人干预的自动化在线分析，但不论传统方法或仪器分析方法均需要对海水进行过滤。海水在线过滤传统方式一般采用囊式过滤器，其中囊式过滤器过滤精度高，但无法维护，使用时间短，属于消耗品，一般1周左右即需要人工更换；现有技术中，中国专利CN201643839U公开了一种错流式精细过滤器，其包括一壳体，该壳体由上封头、筒体和下封头构成，所述壳体的下封头设有进水口，壳体的上封头设有第一排水口，所述壳体的筒体侧壁一端设有第二排水口，筒体侧壁的另一端设有反洗进口，所述壳体内部通过上、下孔板分隔成上集液腔、过滤腔和下集液腔，所述过滤腔中分布有多支过滤管，过滤管的两端分别密封固定在上、下孔板的孔内，虽然可以长期过滤，但必需额外水源或气源进行反冲洗，体系结构复杂且功耗大，维护频次高，均不利于海水营养盐长期原位监测；
技术实现思路
：本技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种基于双向错流的在线过滤系统，解决在线过滤系统在位运行时间短，维护频次高，结构复杂的难题，能够有效延长海水营养盐分析仪在位运行时间，效率高，延长滤芯使用寿命，降低维护频率。为了实现上述目的，本技术涉及的双向错流过滤系统的主体结构包括进样泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、在线压力计、电动球阀、在线流量计、双向错流过滤柱、营养盐分析仪、PLC控制系统、进液管、出液管、第一输送管、第二输送管、第三输送管、第四输送管、第五输送管、第六输送管、第七输送管，其中，双向错流过滤柱包含第一封盖、第二封盖、过滤柱外壳、滤芯、第一O型密封圈、第二O型密封圈、第一出液口、第二出液口、进样口和出样口，水平设置的柱状过滤柱外壳的两端分别设有第一封盖和第二封盖，第一封盖和第二封盖与过滤柱外壳之间均通过一道以上尺寸结构相同竖直设置的第一O型密封圈进行密封，过滤柱外壳内部设有中空柱形滤芯，安装时，滤芯两端分别嵌入第一封盖和第二封盖的底部内表面凹槽内，所述底部凹槽内均设有尺寸结构相同的第二O型密封圈，通过第二O型密封圈使得第一封盖和第二封盖与滤芯之间实现水密；柱状过滤柱外壳的顶部分别设有第一出液口和第二出液口，第一出液口和第二出液口分别与第七输送管的一端相连通，第七输送管的另一端与营养盐分析仪相连，第七输送管上设有用于测量过滤后海水流量的在线流量计；第一封盖和第二封盖的中心处分别设有用于过滤前海水进出的进样口和出样口，进样口与第五输送管的一端相通，第五输送管上设有用于测量双向错流过滤柱过滤压力的在线压力计，出样口与第六输送管的一端相通，第六输送管上设有电动球阀，第五输送管的另一端分别与第一输送管的输出端和第三输送管的输入端相连通，第六输送管的另一端分别与第二输送管的输出端和第四输送管的输入端相连通，第一输送管和第三输送管上分别设有第一电磁阀和第三电磁阀，第二输送管和第四输送管上分别设有第二电磁阀和第四电磁阀，第一输送管和第二输送管的输入端分别与进液管输出端相连通，进液管输入端上设有进样泵，第三输送管和第四输送管的输出端均与出液管相连通，其中，进样泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、在线压力计、电动球阀和在线流量计分别与PLC控制系统电信息连接，PLC主控单元控制在线压力计、在线流量计、电动球阀和进样泵四个元器件协同工作。所述第一封盖、第二封盖和过滤柱外壳均为特氟龙、PEEK、高密度PVC、PE中任意一种聚合物材料，在保证其承压性的基础上，防止生物附着或待测物质富集；所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和电动球阀的阀体均为惰性材料，惰性材料为特氟龙、PEEK、PFA中任意一种；作为本技术的一种改进：所述进样泵为叶轮泵、磁力泵、离心泵中任意一种适用于海水输送的泵单元，其主要作用是输送海水并提供过滤所需压力，泵体为耐化学腐蚀的惰性材料。作为本技术的又一种改进：所述滤芯为多孔陶瓷滤芯或多孔金属烧结滤芯，为一定刚性结构的过滤材质，过滤精度为0.45μm或0.7μm，能够有效延长滤芯使用寿命。本技术涉及的双向错流过滤系统的工作原理为：利用流量压力反馈系统，完成海水过滤系统的自主调节，实现海水快速在线过滤；即用于测量过滤后海水的流量的在线流量计在监测到滤后海水流量减少时，将反馈信号给PLC控制系统，PLC控制系统减小电动球阀开启程度，同时提升泵速，以增大过滤前压力，过滤过程中持续阻塞，压力会持续增大，为避免进样泵单元过载，用于监测过滤前压力的在线压力计在超过预定值时，将报警并停止过滤；利用错流过滤的原理，完成滤芯过滤过程中的同步表面的冲刷，提高过滤效率，延长滤柱使用时间，实现长期连续在线过滤；即对称设置四个电磁阀，PLC控制系统通过控制电磁阀的开闭，使海水可沿正反两个方向进入过滤柱实现过滤，当过滤多个样品时正反流向顺序使用，即第一个样品海水正向流入错流过滤，第二个样品即采用反向流入错流过滤；过滤柱外壳上设置第一出液口和第二出液口，以确保海水出水均匀，减少双向错流滤柱内部死体积。本技术涉及的双向错流过滤柱的使用方法为：以正向过滤为例，海水由进样口泵入双向错流过滤柱，由出样口流出，通过调节电动球阀增大双向错流过滤柱内部水压后，海水沿水流垂直方向穿过双向错流过滤柱，汇集于过滤柱外壳与滤芯之间的空间内，并通过第一出液口和第二出液口排出。应用本技术涉及的双向错流过滤系统向海水营养盐分析仪供给过滤海水的具体工艺步骤为：1)通水：首先PLC控制系统打开第一电磁阀、第四电磁阀和电动球阀，并启动进样泵，海水依次从进液管进入，经过第一输送管、第五输送管、双向错流过滤柱、第六输送管、第四输送管，并流经出液管排出，实现通水过程；2)正向过滤：接着PLC控制系统自动调节电动球阀开启的角度，使得流经双向错流过滤柱的水流压力升高，海水沿流速垂直方向通过滤芯，进入滤芯和过滤柱外壳之间的空间，随着滤后水量的增大，逐渐通过第一出液口和第二出液口流出双向错流过滤柱，经过在线流量计，供给营养盐分析仪。若滤水量较大，过滤时间较长，而在线压力计显示压力不足时，监控出水流量的在线流量计会因流量过低而报警，此时，PLC控制系统能够自动调节电动球阀开启程度，同时控制进样泵加大泵速，增加压力，保持过滤过程持续，当压力超过预定值时，在线压力计反馈电信号给PLC控制系统，PLC控制系统自动控制关闭进样泵，完成正向过滤；3)冲刷滤柱：然后PLC控制系统完全打开电动球阀，以增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向错流过滤系统，其特征在于：主体结构包括进样泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、在线压力计、电动球阀、在线流量计、双向错流过滤柱、营养盐分析仪、PLC控制系统、进液管、出液管、第一输送管、第二输送管、第三输送管、第四输送管、第五输送管、第六输送管和第七输送管，其中，双向错流过滤柱包含第一封盖、第二封盖、过滤柱外壳、滤芯、第一O型密封圈、第二O型密封圈、第一出液口、第二出液口、进样口和出样口，水平设置的柱状过滤柱外壳的两端分别设有第一封盖和第二封盖，第一封盖和第二封盖与过滤柱外壳之间均通过一道以上尺寸结构相同竖直设置的第一O型密封圈进行密封，过滤柱外壳内部设有中空柱形滤芯，安装时，滤芯两端分别嵌入第一封盖和第二封盖的底部内表面凹槽内，底部凹槽内均设有尺寸结构相同的第二O型密封圈；柱状过滤柱外壳的顶部分别设有第一出液口和第二出液口，第一出液口和第二出液口均与第七输送管的一端相连通，第七输送管上设有在线流量计，第七输送管的另一端与营养盐分析仪相连；第一封盖和第二封盖的中心处分别设有进样口和出样口，进样口与第五输送管的一端相通，第五输送管上设有在线压力计，出样口与第六输送管的一端相通，第六输送管上设有电动球阀，第五输送管的另一端分别与第一输送管的输出端和第三输送管的输入端相连通，第六输送管的另一端分别与第二输送管的输出端和第四输送管的输入端相连通，第一输送管和第三输送管上分别设有第一电磁阀和第三电磁阀，第二输送管和第四输送管上分别设有第二电磁阀和第四电磁阀，第一输送管和第二输送管的输入端分别与进液管输出端相连通，进液管输入端上设有进样泵，第三输送管和第四输送管的输出端均与出液管相连通，其中，进样泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、在线压力计、电动球阀和在线流量计分别与PLC控制系统电信息连接。...

【技术特征摘要】
1.一种双向错流过滤系统，其特征在于：主体结构包括进样泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、在线压力计、电动球阀、在线流量计、双向错流过滤柱、营养盐分析仪、PLC控制系统、进液管、出液管、第一输送管、第二输送管、第三输送管、第四输送管、第五输送管、第六输送管和第七输送管，其中，双向错流过滤柱包含第一封盖、第二封盖、过滤柱外壳、滤芯、第一O型密封圈、第二O型密封圈、第一出液口、第二出液口、进样口和出样口，水平设置的柱状过滤柱外壳的两端分别设有第一封盖和第二封盖，第一封盖和第二封盖与过滤柱外壳之间均通过一道以上尺寸结构相同竖直设置的第一O型密封圈进行密封，过滤柱外壳内部设有中空柱形滤芯，安装时，滤芯两端分别嵌入第一封盖和第二封盖的底部内表面凹槽内，底部凹槽内均设有尺寸结构相同的第二O型密封圈；柱状过滤柱外壳的顶部分别设有第一出液口和第二出液口，第一出液口和第二出液口均与第七输送管的一端相连通，第七输送管上设有在线流量计，第七输送管的另一端与营养盐分析仪相连；第一封...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑琳，曹煊，张述伟，赵玉慧，袁媛，吴宁，褚东志，马然，马海宽，张天鹏，王小红，张丽，刘军礼，
申请(专利权)人：国家海洋局北海环境监测中心，
类型：新型
国别省市：山东,37