专利名称：一种水处理滤池中滤料分层采样装置

专利号：ZL 2019 2 0902348.8

专利类型：实用新型

授权日期：2020年6月16日

专利权人：中国市政工程中南设计研究总院有限公司

发明人：李露；蔡世颜；程珊；李跃增；雷培树；万年红

（一）发明创新点

针对目前水处理滤池滤料取样费时、费力、取样易滑落、取样扰动、不能分层取样等问题，本项目研发了一种新型的水处理滤池滤料分层取样装置，该装置采用内螺旋杆外套筒式设计，通过螺旋杆的旋转，把滤池的滤料由浅入深的卷入到螺旋杆中，拔出套筒即可得到不同深度的滤料样品，所取滤料不混层，不破碎，有代表性。

本项目所研发的分层取样装置设计了2款型号，取样深度分别为A款1.2m及B款2.5m，并可根据客户要求进行定制化设计生产。

（二）应用领域和范围

本专利涉及水处理技术领域，尤其涉及一种水处理滤料分层采样装置。

（三）实施效果

本装置采用内螺旋杆外套筒式设计，通过螺旋杆的旋转，把滤池的滤料由浅入深的卷入到螺旋杆中，拔出套筒即可得到不同深度的滤料样品。

本装置包括手柄、与手柄中间垂直连接的中心杆，中心杆上方固定着轴承、轴承上顶面为圆型固定盘，固定盘上有卡槽，中心杆下方焊接有盘旋而下螺旋状不锈钢取样带，取样带底端成一定角度倾斜，可以很好旋入滤层；此外，中心杆外部有套筒，套筒可从取样带底端套入，可将取样带套在套筒内，套筒顶部有原型固定盘，固定盘上带有螺杆和螺帽可与轴承上顶面固定盘通过螺杆和螺帽固定。套筒外部有刻度，可通过观看外部刻度进行一定深度的取样工作。

采用滤料分层取样装置对滤池中滤料进行分层采样，依据滤料行业标准《水处理用滤料》（CJ/T 43-2005）标准或《生活饮用水净水厂用煤质活性炭》（CJ/T 345-2010）对滤料性能指标进行检测分析及评价，为研究滤料级配、滤料表面性状、滤层反冲洗效果等提供技术支持。

分层取样装置螺旋取样带和套筒

分层取样装置旋转手柄

分层取样装置全景

（四）产业化及市场应用情况

该水处理滤池滤料取样装置作为一项创新产品，参加由清华苏州环境创新研究院和中国环境报社主办，苏州高新区管委会和成都市生态环境局联合主办的“第三届绿色技术创新应用大赛”，其创新性和实用性得到了评委专家的好评，建议在行业内进行进一步推广，促进水厂及污水厂运行管理水平提升及达成节能降耗的目标。本次大赛获得优胜奖。目前在给水厂、污水厂及滤料厂家中已完成10余台的推广销售。

（1）该分层取样装置在国家“十三五”水专项课题“城镇供水系统设备材料评估验证及标准化”滤料评估验证工作中得到应用，为课题的评估验证工作提供了重要的支撑。应用的水厂有山东济南鹊华水厂（20万m³/d）、山东东营耿井水厂（20万m³/d）、梅林水厂（60万m³/d）、珠海拱北水厂（20万m³/d）、湖北武汉余家头水厂（40万m³/d）、武汉余氏墩水厂（20万m³/d）、云南楚雄四水厂（5万m³/d）、重庆悦来水厂（80万m³/d）、江苏昆山自来水公司（40万m³/d）等水厂，水源所属流域包括黄河流域、珠江流域、长江流域等。

分层取样装置在炭砂滤池中的应用

（2）疫情期间，分层取样装置在我院与武汉水务集团联合开展课题“疫情期间武汉水厂活性炭滤池供水安全保障研究”中得到应用，对武汉白鹤嘴水厂的活性炭进行取样分析，观察活性炭的表面性能、反冲洗情况等，为保障疫情期间水厂安全生产提供帮助。

应用规模为25万m³/d，工艺流程为常规工艺+臭氧活性炭深度处理工艺。通过现场跟踪采样分析，了解到滤料的工作状态，性能变化，在水厂的运行管理中发挥了重要的作用。根据取样现场了解的情况及滤料分析结果、水质分析结果，水厂对相关运行参数进行了调整优化，减少了反冲洗水耗，调整了运行周期，达到了水质更优，制水量更多的目的，产生了一定的经济和社会效益。

分层取样装置在活性炭滤池中的应用

（2）该分层采样装置在楚雄供排水有限公司第四水厂滤池研究中得到应用。应用规模为5万m³/d，工艺流程为常规工艺。

通过现场跟踪分层采样检测分析，对滤料的级配、含泥量进行了重点研究，对滤池的滤速、过滤周期、反冲强度及时间进行了分析，对滤池运行管理提出了几项建议。投加高锰酸钾进行预氧化，使铁锰形成氧化物沉淀在滤池中得以过滤去除；增加反冲洗强度对滤池含泥量进行控制，保证出水浊度。通过系列研究及运行管理举措，保证了出水水质，为广大市民提供了安全可靠的饮用水。

分层取样装置在砂滤池中的应用

（五）技术优势

该装置操作方便省力，可连续取出某一纵深断面的滤料样品，所取滤料不混层，不破碎，有代表性。该分层取样装置在研究滤料级配、滤料表面性状、滤层反冲洗效果等方面可发挥重要作用。对研究石英砂滤池、煤砂滤池、炭砂滤池、活性炭滤池、反硝化滤池的运行状况具有重要的意义，可以观察滤池运行一段时间后滤料的分布情况，以及不同深度滤料的污染情况等，为后续的滤料分析工作提供有力保障，对滤池运行效果提升及节能减排做出合理的指导。

（六）专利运用及保护

生产多套装置在水处理领域得到广泛应用，以本发明为基础，结合新的需求又申请了水处理滤料专用的其他相关专利。

（七）效益分析

通过该水处理滤池滤料取样装置的应用，推动了水厂从滤料检测、滤料评估、冲洗控制等新的维度对滤池的运行状态和滤料的运行过滤效果进行新的诊断和评估，运行管理更加精细化，促进了行业在滤池运行维护方面整体水平的提升。

本装置可对滤池进行科学取样，了解到滤料的工作状态，性能变化，在水厂的运行管理中发挥了重要的作用。根据取样现场了解的情况及滤料分析结果、水质分析结果，水厂对相关运行参数进行了调整优化，减少了反冲洗水耗，调整了运行周期，达到了水质更优，制水量更多的目的，产生了一定的经济和社会效益。

（八）应用前景

据调研，全国有自来水厂8000余座（含县市），供水规模2.5亿m3/d，污水厂5500余座，滤料厂家300多家，对本产品的需求量巨大。同时，随着本产品的广泛应用，可以节约大量的水耗及电耗，可为环保事业作出多方面的贡献。

（九）获奖情况

获由清华苏州环境创新研究院、中国环境报社、清华大学环境学院、清弘环创投资基金联合主办的“第三届绿色技术创新应用大赛”优胜奖。