便攜式野戰(zhàn)給水裝置的研制

付 勇，黃尉初，蘇靜靜，劉福斌，高克陽(yáng)

為方便基層小分隊(duì)、野戰(zhàn)指揮所、小型野戰(zhàn)醫(yī)療救治機(jī)構(gòu)及執(zhí)行野外作訓(xùn)任務(wù)的單兵提供安全衛(wèi)生的飲用水。筆者經(jīng)科學(xué)設(shè)計(jì)、試制樣機(jī)、專家鑒定、推廣實(shí)用的研究方法研制了便攜式野戰(zhàn)給水裝置，其組成包括便攜式野戰(zhàn)單兵給水凈化器、便攜式野戰(zhàn)分隊(duì)凈化給水器和野戰(zhàn)簡(jiǎn)易流水洗手裝置等3部分。便攜式野戰(zhàn)給水裝置自身性能及水質(zhì)處理各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了研究設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)將各部分簡(jiǎn)介如下。

1 便攜式野戰(zhàn)單兵給水凈化器

1.1 工作原理 野戰(zhàn)單兵給水凈化器由加壓推拉手柄、活塞桿、活塞環(huán)和壓力分解瓣膜等結(jié)構(gòu)，為給水器的正常工作和系統(tǒng)清洗提供動(dòng)力。水源水經(jīng)過端頭濾罩粗濾，再由絨噴精濾膜二次初濾后，由活塞腔壓入環(huán)形承壓貯水腔中，經(jīng)環(huán)狀濾膜過濾，進(jìn)入活性炭濾清器吸附過濾，從而實(shí)現(xiàn)致病微生物、大分子有機(jī)物等完全清除而達(dá)到水質(zhì)凈化，可保留水中機(jī)體所需的鹽分和礦物質(zhì)。在水質(zhì)污染嚴(yán)重或需要對(duì)水質(zhì)進(jìn)行深度脫鹽處理時(shí)，應(yīng)用低壓反滲透膜組件，可實(shí)現(xiàn)水源水深度凈化處理。

1.2 結(jié)構(gòu)性能 單兵野戰(zhàn)給水凈化器由主體結(jié)構(gòu)和附屬裝置組成，總重量為1 kg，長(zhǎng)度15 cm。主要原件由無(wú)毒硬質(zhì)塑料和不銹鋼材質(zhì)加工而成。外壓式環(huán)狀超濾膜與管狀結(jié)構(gòu)比較，提高了過濾效能，便于清洗和更換?；钚蕴繛V清器可以有效地吸附水中的毒素、氣味和有色成分，改善水質(zhì)理化性狀和口感。消毒劑緩釋器內(nèi)裝二氯乙氰尿酸鈉粉狀消毒劑，當(dāng)水流經(jīng)過時(shí)，溶解消毒劑而成為含有效氯>40%的消毒液，貯存于儲(chǔ)液小囊中靠自動(dòng)虹吸定量加入，對(duì)水質(zhì)超氯消毒。由推拉手柄、活塞桿、活塞環(huán)和壓力分解瓣膜等構(gòu)成本裝置動(dòng)力系統(tǒng)。為保證凈化器的最大工作效能，設(shè)計(jì)活塞做功頻率為60~120次/min，最大做功位移10 cm，最大工作壓力0.005MPa，最大提水高程為2.0m。當(dāng)出水量低于0.5 L/min時(shí)更換備用活塞環(huán)。附屬裝置由進(jìn)出水導(dǎo)管、備用濾芯、活塞備件、低壓反滲透濾膜和消毒藥劑等組成，各部分均由便捷標(biāo)準(zhǔn)接口相連，根據(jù)野外不同工作環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的組合。1.3 應(yīng)用效果 該凈化器在不串聯(lián)低壓反滲透膜時(shí)，經(jīng)對(duì)井水、河水、水庫(kù)水及坑道貯水等20處水源水進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，處理前后結(jié)果對(duì)照見表1。

表1 單兵野戰(zhàn)給水多功能凈化器現(xiàn)場(chǎng)效果

凈化器設(shè)計(jì)最大過濾量為30 000 L，出水量為0.5~1.0 L/min，工作環(huán)境溫度0~50℃，在額定單位時(shí)間內(nèi)，可保持設(shè)計(jì)各參數(shù)穩(wěn)定，并有效保障了凈化效果。消毒劑緩釋器只有在水源水遭到生物或化學(xué)毒劑污染，經(jīng)防化專業(yè)部門處理后才允許作為水源處理時(shí)使用。飲用時(shí)根據(jù)余氯量檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)水質(zhì)進(jìn)行脫氯處理，未經(jīng)脫氯處理的，可作為消毒液處理醫(yī)用敷料，或進(jìn)行器具、餐具消毒。

便攜式野戰(zhàn)單兵給水凈化器是針對(duì)野外作訓(xùn)的單兵使用，考慮到機(jī)動(dòng)與快捷的要求，設(shè)備主要去除水中的致病微生物、大分子有機(jī)物、膠體物質(zhì)和改善水質(zhì)感官性狀。由于缺少深度除鹽凈化功能，尚不能對(duì)苦咸水、海水、有害重金屬污染以及受到放射性污染的水源進(jìn)行凈化處理。對(duì)于遭受化學(xué)毒劑污染的水源，也必須在專業(yè)防化部門處理后使用。

2 便攜式野戰(zhàn)分隊(duì)凈化給水器

2.1 工作原理 便攜式野戰(zhàn)分隊(duì)凈化給水器設(shè)計(jì)凈化淡水能力200 L/h。源水經(jīng)交流自吸泵進(jìn)入自清洗仿生濾清器，對(duì)水源水中大顆粒物質(zhì)進(jìn)行吸附濾除，可除去約50%~70%水中雜質(zhì)，再由絨噴精濾器進(jìn)一步將水中的懸浮物降低，超濾膜可使水中致病微生物全部濾除，臭氧對(duì)進(jìn)入蓄水箱的水進(jìn)行在線富氧消毒處理。

2.2 結(jié)構(gòu)組成 野戰(zhàn)分隊(duì)凈化給水器的主要結(jié)構(gòu)包括凈水組件、動(dòng)力組件、蓄水箱和電控箱，其中凈水組件、蓄水箱及電控箱均設(shè)置在殼體內(nèi)，多功能動(dòng)力組件主要由交流自吸泵、手動(dòng)壓力泵、水氣射流混合泵及電控部分組成。設(shè)計(jì)有效取水半徑為100m、揚(yáng)程10m、自吸泵壓力0.2MPa，在具備交流電源時(shí)，自吸泵將水源水送入膜組合凈水單元。在野外環(huán)境無(wú)電力供應(yīng)時(shí)，可用手動(dòng)壓力泵代替交流自吸泵，一人即可完成操作。水氣射流混合泵，可使水中臭氧的濃度達(dá)到0.5mg/L。為對(duì)應(yīng)我國(guó)市電網(wǎng)和小型燃油發(fā)電機(jī)，給水器配置了程序控制交流（220 V、50Hz）電源動(dòng)力系統(tǒng)。附屬裝置由臭氧發(fā)生器及水、電輸送管件組成。本裝置通過電極改進(jìn)，采用石英管狀電場(chǎng)新工藝研制的臭氧發(fā)生器，設(shè)計(jì)臭氧、水應(yīng)用比為2 g/m3，臭氧產(chǎn)生量及消毒時(shí)間采用程序控制。根據(jù)部隊(duì)野外的不同需要，消毒設(shè)備一機(jī)多用，既能對(duì)水質(zhì)進(jìn)行在線消毒，又可在野戰(zhàn)條件下為部隊(duì)醫(yī)療、衛(wèi)生防疫消毒提供可靠的臭氧源。水電輸送管件的高強(qiáng)度吸水管及軟質(zhì)送水管均配有航空標(biāo)準(zhǔn)接口，根據(jù)野外不同需要，配以對(duì)應(yīng)加長(zhǎng)的備用管道，并附加進(jìn)水端頭濾罩。

2.3 應(yīng)用效果 給水器經(jīng)野外不同條件下現(xiàn)場(chǎng)使用，在有適配電源的環(huán)境中，對(duì)民用水井，河水、水庫(kù)水、坑道貯水等41處不同水源水分別進(jìn)行了應(yīng)用效果實(shí)驗(yàn)觀察。以上水源水處理前經(jīng)國(guó)標(biāo)法測(cè)定結(jié)果為：色度 10~35°，4處水源有綠、黃等異色；渾濁度3~170°（NTU）；有6處水源有肉眼可見物；2處水源有明顯的異味；耗氧量4~15mg/L（以O(shè)2計(jì)）；細(xì)菌總數(shù)270~3000 cfu/ml；總大腸菌群16~670 cfu/100ml；糞大腸菌群4~590 cfu/100m l；其他一般理化指標(biāo)、毒理指標(biāo)和放射性指標(biāo)基本符合水源水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)該給水器處理后，所測(cè)樣品結(jié)果如下：色度<15°、無(wú)其他異色，渾濁度<1°（NTU），無(wú)異味、異臭，無(wú)肉眼可見物，耗氧量（以 O2計(jì)）1.0~2.4mg/L，細(xì)菌總數(shù)除1例坑道內(nèi)水樣為6 cfu/m l外，其余樣品均為0 cfu/ml，總大腸菌群和糞大腸菌群0 cfu/100ml，一般理化指標(biāo)、毒理指標(biāo)和放射性指標(biāo)，處理前后經(jīng)國(guó)標(biāo)法對(duì)照測(cè)定，水質(zhì)得到顯著性改善。

便攜式野戰(zhàn)分隊(duì)凈化給水器主要用于一般淡水水源的處理，在野外缺乏交流電源時(shí)，手動(dòng)壓力泵對(duì)海水及苦咸水的脫鹽處理效果雖可保持飲水質(zhì)量，但是處理水源的數(shù)量偏低。由于無(wú)電而影響了臭氧對(duì)水質(zhì)的在線消毒，水質(zhì)的保存時(shí)間受限。該裝置未設(shè)計(jì)化學(xué)毒劑處理功能，對(duì)于遭受此類污染的水源不能應(yīng)用。

3 簡(jiǎn)易流水洗手裝置

選用一個(gè)容積為100 L的塑料桶，在桶的下部安裝出水閥，外接一個(gè)長(zhǎng)度為60~120 cm的塑料橫管，塑料管上等距離安裝4~8個(gè)水龍頭，塑料桶用70 cm的鐵（木）或就便器材支撐。污水用舊便器具接收，定期倒入滲水坑。在夏秋季或傳染病流行時(shí)期，可在塑料桶中定時(shí)定量添加消毒劑，將水桶在指揮所、醫(yī)療點(diǎn)、收容站、衛(wèi)生間等臨時(shí)場(chǎng)所展開，可達(dá)到洗手、消毒、預(yù)防疾病的目的。應(yīng)用于中俄聯(lián)合軍事演習(xí)，汶川抗震救災(zāi)及援巴抗洪等大型活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)，取得了滿意的效果。

簡(jiǎn)易流水洗手裝置雖然設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，制作方便，但由于僅提供了設(shè)計(jì)原理與制作方法，沒有研制統(tǒng)一的制式裝備，在應(yīng)用過程中可根據(jù)需要進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。

[1]龔乘元.野戰(zhàn)制水四十年回顧與展望[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2001，22（4）：2-5.

[2]陳永紅.單兵應(yīng)急飲水凈化消毒劑的使用效果觀察[J].解放軍預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2004,22（6）:441-442.