手柄式反滲透水質(zhì)過濾裝置的研制

唐功臣，趙勇，張昭

手柄式反滲透水質(zhì)過濾裝置的研制

唐功臣，趙勇＊，張昭

手柄式；反滲透；凈水裝置

隨著軍事斗爭準(zhǔn)備的需要，部隊(duì)軍事行動多樣復(fù)雜，野外作業(yè)不可預(yù)測的因素很多，如水源水質(zhì)污染不能飲用，特別是核生化的污染；再加上供電設(shè)施不暢或受到破壞，使部隊(duì)缺水少電，不能滿足應(yīng)急的生活需要。手柄式反滲透水質(zhì)過濾裝置能從根本上解決部隊(duì)上述條件下的飲用水問題。提供安全衛(wèi)生的飲用水，就是保證廣大官兵身體健康和提高部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力。筆者研發(fā)的手柄式反滲透水質(zhì)過濾裝置，產(chǎn)生了良好的社會和軍事效益，并在國家專利局注冊實(shí)用新型專利。現(xiàn)報(bào)告如下。

1 主要結(jié)構(gòu)

手柄式反滲透水質(zhì)過濾裝置，是由手柄式提水機(jī)、反滲透過濾器、水質(zhì)預(yù)處理系統(tǒng)、支架以及連接管五大部分組成。見圖1。

圖1 手柄式反滲透水質(zhì)過濾裝置（示意圖）

1.1 手柄式提水機(jī)它是由提水桶、杠桿手柄、活塞以及閥門組成。（1）提水桶。為直徑20cm、高50cm的圓柱體，壁厚2 cm；在其上方外側(cè)有螺絲栓固定點(diǎn)；下方口直徑6 cm，連接反滲透過濾器；外側(cè)有口徑5 cm的出水口，距上沿15 cm。（2）杠桿手柄。形狀相似“鐮刀”，長60 cm、寬3 cm；有兩個螺絲栓空，分別連接活塞提拉桿和提水桶螺絲栓固定點(diǎn)。（3）活塞。由直徑18 cm、厚1 cm的圓形鐵餅和圓形膠皮疊加組成，中心點(diǎn)焊接長30 cm的提拉桿。（4）閥門。由直徑6 cm、厚1 cm的圓形鐵餅和圓形膠皮疊加組成，中心點(diǎn)焊接長10 cm的下墜桿。

1.2 反滲透過濾器它是由套管、反滲透過濾柱、進(jìn)水管以及連接管箍組成。（1）套管。為直徑20 cm、高55 cm的圓柱體；上、下套管蓋有直徑6 cm的出、進(jìn)水管口，套管蓋與套管間用密封圈扣實(shí)；上套管蓋出水管口外側(cè)，有口徑5 cm的凈水出水口。（2）反滲透過濾柱。內(nèi)置于套管內(nèi)，過濾柱為醋酸中空纖維材料，柱高50 cm、直徑18 cm；中間有集水管，集水管下端封閉，上端與凈水出水管相連。（3）進(jìn)水管。為管徑6 cm，長70 cm的鋼管；插入前處理水水罐。（4）連接管箍。直徑6 cm，用來連接提水桶和套管蓋進(jìn)、出水管口。

1.3 水質(zhì)預(yù)處理系統(tǒng)由原水水槽、砂過濾水槽、樹脂過濾水槽、前處理水水槽以及連接管和支架組成；材質(zhì)均為聚碳酸酯。（1）原水水槽。長115 cm、寬95 cm、高100 cm；側(cè)面正中距下沿10 cm處，有直徑6 cm出水管。（2）砂過濾水槽。長110 cm、寬90 cm、高100 cm；側(cè)面正中距上沿10 cm處，有直徑6 cm進(jìn)水管，距下沿10 cm處，有直徑6 cm出水管。（3）樹脂過濾水槽。長105 cm、寬85 cm、高100 cm；側(cè)面正中距上沿10 cm處，有直徑6 cm進(jìn)水管，在另一側(cè)面正中距下沿10 cm處，有直徑6 cm出水管。（4）前處理水水槽。灌裝經(jīng)過處理后的水質(zhì)，長120 cm、寬100 cm、高90 cm的長方體；上面覆蓋可移動面板，面板正中有一圓孔，可插入提水機(jī)進(jìn)水管；側(cè)面正中距上沿10 cm處，有直徑6 cm進(jìn)水管。（5）連接管。直徑6 cm，使三個水槽連接相通；每節(jié)連接管安裝閥門開關(guān)，以便控制水量大?。蛔詈筮B接到前處理水水槽。（6）支架。支架為三角鐵制作，將原水、砂過濾、樹脂過濾三水槽固定，水槽之間的高差分別為50 cm。

1.4 三角支架起固定手柄式提水機(jī)、反滲透過濾器的作用，支架腿長分別為80 cm。

2 原理與使用

2.1 原理（1）將地表水灌滿于原水水槽，打開每槽連接管上的開關(guān)，原水流入砂過濾水槽；再流入樹脂過濾水槽，最后注入前處理水槽。根據(jù)每個水槽水量大小，用開關(guān)控制流速，以免水滿溢出。（2）地表水經(jīng)過砂過濾、樹脂過濾后，可以除去泥沙顆粒，有效保護(hù)反滲透膜；同時也能去除部分有毒有害物質(zhì)。（3）待前處理水槽的水量達(dá)到2/3時，插入進(jìn)水管；將清水注入提水機(jī)內(nèi)，同時上下提壓杠桿手柄，并及時補(bǔ)水，保持提水機(jī)內(nèi)的水一直充滿；如此反復(fù)操作，也稱“引水”。（4）活塞和閥門都是一個單向閥，使空氣往上走而不往下走，活塞往上走時，閥門開啟，可以將下面管子里的空氣抽到上面空腔來，活塞往下走時，閥門關(guān)閉，空氣從活塞邊上冒出來；如此循環(huán)將下面管子里抽成真空，水就在大氣壓的作用下，被抽上來了；由于水有一定的密封作用，加上后密封效果提高，很快就能抽上水來，“引水”的作用就是密封。（5）在完成這一整個過程中，水經(jīng)過反滲透過濾柱的外側(cè)依次經(jīng)過原水導(dǎo)流網(wǎng)、反滲透膜、透過水道網(wǎng)進(jìn)入集水管，凈水從出水口流出；提水桶出水口為“廢水”。凈水與廢水的流量比例應(yīng)該為1∶3。

2.2 使用安裝（1）將杠桿手柄的近端固定點(diǎn)，用螺栓與提水桶連接；遠(yuǎn)端固定點(diǎn)與活塞提拉桿連接，活塞放入提水桶內(nèi)；提水桶底部進(jìn)水口放置閥門，下墜桿向下。（2）打開上、下套管蓋密封圈，放置反滲透過濾柱，再分別扣實(shí)。用連接管箍將提水機(jī)下端與反滲透過濾器套管的上端連接；套管下端連接進(jìn)水管，并插入前處理水槽內(nèi)，用三角支架固定。（3）將原水水槽、砂過濾水槽、樹脂過濾水槽放置到三角鐵支架上，按高、中、低依次排列，用連接管將四個水槽進(jìn)、出水管連接，并安裝開關(guān)；樹脂過濾水槽離地面70～80 cm，前處理水槽必須水平放置在地面上。

2.3 性能特點(diǎn)（1）該裝置是配屬連用單元，能保證建制連隊(duì)的應(yīng)急飲用水量。（2）安裝簡單，無須電力，可在任何條件下展開，無須專業(yè)人員指導(dǎo)。（3）四個水槽的設(shè)計(jì)獨(dú)特，它們可套于一體，中央空間放置手柄式提水機(jī)、反滲透過濾器及其配屬部件；體積小，便于攜行、運(yùn)行。（4）裝置各部件材料、濾料、過濾后的水質(zhì)均符合衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)要求。

3 討論

由于人類活動、自然災(zāi)害等原因?qū)︼嬘盟丛斐刹煌潭任廴?，使部?duì)在野戰(zhàn)條件下，特別是在執(zhí)行抗洪搶險(xiǎn)、抗震救災(zāi)以及大型軍事活動行動中，部隊(duì)的飲用水水質(zhì)難以得到安全保證。過去通常采用明礬混凝、過濾，活性炭吸附，飲水消毒片消毒等處理工藝，但對有機(jī)污染物、溶解性化學(xué)物質(zhì)的去除作用不強(qiáng)，不能完全消除水污染造成的危害［1］。樹脂凈化也稱離子交換是一種化學(xué)方法，因受多種因素條件的限制，凈化出來的飲用水并不可靠［2］。反滲透分離技術(shù)可有效去除飲用水中的各類溶解性化學(xué)物質(zhì)，產(chǎn)水水質(zhì)好，但需要電源和泵的動力作用，在野外作業(yè)或自然災(zāi)害地區(qū)，電力供應(yīng)也很難保證。根據(jù)上述原因，筆者研制的手柄式反滲透水質(zhì)過濾裝置，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場試驗(yàn)檢測，各項(xiàng)凈水?dāng)?shù)據(jù)安全可靠，水質(zhì)達(dá)到了國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)［3］，值得推廣應(yīng)用。

［1］侯悅.軍隊(duì)衛(wèi)生學(xué)［M］.北京：人民軍醫(yī)出版社，1998：12.

［2］梁增輝.環(huán)境衛(wèi)生學(xué)［M］.北京：軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)出版社，1998：9.

［3］GB 5749-2006.生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

［2016－08－28收稿，2016－09－26修回］［本文編輯：吳蓉］

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10.14172/j.issn1671-4008.2017.03.041

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