1目前凈水技術及狀況
凈水器主要采用微濾和超濾技術,主要產品有便攜式凈水器和自來水凈化用凈水器.
1.1便攜式凈水器
便攜式凈水器全部采用陶瓷濾芯,屬于微濾范圍(0.1~1m),國際上的陶瓷濾芯,濾孔直徑為0.1~0.5m.這類凈水器存在兩個缺點:
1)過濾精度不夠,不能完全去除細菌和病毒(最小細菌的直徑為0.2m);
2)采用單向通過式過濾方法,污物全部存留在凈水器內,需要拆卸后進行清理,使用不方便.此類凈水器不能滿足在災區使用的要求.
1.2自來水凈化用凈水器
城市自來水凈化用的凈水器,采用超濾膜,屬于超濾范圍(0.01~0.1m),可以完全去除所有細菌和大部分病毒(如口蹄疫病毒直徑0.21m、乙型肝炎病毒直徑0.18m).但這類凈水器也存在兩個問題:
1)采用外壓式結構,只適合經過處理了的比較干凈的水源(如自來水),否則自清洗效果差;2)需要在有水壓力下使用.因此,此類凈水器不適合在災區停電、停水的條件下使用.
2無電源超濾膜凈水器設計
通過對市場上各種凈水器的分析與研究,和根據災區的具體情況,研制出一種新型凈水器,這種凈水器利用超濾膜技術,采用中空管狀結構、內壓式過濾和手動增壓的技術方案.
2.1工作原理
該凈水器主要由筒體(內裝超濾管膜、內壓式結構)、凈水器上下封頭、活塞桿、活塞腔、活塞、手柄、支座、底座等組成(圖1).
搖動手柄使活塞桿水平方向上左右運動,雙活塞提供連續供水.當活塞桿從右向左運動時,左腔的壓強減小,外面的水在大氣壓的作用下通過進水管進入左腔;同時,右活塞把右腔的水壓進進水器筒體,通過超濾管膜分離純水和污水.活塞桿從左向右運動使右腔壓強減小,外面的水進入右腔,左活塞把左腔里的水壓到凈水器通過超濾管分離純水和污水.活塞不斷地往返運動,從而實現不斷凈化水的功能.純水收集,污水排出.
2.2設計能力
這款凈水裝置每小時能夠提供60L以上的水.按每人每天飲用2L水計算,裝置每天工作10h則可以解決300人的飲水問題.
2.3主要參數
膜材料,PAN(聚丙烯腈);纖維管膜直徑,2.0mm;長度,240mm;數量,400根;過濾形式,內壓垂直安放;凈水量,60L/h;活塞壓出水量,120L/h;活塞直徑,40mm;活塞行程,60mm;活塞數量,2個;傳動方式,手動搖桿.
3凈水器結構
3.1過濾部分
采用二級過濾方式.級為粗濾,用球形不銹鋼過濾網進行粗濾,去除較大雜質,避免堵塞超濾管膜;第二級為超濾,采用超濾管膜,超濾管膜將水分成兩部分,凈水作為飲用水從凈水口流出,污水從排污口排出(圖2).超濾管膜采用內壓式設計,增強自清洗功能.
3.2動力部分
采用雙活塞人工增壓裝置(圖3).由活塞腔、雙活塞、活塞桿、手柄、4個單向閥等組成,人工推拉手柄,帶動活塞運動將水源的水吸入活塞并壓入凈水器.4個單向閥分別控制2個活塞腔的水流方向.
4技術特點和優勢
1)利用推拉手柄,采用雙活塞式增壓結構提供超濾膜所需的連續供水和壓力,解決了在缺電情況下凈水的動力問題(雙活塞增壓解決戶外的動力問題).結構簡單、操作方便、易運輸和攜帶.
2)采用二級過濾方式(粗過濾器、超濾膜過濾),解決了在水源較差的情況下飲用水的凈化問題.有效去除所有細菌和大部分病毒(特別是易引起疫情的大腸桿菌、痢疾桿菌、口蹄疫病毒、乙型肝炎病毒等).過濾精度較陶瓷濾芯大幅提高.
3)手動雙活塞泵由一個活塞體加工出2個活塞腔(可設置雙活塞),加工工藝性好.
4)超濾膜設備中采用細管狀超濾膜,內壓式布置,提高了過濾精度,解決了自清洗的問題,不需要拆卸后進行清理.
5)經濟耐用,出水量大,超濾膜的使用壽命為3a,批量生產時每套凈水器的生產成本不超過千元,符合災區救援要求.
5檢測結果與結論
根據湖北省疾病預防控制中心檢測,過濾后水中大腸桿菌全部被濾出,同時渾濁度大幅降低(表1).
采用超濾膜過濾技術,過濾精度高于現有陶瓷濾芯產品,大大提高了過濾質量,基本上能夠滿足飲用水的質量要求.不需電源,結構簡單,便于攜帶,制造成本低.每臺凈水器每天可以解決300人以上的飲用水問題,如果能在救災工作中得到推廣,對挽救生命和控制疫情有很大幫助,同時可減輕救援物質的運輸壓力,社會效益可觀.