手柄式反渗透水质过滤装置的研制

唐功臣，赵勇，张昭

手柄式反渗透水质过滤装置的研制

唐功臣，赵勇＊，张昭

手柄式；反渗透；净水装置

随着军事斗争准备的需要，部队军事行动多样复杂，野外作业不可预测的因素很多，如水源水质污染不能饮用，特别是核生化的污染；再加上供电设施不畅或受到破坏，使部队缺水少电，不能满足应急的生活需要。手柄式反渗透水质过滤装置能从根本上解决部队上述条件下的饮用水问题。提供安全卫生的饮用水，就是保证广大官兵身体健康和提高部队战斗力。笔者研发的手柄式反渗透水质过滤装置，产生了良好的社会和军事效益，并在国家专利局注册实用新型专利。现报告如下。

1 主要结构

手柄式反渗透水质过滤装置，是由手柄式提水机、反渗透过滤器、水质预处理系统、支架以及连接管五大部分组成。见图1。

图1 手柄式反渗透水质过滤装置（示意图）

1.1 手柄式提水机它是由提水桶、杠杆手柄、活塞以及阀门组成。（1）提水桶。为直径20cm、高50cm的圆柱体，壁厚2 cm；在其上方外侧有螺丝栓固定点；下方口直径6 cm，连接反渗透过滤器；外侧有口径5 cm的出水口，距上沿15 cm。（2）杠杆手柄。形状相似“镰刀”，长60 cm、宽3 cm；有两个螺丝栓空，分别连接活塞提拉杆和提水桶螺丝栓固定点。（3）活塞。由直径18 cm、厚1 cm的圆形铁饼和圆形胶皮叠加组成，中心点焊接长30 cm的提拉杆。（4）阀门。由直径6 cm、厚1 cm的圆形铁饼和圆形胶皮叠加组成，中心点焊接长10 cm的下坠杆。

1.2 反渗透过滤器它是由套管、反渗透过滤柱、进水管以及连接管箍组成。（1）套管。为直径20 cm、高55 cm的圆柱体；上、下套管盖有直径6 cm的出、进水管口，套管盖与套管间用密封圈扣实；上套管盖出水管口外侧，有口径5 cm的净水出水口。（2）反渗透过滤柱。内置于套管内，过滤柱为醋酸中空纤维材料，柱高50 cm、直径18 cm；中间有集水管，集水管下端封闭，上端与净水出水管相连。（3）进水管。为管径6 cm，长70 cm的钢管；插入前处理水水罐。（4）连接管箍。直径6 cm，用来连接提水桶和套管盖进、出水管口。

1.3 水质预处理系统由原水水槽、砂过滤水槽、树脂过滤水槽、前处理水水槽以及连接管和支架组成；材质均为聚碳酸酯。（1）原水水槽。长115 cm、宽95 cm、高100 cm；侧面正中距下沿10 cm处，有直径6 cm出水管。（2）砂过滤水槽。长110 cm、宽90 cm、高100 cm；侧面正中距上沿10 cm处，有直径6 cm进水管，距下沿10 cm处，有直径6 cm出水管。（3）树脂过滤水槽。长105 cm、宽85 cm、高100 cm；侧面正中距上沿10 cm处，有直径6 cm进水管，在另一侧面正中距下沿10 cm处，有直径6 cm出水管。（4）前处理水水槽。灌装经过处理后的水质，长120 cm、宽100 cm、高90 cm的长方体；上面覆盖可移动面板，面板正中有一圆孔，可插入提水机进水管；侧面正中距上沿10 cm处，有直径6 cm进水管。（5）连接管。直径6 cm，使三个水槽连接相通；每节连接管安装阀门开关，以便控制水量大小；最后连接到前处理水水槽。（6）支架。支架为三角铁制作，将原水、砂过滤、树脂过滤三水槽固定，水槽之间的高差分别为50 cm。

1.4 三角支架起固定手柄式提水机、反渗透过滤器的作用，支架腿长分别为80 cm。

2 原理与使用

2.1 原理（1）将地表水灌满于原水水槽，打开每槽连接管上的开关，原水流入砂过滤水槽；再流入树脂过滤水槽，最后注入前处理水槽。根据每个水槽水量大小，用开关控制流速，以免水满溢出。（2）地表水经过砂过滤、树脂过滤后，可以除去泥沙颗粒，有效保护反渗透膜；同时也能去除部分有毒有害物质。（3）待前处理水槽的水量达到2/3时，插入进水管；将清水注入提水机内，同时上下提压杠杆手柄，并及时补水，保持提水机内的水一直充满；如此反复操作，也称“引水”。（4）活塞和阀门都是一个单向阀，使空气往上走而不往下走，活塞往上走时，阀门开启，可以将下面管子里的空气抽到上面空腔来，活塞往下走时，阀门关闭，空气从活塞边上冒出来；如此循环将下面管子里抽成真空，水就在大气压的作用下，被抽上来了；由于水有一定的密封作用，加上后密封效果提高，很快就能抽上水来，“引水”的作用就是密封。（5）在完成这一整个过程中，水经过反渗透过滤柱的外侧依次经过原水导流网、反渗透膜、透过水道网进入集水管，净水从出水口流出；提水桶出水口为“废水”。净水与废水的流量比例应该为1∶3。

2.2 使用安装（1）将杠杆手柄的近端固定点，用螺栓与提水桶连接；远端固定点与活塞提拉杆连接，活塞放入提水桶内；提水桶底部进水口放置阀门，下坠杆向下。（2）打开上、下套管盖密封圈，放置反渗透过滤柱，再分别扣实。用连接管箍将提水机下端与反渗透过滤器套管的上端连接；套管下端连接进水管，并插入前处理水槽内，用三角支架固定。（3）将原水水槽、砂过滤水槽、树脂过滤水槽放置到三角铁支架上，按高、中、低依次排列，用连接管将四个水槽进、出水管连接，并安装开关；树脂过滤水槽离地面70～80 cm，前处理水槽必须水平放置在地面上。

2.3 性能特点（1）该装置是配属连用单元，能保证建制连队的应急饮用水量。（2）安装简单，无须电力，可在任何条件下展开，无须专业人员指导。（3）四个水槽的设计独特，它们可套于一体，中央空间放置手柄式提水机、反渗透过滤器及其配属部件；体积小，便于携行、运行。（4）装置各部件材料、滤料、过滤后的水质均符合卫生学指标要求。

3 讨论

由于人类活动、自然灾害等原因对饮用水源造成不同程度污染，使部队在野战条件下，特别是在执行抗洪抢险、抗震救灾以及大型军事活动行动中，部队的饮用水水质难以得到安全保证。过去通常采用明矾混凝、过滤，活性炭吸附，饮水消毒片消毒等处理工艺，但对有机污染物、溶解性化学物质的去除作用不强，不能完全消除水污染造成的危害［1］。树脂净化也称离子交换是一种化学方法，因受多种因素条件的限制，净化出来的饮用水并不可靠［2］。反渗透分离技术可有效去除饮用水中的各类溶解性化学物质，产水水质好，但需要电源和泵的动力作用，在野外作业或自然灾害地区，电力供应也很难保证。根据上述原因，笔者研制的手柄式反渗透水质过滤装置，经实验室和现场试验检测，各项净水数据安全可靠，水质达到了国家生活饮用水卫生标准［3］，值得推广应用。

［1］侯悦.军队卫生学［M］.北京：人民军医出版社，1998：12.

［2］梁增辉.环境卫生学［M］.北京：军事医学科学出版社，1998：9.

［3］GB 5749-2006.生活饮用水卫生标准［S］.北京：中国标准出版社，2007.

［2016－08－28收稿，2016－09－26修回］［本文编辑：吴蓉］

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