CN104310625B - 一种便携式海水淡化生饮水器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便携式海水淡化生饮水器，包括净化单元，其包括滤芯，滤芯包括内芯和微滤膜，滤芯的内部空间构成供水通过的通道；净化单元还包括设置在滤芯的内部空间内的吸附材料；生饮水器还包括用于对滤芯进行反冲洗的反洗打气筒、高压水枪、RO反渗透装置以及千斤顶，高压水枪的一端具有水进出口，该水进出口分别通过第一管道和第二管道与滤芯的通道和RO反渗透装置的进水口相连通，高压水枪可以提供水通过RO反渗透装置所需要的压力，千斤顶与高压水枪连接，通过千斤顶可以提供高压水枪工作所需的外力。本发明生饮水器适于高盐度海水淡化且结构简单、便于携带，操作省力。
Description
技术领域
本发明属于饮用水处理设备领域，具体涉及一种便捷式无动力生饮水器，该装置无需电力供给，可过滤掉细菌与病毒，去除水中异味异色物质和盐分，获得可直接饮用的清洁淡水。
背景技术
众所周知，万物生灵离不开水，人类生存更加离不开淡水，而覆盖在地球表面的水源70％都是不可直接饮用的海水。几千年来，人类一直尝试着各种办法，想要将苦咸的海水转化为可以直接饮用的淡水。特别是海难救生艇、渔民、海岛上生存的人、驻扎在国界边缘的哨兵等人群迫切希望能够通过一种快捷方便的途径轻松地获得淡水。
目前海水淡化方法有低温蒸馏、RO膜渗透、电解法等，这些方法均需要外加如电力和燃料等能量和复杂庞大的设备，并且这些方法不能直接将海水转换为可以直接引用的清洁淡水。同时，现有市场上的生饮水机多用于家用，这些生饮水机一般能除去生水中的大部分杂质，能够满足人们普通生活对饮用水的需求，但对于野外生存、自然灾害或战地供应等恶劣环境条件，尤其当无电力供给时，普通生饮水机难以满足要求。此外，对于包括生饮水机在内的水净化设备普遍存在滤芯容易堵塞的问题，因此，必须对滤芯进行清洗以免影响使用效果和效率以及缩短使用寿命，但是现有的生饮水机都只能在不产水时将滤芯拆下清洗，非常不便，而且在环境恶劣地方，通常无法获得清洗滤芯所需要的干净的水。
中国发明专利ZL 201010572017.6公开了一种除重金属抗堵塞的生饮水机，其包括具有进水口和出水口的筒体、沿筒体的高度方向滑动地设置的活塞杆、固定在活塞杆上的活塞、设置在筒体底部的一级净化单元、位于一级净化单元上方的二级净化单元，在一级净化单元和二级净化单元之间的隔板上设有孔径较小的通孔，该生饮水机在使用时，一次可以获得约80％的纯净水，而另20％的水通过所述孔径较小的通孔回流到一级净化单元对其所截留的杂质进行反冲洗。该专利的生饮水机只适用于比较清洁的自然水体，只能去除微量重金属，拦截病毒和微生物，一旦遇到水体中存在可溶性污染物、化学污染物，重色度重味等比较恶劣的野外水体，比如山洪暴发或地下矿井爆发等情况下的水体，则过滤后无法达到饮用水标准，工作能力相对较低，操作也比较费力，且该装置不适于海水。此外，虽然其与传统的生饮器相比，该生饮器的滤芯相对不易堵塞，提高了净化效率，但是通过回流的少量水进行反冲洗的实际效果对于恶劣环境下的生水净化并不是很理想，往往不能使滤芯得到非常好的清洗，因此，实际中还是会出现堵塞，而且一部分净化水用于反冲洗，降低了产水效率。
综上所述，现有的生饮水器存在膜容易堵塞，不适于水源为恶劣水体和海水的情况。
本申请人于201410.29日提出了一篇名称为“一种便携式生饮水器”的专利申请，其利用脚踏和杠杆原理来操作高压水枪吸水和产水，该便携式生饮水器比较适于盐度相对较低的苦咸水或一般近海海水的淡化，对于更高盐度的海水(3％以上)，需要较大的压力，这样的压力一般的成人较难达到，且较难持续的维持这样的压力，即便可以达到该压力，但太费力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种适用于高盐度海水淡化且结构简单、便于携带、操作方便的便携式海水淡化生饮水器。
本发明同时提供一种获得饮用水的方法。
为解决以上技术问题，本发明采取的一个技术方案是：
一种便携式海水淡化生饮水器，包括：
净化单元，其包括滤芯，滤芯包括内芯和设置在内芯外围的微滤膜，滤芯的内部空间构成供水通过的通道；
所述净化单元还包括设置在滤芯的内部空间内的吸附材料；生饮水器还包括用于对滤芯进行反冲洗的反洗打气筒、高压水枪、RO反渗透装置以及千斤顶，高压水枪的一端具有水进出口，水进出口分别通过第一管道和第二管道与所述滤芯的通道和RO反渗透装置的进水口相连通，高压水枪可以提供水通过所述RO反渗透装置所需要的压力，千斤顶与高压水枪连接，通过千斤顶可以提供高压水枪工作所需的外力。
进一步地，在第一管道和第二管道上分别设有单向阀。
进一步地，反洗打气筒通过第三管道与滤芯的通道相连通，且在第三管道上设有开关，第一管道的一端部、第三管道的一端部同时连接在滤芯的同一端部上，或者第一管道、第三管道彼此连接，且其中一个的一端部连接在滤芯的一端部上。
进一步地，反洗打气筒包括下端部具有所述出气口的筒体、下端部垂直插设在筒体内且沿着筒体的高度方向能够滑动地设置的活塞杆、固定设置在活塞杆的上端部上且与筒体的内壁密封连接的活塞、连接在活塞杆的上端部的打气手柄、设置在筒体内且位于活塞下方的单向阀。
根据本发明，所述RO反渗透装置采用海水淡化去盐专用RO膜，具体地，可以为时代沃顿RO膜。
进一步地，高压水枪包括枪体、活塞拉杆和固定设置在活塞拉杆的一端部的活塞，活塞拉杆的所述一端部自枪体的一端垂直插设到枪体内且沿着枪体的长度方向能够滑动地设置，千斤顶与活塞拉杆的另一端部连接，活塞的横截面积为40～60cm2。
进一步地，高压水枪直立且活塞拉杆朝下地设置，便携式海水淡化生饮水器还包括安装桥架，枪体的上端部与安装桥架连接，活塞拉杆的下端部与千斤顶机械连接。
根据本发明，千斤顶可以为油压千斤顶或机械摇杆式千斤顶。其中优选机械摇杆式千斤顶，可以避免油压千斤顶复位需要外力解决的麻烦。千斤顶可以提供不小于2吨的压力。
根据本发明，所述微滤膜是已知的，可以过滤除去水中的SS、细菌、微生物、病毒胶团等污染物。微滤膜的孔径通常为0.03～0.45微米，优选为0.03～0.1微米。
根据本发明，所述吸附材料可以是任何适于水处理的吸附材料，包括但不限于活性炭、活化沸石、活性氧化铝等。作为本发明的一个具体且优选实施方案，所述吸附材料包括活性炭、活化沸石和活性氧化铝中的至少二种，以除去水中含有的重金属、氨氮等污染物。
本发明采取的又一技术方案是：一种采用上述的便携式海水淡化生饮水器获得饮用水的方法，其以海水为水源，包括如下步骤：
(1)将净化单元置入所述水源中；
(2)操作千斤顶，拉动高压水枪的活塞拉杆往下运动，使高压水枪吸水，在高压水枪的作用下，水经过净化单元被净化并且经第一管道被抽入到高压水枪内；
(3)操作千斤顶，拉动高压水枪的活塞拉杆往上运动，使高压水枪排水，从高压水枪排出的水经第二管道进入RO膜反渗透装置并通过RO反渗透膜进行分离，得到可以直接饮用的饮用水；
(4)生饮水器工作一段时间后，利用所述反洗打气筒向所述滤芯通道内通入高压气体进行反洗，避免微孔膜堵塞。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)现有的生饮水器其净化单元均置于筒体中，微滤膜不易清洗，容易堵塞，本发明将净化单元外置，并连接高压水枪进行产水和反洗打气筒进行气水混合洗，即便在在高浊度废水中长期使用也不会堵塞，保证处理后的水体不带有胶体、SS、微生物等；此外，将净化单元外置，使用时，滤芯置于生水中，一方面，滤芯外移，面积可以增大，提高过滤效果，另一方面，可以通过打气筒等向滤芯内通入高压气体进行高压气和生水混合反洗，产水效率高，反洗效果特别好，即使是恶劣的野外水体，比如山洪暴发或地下矿井暴发等情况的水体，也能快速恢复膜通量；
(2)本发明装置在净化单元后设置RO反渗透装置，除了水分子和离子态的矿物质元素能够通过RO反渗透膜外，溶解在水中的绝大部分盐类\重金属、有机物以及细菌、病毒等无法透过而被截留，无论待过滤的水体是较为洁净的水还是恶劣水体例如含有溶性污染物、化学污染物，重色度重味等水体或为海水/盐水，均可以获得直接可饮用的水。即使待过滤的水体中盐份超过3％，仍然可以获得直接可饮用的水。
(3)本发明利用高压水枪将经过净化单元净化后的水体直接打入到RO反渗透装置中，结构和设置简单，通过人力就可以实现产水，无需电力等外加能源。
附图说明
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细的说明：
图1为根据本发明的生饮水器的原理图；
图2为图1中千斤顶和高压水枪部分的侧视示意图；
图3为根据本发明的反洗打气筒的结构示意图；
图4为根据本发明的净化单元的结构示意图；
其中：
1、净化单元；10、滤芯；10a、内芯；10b、微滤膜；10c、通道；11、吸附材料；
2、高压水枪；20、枪体；21、活塞拉杆；22、活塞；
3、RO反渗透装置；4、千斤顶；40、摇杆；5、反洗打气筒；50、筒体；51、活塞杆；52、活塞；53、打气手柄；6、安装桥架；
a、第一管道；b、第二管道；c、第三管道；K1,K2,K4、单向阀；K3、开关。
具体实施方式
参见图1至图4，本例提供一种海水淡化生饮水器，其包括净化单元1、高压水枪2、RO反渗透装置3、千斤顶4、反洗打气筒5、安装桥架6。
净化单元1包括滤芯10和吸附材料11，滤芯10包括内芯10a和设置在内芯10a外围的微滤膜10b，滤芯10的内部空间构成供水通过的通道10c，吸附材料11包括活性炭和活化沸石，它们设置在滤芯10的内部空间内。微滤膜10b的孔径为0.03微米。该净化单元1可拦截水体一切微生物、藻类、胶体，有效去除重金属、氨氮和异味，获得净化的水体。
高压水枪2包括枪体20、活塞拉杆21和固定设置在活塞拉杆21的一端部的活塞22，活塞拉杆21的一端部自枪体20的一端垂直插设到枪体20内且沿着枪体20的长度方向能够滑动地设置。具体地，高压水枪2直立且活塞拉杆21朝下地设置，枪体20的上端部与安装桥架6固定连接，千斤顶4与活塞拉杆21的下端部机械连接。枪体20的另一端部具有进出水口20a，该进出水口20a分别通过第一管道a和第二管道b与滤芯10的通道10c和RO反渗透装置3的进水口连通，且在第一管道a和第二管道b上分别设有单向阀K1和单向阀K2。高压水枪2可以提供水通过RO反渗透装置所需要的压力。当高压水枪2处于负压低位时，为吸水模式，此时，利用千斤顶4将活塞拉杆21向外(下)拉，可以将水吸入。当高压水枪2处于负压高位时，为水枪模式，此时，利用千斤顶4将活塞拉杆21向内(上)压，可以将水以高压排出。此外，在枪体20上设有排气装置，该排气装置包括排气阀。
RO反渗透装置3采用海水淡化去盐专用RO膜，具体为时代沃顿RO膜，型号SW2012。除了水分子和离子态的矿物质元素能够通过RO反渗透膜外，溶解在水中的绝大部分盐类\重金属、有机物以及细菌、病毒等无法透过而被截留。因此，无论待过滤的水体是较为洁净的水还是恶劣水体例如含有溶性污染物、化学污染物，重色度重味等水体或为各种盐度的海水/盐水，均可以获得直接可饮用的水。
为了使高压水枪2排出的水能够通过上述的RO反渗透装置3，高压水枪2出水单位压力要大于35kgf/cm2，而且每次压入海水不小于300ml，才能达到脱盐除盐的目的。因此，需要非常大的力才能操作高压水枪2的活塞拉杆21。采用普通的操作装置根本无法驱动活塞拉杆21。本例中采用千斤顶4来驱动很好地解决了该问题。本例设计高压水枪2的枪体20的横截面积为50cm2，高度为10cm，这样每次可以提供500ml的供水量。千斤顶4采用机械摇杆式千斤顶，在产水时，只需顺时针摇动千斤顶的摇杆40即可实现RO膜的产水，逆时针摇动，则可实现底部滤芯10的吸水，如此往复即可实现海水的淡化。高压水枪2采用倒立后与千斤顶4连接的形式，并安装在安装桥架6上，通过手摇手千斤顶4的作用力和反作用力平衡，实现高压水枪2活塞拉杆21的平稳上升和下降，实现该装置的平稳产水。利用千斤顶4的强大压力，还可以增加高压水枪的横截面积，提供500～600ml的供水量。
反洗打气筒5包括下端部具有出气口的筒体50、下端部垂直插设在筒体50内且沿着筒体50的高度方向能够滑动地设置的活塞杆51、固定设置在活塞杆51的上端部上且与筒体50的内壁密封连接的活塞52、连接在活塞杆51的上端部的打气手柄53、设置在筒体50内且位于活塞52下方的单向阀K4。反洗打气筒5的出气口处连接第三管道c的一端部，第三管道c的另一端部与第一管道a连接，且在第三管道e上设有开关K3。当生饮水器产水时，开关K3关闭，高压水枪2工作；当需要清洗滤芯10时，高压水枪2停止工作，将开关K3打开，利用反洗打气筒5向滤芯30内通入高压气体，在气洗和水洗的双重反洗下，滤芯10迅速恢复其膜通量，可结束打气，进行产水。
本发明的生饮水器使用如下。
1)将净化单元1放入待过滤水体中，置于液面以下。
2)逆时针摇动千斤顶4的摇杆40，使高压水枪2的活塞拉杆21向下运动至枪体20的下端，此过程中，单向阀K1自动打开，水体经过净化单元1净化后从通道10c、第一管道a、进出水口20a进入枪体20内，高压水枪2处于负压高位；
3)顺时针摇动千斤顶4的摇杆40，使高压水枪2的活塞拉杆21向上运动至枪体20的上端，此过程中，单向阀K2自动打开，水以高压从高压水枪2内排出，进入RO反渗透装置并通过RO膜分离后得到可直接饮用的饮用水。
3)生饮水器工作一段时间后，滤芯膜通量减少或堵塞时，停止产水，对滤芯10进行反洗，具体操作是：打开第三管道上的开关K3，通过反洗打气筒5，向滤芯10内通入高压气体，待滤芯10上的微滤膜恢复膜通量后，结束反洗，关闭开关K3，此时可继续产水，产水前，通过排气装置23进行排气。
应用实例
对本发明的生饮水器和其他水过滤材料的水处理效果进行测试，具体见表1。
表1
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种便携式海水淡化生饮水器，包括：
净化单元，其包括滤芯，所述滤芯包括内芯和设置在所述内芯外围的微滤膜，所述滤芯的内部空间构成供水通过的通道；
其特征在于：
所述净化单元还包括设置在所述滤芯的内部空间内的吸附材料；所述的生饮水器还包括用于对所述滤芯进行反冲洗的反洗打气筒、高压水枪、RO反渗透装置以及千斤顶，所述高压水枪的一端具有水进出口，所述水进出口分别通过第一管道和第二管道与所述滤芯的通道和所述RO反渗透装置的进水口相连通，所述高压水枪可以提供水通过所述RO反渗透装置所需要的压力，所述千斤顶与所述高压水枪连接，通过所述千斤顶可以提供高压水枪工作所需的外力；
在所述第一管道和第二管道上分别设有单向阀，所述反洗打气筒通过第三管道与所述的滤芯的通道相连通，且在所述第三管道上设有开关，所述的第一管道的一端部、第三管道的一端部同时连接在所述的滤芯的同一端部上，或者所述的第一管道、第三管道彼此连接，且其中一个的一端部连接在滤芯的一端部上；
所述高压水枪包括枪体、活塞拉杆和固定设置在所述活塞拉杆的一端部的活塞，所述活塞拉杆的所述一端部自所述枪体的一端垂直插设到所述枪体内且沿着所述枪体的长度方向能够滑动地设置，所述千斤顶与所述活塞拉杆的另一端部连接，所述活塞的横截面积为40~60cm2；
所述高压水枪直立且活塞拉杆朝下地设置，所述便携式海水淡化生饮水器还包括安装桥架，所述枪体的上端部与所述的安装桥架连接，所述的活塞拉杆的下端部与所述千斤顶机械连接。
2.根据权利要求1所述的便携式海水淡化生饮水器，其特征在于：所述的反洗打气筒包括下端部具有出气口的筒体、下端部垂直插设在所述筒体内且沿着所述筒体的高度方向能够滑动地设置的活塞杆、固定设置在所述活塞杆的上端部上且与所述筒体的内壁密封连接的活塞、连接在所述活塞杆的上端部的打气手柄以及设置在所述筒体内且位于所述活塞下方的单向阀。
3.根据权利要求1所述的便携式海水淡化生饮水器，其特征在于：所述RO反渗透装置采用海水淡化去盐专用RO膜。
4.根据权利要求1所述的便携式海水淡化生饮水器，其特征在于：所述海水淡化去盐专用RO膜为时代沃顿RO膜。
5.根据权利要求1所述的便携式海水淡化生饮水器，其特征在于：所述千斤顶为油压千斤顶或机械摇杆式千斤顶。
6.根据权利要求1所述的便携式海水淡化生饮水器，其特征在于：所述的吸附材料包括选自活性炭、活化沸石和活性氧化铝中的至少二种。
7.一种采用权利要求1至6中任一项权利要求所述的便携式海水淡化生饮水器获得饮用水的方法，其特征在于：所述方法以海水为水源，包括如下步骤：
（1）将净化单元置入所述水源中；
（2）操作千斤顶，拉动高压水枪的活塞拉杆往下运动，使高压水枪吸水，在高压水枪的作用下，水经过净化单元被净化并且经第一管道被抽入到高压水枪内；
（3）操作千斤顶，拉动高压水枪的活塞拉杆往上运动，使高压水枪排水，从高压水枪排出的水经第二管道进入RO膜反渗透装置并通过RO反渗透膜进行分离，得到可以直接饮用的饮用水；
（4）生饮水器工作一段时间后，利用所述反洗打气筒向所述滤芯通道内通入高压气体进行反洗，避免微孔膜堵塞。
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