CN104310627B - 一种便携式抗堵塞生饮水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式抗堵塞生饮水器，其包括净化单元，净化单元包括壳体、滤芯，滤芯包括内芯和设置在内芯外围的过滤膜，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、RO反渗透装置以及产水泵，产水泵具有进水口和出水口，进水口和出水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，反洗打气筒的出气口通过第三管道与滤芯的通道相连通。本发明可用于过滤恶劣水体和海水淡化，且结构简单，紧凑，轻便，通过人力就可以轻松实现产水，无需电力等外加能源。同时，本发明具有很大的操作便利性和安全性。

Description

一种便携式抗堵塞生饮水器

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。

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，提供一种适用于过滤恶劣水体和海水淡化且结构简单、便于携带、抗堵塞的便携式抗堵塞生饮水器。

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：

一种便携式抗堵塞生饮水器，包括：

净化单元，其包括壳体、设于壳体内的滤芯，滤芯包括内芯和设置在内芯外围的过滤膜，滤芯的内部空间构成供水通过的通道；

特别是，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、RO反渗透装置以及产水泵，产水泵具有进水口和出水口，进水口和出水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，反洗打气筒的出气口通过第三管道与滤芯的通道相连通。

进一步地，在第一管道、第二管道以及第三管道上分别设有单向阀。

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，RO反渗透装置可以采用海水淡化去盐专用RO膜或淡水RO膜，实际根据具体需要进行选择。

根据本发明，所述产水泵可以为手动机械或液压泵，该泵包括但不限于柱塞泵、增压泵、注射泵、齿轮泵等，其中优选手动机械柱塞泵。

优选地，产水泵与反洗打气筒联动连接且异步工作，当产水泵吸水时，反洗打气筒吸气；当产水泵排水时，反洗打气筒排气。由于产水泵在吸水时产生较大的吸力，会造成滤芯的堵塞，而将产水泵和反洗打气筒联动连接，可使产水和反洗异步同程进行，即保证了产水，又解决了滤芯的堵塞问题。

优选地，滤芯的一端部分别设有与所述通道连通的进气口和出水口，另一端部设有与通道连通的排气口，第一管道、第三管道分别与出水口和进气口连接。

进一步优选地，滤芯的另一端部设有排气端盖，所述排气端盖包括内盖、外盖和设于所述内盖和外盖之间的疏水疏油排气膜，其中所述内盖与所述壳体固定连接且在其上形成有所述排气口，所述疏水疏油排气膜覆设在所述排气口的外端，所述的外盖与所述内盖密封连接，且在所述外盖上开设有多个排气孔，在所述排气口的内端设有过滤布。采取该结构，很好地解决了滤芯的排气问题，又避免了滤芯内感染微生物。

根据本发明，所述过滤膜可以过滤除去水中的SS、细菌、微生物、病毒胶团等污染物。过滤膜的孔径通常为0.03～0.45微米，优选为0.03～0.1微米，更优选0.04～0.08微米。过滤膜的材质可以为本领域常用的那些，具体可以为例如聚偏氟乙烯(PVDF)等。

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，过滤膜的孔径为0.03～0.1微米，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。该净化单元可以除去水中的SS，细菌，微生物，病毒胶团以及更细微的污染物，并可去除COD，异味和重金属、氨氮等污染物。

根据本发明的一个具体方面，滤芯为长型圆筒状。过滤膜为平板膜折叠式多角形，最大限度地增大膜的表面积。具体地，滤芯的直径为6cm，高度25cm，多角形具有90个角，每边宽度为1cm，周长180cm，膜截面积为0.45m2。

本发明采取的又一技术方案是：一种采用上述的便携式抗堵塞生饮水器获得饮用水的方法，其以淡水或海水为水源，包括如下步骤：

(1)将净化单元置入所述水源中；

(2)同时操作所述产水泵和所述反洗打气筒，使得在产水泵进行吸水时，反洗打气筒进行吸气；在产水泵向所述RO反渗透装置注水以进行产水时，所述反洗打气筒向所述滤芯内通入气体以对滤芯进行反洗。

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，过滤膜不易清洗，容易堵塞，本发明将净化单元外置，并连接产水泵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；此外，前置的滤芯，可使进入RO反渗透装置的水高度纯净，避免了RO膜的污堵。

(3)本发明利用产水泵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，结构简单，紧凑，轻便，通过人力就可以轻松实现产水，无需电力等外加能源。同时，由于采用泵例如柱塞泵，这些泵通常具有高的吸程，使得可在离水源10米高的岸上进行操作，具有很大的操作便利性和安全性。

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为根据本发明的反洗打气筒的结构示意图；

图3为根据本发明的净化单元的结构示意图；

图4为根据本发明的过滤膜的横截面示意图；

其中：

1、净化单元；10、壳体；11、滤芯；11a、内芯；11b、过滤膜；11c、通道；12、吸附材料；110、进气口；111、出水口；112、排气口；113、排气孔；13、排气端盖；13a、内盖；13b、外盖；13c、疏水疏油排气膜；14、过滤布；

2、产水泵；20、进水口；21、出水口；22、操作杠杆；23、压力表；

3、RO反渗透装置；30、纯水(淡水)出口；31、浓水出口；

4、反洗打气筒；40、筒体；41、活塞杆；42、活塞；43、打气手柄；

a、第一管道；b、第二管道；c、第三管道；K1,K2,K3,K4、单向阀。

具体实施方式

参见图1至图3，本例提供一种生饮水器，其包括净化单元1、产水泵2、RO反渗透装置3和反洗打气筒4。

净化单元1包括长形圆筒状壳体10、设于壳体10内的滤芯11、设于所述滤芯11内的吸附材料12。滤芯11进一步包括内芯11a、设置在内芯11a外围的过滤膜11b，滤芯11的内部空间构成供水通过的通道11c。滤芯11的一端设有进气口110和出水口111，另一端部设有排气口112，进气口110、出水口111和排气口112均与通道11c连通。进一步的，滤芯11的另一端部设有排气端盖13，排气端盖13包括内盖13a、外盖13b和设于内盖13a和外盖13b之间的疏水疏油排气膜13c，其中内盖13a与壳体10固定连接且在其上形成有所述排气口112，疏水疏油排气膜13c覆设在排气口112的外端，外盖13b与内盖13a密封连接，且在外盖13b上开设有多个排气孔113，在排气口112的内端设有过滤布14。采取该结构，很好地解决了滤芯11的排气问题，又避免了滤芯11内感染微生物。疏水疏油排气膜13c采用过滤精度为0.3微米的疏水疏油性PTFE膜，型号QFXH。过滤膜11b为平板膜折叠式多角形，最大限度地增大膜的表面积。具体地，滤芯11的直径为6cm，高度25cm，多角形具有90个角，每边宽度为1cm，周长180cm，膜截面积为0.45m²。

过滤膜11b的材质为PVDF膜，孔径0.06微米。吸附材料12包括活性炭和活化沸石，它们设置在滤芯11的内部空间内。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，获得高度净化的水体。

产水泵2具体为手动杠杆式或摇杆式柱塞泵或齿轮泵，其具有进水口20和出水口21和操作杠杆22，其中进水口20通过第一管道a与滤芯11的出水口111连接并连通，出水口21通过第二管道b与RO反渗透装置3的入水口连通。在第一管道a和第二管道b上分别设有单向阀K1,K2。在柱塞泵上还连接有压力表23。在处理的水体为淡水时，压力表23显示压力达到2MPa以上，RO反渗透装置3就可以出水；当处理的水体为海水时，压力表23显示压力达到4.5MPa以上时，RO反渗透装置3才能产水。

RO反渗透装置3是已知的，其利用RO膜实现分离。RO膜装置3具有纯水(淡水)出口30和浓水出口31。RO膜实际应用中根据待净化的水源的性质进行选择，如果水源为海水或苦咸水，最好使用承受力大于35公斤的海水淡化专用RO膜(例如10寸)，如时代沃顿生产的型号为SW2012的产品。如果水源为淡水水体，采用普通RO膜(例如10寸)即可。除了水分子和离子态的矿物质元素能够通过RO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海水/盐水，均可以获得直接可饮用的水。

反洗打气筒4包括下端部具有出气口的筒体40、下端部垂直插设在筒体40内且沿着筒体40的高度方向能够滑动地设置的活塞杆41、固定设置在活塞杆41的上端部上且与筒体40的内壁密封连接的活塞42、连接在活塞杆41的上端部的打气手柄43、设置在筒体40内且位于活塞42下方的单向阀K3。反洗打气筒4的出气口处连接第三管道c的一端部，第三管道c的另一端部与滤芯11的进气口110连接并连通，且在第三管道c上设有单向阀K4。反洗打气筒4的打气手柄43与产水泵2的操作杠杆22联动连接，当操作产水泵2的操作杠杆22时，打气手柄43也相应动作。

本发明的生饮水器使用如下：

1、将净化单置于待过滤的水体(可以是海水，恶劣淡水水体，混悬水等水体)中，置于液面以下；

2、向上拉起操作杠杆，使柱塞泵完成吸水，同时反洗打气筒完成吸气，然后向下压下操作杠杆，柱塞泵产水，同时，反洗打气筒向滤芯内通入气体，对滤芯进行反洗；往复拉动操作杠杆，使柱塞泵不停产水，并经单向阀注入RO膜中；

3、调节RO浓水出水口开关，排空RO膜内的空气，然后逐渐关小调节阀，让浓水出水逐步减少流量，开始产水。

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 (9)

1. 一种便携式抗堵塞生饮水器，包括：

净化单元，其包括壳体、设于所述壳体内的滤芯，所述滤芯包括内芯和设置在所述内芯外围的过滤膜，所述滤芯的内部空间构成供水通过的通道；

其特征在于：将所述净化单元外置，使用时，所述滤芯置于生水中，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、RO反渗透装置以及产水泵，所述产水泵具有进水口和出水口，所述进水口和出水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，所述反洗打气筒的出气口通过第三管道与所述的滤芯的通道相连通；

所述产水泵与所述反洗打气筒联动连接且异步工作，当所述产水泵吸水时，所述反洗打气筒吸气；当所述产水泵排水时，所述反洗打气筒排气。

2. 根据权利要求1所述的便携式抗堵塞生饮水器，其特征在于：在所述第一管道、第二管道以及第三管道上分别设有单向阀。

3. 根据权利要求1或2所述的便携式抗堵塞生饮水器，其特征在于：所述的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、设置在所述筒体内且位于所述活塞下方的单向阀。

4. 根据权利要求1所述的便携式抗堵塞生饮水器，其特征在于：所述RO反渗透装置采用海水淡化去盐专用RO膜或淡水RO膜。

5. 根据权利要求1所述的便携式抗堵塞生饮水器，其特征在于：所述产水泵为手动液压泵。

6. 根据权利要求1所述的便携式抗堵塞生饮水器，其特征在于：所述的滤芯的一端部分别设有与所述的通道连通的进气口和出水口，另一端部设有与所述的通道连通的排气口，所述第一管道、第三管道分别与所述滤芯的出水口和进气口连接。

7. 根据权利要求6所述的便携式抗堵塞生饮水器，其特征在于：所述滤芯的另一端部设有排气端盖，所述排气端盖包括内盖、外盖和设于所述内盖和外盖之间的疏水疏油排气膜，其中所述内盖与所述壳体固定连接且在其上形成有所述排气口，所述疏水疏油排气膜覆设在所述排气口的外端，所述的外盖与所述内盖密封连接，且在所述外盖上开设有多个排气孔，在所述排气口的内端设有过滤布。

8. 根据权利要求1所述的便携式抗堵塞生饮水器，其特征在于：所述的过滤膜的孔径为0.03~0.1微米，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。

9. 一种采用权利要求1至8中任一项权利要求所述的便携式抗堵塞生饮水器获得饮用水的方法，其特征在于：所述方法以淡水或海水为水源，包括如下步骤：

（1）将净化单元置入所述水源中；

（2） 同时操作所述产水泵和所述反洗打气筒，使得在产水泵进行吸水时，反洗打气筒进行吸气；在产水泵向所述RO反渗透装置注水以进行产水时，所述反洗打气筒向所述滤芯内通入气体以对滤芯进行反洗。