CN205773785U - 太阳能驱动式应急净水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及太阳能驱动式应急净水系统，包括净水装置和太阳能供电机构，其特征在于：净水装置包括控制单元、电化学单元、蓄电池单元、滤芯组单元、光催化单元、增压单元和压力检测单元，电化学单元的进水端外接水源、出水端通过光催化单元连接滤芯组单元的进水端；蓄电池单元的电压输出端连接控制单元、电化学单元、光催化单元、增压单元和压力检测单元的电源输入端，太阳能供电机构的电压输出端连接蓄电池单元的充电输入端，形成太阳能电驱动结构；压力检测单元的信号输出端连接控制单元的反馈信号输入端，压力检测单元的压力探测头监测滤芯组单元的内压力，增压单元的压力输出端连通滤芯组单元的内腔，形成滤芯组单元的闭环压力控制结构。本实用新型具有集成度高、移动方便、满足就地水源取水的特点。

Description

太阳能驱动式应急净水系统

技术领域

本实用新型涉及一种净水系统，尤其是涉及一种太阳能驱动式应急净水系统。属于净水式饮用水设备技术领域。

背景技术

自然灾害发生时，供水、供电设施一般都会遭到不同程度的毁损，灾区人民通常面临着身体伤痛、粮食短缺和露宿街头等多重痛苦。然而，对于灾民来说，缺水带来的威胁才是最紧迫和最致命的。受灾地区的干净自来水供水系统已经不能正常供水，即使能够供给自来水，也不不符合标准的自来水。全面救灾工作才刚刚展开的情况下，能否提供足够的饮用水将是维持灾民和救援人员生存的关键因素。灾情发生后，自然水源中的水往往含有大量泥沙、人畜粪便、垃圾等，容易滋生细菌，极易造成传染病的发生和流行，甚至会危及生命，使救灾工作变得更为复杂。

因此，需要研究合适的应急饮用水处理技术，开发低成本、低能耗、易维护的现场饮用水净化装置具有重要的应用价值。

实用新型内容：

本实用新型的目的，是为了解决自然灾害(如地震、洪涝等)发生时供水、供电设施遭到毁损或水源发生污染时，受灾地区应急饮用水就地供应难的问题，提供一种太阳能驱动式应急净水系统。该系统由太阳能供电到蓄电池，蓄电池驱动各个系统单元，经过物理吸附、电化学降解、光催化作用进行净水。具有集成度高、移动方便、满足就地水源取水的特点。

本实用新型的目的可以通过如下技术方案达到：

太阳能驱动式应急净水系统，包括净水装置和太阳能供电机构，其结构特点在于：净水装置包括控制单元、电化学单元、蓄电池单元、滤芯组单元、光催化单元、增压单元和压力检测单元，电化学单元的进水端外接水源、出水端通过光催化单元连接滤芯组单元的进水端，滤芯组单元的出水端连接应急净水供水点；蓄电池单元的电压输出端连接控制单元、电化学单元、光催化单元、增压单元和压力检测单元的电源输入端，太阳能供电机构的电压输出端连接蓄电池单元的充电输入端，形成太阳能电驱动结构；压力检测单元的信号输出端连接控制单元的反馈信号输入端，压力检测单元的压力探测头监测滤芯组单元的内压力，增压单元的压力输出端连通滤芯组单元的内腔，控制单元的控制信号输出端连接增压单元的控制输入端，形成滤芯组单元的闭环压力控制结构。

本实用新型的目的还可以通过如下技术方案达到：

进一步地，电化学单元的进水端连接的外接水源为给水泵，所述给水泵的出水端连接电化学单元的进水端，给水泵的电源输入端连接蓄电池单元的电压输出端，给水泵的控制输入端连接控制单元的控制输出端；太阳能供电机构和净水装置为分别独立式结构，构成野外用太阳能驱动式应急净水系统；或者电化学单元的进水端连接的外接水源 为自来水龙头，所述来水龙头的出水端连接电化学单元的进水端，太阳能供电机构和净水装置为分别独立式结构，构成室内用太阳能驱动式应急净水系统。

进一步地，滤芯组单元由前过滤器和后过滤器组成，前过滤器的输入端连接水源、输出端连接电化学单元的输入端，电化学单元的输出端连接光催化单元的输入端，光催化单元的输出端连接后过滤器的输入端，后过滤器的输出端连接应急净水供水点；压力检测单元的压力探测头监测前过滤器的内压力，增压单元的压力输出端连通后过滤器的内腔。

进一步地，太阳能供电机构由太阳能电池板构成。

进一步地，电化学单元由钛阳极DSA及在钛阳极DSA上涂覆的钌铱涂层构成，以提高所述钛阳极DSA的极电位和耐腐蚀性。

进一步地，光催化单元由三维网状结构的纯泡沫金属镍网及在纯泡沫金属镍网表面负载纳米TiO2层构成。

进一步地，滤芯组单元由前置过滤滤芯、PP棉、前置活性碳、反渗透膜和后置活性碳滤芯组成，前置过滤滤芯和PP棉设置在一个本内，组成前过滤器；前置活性碳、反渗透膜和后置活性碳滤芯设置在另一个壳体内，组成后过滤器。

进一步地，所述PP棉是由聚丙烯粒子制成的管状滤芯结构；所述前置活性碳、后置活性碳由果壳炭、煤质活性碳、食用级粘合剂组成的两滤芯结构，增压单元的增压输出端通过后过滤装置的压力输入口连接至反渗透膜。

进一步地，电化学单元在水体通过的区域内设置若干阴阳电极平行相间布置的电极层，阴极由钛合金构成，阳极由带钌铱涂层的钛合金构成。

进一步地，蓄电池单元具有供220V交流电充电的结构。

本实用新型具有如下突出的有益效果：

1、本实用新型由于设置了太阳能供电机构，该太阳能供电机构的电压输出端连接蓄电池单元的充电输入端，形成太阳能电驱动结构；压力检测单元的信号输出端连接控制单元的反馈信号输入端，压力检测单元的压力探测头监测滤芯组单元的内压力，增压单元的压力输出端连通滤芯组单元的内腔，控制单元的控制信号输出端连接增压单元的控制输入端，形成滤芯组单元的闭环压力控制结构；因此能够解决自然灾害(如地震、洪涝等)发生时供水、供电设施遭到毁损或水源发生污染时，受灾地区应急饮用水就地供应难的问题，具有物理吸附、电化学降解、光催化作用进行净水及集成度高、移动方便、满足就地水源取水的突出的有益效果。

2、本实用新型的前过滤装置的过滤输出端连接电化学单元的电解输入端，电化学单元的电解输出端连接光催化单元的光催化输入端，光催化单元的光催化输出端连接后过滤装置的再过滤输入端；待处理水通过水泵进入前过滤器，前过滤器除去大块的杂物及水中的纤维后进入PP滤芯，去除水中颗粒物及污泥，再进入到电化学及光催化单元，有效的除去水中的有机物、抗生素及菌落总数；然后处理水进入活性炭滤芯，去除部分化学污染物、重金属及色度浊度等；然后进入反渗透膜，在高于溶液渗透压的作用下， 依据溶解盐类、胶体、微生物、有机物不能透过半透膜的原理而将这些物质和水分离开来；随后水进入后置活性炭，去除水中挥发性有机物、气味，并改善水的口感，达到饮用水质的要求，达到即净化即饮用的有益效果。

3、本实用新型利用太阳能板来给蓄电池单元充电，达到实现光能转换成电能，系统随时可以工作的有益效果。电化学单元在钛阳极上涂覆钌铱涂层，达到提高标准电极电位和耐腐蚀的有益效果。蓄电池单元具有可以通过220V交流电快速充电的结构，达到在有充电环境的情况下进行蓄电池单元预先充电的有益效果。

附图说明

图1为实用新型一个具体实施例的结构示意图。

图2为图1中电化学单元的结构示意图。

图2-1为图1中太阳能供电机构的结构示意图。

图3为实用新型具体实施系统结构框图

具体实施方式

下面结合本实施例以及附图1具体阐述本实用新型：

具体实施例1：

参照图1、图2、图2-1和图3，本实施例包括净水装置和太阳能供电机构8，净水装置包括控制单元1、电化学单元2、蓄电池单元3、滤芯组单元4、光催化单元5、增压单元6和压力检测单元7，电化学单元2的进水端外接水源、出水端通过光催化单元5连接滤芯组单元4的进水端，滤芯组单元4的出水端连接应急净水供水点；蓄电池单元3的电压输出端连接控制单元1、电化学单元2、光催化单元5、增压单元6和压力检测单元7的电源输入端，太阳能供电机构8的电压输出端连接蓄电池单元3的充电输入端，形成太阳能电驱动结构；压力检测单元7的信号输出端连接控制单元1的反馈信号输入端，压力检测单元7的压力探测头监测滤芯组单元4的内压力，增压单元6的压力输出端连通滤芯组单元4的内腔，控制单元1的控制信号输出端连接增压单元6的控制输入端，形成滤芯组单元4的闭环压力控制结构。

本实施例中：

电化学单元2的进水端连接的外接水源为给水泵，所述给水泵的出水端连接电化学单元2的进水端，给水泵的电源输入端连接蓄电池单元3的电压输出端，给水泵的控制输入端连接控制单元1的控制输出端；太阳能供电机构8和净水装置为分别独立式结构，构成野外用太阳能驱动式应急净水系统。

滤芯组单元4由前过滤器和后过滤器组成，前过滤器的输入端连接水源、输出端连接电化学单元2的输入端，电化学单元2的输出端连接光催化单元5的输入端，光催化单元5的输出端连接后过滤器的输入端，后过滤器的输出端连接应急净水供水点；压力检测单元7的压力探测头监测前过滤器的内压力，增压单元6的压力输出端连通后过滤器的内腔。

太阳能供电机构8由常规技术的太阳能电池板构成。

电化学单元2由钛阳极DSA及在钛阳极DSA上涂覆的钌铱涂层构成，以提高所述钛阳极DSA的极电位和耐腐蚀性。

光催化单元5由三维网状结构的纯泡沫金属镍网及在纯泡沫金属镍网表面负载纳米TiO2层构成。

滤芯组单元4由前置过滤滤芯、PP棉、前置活性碳、反渗透膜和后置活性碳滤芯组成，前置过滤滤芯和PP棉设置在一个本内，组成前过滤器；前置活性碳、反渗透膜和后置活性碳滤芯设置在另一个壳体内，组成后过滤器。

所述PP棉是由聚丙烯粒子制成的管状滤芯结构；所述前置活性碳、后置活性碳由果壳炭、煤质活性碳、食用级粘合剂组成的两滤芯结构，增压单元6的增压输出端通过后过滤装置的压力输入口连接至反渗透膜。

电化学单元2在水体通过的区域内设置若干阴阳电极平行相间布置的电极层，阴极2-1由钛合金构成，阳极2-2由带钌铱涂层的钛合金构成。

蓄电池单元3具有供220V交流电充电的结构。

本实施例工艺流程如下：

待处理水通过水泵进入前过滤器，前过滤器除去大块的杂物及水中的纤维后进入PP滤芯，去除水中颗粒物及污泥；然后进入到电化学及光催化单元，去除水中的有机物、抗生素及菌落总数；再而进入前置活性炭，去除部分化学污染物、重金属及色度浊度等；接着进入反渗透膜，在高于溶液渗透压的作用下，由于溶解盐类、胶体、微生物、有机物不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来；最后进入后置活性炭，去除水中挥发性的有机物、气味，并改善水的口感，达到出水水质要求。

滤芯组由前置过滤器、PP棉、前置活性碳、反渗透膜、后置活性碳等组成，其中前置过滤器、PP棉为前过滤装置，前置活性碳、反渗透膜、后置活性碳为后过滤装置，这些部件是通过软管连接。

前置过滤器通常为“T”型结构。上面的横管的左右两端为进出水口，下面的竖管为通过机身与内部的筒形过滤网，竖管下端设置排污口，该前置过滤器通过一个阀门来控制开启和关闭，其结构特点是去除待处理水的沉淀杂质，如：铁锈、沙泥等大于5微米以上的颗粒杂质。

PP棉，是采用无毒无味的聚丙烯粒子，经过加热熔融、喷丝、牵引、接受成形而制成的管状滤芯，其结构特点是过滤水中直径大于5微米的胶体杂质，如：微泥、铁锈、有机污染矿物质杂物等，具有初步净化水体的作用。

活性碳设置成滤芯结构，该活性碳由优质的果壳炭、煤质活性碳为原料制成，辅以食用级粘合剂加工而成，能有效去除水中的有机物、余氯及其他放射性物质，并有脱色、去除异味的作用。前置活性碳滤芯与后置活性碳滤芯功能是一样的。

反渗透膜的原理是：在高于溶液渗透压的作用下，由于其他物质不能透过半透膜 而将这些物质和水分离开来。反渗透膜的膜孔径非常小，达到有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物的目的。本实用新型具有净化处理后的水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便的有益效果。

增压单元附近设置有压力控制单元，该压力控制单元为电接点压力表，电接点压力表监控系统内的压力值，当系统压力低于所设定的压力值时，压力控制单元发送信号给控制单元，控制单元发送启动信号至增压设备，增压单元工作，增压单元通过与后过滤装置的压力输入口连接反渗透膜，使系统的水压保持在所设定的压力范围内。

控制单元主要是控制水泵以及增压单元的工作状态。当系统的整个管道输送压力超过电接点压力表所预设的压力范围时，发送信号至控制单元，控制单元根据预先设定的系统判断水泵、增压系统的启动与停止。

光催化单元主要是利用光催化剂二氧化钛(TiO2)吸收外界辐射的光能，使其直接转变为化学能。催化剂二氧化钛(TiO2)位于半导体表面，当所吸收的光能能量大于TiO2禁带宽度时，光激发电子跃迁到导带，形成导带电子(e-)，同时在价带留下空穴阶(h+)。由于半导体能带的不连续性，电子和空穴的寿命较长，它们能够在电场作用下或通过扩散的方式运动，与吸附在半导体催化剂粒子表面上的物质发生氧化还原反应，或者被表面晶格缺陷俘获。空穴能够同吸附在催化剂粒子表面的OH-或H2O发生作用生成活性羟基。活性羟基是一种活性更高的氧化物，能够无选择地氧化多种有机物并使之矿化，通常认为是光催化反应体系中的主要活性氧化物，光生电子也能够与O2发生作用生成HO2·和O2-·等活性氧类，这些活性氧自由基也能参与氧化还原反应,这些自由基可轻易破坏细菌的细胞膜，使细胞质流失，进而将细胞氧化，直接杀死细菌,同时可以把水中的有机物质彻底分解为二氧化碳和水。

控制单元，主要通过可编程控制器来控制各种电气元件动作，达到相关功能要求。

电化学单元的基本原理是：使这些有机污染物在电极上发生氧化还原转变。即把有毒物质转变为无毒物质，或把非生物相容的有机物转化为生物相容的物质，如芳香物开环氧化为脂肪酸，以便进一步实施生物处理。

电化学单元，利用电解催化反应过程中生成的强氧化粒子，与废水中的有机污染物无选择地快速发生链式反应，进行氧化降解。

a)阳极采用钌铱涂层钛合金、阳极采用钛合金，克服石墨和铅阳极在电解时被溶解，避免对水溶液和阴极产物的污染；

b)同时各电极片固定在框架上，具有稳定的电极间距尺寸，电解过程中极间距离不变；防止发生铅阳极变形后的短路问题，提高了电流效率；

c)钛阳极工作寿命长，耐腐蚀性强，可重复使用；钛的过电位小，电催化活性高，可提高生产效率,工作电压低，电能消耗可降低10-20％；具有低过电位特性，电极表面产生的气泡容易排除，从而降低电解槽电压。

具体实施例2：

本实施例2的特点是：；或者电化学单元2的进水端连接的外接水源为自来水龙头， 所述来水龙头的出水端连接电化学单元2的进水端，太阳能供电机构8和净水装置为分别独立式结构，构成室内用太阳能驱动式应急净水系统。其余同具体实施例1。

以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施例,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术人员在本实用新型揭露的范围内,根据本实用新型技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,都属于本实用新型的保护范围。本实用新型没有详细描述的内容均为现有技术。

Claims (10)

1.太阳能驱动式应急净水系统，包括净水装置和太阳能供电机构(8)，其特征在于：净水装置包括控制单元(1)、电化学单元(2)、蓄电池单元(3)、滤芯组单元(4)、光催化单元(5)、增压单元(6)和压力检测单元(7)，电化学单元(2)的进水端外接水源、出水端通过光催化单元(5)连接滤芯组单元(4)的进水端，滤芯组单元(4)的出水端连接应急净水供水点；蓄电池单元(3)的电压输出端连接控制单元(1)、电化学单元(2)、光催化单元(5)、增压单元(6)和压力检测单元(7)的电源输入端，太阳能供电机构(8)的电压输出端连接蓄电池单元(3)的充电输入端，形成太阳能电驱动结构；压力检测单元(7)的信号输出端连接控制单元(1)的反馈信号输入端，压力检测单元(7)的压力探测头监测滤芯组单元(4)的内压力，增压单元(6)的压力输出端连通滤芯组单元(4)的内腔，控制单元(1)的控制信号输出端连接增压单元(6)的控制输入端，形成滤芯组单元(4)的闭环压力控制结构。

2.根据权利要求1所述的太阳能驱动式应急净水系统，其特征在于：电化学单元(2)的进水端连接的外接水源为给水泵，所述给水泵的出水端连接电化学单元(2)的进水端，给水泵的电源输入端连接蓄电池单元(3)的电压输出端，给水泵的控制输入端连接控制单元(1)的控制输出端；太阳能供电机构(8)和净水装置为分别独立式结构，构成野外用太阳能驱动式应急净水系统；或者电化学单元(2)的进水端连接的外接水源为自来水龙头，所述来水龙头的出水端连接电化学单元(2)的进水端，太阳能供电机构(8)和净水装置为分别独立式结构，构成室内用太阳能驱动式应急净水系统。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能驱动式应急净水系统，其特征在于：滤芯组单元(4)由前过滤器和后过滤器组成，前过滤器的输入端连接水源、输出端连接电化学单元(2)的输入端，电化学单元(2)的输出端连接光催化单元(5)的输入端，光催化单元(5)的输出端连接后过滤器的输入端，后过滤器的输出端连接应急净水供水点；压力检测单元(7)的压力探测头监测前过滤器的内压力，增压单元(6)的压力输出端连通后过滤器的内腔。

4.根据权利要求1或2所述的太阳能驱动式应急净水系统，其特征在于：太阳能供电机构(8)由太阳能电池板构成。

5.根据权利要求1或2所述的太阳能驱动式应急净水系统，其特征在于：电化学单元(2)由钛阳极DSA及在钛阳极DSA上涂覆的钌铱涂层构成，以提高所述钛阳极DSA的极电位和耐腐蚀性。

6.根据权利要求1或2所述的太阳能驱动式应急净水系统，其特征在于：光催化单元(5)由三维网状结构的纯泡沫金属镍网及在纯泡沫金属镍网表面负载纳米TiO2层构成。

7.根据权利要求2所述的太阳能驱动式应急净水系统，其特征在于：滤芯组单元(4)由前置过滤滤芯、PP棉、前置活性碳、反渗透膜和后置活性碳滤芯组成，前置过滤滤芯和PP棉设置在一个本内，组成前过滤器；前置活性碳、反渗透膜和后置活性碳滤芯设置在另一个壳体内，组成后过滤器。

8.根据权利要求7所述的太阳能驱动式应急净水系统，其特征在于：所述PP棉是由聚丙烯粒子制成的管状滤芯结构；所述前置活性碳、后置活性碳由果壳炭、煤质活性碳、 食用级粘合剂组成的两滤芯结构，增压单元(6)的增压输出端通过后过滤装置的压力输入口连接至反渗透膜。

9.根据权利要求1或2所述的太阳能驱动式应急净水系统，其特征在于：电化学单元(2)在水体通过的区域内设置若干阴阳电极平行相间布置的电极层，阴极(2-1)由钛合金构成，阳极(2-2)由带钌铱涂层的钛合金构成。

10.根据权利要求1或2所述的太阳能驱动式应急净水系统，其特征在于：蓄电池单元(3)具有供220V交流电充电的结构。