一种便携式分级水处理装置及水处理方法.pdf

本发明涉及一种便携式分级水处理装置及水处理方法，包括由管道连接的主滤芯组、储水桶、气泵、反渗透滤芯组、单向阀；当气泵抽出储水桶内空气时，负气压吸引水流由主滤芯组和单向阀进入储水桶，当气泵压缩空气为储水桶提供正气压时，储水桶内的气压推动储存的水经过单向阀进入反渗透滤芯组，经反渗透过滤后输出接近纯净的水；优化包括储水桶连接的单向阀，通过四面阀控制反渗透滤芯的浓缩水流和净水同步流动，以及冲洗滤芯的方法；本发明由气泵提供工作动力，使用手动气泵可以无需其他能源，在野外、灾区、战场或其他紧急情况下利用野外水源提供高质量分级供水。

权利要求书
1.  一种便携式分级水处理装置，其特征在于：包括以管道连接的主滤芯组、储水桶（106）、气泵（105）、反渗透滤芯组；所述主滤芯组与储水桶（106）之间设有单向阀（112），所述反渗透滤芯组与储水桶（106）之间设有单向阀（114）；所述气泵（105）与储水桶（106）连接。

2.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述主滤芯组包括粗滤滤芯（101）、超滤膜滤芯（102）、吸收滤芯（103），其连接方式为：所述粗滤滤芯（101）的出水口与超滤膜滤芯（102）进水口连接，超滤膜滤芯（102）的过滤水出口与吸收滤芯（103）的进水口连接，吸收滤芯（103）的出水口通过单向阀（112）与储水桶（106）连接。

3.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述反渗透滤芯组包括反渗透滤芯（107）、四面阀（109）、浓缩阀（116），其连接方式为：储水桶（106）通过单向阀（114）连接到反渗透滤芯（107）的进水口，反渗透滤芯（107）的浓缩水出口通过四面阀（109）的浓缩水通道连接到浓缩水阀（116）；反渗透滤芯的净水出口与四面阀（109）的净水通道连接。

4.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于：单向阀（112）的出水口与储水桶（106）连接，单向阀工作方向为允许水流由所述主滤芯组的吸收滤芯（103）向储水桶（106）单向流动；单向阀（114）的进水口与储水桶（106）连接，单向阀工作方向为允许水流由储水桶（106）向反渗透滤芯（107）单向流动；所述冲洗阀（113）两端分别与单向阀（112）进水口和出水口连接，并联在单向阀（112）两端。

5.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述气泵（105）与储水桶（106）连接，可以压缩空气为储水桶（106）内提供高气压，或者抽出储水桶（106）内的空气，提供负气压；所述气泵（105）可以是手动气泵，或者是电动气泵或其他动力气泵。

6.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述四面阀（109）包含两个水流通道，分别为净水通道和浓缩水通道；其中净水通道入口与反渗透滤芯（107）的净水出口连接，净水通道出口与水阀（115）连接；浓缩水通道入口与反渗透滤芯（107）的浓缩水出口连接，浓缩水通道出口与浓缩水阀（116）连接。

7.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述反渗透滤芯（107）使用反渗透膜作为滤芯材料，以反渗透原理过滤水；所述超滤膜滤芯（102）使用超滤膜作为滤芯材料。

8.  一种水处理方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）将主滤芯组的进水口放入水源；
（2）气泵（105）抽出储水桶（106）内的空气，产生负气压；
（3）负气压吸引水源水进入主滤芯组，经主滤芯组过滤后，通过单向阀（112）进入储水桶（106），储水桶（106）内储存由主滤芯组过滤的水；
（4）需要供水时，气泵（105）向储水桶（106）充气加压；
（5）储水桶（106）内的气压驱动储存的水向外流动，单向阀（112）阻止水回流向主滤芯组，单向阀（114）允许水流出，实现供水。

9.  一种水处理方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）储水桶（106）内有一定的水量；
（2）气泵（105）为储水桶（106）充气加压；
（3）储水桶（106）内的高气压驱动水流通过单向阀（114）流向反渗透滤芯（107），反渗透过滤后的水从反渗透滤芯（107）的净水出口流出，剩余的浓缩水从浓缩水出口流出；
（4）作为优化的控制步骤还包括：反渗透滤芯（107）过滤后的水进入四面阀（109）的净水通道，反渗透滤芯（107）的浓缩水进入四面阀（109）的浓缩水通道，四面阀控制两通道的开启和关闭关联；净水通道连接供水阀（115），当供水阀（115）打开、净水通道有水流通过时，浓缩水通道同时开启，使浓缩水流入浓缩水阀（116）；
（5）作为优化的控制步骤还包括：浓缩水阀（116）控制浓缩水流出速度，从而实现过滤净水与浓缩水的流出比例。

10.  一种冲洗滤芯的方法，特征在于：包含以下步骤：
（1）储水桶（106）内有一定的水量；
（2）气泵（105）向储水桶（106）内充气加压；
（3）打开冲洗阀（113），气压推动水流反向冲洗主滤芯组，将滤芯表面拦截的污物冲洗掉，提高过滤效果。

说明书一种便携式分级水处理装置及水处理方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种便携式分级水处理装置及水处理方法。
背景技术
在野外条件下，洁净的水源非常珍贵，在灾区、战场、救援、野外医疗、野外居住等情况下，从可能被污染的水源中获得洁净、无毒的用水具有重要的实用意义。此外，随着环境污染日益严重，污染的水源中的重金属、有机物、各种病毒病菌极大地危害着人们的健康，现有过滤技术提供的用水难以满足要求，野外条件下迫切需要一种过滤效果好，能耗低、容易携带的水处理装置和技术。
超滤技术和反渗透技术因为过滤效果好，被广泛接受，其中超滤膜理论上可以过滤0.01微米以上的杂质，可冲洗、寿命长，成本低。反渗透技术利用反渗透的原理，能基本去除溶解在水中的重金属、病毒、盐类等几乎大多数杂质，提供洁净和安全标准很高的供水。将两种方式结合，超滤滤芯可以为反渗透滤芯提供优质的进水，大大提高反渗透滤芯的寿命和过滤效果，提供更高品质的供水。
发明内容
本发明的目的是提供一种便携式分级水处理装置及水处理方法，可以在野外条件下利用大多数水源提供高质量分级供水,保障野外条件下洁净饮用水、医疗、战备用水需要。
为实现上述目的本发明的技术方案为：
一种便携式分级水处理装置，包括以管道连接的主滤芯组、储水桶（106）、气泵（105）、反渗透滤芯组；所述主滤芯组与储水桶（106）之间设有单向阀（112），所述反渗透滤芯组与储水桶（106）之间设有单向阀（114）；所述气泵（105）与储水桶（106）连接。
所述主滤芯组包括粗滤滤芯（101）、超滤膜滤芯（102）、吸收滤芯（103），其连接方式为：所述粗滤滤芯（101）的出水口与超滤膜滤芯（102）进水口连接，超滤膜滤芯（102）的过滤水出口与吸收滤芯（103）的进水口连接，吸收滤芯（103）的出水口通过单向阀（112）与储水桶（106）连接。
所述反渗透滤芯组包括反渗透滤芯（107）、四面阀（109）、浓缩阀（116），其连接方式为：储水桶（106）通过单向阀（114）连接到反渗透滤芯（107）的进水口，反渗透滤芯（107）的浓缩水出口通过四面阀（109）的浓缩水通道连接到浓缩水阀（116）；反渗透滤芯的净水出口与四面阀（109）的净水通道连接。
所述气泵（105）与储水桶（106）连接，可以压缩空气为储水桶（106）内提供高气压，或者抽出储水桶（106）内的空气，提供负气压；所述气泵（105）可以是手动气泵，或者是电动气泵或其他动力气泵。
所述四面阀（109）包含两个水流通道，分别为净水通道和浓缩水通道；其中净水通道入口与反渗透滤芯（107）的净水出口连接，净水通道出口与水阀（115）连接；浓缩水通道入口与反渗透滤芯（107）的浓缩水出口连接，浓缩水通道出口与浓缩水阀（116）连接。
为更好地实现本发明，作为优化的：单向阀（112）的出水口与储水桶（106）连接，单向阀工作方向为允许水流由所述主滤芯组的吸收滤芯（103）向储水桶（106）单向流动；单向阀（114）的进水口与储水桶（106）连接，单向阀工作方向为允许水流由储水桶（106）向反渗透滤芯（107）单向流动。
为更好地实现本发明，作为优化的：反渗透滤芯（107）的浓缩水出口同时与供水阀（117）连接。
为更好地实现本发明，作为优化的：所述冲洗阀（113）两端分别与单向阀（112）进水口和出水口连接，并联在单向阀（112）两端。
本发明还包括一种水处理方法，具体步骤如下：
（1）将主滤芯组的进水口放入水源；
（2）气泵（105）抽出储水桶（106）内的空气，产生负气压；
（3）负气压吸引水源水流入主滤芯组；经主滤芯组过滤后，通过单向阀（112）流入储水桶（106）；
（4）需要供水时，气泵（105）向储水桶（106）加压；
（5）储水桶（106）内的气压驱动储存的水向外流动，单向阀（112）阻止水流向主滤芯组流动，单向阀（114）允许水流出，实现供水。
本发明还包括一种水处理方法，具体步骤如下：
（1）储水桶（106）内有一定的水量；
（2）气泵（105）为储水桶（106）充气加压；
（3）储水桶（106）内的高气压驱动水流通过单向阀（114）流向反渗透滤芯（107），反渗透过滤后的水从反渗透滤芯（107）的净水出口流出，剩余的浓缩水从浓缩水出口流出；
（4）作为优化的控制步骤还包括：反渗透滤芯（107）过滤后的水进入四面阀（109）的净水通道，反渗透滤芯（107）的浓缩水进入四面阀（109）的浓缩水通道，两通道的开启和关闭关联；净水通道连接供水阀（115），当供水阀（115）打开、净水通道有水流通过时，浓缩水通道同时开启，使浓缩水流入浓缩水阀（116）；
（5）作为优化的控制步骤还包括：浓缩水阀（116）控制浓缩水流出速度，从而实现过滤净水与浓缩水的流出比例。
本发明还包括一种冲洗滤芯组的方法，步骤如下：
（1）储水桶（106）内有一定的水量；
（2）气泵（105）向储水桶106内充气加压；
（3）打开冲洗阀113，气压推动水流反向冲洗主滤芯组，将滤芯表面拦截的污物冲洗掉，提高过滤效果。
本发明依靠气泵提供的气压为工作动力，当气泵为储水桶提供负压时，负压吸引水流由粗滤经超滤滤芯及吸收滤芯和单向阀进入储水桶，因为前级超滤膜滤芯的过滤效果达到0.01微米级别，所以能在较为清洁的水源情况下，大量提供过滤净水；如果水源污染较重，或者需要提供更高标准的净水，则使用气泵继续为储水桶提供正气压，驱动水流由单向阀进入反渗透滤芯，经过滤后提供接近纯净的水源;如果使用手动气泵，在无需其他能源的情况下本发明可提供高质量过滤净水或接近纯水的供水。
本发明的有益效果包括：
1、适应野外或紧急条件下的需要。本发明体积小巧，结构简单、便于携带，非常适合各种紧急和临时供水需要；
2、无需能源或仅需有限能源即可生产净水。本发明以气泵为动力，当使用手动气泵时无需其他动力即可生产过滤净水，如使用电动气泵也可满足连续生产需要，在野外、战场、灾区等紧急情况下提供优质过滤供水，满足供水要求。
3、过滤效果更好。本发明过滤前级采用超滤膜滤芯，能过滤掉水中大于0.01微米的绝大部分颗粒、细菌、杂质、微生物等，一方面可以大量提供生活所需普通过滤水，一方面可以为反渗透滤芯提供更清洁的供水，反渗透滤芯在超滤基础上过滤掉溶解在水中的重金属、盐类、病毒等，提供纯净、安全的供水，这样分级供水可以满足绝大多数高质量用水需求。
4、滤芯使用时间长，更换成本低。本发明粗滤过滤掉大量杂质，超滤滤芯过滤精细，大大提高了后级反渗透滤芯的使用寿命。此外，从反渗透滤芯浓缩水出口引出的水既可作为超滤过滤水使用，同时又冲洗反渗透滤芯，大大提高了反渗透滤芯的使用寿命。超滤膜滤芯在此条件下工作寿命一般在数年以上，这样搭配的反渗透滤芯寿命也远超其他同类装置，也大大降低了用户维护的成本和时间。
综上所述，本发明可在野外条件下为灾区、战备、野营、或其他野外情况下提供高质量供水，且使用寿命长、适应范围广，可以有效在污染、感染、有害的水源中提取可靠水源供紧急使用，具有十分重要的价值。
附图说明：
图1：本发明的结构示意图
其中的附图标记为：粗滤滤芯（101）、超滤膜滤芯（102）、吸收滤芯（103）、单向阀（112）和单向阀（114）、冲洗阀（113）、储水桶（106）、气泵（105）、反渗透滤芯（107）、四面阀（109）、浓缩阀（116）、供水阀（115）和供水阀（117）。
具体实施方式：
以下通过实施例结合附图对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例：
如图1所示，本发明包括以管道连接的主滤芯组、储水桶（106）、气泵（105）、反渗透滤芯组；所述主滤芯组与储水桶（106）之间设有单向阀（112），所述反渗透滤芯组与储水桶（106）之间设有单向阀（114）；所述气泵（105）与储水桶（106）连接。
所述主滤芯组包括粗滤滤芯（101）、超滤膜滤芯（102）、吸收滤芯（103），其连接方式为：所述粗滤滤芯（101）的出水口与超滤膜滤芯（102）进水口连接，超滤膜滤芯（102）的过滤水出口与吸收滤芯（103）的进水口连接，吸收滤芯（103）的出水口通过单向阀（112）与储水桶（106）连接。
所述粗滤滤芯（101）由过滤孔径材料比如金属网、粗滤棉以及其他较大过滤孔径的材料制成，过滤掉水中较大颗粒杂质；
所述超滤膜滤芯（102）使用超滤膜材料作为过滤滤芯，超滤膜材料可以过滤掉水中大分子和小颗粒，过滤效果精细，理论上可以过滤掉水中超过0.01微米以上的颗粒，是主滤芯组中主要过滤滤芯。
所述反渗透滤芯组包括反渗透滤芯（107）、四面阀（109）、浓缩阀（116），其连接方式为：储水桶（106）通过单向阀（114）连接到反渗透滤芯（107）的进水口，反渗透滤芯（107）的浓缩水出口通过四面阀（109）的浓缩水通道连接到浓缩水阀（116）；反渗透滤芯的净水出口与四面阀（109）的净水通道连接。
所述反渗透滤芯107使用反渗透膜作为过滤滤芯，反渗透膜依据反渗透原理，在加压情况下反向渗透进行更加精细的过滤，水中的大分子、重金属、溶解的盐类都被隔离在浓缩水中，反渗透过滤后的水非常纯净，以下简称净水。
所述气泵（105）与储水桶106连接，可以压缩空气为储水桶106内提供高气压，或者抽出储水桶106内的空气，提供负气压；所述气泵（105）可以是手动气泵，或者是电动气泵或其他动力气泵。
所述四面阀（109）包含两个水流通道，分别为净水通道和浓缩水通道；其中净水通道入口与反渗透滤芯（107）的净水出口连接，净水通道出口与水阀（115）连接；浓缩水通道入口与反渗透滤芯（107）的浓缩水出口连接，浓缩水通道出口与浓缩水阀（116）连接。
为更好地实现本发明，作为优化的：单向阀（112）的出水口与储水桶（106）连接，单向阀工作方向为允许水流由所述主滤芯组的吸收滤芯（103）向储水桶（106）单向流动；单向阀（114）的进水口与储水桶（106）连接，单向阀工作方向为允许水流由储水桶（106）向反渗透滤芯（107）单向流动。
为更好地实现本发明，作为优化的：反渗透滤芯（107）的浓缩水出口同时与供水阀（117）连接。
为更好地实现本发明，作为优化的：所述冲洗阀（113）两端分别与单向阀（112）进水口和出水口连接，并联在单向阀（112）两端。
水处理方法的具体步骤如下：
1．水处理方法的步骤为：
（1）将主滤芯组的进水口放入水源；
（2）气泵（105）抽出储水桶（106）内的空气，产生低于大气压力的负气压；
（3）负气压被单向阀114阻止向反渗透滤芯组传递，同时负气压通过单向阀（112）向主滤芯组传递；
（4）负气压吸引水流流入主滤芯组，经过粗滤滤芯（101）、超滤膜滤芯102、吸收滤芯103过滤后，通过单向阀（112）流入储水桶（106）；
主滤芯组的过滤过程为：负气压吸引水流逐步由吸收滤芯（103）、超滤膜滤芯（102）传递到粗滤滤芯（101）；粗滤滤芯（101）内的负气压吸引水源水流通过，同时过滤掉大部分大颗粒杂质后，流入超滤膜滤芯（102），超滤膜滤芯（102）过滤掉水中超过0.01微米的杂质、微生物、虫卵、细菌等；超滤膜滤芯（102）过滤后的水流进入吸收滤芯（103），吸收滤芯（103）的吸收材料如活性炭等吸收掉水中溶解的色素或其他溶剂，提供更洁净的供水；水流通过吸收滤芯（103）后，流出主滤芯组，经过单向阀（112），进入储水桶（106）；
（5）需要供水时，气泵（105）向储水桶（106）加压；
（6）储水桶（106）内的气压驱动储存的水向外流动，单向阀（112）阻止水流向主滤芯流动，单向阀（114）允许水流出，实现供水；
（7）在本实施例中，反渗透滤芯（107）的浓缩水出口同时连接供水阀（117），当供水阀（117）打开时，储水桶内的水直接通过供水阀（117）流出，储水桶内储存的经过超滤膜过滤后的水，同时冲洗反渗透膜，提高反渗透滤芯组的寿命。
2．反渗透过滤的水处理方法的具体步骤为：
（1）储水桶（106）内吸入一定水量；
（2）气泵（105）将空气加压充进储水桶（106）；
（3）储水桶（106）内的高气压将桶内储存的水向外压，单向阀（112）阻止储水桶内的水流向主滤芯组，单向阀（114）允许储水桶内的水流向反渗透滤芯（107），当压力高于反渗透压时，水在压力驱动下通过反渗透膜过滤后，从反渗透滤芯（107）的净水出口流出，反渗透膜过滤后剩余的浓缩水从浓缩水出口流出，反渗透过滤后输出的净水去除了重金属、病毒、细菌、以及绝大部分盐类，可以作为高品质饮用水、或者为实验室、医院等提供高质量的净水。
（4）作为优化的步骤有：反渗透滤芯（107）过滤后的水进入四面阀（109）的净水通道，反渗透滤芯107的浓缩水进入四面阀（109）的浓缩水通道，两通道的开启和关闭关联；净水通道连接供水阀（115），当供水阀（115）打开、净水通道有水流通过时，浓缩水通道同时开启，使浓缩水流入浓缩水阀（116）。
（5）浓缩水阀（116）控制浓缩水流出速度，从而实现过滤净水与浓缩水的流出比例。
（6）供水阀（115）提供反渗透过滤后的净水，可供高质量用水需求的场合使用，在野外和紧急条件下，适合战场医疗，野外特殊纯净水供应。
3．冲洗滤芯的方法的具体步骤为：
（1）储水桶（106）内有一定的水量；
（2）气泵（105）向储水桶（106）内充气加压；
（3）打开冲洗阀（113），气压推动水流反向冲洗主滤芯组中的吸收滤芯（103）、超滤膜滤芯（102）、粗滤滤芯（101），将滤芯表面拦截的污物冲洗掉，提高过滤效果。
本发明依靠气泵提供的气压为工作动力，如果使用手动气泵，在无需其他能源的情况下提供高质量过滤净水或接近纯水的供水。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上范例做任何简单修改，等同变化，例如对主滤芯组的滤芯数量、滤芯排列顺序、滤芯种类增减优化等，均落入本发明保护范围内。