付 勇,黃尉初,蘇靜靜,劉福斌,高克陽
為方便基層小分隊、野戰(zhàn)指揮所、小型野戰(zhàn)醫(yī)療救治機構及執(zhí)行野外作訓任務的單兵提供安全衛(wèi)生的飲用水。筆者經科學設計、試制樣機、專家鑒定、推廣實用的研究方法研制了便攜式野戰(zhàn)給水裝置,其組成包括便攜式野戰(zhàn)單兵給水凈化器、便攜式野戰(zhàn)分隊凈化給水器和野戰(zhàn)簡易流水洗手裝置等3部分。便攜式野戰(zhàn)給水裝置自身性能及水質處理各項技術指標達到了研究設計要求?,F(xiàn)將各部分簡介如下。
1.1 工作原理 野戰(zhàn)單兵給水凈化器由加壓推拉手柄、活塞桿、活塞環(huán)和壓力分解瓣膜等結構,為給水器的正常工作和系統(tǒng)清洗提供動力。水源水經過端頭濾罩粗濾,再由絨噴精濾膜二次初濾后,由活塞腔壓入環(huán)形承壓貯水腔中,經環(huán)狀濾膜過濾,進入活性炭濾清器吸附過濾,從而實現(xiàn)致病微生物、大分子有機物等完全清除而達到水質凈化,可保留水中機體所需的鹽分和礦物質。在水質污染嚴重或需要對水質進行深度脫鹽處理時,應用低壓反滲透膜組件,可實現(xiàn)水源水深度凈化處理。
1.2 結構性能 單兵野戰(zhàn)給水凈化器由主體結構和附屬裝置組成,總重量為1 kg,長度15 cm。主要原件由無毒硬質塑料和不銹鋼材質加工而成。外壓式環(huán)狀超濾膜與管狀結構比較,提高了過濾效能,便于清洗和更換?;钚蕴繛V清器可以有效地吸附水中的毒素、氣味和有色成分,改善水質理化性狀和口感。消毒劑緩釋器內裝二氯乙氰尿酸鈉粉狀消毒劑,當水流經過時,溶解消毒劑而成為含有效氯>40%的消毒液,貯存于儲液小囊中靠自動虹吸定量加入,對水質超氯消毒。由推拉手柄、活塞桿、活塞環(huán)和壓力分解瓣膜等構成本裝置動力系統(tǒng)。為保證凈化器的最大工作效能,設計活塞做功頻率為60~120次/min,最大做功位移10 cm,最大工作壓力0.005MPa,最大提水高程為2.0m。當出水量低于0.5 L/min時更換備用活塞環(huán)。附屬裝置由進出水導管、備用濾芯、活塞備件、低壓反滲透濾膜和消毒藥劑等組成,各部分均由便捷標準接口相連,根據(jù)野外不同工作環(huán)境進行相應的組合。1.3 應用效果 該凈化器在不串聯(lián)低壓反滲透膜時,經對井水、河水、水庫水及坑道貯水等20處水源水進行現(xiàn)場應用,處理前后結果對照見表1。
表1 單兵野戰(zhàn)給水多功能凈化器現(xiàn)場效果
凈化器設計最大過濾量為30 000 L,出水量為0.5~1.0 L/min,工作環(huán)境溫度0~50℃,在額定單位時間內,可保持設計各參數(shù)穩(wěn)定,并有效保障了凈化效果。消毒劑緩釋器只有在水源水遭到生物或化學毒劑污染,經防化專業(yè)部門處理后才允許作為水源處理時使用。飲用時根據(jù)余氯量檢驗結果對水質進行脫氯處理,未經脫氯處理的,可作為消毒液處理醫(yī)用敷料,或進行器具、餐具消毒。
便攜式野戰(zhàn)單兵給水凈化器是針對野外作訓的單兵使用,考慮到機動與快捷的要求,設備主要去除水中的致病微生物、大分子有機物、膠體物質和改善水質感官性狀。由于缺少深度除鹽凈化功能,尚不能對苦咸水、海水、有害重金屬污染以及受到放射性污染的水源進行凈化處理。對于遭受化學毒劑污染的水源,也必須在專業(yè)防化部門處理后使用。
2.1 工作原理 便攜式野戰(zhàn)分隊凈化給水器設計凈化淡水能力200 L/h。源水經交流自吸泵進入自清洗仿生濾清器,對水源水中大顆粒物質進行吸附濾除,可除去約50%~70%水中雜質,再由絨噴精濾器進一步將水中的懸浮物降低,超濾膜可使水中致病微生物全部濾除,臭氧對進入蓄水箱的水進行在線富氧消毒處理。
2.2 結構組成 野戰(zhàn)分隊凈化給水器的主要結構包括凈水組件、動力組件、蓄水箱和電控箱,其中凈水組件、蓄水箱及電控箱均設置在殼體內,多功能動力組件主要由交流自吸泵、手動壓力泵、水氣射流混合泵及電控部分組成。設計有效取水半徑為100m、揚程10m、自吸泵壓力0.2MPa,在具備交流電源時,自吸泵將水源水送入膜組合凈水單元。在野外環(huán)境無電力供應時,可用手動壓力泵代替交流自吸泵,一人即可完成操作。水氣射流混合泵,可使水中臭氧的濃度達到0.5mg/L。為對應我國市電網和小型燃油發(fā)電機,給水器配置了程序控制交流(220 V、50Hz)電源動力系統(tǒng)。附屬裝置由臭氧發(fā)生器及水、電輸送管件組成。本裝置通過電極改進,采用石英管狀電場新工藝研制的臭氧發(fā)生器,設計臭氧、水應用比為2 g/m3,臭氧產生量及消毒時間采用程序控制。根據(jù)部隊野外的不同需要,消毒設備一機多用,既能對水質進行在線消毒,又可在野戰(zhàn)條件下為部隊醫(yī)療、衛(wèi)生防疫消毒提供可靠的臭氧源。水電輸送管件的高強度吸水管及軟質送水管均配有航空標準接口,根據(jù)野外不同需要,配以對應加長的備用管道,并附加進水端頭濾罩。
2.3 應用效果 給水器經野外不同條件下現(xiàn)場使用,在有適配電源的環(huán)境中,對民用水井,河水、水庫水、坑道貯水等41處不同水源水分別進行了應用效果實驗觀察。以上水源水處理前經國標法測定結果為:色度 10~35°,4處水源有綠、黃等異色;渾濁度3~170°(NTU);有6處水源有肉眼可見物;2處水源有明顯的異味;耗氧量4~15mg/L(以O2計);細菌總數(shù)270~3000 cfu/ml;總大腸菌群16~670 cfu/100ml;糞大腸菌群4~590 cfu/100m l;其他一般理化指標、毒理指標和放射性指標基本符合水源水衛(wèi)生標準。經該給水器處理后,所測樣品結果如下:色度<15°、無其他異色,渾濁度<1°(NTU),無異味、異臭,無肉眼可見物,耗氧量(以 O2計)1.0~2.4mg/L,細菌總數(shù)除1例坑道內水樣為6 cfu/m l外,其余樣品均為0 cfu/ml,總大腸菌群和糞大腸菌群0 cfu/100ml,一般理化指標、毒理指標和放射性指標,處理前后經國標法對照測定,水質得到顯著性改善。
便攜式野戰(zhàn)分隊凈化給水器主要用于一般淡水水源的處理,在野外缺乏交流電源時,手動壓力泵對海水及苦咸水的脫鹽處理效果雖可保持飲水質量,但是處理水源的數(shù)量偏低。由于無電而影響了臭氧對水質的在線消毒,水質的保存時間受限。該裝置未設計化學毒劑處理功能,對于遭受此類污染的水源不能應用。
選用一個容積為100 L的塑料桶,在桶的下部安裝出水閥,外接一個長度為60~120 cm的塑料橫管,塑料管上等距離安裝4~8個水龍頭,塑料桶用70 cm的鐵(木)或就便器材支撐。污水用舊便器具接收,定期倒入滲水坑。在夏秋季或傳染病流行時期,可在塑料桶中定時定量添加消毒劑,將水桶在指揮所、醫(yī)療點、收容站、衛(wèi)生間等臨時場所展開,可達到洗手、消毒、預防疾病的目的。應用于中俄聯(lián)合軍事演習,汶川抗震救災及援巴抗洪等大型活動現(xiàn)場,取得了滿意的效果。
簡易流水洗手裝置雖然設計簡單,制作方便,但由于僅提供了設計原理與制作方法,沒有研制統(tǒng)一的制式裝備,在應用過程中可根據(jù)需要進行優(yōu)化和改進。
[1]龔乘元.野戰(zhàn)制水四十年回顧與展望[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2001,22(4):2-5.
[2]陳永紅.單兵應急飲水凈化消毒劑的使用效果觀察[J].解放軍預防醫(yī)學雜志,2004,22(6):441-442.