文/北師大附屬實(shí)驗(yàn)中學(xué) 周天石輔導(dǎo)教師/剛永運(yùn)

野外小型手動(dòng)凈水器

文/北師大附屬實(shí)驗(yàn)中學(xué) 周天石輔導(dǎo)教師/剛永運(yùn)

隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，飲用水源遭到了嚴(yán)重的破壞，當(dāng)前人們廣泛選擇的瓶裝水、桶裝水等品質(zhì)也參差不齊，飲用水安全問(wèn)題已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。瓶裝水因其攜帶飲用方便而受到人們的歡迎，但這類(lèi)水在其凈化過(guò)程中也去除了對(duì)人體有益的微量元素，長(zhǎng)期飲用不利于人體健康，而且隨意丟棄空瓶子造成的白色污染不容忽視。因此研制一種小型凈水器，以便于人們隨時(shí)隨地加工凈水飲用，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義

本裝置能對(duì)溪流、江、河、湖、池塘、水庫(kù)以及地下水等野外水源(以下簡(jiǎn)稱(chēng)原水)進(jìn)行處理，處理完的水可以滿(mǎn)足人飲用衛(wèi)生要求，達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。

傳統(tǒng)的飲用水處理工藝一般為：原水→混凝沉淀→過(guò)濾→消毒→飲用。但這種處理工藝設(shè)備體積過(guò)于龐大，操作比較繁瑣，不適合隨身攜帶、操作簡(jiǎn)單的要求。因此本裝置處理過(guò)程主要采用以下工藝流程：原水→預(yù)處理→過(guò)濾→吸附→消毒→飲用，并以濾芯、手動(dòng)泵等部件組成一個(gè)整體。

預(yù)處理主要針對(duì)混濁度及細(xì)菌含量較高的原水，當(dāng)原水源濁度不高時(shí)，這個(gè)步驟可以省略。過(guò)濾主要是進(jìn)一步降低原水的混濁度，全部或部分去除原水中肉眼可見(jiàn)物、微生物、藻類(lèi)等雜質(zhì)。吸附是吸去水中過(guò)濾不掉的細(xì)微膠體和重金屬離子、有機(jī)物等有毒害的污染物，保證處理水的一般化學(xué)指標(biāo)和毒理學(xué)指標(biāo)達(dá)到既定要求。消毒的作用是殺滅水中細(xì)菌、病毒等致病性微生物，以保障人身健康，防止飲用不干凈水產(chǎn)生疾病的傳播。

野外小型手動(dòng)凈水器整體性能如下：1.凈水能力：400ml/分鐘；2.總產(chǎn)水量：不小于250L；3.質(zhì)量：約218g；4.主體外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)：169mm×70mm×29mm。(如圖1所示)

圖1 凈水器外貌圖

野外小型手動(dòng)凈水器主要由兩支濾芯、手動(dòng)活塞泵、基座、計(jì)數(shù)器、吸水頭等組成。吸水頭起粗濾及下沉作用。吸水頭內(nèi)裝80目尼龍過(guò)濾網(wǎng)，可以濾除樹(shù)枝、草皮、大的泥沙顆粒等固體懸浮物。吸水頭斷面為圓弧形結(jié)構(gòu)，濾網(wǎng)面朝上，可有效防止吸水濾網(wǎng)頭沉入水底時(shí)被泥沙等堵塞。上、下基座起水流通道及支撐作用。手動(dòng)活塞泵由手柄、泵軸、活塞和泵管組成，為凈水器的動(dòng)力設(shè)備。濾芯起過(guò)濾、吸附及消毒作用。計(jì)數(shù)器指示凈水器使用壽命。(如圖2所示)

工作原理：向上拔手柄，手柄帶動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，在負(fù)壓作用下，原水由吸水管進(jìn)入泵管內(nèi)，完成抽水過(guò)程；向下壓手柄，泵管內(nèi)的水進(jìn)入濾芯1，然后流經(jīng)上基座至濾芯2，最后由出水管流出，完成凈化過(guò)程。

圖2 凈水器總成圖

使用方法：1.先將吸水管插入下基座底部水嘴處。2.將吸水頭放入原水中。取水時(shí)一般應(yīng)選擇較清澈的原水，如果水源較差且沒(méi)有別的選擇，則最好采取預(yù)處理措施，即先用容器從水源取水，然后向容器內(nèi)加入混凝劑(PAC，堿式氯化鋁又名聚合氯化鋁)，劑量為每升水加半匙到一匙，攪拌原水，先快速攪拌0.5～1分鐘，再慢速攪拌5～10分鐘，等絮狀物下沉后，用凈水器取上部清水進(jìn)行凈化。3.拉出手柄，并旋轉(zhuǎn)一定角度，使計(jì)數(shù)器能夠計(jì)上數(shù)，然后向回推。4.凈化后的水由出水管流出。(本凈水器不能凈化海水、苦咸水)。

野外小型手動(dòng)凈水器利用了計(jì)數(shù)器的方法對(duì)其使用壽命進(jìn)行了直觀(guān)顯示，這一功能，在各種資料中均鮮有報(bào)道。手動(dòng)泵完成一個(gè)沖程，計(jì)數(shù)器即計(jì)數(shù)一次。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)次數(shù)達(dá)3.5萬(wàn)次時(shí)(凈化水量約250L)，凈水器到達(dá)壽命終點(diǎn)，則需更換濾芯或直接將凈水器廢棄。

該發(fā)明于2007年3月，獲第27屆北京市青少年科技創(chuàng)新大賽“一等獎(jiǎng)”；2007年8月，獲第22屆全國(guó)青少年科技創(chuàng)新大賽“二等獎(jiǎng)”。

責(zé)編/畢海蛟