一种便携式多功能性一体化净水装置的制作方法

本发明属于给水处理装置领域，更具体地，涉及一种便携式多功能性一体化净水装置，适用于农村地区分散式供水的条件，具有净化井水、窖水、坑塘和各种自然水体水源的一体化净水装置。

背景技术：

目前，在我国干旱地区及一些偏远农村地区，存在水源不足或者给水处理基础设施无法普及的问题，居民只能直接取用集雨窖水、井水或者自然水体里的水。这些未经处理的源水普遍存在浊度和微生物等指标超标的问题，直接饮用会严重威胁居民的身体健康。市面上的一体化净水装置大多用于给水厂等集中处理场所，体积大，处理规模角度大，操作管理较复杂，不能满足农村分散式供水要求。虽然也有很多市售净水器，但针对性不强，对外加压力的要求较高，需要市政自来水的初始压力或额外用电加压设备，无法满足没有自来水集中供应而且用电较为困难的农村地区。因此，在满足实用性与经济性的基础上，研究适用于多场景分散式供水并具有水质净化作用的装置对于解决农村饮用水安全问题具有重要意义。

技术实现要素：

本发明解决了现有技术中净水装置需要额外用电，导致偏远农村地区没有集中供电而不能实现净水的技术问题。本发明通过将手动加压装置与聚酯纤维过滤器、活性碳过滤器以及滤膜过滤器进行偶联，通过手动加压的方式，使带净化的水流经依次流经各个过滤器，最终得到净化水。该装置净化效果好、操作简单、经济实用、适用场景多，可以有效解决农村地区和野外场景没有集中供水水压和用电困难而难以实现的净化用水需求的技术问题。

按照本发明的目的，提供了一种便携式多功能性一体化净水装置，包括进水管、手动加压装置、聚酯纤维过滤器、活性碳过滤器和超滤膜过滤器；

所述手动加压装置包括扳杆、连杆、活塞、密封圈和活塞缸；所述扳杆的其中一端与连杆的其中一端通过铰轴铰接，所述扳杆的另一端为手持端，所述连杆的另一端与固定在活塞缸外壁上的金属片通过铰轴铰接；所述扳杆与活塞通过铰轴铰接；所述密封圈贴合固定在活塞外周，所述密封圈用于使活塞下部的活塞缸空间与外界空气之间处于密封状态；所述手动加压装置用于通过上下按压扳杆的手持端实现活塞的上下运动，所述活塞向上运动时用于将进水管中的水通过第一单向空气阀抽进活塞缸，所述活塞向下运动时用于将活塞缸中的水依次通过第二单向空气阀和第一单向液体阀压进聚酯纤维过滤器；所述聚酯纤维过滤器用于过滤水中的泥沙和/或铁锈颗粒物；

所述聚酯纤维过滤器、活性碳过滤器和超滤膜过滤器通过管道依次连接；所述活性碳过滤器用于去除水中的有机物、氨氮化合物和重金属离子中的至少一种；所述超滤膜过滤器用于过滤水中的悬浮物、胶体、微生物和生物大分子中的至少一种；所述超滤膜过滤器出水口连接有超滤出水阀门和超滤出水管；所述超滤出水管用于收集超滤膜过滤器流出的净化水。

优选地，还包括增压泵，所述增压泵的出水端与第二单向液体阀连接，所述第二单向液体阀与聚酯纤维过滤器的进水端连接；所述增压泵用于将进水管中的水电动加压后通过第二单向液体阀输入聚酯纤维过滤器。

优选地，还包括纳滤膜过滤器，所述纳滤膜过滤器的进水端与纳滤进水阀门连接，所述纳滤进水阀门与超滤膜过滤器出水端连接；所述纳滤膜过滤器用于对超滤膜过滤器的出水进一步过滤，并通过纳滤出水管进行收集。

优选地，设所述扳杆与活塞铰接的位点距离扳杆手持端的长度为a，设所述扳杆与活塞铰接的位点距离扳杆与连杆铰接的位点的长度为b，所述a大于等于b。

优选地，还包括外装箱，所述增压泵、聚酯纤维过滤器、活性碳过滤器、超滤膜过滤器和纳滤膜过滤器固定在外装箱的底板上；所述扳杆位于外装箱外部，所述活塞缸贯穿外装箱顶板，所述金属片固定在位于外装箱外部的活塞缸部分的外壁上；所述进水管的进水口、超滤出水管的出水口和纳滤出水管的出水口位于外装箱外部。

优选地，所述聚酯纤维过滤器为聚丙烯纤维过滤器。

优选地，还包括滤网，所述滤网通过管箍外包或者螺纹内嵌的方式固定在进水管的进水端的横截面上；所述滤网用于拦截水中不能进入滤网上的滤孔的漂浮物和颗粒物；

优选地，所述滤网上的滤孔的直径为0.5mm-2mm，所述滤网为不锈钢滤网。

优选地，所述聚酯纤维过滤器包括外筒和滤芯，所述滤芯过滤精度小于等于1um；所述活性炭过滤器包括外筒和装填的颗粒活性炭，所述颗粒活性炭的碘吸附值大于等于1000mg/g。

优选地，所述超滤膜过滤器中的超滤膜的平均孔径小于等于0.08um；所述纳滤膜过滤器中的纳滤膜的平均孔径小于等于1nm。

优选地，所述外装箱的其中一块侧板为可拆卸的检修挡板。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

(1)本发明所构思的以上技术方案可有效解决现农村地区分散式用水要求的局限性。本发明通过将手动加压装置与聚酯纤维过滤器、活性碳过滤器以及滤膜过滤器进行偶联，通过手动加压的方式，使带净化的水流经依次流经各个过滤器，最终得到净化水。本发明优选地，处理单元集成了不锈钢滤网、聚酯纤维过滤器、活性炭过滤器、超滤膜过滤器和纳滤膜过滤器，可以有效去除水中的悬浮颗粒物、有机物、微生物和重金属离子等污染物，还可去除异色、异味，改善出水口感，保障出水水质，解决农村用水安全问题。同时，前一单元作为后一单元的预处理单元，可以有效减轻后一单元的处理负担，延长各单元的使用周期。各处理单元、加压装置、阀门等配件与管道之间的连接均采用快速接头，可方便管道的换接和实现反冲洗。在超滤膜过滤器和纳滤膜过滤器两个单元分别设置了出水管，可满足不同水质的用水需求，其中超滤出水可用于洗衣、做饭等生活杂用水，纳滤出水可满足直饮或洗涤生蔬瓜果等更高的水质要求，也可以在源水水质条件较差的情况下启用纳滤单元。

(2)本发明优选地通过设置手动加压装置和增压泵，可以实现手动和电动两种加压方式，在条件较好的地区，可以使用增压泵加压，而在经济条件较差、用电困难的地区或者野外场景可以使用手动加压设备，可适应不同场景的净水需求，切实保障用水安全。

(3)本发明优选地合理集成了过滤、吸附和超滤等工艺以及电动、手动两种加压方式，提供了一种便携式多功能性一体化净水装置。该装置净化效果好、操作简单、经济实用、适用场景多，可以有效解决农村地区和野外场景没有集中供水水压和用电困难而难以实现的净化用水需求的技术问题。

(4)本发明优选地增压泵通过焊接或螺丝固定在外装箱底板上，手动加压设备通过焊接或螺丝固定在外装箱顶板上，贯穿顶板；其中扳杆位于顶板以上，活塞缸缸贯穿顶板，进水管的进水口、超滤出水管的出水口和纳滤出水管的出水口位于外装箱外部；使整个结构维持在稳定的状态。所有部件集成在外装箱内部或表面，体积较小，方便移动，操作简单，可携带至需要作用的场合。此外，本发明的构造相对简单，成本较低，可以在农村地区多户共用，减轻用户的经济负担，对解决农村饮用水安全问题具有重要意义。

(5)本发明优选地，不锈钢滤网通过管箍外包或者螺纹内嵌的方式与进水管的进水端连接，滤网可拆卸下来用刷子清除滤网上截留的污染物以恢复过滤功能。所述外装箱为不锈钢材质，其中一块侧板为转轴和螺丝固定的检修挡板，螺丝侧安装有把手，方便打开。

(6)本发明中所述扳杆与活塞铰接的位点和扳杆手持端之间的距离a，所述扳杆与活塞铰接的位点和扳杆与连杆铰接的位点之间的距离b，所述a大于等于b，可以实现上下按压扳杆的时候省力。

(7)本发明中的连杆结构，扳杆的其中一端与连杆的其中一端通过铰轴铰接，所述扳杆的另一端为手持端，所述连杆的另一端与固定在活塞缸外壁上的金属片通过铰轴铰接。连杆的设置使得手动加压装置更加稳固。

附图说明

图1为本发明装置的主要平面构成图。

图2为本发明装置的a-a剖面图。

图3为本发明装置的b-b剖面图。

图4为本发明装置的c-c剖面图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-进水管、2-手动加压装置、3-聚酯纤维过滤器、4-活性碳过滤器、5-超滤膜过滤器、6-扳杆、7-连杆、8-活塞、9-密封圈、10-活塞缸、11-金属片、12-第一单向空气阀、13-第二单向空气阀、14-第一单向液体阀、15-超滤出水阀门、16-超滤出水管、17-增压泵、18-第二单向液体阀、19-纳滤膜过滤器、20-纳滤进水阀门、21-纳滤出水管、22-外装箱、23-滤网、24-检修挡板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本发明装置的主要平面构成图；图2为本发明装置的a-a剖面图；图3为本发明装置的b-b剖面图；图4为本发明装置的c-c剖面图。

实施例1

本发明一种便携式多功能性一体化净水装置，包括进水管1、手动加压装置2、聚酯纤维过滤器3、活性碳过滤器4和超滤膜过滤器5；

所述手动加压装置2包括扳杆6、连杆7、活塞8、密封圈9和活塞缸10；所述扳杆6的其中一端与连杆7的其中一端通过铰轴铰接，所述扳杆6的另一端为手持端，所述连杆7的另一端与固定在活塞缸10外壁上的金属片11通过铰轴铰接；所述扳杆6与活塞8通过铰轴铰接；所述密封圈9贴合固定在活塞8外周，所述密封圈9用于使活塞8下部的活塞缸10空间与外界空气之间处于密封状态；所述手动加压装置2用于通过上下按压扳杆6的手持端实现活塞8的上下运动，所述活塞8向上运动时用于将进水管1中的水通过第一单向空气阀12抽进活塞缸，所述活塞8向下运动时用于将活塞缸10中的水依次通过第二单向空气阀13和第一单向液体阀14压进聚酯纤维过滤器3；所述聚酯纤维过滤器3用于过滤水中的泥沙和/或铁锈等颗粒物；

所述聚酯纤维过滤器3、活性碳过滤器4和超滤膜过滤器5通过管道依次连接；所述活性碳过滤器4用于去除水中的有机物、氨氮化合物和重金属离子中的至少一种；所述超滤膜过滤器5用于过滤水中的悬浮物、胶体、微生物和生物大分子中的至少一种；所述超滤膜过滤器5出水口连接有超滤出水阀门15和超滤出水管16；所述超滤出水管16用于收集超滤膜过滤器5流出的净化水。

实施例2

本发明一种便携式多功能性一体化净水装置，包括进水管1、手动加压装置2、聚酯纤维过滤器3、活性碳过滤器4和超滤膜过滤器5；

所述手动加压装置2包括扳杆6、连杆7、活塞8、密封圈9和活塞缸10；所述扳杆6的其中一端与连杆7的其中一端通过铰轴铰接，所述扳杆6的另一端为手持端，所述连杆7的另一端与固定在活塞缸10外壁上的金属片11通过铰轴铰接；所述扳杆6与活塞8通过铰轴铰接；所述密封圈9贴合固定在活塞8外周，所述密封圈9用于使活塞8下部的活塞缸10空间与外界空气之间处于密封状态；所述手动加压装置2用于通过上下按压扳杆6的手持端实现活塞8的上下运动，所述活塞8向上运动时用于将进水管1中的水通过第一单向空气阀12抽进活塞缸，所述活塞8向下运动时用于将活塞缸10中的水依次通过第二单向空气阀13和第一单向液体阀14压进聚酯纤维过滤器3；所述聚酯纤维过滤器3用于过滤水中的泥沙和/或铁锈等颗粒物；

所述聚酯纤维过滤器3、活性碳过滤器4和超滤膜过滤器5通过管道依次连接；所述活性碳过滤器4用于去除水中的有机物、氨氮化合物和重金属离子中的至少一种；所述超滤膜过滤器5用于过滤水中的悬浮物、胶体、微生物和生物大分子中的至少一种；所述超滤膜过滤器5出水口连接有超滤出水阀门15和超滤出水管16；所述超滤出水管16用于收集超滤膜过滤器5流出的净化水。

本发明还包括增压泵17，所述增压泵17的出水端与第二单向液体阀18连接，所述第二单向液体阀18与聚酯纤维过滤器3的进水端连接；所述增压泵17用于将进水管1中的水电动加压后通过第二单向液体阀18输入聚酯纤维过滤器3。

实施例3

本发明一种便携式多功能性一体化净水装置，包括进水管1、手动加压装置2、聚酯纤维过滤器3、活性碳过滤器4和超滤膜过滤器5；

所述手动加压装置2包括扳杆6、连杆7、活塞8、密封圈9和活塞缸10；所述扳杆6的其中一端与连杆7的其中一端通过铰轴铰接，所述扳杆6的另一端为手持端，所述连杆7的另一端与固定在活塞缸10外壁上的金属片11通过铰轴铰接；所述扳杆6与活塞8通过铰轴铰接；所述密封圈9贴合固定在活塞8外周，所述密封圈9用于使活塞8下部的活塞缸10空间与外界空气之间处于密封状态；所述手动加压装置2用于通过上下按压扳杆6的手持端实现活塞8的上下运动，所述活塞8向上运动时用于将进水管1中的水通过第一单向空气阀12抽进活塞缸，所述活塞8向下运动时用于将活塞缸10中的水依次通过第二单向空气阀13和第一单向液体阀14压进聚酯纤维过滤器3；所述聚酯纤维过滤器3用于过滤水中的泥沙和/或铁锈等颗粒物；

所述聚酯纤维过滤器3、活性碳过滤器4和超滤膜过滤器5通过管道依次连接；所述活性碳过滤器4用于去除水中的有机物、氨氮化合物和重金属离子中的至少一种；所述超滤膜过滤器5用于过滤水中的悬浮物、胶体、微生物和生物大分子中的至少一种；所述超滤膜过滤器5出水口连接有超滤出水阀门15和超滤出水管16；所述超滤出水管16用于收集超滤膜过滤器5流出的净化水。

本发明还包括增压泵17，所述增压泵17的出水端与第二单向液体阀18连接，所述第二单向液体阀18与聚酯纤维过滤器3的进水端连接；所述增压泵17用于将进水管1中的水电动加压后通过第二单向液体阀18输入聚酯纤维过滤器3。

本发明还包括纳滤膜过滤器19，所述纳滤膜过滤器19的进水端与纳滤进水阀门20连接，所述纳滤进水阀门20与超滤膜过滤器5出水端连接；所述纳滤膜过滤器19用于对超滤膜过滤器5的出水进一步过滤，并通过纳滤出水管21进行收集。

实施例4

本发明一种便携式多功能性一体化净水装置，包括进水管1、手动加压装置2、聚酯纤维过滤器3、活性碳过滤器4和超滤膜过滤器5；

所述手动加压装置2包括扳杆6、连杆7、活塞8、密封圈9和活塞缸10；所述扳杆6的其中一端与连杆7的其中一端通过铰轴铰接，所述扳杆6的另一端为手持端，所述连杆7的另一端与固定在活塞缸10外壁上的金属片11通过铰轴铰接；所述扳杆6与活塞8通过铰轴铰接；所述密封圈9贴合固定在活塞8外周，所述密封圈9用于使活塞8下部的活塞缸10空间与外界空气之间处于密封状态；所述手动加压装置2用于通过上下按压扳杆6的手持端实现活塞8的上下运动，所述活塞8向上运动时用于将进水管1中的水通过第一单向空气阀12抽进活塞缸，所述活塞8向下运动时用于将活塞缸10中的水依次通过第二单向空气阀13和第一单向液体阀14压进聚酯纤维过滤器3；所述聚酯纤维过滤器3用于过滤水中的泥沙和/或铁锈等颗粒物；

所述聚酯纤维过滤器3、活性碳过滤器4和超滤膜过滤器5通过管道依次连接；所述活性碳过滤器4用于去除水中的有机物、氨氮化合物和重金属离子中的至少一种；所述超滤膜过滤器5用于过滤水中的悬浮物、胶体、微生物和生物大分子中的至少一种；所述超滤膜过滤器5出水口连接有超滤出水阀门15和超滤出水管16；所述超滤出水管16用于收集超滤膜过滤器5流出的净化水。

本发明还包括增压泵17，所述增压泵17的出水端与第二单向液体阀18连接，所述第二单向液体阀18与聚酯纤维过滤器3的进水端连接；所述增压泵17用于将进水管1中的水电动加压后通过第二单向液体阀18输入聚酯纤维过滤器3。

本发明还包括纳滤膜过滤器19，所述纳滤膜过滤器19的进水端与纳滤进水阀门20连接，所述纳滤进水阀门20与超滤膜过滤器5出水端连接；所述纳滤膜过滤器19用于对超滤膜过滤器5的出水进一步过滤，并通过纳滤出水管21进行收集。

本发明还包括滤网23，所述滤网23通过管箍外包或者螺纹内嵌的方式固定在进水管1的进水端的横截面上；所述滤网23用于拦截水中不能进入滤网23上的滤孔的漂浮物和颗粒物；优选地，所述滤网23上的滤孔的直径为0.5mm-2mm，所述滤网23为不锈钢滤网。

所有处理单元和加压单元的进水端和出水端均设置2分快速直插接头，所有管道均采用2分pe管，方便管道与各单元间的连接。

滤网23可以拦截原水中的大颗粒泥沙、漂浮物等物质，保护后续加压单元，降低处理单元的负荷，滤网可拆卸下来用刷子清除滤网上截留的污染物以恢复过滤功能。第一单向液体阀14和第二单向液体阀18可以避免选择一种加压方式时，加压水倒流到另一个加压单元里。单向阀均采用不锈钢材质，与管道通过螺纹和快速接头连接。增压泵17和手动加压装置2的出水管通过直插三通与聚酯纤维过滤器3的进水管连接。

聚酯纤维过滤器3由外筒和滤芯组成，外筒上部设置进水和出水快速接头，分别连接加压单元和活性炭过滤器4。滤芯采用食品级聚丙烯喷熔pp材质(聚丙烯纤维)滤芯，过滤精度1um，过滤水中的泥沙、铁锈等大颗粒物质，减少进入后续处理单元中的污染物，延长后续单元的使用寿命。外筒上部设置成螺纹可拆卸式，便于取出滤芯更换。

活性炭过滤器4由外筒和装填活性炭组成，外筒上部设置进水和出水快速接头，分别连接聚酯纤维过滤器3和超滤膜过滤器5。颗粒活性炭采用符合国家安全卫生标准的椰壳活性炭，碘吸附值≥1000mg/g，吸附水中的有机物、氨氮、重金属离子、消毒副产物、余氯及异色异味等，改善出水口感。外筒上部设置成螺纹可拆卸式，便于装填活性炭的更换。

超滤膜过滤器5为成形中空纤维膜组件，上端设置进水快速接头，连接活性炭过滤器4，下部设置出水快速接头，通过三通分别连接超滤出水管16和纳滤膜过滤器19，三通后的连接管上分别设置超滤出水管16和纳滤出水管21，可以控制出水去向。超滤膜过滤精度0.08um，可拦截水中几乎全部悬浮物、胶体、微生物和部分大分子有机物。

纳滤膜过滤器19为成形中空纤维膜组件，上端设置进水快速接头，连接超滤膜过滤器5，下部设置出水快速接头，连接纳滤出水管21。纳滤膜过滤精度1nm，可去除水中微生物、重金属和有机物等物质，进一步提高出水水质，出水可直饮。

实施例5

使用本发明时，首选根据使用条件和水质要求确定加压方式和出水选择。首选确定加压方式，将进水管1的出水口直插相应加压设备的进水快速接头，进水口置于盛水桶或水体中，然后根据用水需要，在超滤出水管16或纳滤出水管21处放置接取净化水的容器。用水水质要求较低或水源水质较好，超滤可以满足用水要求时，关闭纳滤进水阀门21，打开超滤出水阀门15，在超滤出水管16处接取用水，可用于洗衣、做饭等生活杂用水。用水水质要求较高或水源水质较差，需启用纳滤单元进一步处理时，关闭超滤出水阀门15，打开纳滤进水阀门20，在纳滤出水管21处接取用水，可用于直饮或洗涤生蔬瓜果等。最后运行加压设备，条件较好的地区，有稳定的电源供应时，可选择电动加压方式，进水管1接增压泵17，连接增压泵17电源，打开增压泵17开关，即可接取净化水。经济条件较差、用电困难的地区或者野外等场景，可采用手动加压方式，进水管1接手动加压装置2，然后上下掀动扳杆6，即可在超滤出水管16或纳滤出水管21处接取净化水。

本发明的超滤膜过滤器5和纳滤膜过滤器19每隔一定时间需进行反洗，反洗时，通过检修挡板24打开外装箱22，断开同前后处理单元的连接管，换接管路。清洗超滤膜过滤器5时加压设备出水管连接超滤膜过滤器5出水口，废水管连接超滤膜过滤器5进水口。清洗纳滤膜过滤器19时加压设备出水管连接纳滤膜过滤器19出水口，废水管连接纳滤膜过滤器19进水口。然后各部件归位，关好外装箱22，进水管进水口置于清洗水中，出水口接加压设备，运行加压设备，即可对超滤膜过滤器5或纳滤膜过滤器19进行反洗。需要进行化学清洗时，将膜过滤器取下，打开外壳，在清水中或化学药剂中振荡洗净，再用清水清洗后恢复装回箱体内，连接好管路等待下次运行。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。