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技术领域

本实用新型涉及一种移动式净水设备，特别是一种车载一体化净水设备。

背景技术

野外水源主要由地下水和地表水组成，地下水中的离子含量较多，而地表水中悬 浮物和细菌含量较多，不能直接饮用。因此根据野外水源以及环境的特征，设置一种 稳定有效的应急安全供水设备，把江、河、湖泊等多种水源水经过过滤、杀菌、消毒 等过程净化成生活用水和饮用水，适合于抗洪、抗旱救灾、野外作业等特殊环境下， 在缺少饮用水时提供安全、可靠的生活水及饮用水。渗透膜分离技术在近30年中由 于其操作方便、工艺设备紧凑、分离效率高、能耗低等优点而迅速发展成为工业中 多相(主要于固液，固气和液液等)分离的重要工艺方法。然而，在渗透膜过滤工艺 中，膜污染这个不可避免的问题始终存在，且已成为这项工艺于实际应用中的一个致 命缺点。

膜污染是由于膜表面和膜孔中由于微粒、胶体粒子、溶质分子或细菌、病毒等的 沉积或孳生而导致的膜孔堵塞或变小，造成过膜阻力的增大，从而使膜透过量下降， 减少膜的使用寿命等后果。例如，在固液分离中经常使用的超/微滤膜，其膜透过量 由于膜污染会在近一个小时的工作之后减少约50％；而由于固体小颗粒的吸附和堵 塞，这种污染甚至不可逆。纳滤和反渗透膜等用于液液分离中，由于浓差极化所产生 的凝胶层会在膜表面形成一个不可透层，从而极大增大了膜阻力和透过压的要求，这 种膜污染可以通过膜清洗而除去，称为可逆污染。

工业上经常用来清洗膜污染的方法主要分为物理清洗和化学清洗，化学清洗是通 过使用药剂以将不溶污染物溶解并冲洗出膜组件。然而，化学清洗不仅由于药剂的使 用而增加过滤工艺的操作成本，而且由于酸性或碱性药剂的使用而对膜造成损害且造 成污染。物理清洗主要包括低压高流速清洗、等压冲洗、反冲洗、负压清洗、机械刮 除等方法，工业中普遍使用的是高速反冲洗和气水反冲洗工艺。然而，上述两种工艺 都必须在清洗过程中停止膜过滤工艺，且需要高压和高于产水量两到三倍的水用于冲 洗，耗能高，用水量大。

介电电泳(Dielectrophoresis，DEP)技术已经被成功的应用于生物医学工业来分 离、富积、捕获微粒和细胞。该技术描述的是位于非匀称电场的中性微粒由于介电极 化的作用而产生的平移运动，产生在微粒上的偶极矩可以由两个相同带电量但极性相 反的电荷来表示。当它们在微粒界面上不对称分布时，产生一个宏观的偶极矩。当这 个偶极矩位于不匀称电场中，在微粒两边的局部电场强度的不同产生一个净力，称为 介电电泳力。由于悬浮于媒介中的微粒与媒介有着不同的介电能力(介电常数)，微 粒会被向或者更强的电场强度的方向移动，称为阳性介电电泳，或者更弱的电场强 度的方向移动，称之为阴性介电电泳。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种将净水设备与汽车集成为 一体，具有结构紧凑、机动性好、处理效率高等特点的车载一体化净水设备。

本实用新型决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种车载一体化净水设备，其特征在于：它包括设置在车体上的自清洗过滤器、 DEP超滤膜堆、活性炭过滤器、紫外线消毒器、保安过滤器、反渗透系统，以及设 置在车体外的管道混合器、混凝沉淀水囊；管道混合器、混凝沉淀水囊、DEP超滤 膜堆、活性炭过滤器、紫外线消毒器依次连接，构成生活用水输出系统；DEP超滤 膜堆的另一产水出口依次连接保安过滤器、反渗透系统、活性炭过滤器、紫外线消毒 器，构成直饮水输出系统；所述自清洗过滤器、DEP超滤膜堆、活性炭过滤器、紫 外线消毒器、保安过滤器、反渗透系统通过独立的发电机供电，发电机与所述车体的 发动机联轴发电；

所述车体分隔为处理室和电控室，所述电控室中容纳发电机及控制设备，所述处 理室中从一侧到另一侧依次排列自清洗过滤器、DEP超滤膜堆、活性炭过滤器、紫 外线消毒器和反渗透系统；

所述DEP超滤膜堆中并行排列多个DEP膜板，每个所述DEP膜板中设置钣金 电极组件，所述钣金电极组件包括两片相互绝缘的电极板，电极板分别连接所述发电 机的不同交流电输出端；所述电极板为一体成型的钣金件，包括多条平形排列的电极 及同时连接所有所述电极的一条或一条以上边线；两所述电极板交错叠放，使一电极 板的电极置于另一电极板的两相邻电极之间。

所述的管道混合器为螺旋式静态混合器，管道混合器的一入口为原水入口，另一 入口为药剂入口，该药剂入口连接设置于车体处理室内的加药装置。

所述的混凝沉淀水囊为顶部敞口的圆台形，混凝沉淀水囊顶部设置吸水口，吸水 口采用浮球式悬挂，使吸水口能够根据根据混凝沉淀水囊的液位自动升降，混凝沉淀 水囊的底部侧壁上设置进水阀门和排沙阀门。

所述的自清洗过滤器由滤网、传感器、PLC控制器和排污阀构成，传感器设置在 滤网上，传感器输出端与PLC控制器连接，PLC控制器与排污阀相连。

所述电极板为梳齿状电极板，包括多条平行排列的电极，及同时连接所有所述电 极一端的一条边线，所述电极的另一端为自由端。

所述电极板为栅形电极板，包括多条平行排列的电极，及分别连接所述电极的两 端的两条边线；两所述电极板的边线之间设置绝缘材料。

所述电极板为立体栅形电极板，包括多条平行排列的电极，及分别连接所述电极 的两端的边线；所述电极的两端弯折，在交错叠放时相互避让。

两所述电极板外部均设置绝缘层。

一电极板外部设置绝缘层，另一电极板为耐腐蚀性材料制成的裸电极。

所述的保安过滤器前后分别安装压力表测量过滤器前后的压力。

实用新型的优点和有益效果为：

1、本车载一体化净水设备，将净水设备与汽车集成为一体，自备发电机和动力 泵，无需外接电源；设备安装在车内能方便移动，整车布局结构合理，而且具有减震 措施。

2、本车载一体化净水设备，所使用水源一般都为自然水体，如河水，井水，池 塘水等，考虑到水源的变化多样性和设备运行的可靠性，采用DEP直列膜堆作为处 理核，具有抗污染、寿命长、可连续运转、过滤精度高等特点，能充分保证产生水质， 保证生活用水及饮水安全。饮用水出水量为240m3/d，直饮水出水量为120m3/d，系 统可直接处理高浊度、重污染水源，系统回收率高达85％，出水水质达到国家饮用净 水标准(CJ94-2005)、国家纯净水标准(GB17324-2003)及军队战时饮用水卫生标准 (GJB651-89)。按每人每天10升水的需求计算，可供给1.2～3万人生活饮用。

3、本车载一体化净水设备，其直列式膜堆采用钣金电极组，包括两片由钣金工 艺制作的电极板，其上制有多条平形排列的电极，以及连接所述电极的一条或一条以 上边线，两片电极板之间交错叠放，使两片电极板的电极相互间隔对应以形成电极组； 电极板通过钣金工艺一体成型，生产成本低，较圆柱形电极降低成本70％以上；任何 一处位置连接电源即可使得整板得以供电，从而使电极和连接导线集成在一个钣金件 上；根据钣金选材质地和厚度的不同，可使其具备一定柔性或刚性，可卷曲或平展使 用；在安装时由于各电极之间相对位置已经设定好，可进行整个电极板的一体安装， 不会造成电极排列的混乱，从而提高装配效率。

4、本车载一体化净水设备，为了充分利用车体有限的空间，将车体分隔为处理 室和电控室，其中电控室中容纳发电机及控制箱，在处理室中，从一侧到另一侧依次 排列自清洗过滤器、DEP超滤膜堆、活性炭过滤器、紫外线消毒器、反渗透系统， 使结构极为紧凑。

5、本车载一体化净水设备，管道混合器为螺旋式静态混合器，在不需外动力情 况下，水流在管道混合器1内部会产生分流、交叉混合和反向旋流三个作用，使加入 的药剂迅速、均匀地扩散到整个水体中，达到瞬间混合的目的。通过加药装置9加入 的药剂包括无机絮凝剂、助凝剂和氧化性杀菌剂。

6、本车载一体化净水设备，混凝沉淀水囊为顶部敞口的圆台形，混凝沉淀水囊 顶部设置吸水口，吸水口采用浮球式悬挂，使吸水口能够根据根据混凝沉淀水囊的液 位自动升降，混凝沉淀水囊的底部侧壁上设置进水阀门和排沙阀门，吸水口只吸进上 层清液并保证吸水管不出现过大负压、水中含气泡等现象，有效地保证水囊进水不短 路、吸水管不吸泥。

7、本车载一体化净水设备，自清洗过滤器由滤网、传感器、PLC控制器和排污 阀构成，传感器设置在滤网上，传感器输出端与PLC控制器连接，PLC控制器与排 污阀相连，PLC控制器通过传感器识别滤网上附着的杂质沉积程度，当到达一定阈值 时PLC控制器开启排污阀对滤网进行清洗，实现自动排污。

8、本车载一体化净水设备，保安过滤器前后分别安装压力表测量过滤器前后的 压力，前后的压力差可以表明过保安过滤器的工作状况，当前后压差超过一定的范围 时，将更换保安过滤器的过滤芯以恢复气工作性能。

附图说明

图1为本实用新型净水设置的原理流程框图；

图2为本实用新型的车载一体化净水设备的结构示意图；

图3为本实用新型所使用的车载一体化净水设备的DEP超滤膜堆结构示意图；

图4为本实用新型所使用的DEP膜板的结构示意图；

图5为是本实用新型所使用的钣金电极组件的两电极板交错叠置时，其中连接不 同输出端的电极位置分布示意图；

图6是本实用新型所使用的梳齿状电极板的结构示意图；

图7是本实用新型所使用的栅形状电极板的结构示意图；

图8是本实用新型所使用的立体栅形电极板的结构示意图。

附图标记说明

管道混合器1、自清洗过滤器2、DEP超滤膜堆3、活性炭过滤器4、紫外线消 毒器5、保安过滤器6、反渗透系统7、混凝沉淀水囊8、加药装置9；发电机10、控 制箱11、车体12；前端面压板31、后端面压板32、DEP膜板33、原水入口34、浓 水出口35、产水出口36、电源插头37、电极板38、梳齿状电极板39、梳齿状电极 板的电极40、梳齿状电极板的边线41、栅形电极板42、栅形电极板的电极43、栅形 电极板的边线44、立体栅形电极板45、立体栅形电极板的电极46、立体栅形电极板 的边线47。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不 是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型的车载一体化设备包括设置在车体12上的自清洗过滤 器2、DEP超滤膜堆3、活性炭过滤器4、紫外线消毒器5、保安过滤器6、反渗透系 统7；以及车外加载的移动设备，如管道混合器1、混凝沉淀水囊8。其中，管道混 合器1、混凝沉淀水囊8、DEP超滤膜堆3、活性炭过滤器4、紫外线消毒器5依次 连接，构成生活用水输出系统；DEP超滤膜堆3产水分流一部分依次通过保安过滤 器6、反渗透系统7、活性炭过滤器4、紫外线消毒器5，构成直饮水输出系统。

自清洗过滤器2、DEP超滤膜堆3、活性炭过滤器4、紫外线消毒器5、保安过 滤器6、反渗透系统7通过独立的发电机10供电，发电机与车体发动机联轴发电。

如图2所示，为了充分利用车体有限的空间，将车体分隔为处理室和电控室，其 中电控室中容纳发电机及控制箱11，处理室中容纳自清洗过滤器2、DEP超滤膜堆3、 活性炭过滤器4、紫外线消毒器5、保安过滤器6、反渗透系统7。在处理室中，从一 侧到另一侧依次排列自清洗过滤器2、DEP超滤膜堆3、活性炭过滤器4、紫外线消 毒器5、反渗透系统7，使结构紧凑。

管道混合器1一入口为原水入口，另一入口为药剂入口，药剂入口连接加药装置 9，出口连接混凝沉淀水囊8。管道混合器1为螺旋式静态混合器，在不需外动力情 况下，水流在管道混合器1内部会产生分流、交叉混合和反向旋流三个作用，使加入 的药剂迅速、均匀地扩散到整个水体中，达到瞬间混合的目的。通过加药装置9加入 的药剂包括无机絮凝剂、助凝剂和氧化性杀菌剂。

混凝沉淀水囊8为顶部敞口的圆台形，方便在不用的时候折叠收纳，内衬采用高 强度聚酯纤维多涂层PVC高分子复合材料，底部铺设有帆布，保护过于尖锐的物体 划破水囊。混凝沉淀水囊8的顶部设置吸水口，底部侧壁上设置进水阀门和排沙阀门。 其中吸水口采用浮球式悬挂，使吸水口能够根据根据混凝沉淀水囊8的液位自动升 降，只吸进上层清液并保证吸水管不出现过大负压、水中含气泡等现象，有效地保证 水囊进水不短路、吸水管不吸泥。当投药量不足或向水中投加其他药量时，可通过顶 部敞口人工投加药剂。吸水口输出的清液通过供水泵进入自清洗过滤器2。

自清洗过滤器2中设置滤网、传感器、PLC控制器和排污阀，传感器设置在滤网 上，PLC控制器通过传感器识别滤网上附着的杂质沉积程度，当到达一定阈值时PLC 控制器开启排污阀对滤网进行清洗，实现自动排污。滤网直接拦截水中的杂质，去除 水体悬浮物、颗粒物，降低浊度，净化水质，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等产生。自 清洗过滤器2的出水口连接DEP超滤膜堆3。

如图3所示，DEP直列式膜堆3包括前端面压板31、后端面压板32，在前端面 压板31与后端面压板32之间并排压装一组DEP膜板33并形成密封腔体。前端面压 板31、后端面压板32、DEP膜板33依次叠装并采用拉杆固定在一起，前端面压板 上制有原水入口、浓水出口、产水出口。产水出口的一路连接保安过滤器6和反渗透 系统7，另一路直接连接活性炭过滤器4、紫外线消毒器5，之后作为生活用水输出。

如图4所示，DEP膜板33包括钣金电极组件34、渗透膜35、平板框架36和导 流布37，平板框架36垂直于水流方向的前、后两面采用压塑方式安装渗透膜35，平 板框架36内安装钣金电极组件34。钣金电极组件34包括两片相互绝缘的电极板38， 电极板38为在薄金属板材上直接切割或冲压成型的钣金件，包括多条平形排列的电 极37及同时连接所有所述电极的一条或一条以上边线38。

如图5所示，两电极板38交错叠放，使一电极板的电极(涂黑色)置于另一电 极板的两相邻电极(涂白色)之间的空间中，使分置在不同电极板上的电极交错排列， 构成电极组。两电极板38通过平板框架36上设置的电源转接头连接交流电源的不同 输出端形成电极组，当两电极板38的边线分别接通交流电源的两输出端时，电极相 对的棱线之间形成不均匀电场。电极板38外侧与渗透膜35之间分别设置导流布37； 两渗透膜之间为产水腔。

两电极板可均绝缘，也可一个绝缘另一个为裸电极；当有一个电极板为裸电极时， 该电极板应为耐腐蚀材料，或经过耐腐蚀处理。当交流电源的两输出端之间的相位相 差优选180°时，在介电电泳电极以及渗透膜的附近产生不匀称电场；且由于交流电 源输入的频率不同，在不匀称电场中产生正介电电泳效应或负介电电泳效应。

如图6所示，电极板38均为梳齿状电极板39，该梳齿状电极板由多条平行排列 的电极40及共同连接该电极一端的一条边线41构成，电极的另一端为自由端。两片 梳齿状电极板交错叠放，电极交错形成电极组。这样可以防止两片电极板在叠加时边 线相接触而产生干涉。

如图7所示，电极板为栅形电极板42，该栅形电极板由多条平行排列的电极43 及连接该电极的两端的两条边线44构成。两片栅形电极板交错叠放，电极交错形成 电极组，在两栅形电极板的边线之间设置绝缘片，可避免栅形电极板的边线相接触。 由于电极的两端均通过边线连接在一起，因此电极在安装时位置相对固定，不需要后 期调整。

如图8所示，电极板为立体栅形电极板45，该立体栅形电极板由多条平行排列 的电极46及连接该电极的两端的两条边线47构成，电极的两端向同侧方向弯折后， 再分别连接两条边线。优选的方式为：电极的两端向垂直于电极的方向弯折后，再向 平行于电极的方向弯折90°，形成阶梯状，使电极的中部相对于两端凸起。

反渗透系统7和DEP超滤膜堆3之间设置保安过滤器6，为防止细小悬浮物进 入反渗透系统7，保证进入反渗透膜的水颗粒度小于0.1um，造成反渗透膜的污堵和 表面划伤。保安过滤器6前后分别安装压力表，用于测量保安过滤器6前后的压力， 前后的压力差可以表明过保安过滤器6的工作状况。当前后压差超过一定的范围时， 将更换保安过滤器6的过滤芯以恢复气工作性能。

反渗透系统7用于对过滤后的清液进行脱盐，使之达到直饮水的盐分含量标准。 包括卷式膜元件、压力容器、控制仪表、定时冲洗系统，其中压力容器用于装填卷式 膜元件，在实际运行过程中，给水从压力容器一端的给水管路进入卷式膜元件。在卷 式膜元件内一部分给水穿过膜表面而形成低含盐量的产品水，剩余部分水继续沿给水 通道向前流动而进入下一个膜元件，由于这部分水含盐量比进水要高，在反渗透系统 中称为浓水。产品水和浓水最后由产品水通道和浓水通道引出压力容器。定时冲洗系 统由PLC控制器定时打开浓水侧电动排水阀，对卷式膜元件的表面进行高速冲洗， 防止结垢物质表面沉积，有效防止结垢。反渗透系统7的出水口连接另一组活性炭过 滤器4、紫外线消毒器5，之后向外输出直饮水。

压力容器中通常容纳多个卷式膜元件，各卷式膜元件之间采用的是内联接件连 接，为了防止在连接处浓水泄漏，在膜元件与膜元件之间有密封。为了增加反渗透系 统7在高回收率下长期、稳定的运行，反渗透系统7设置有阻垢剂加药装置，采用加 药装置9作为阻垢剂的加药装置，以防止膜的结垢和污染。

加药装置9由计量箱、计量泵及配套管路组成，可设置单位时间内加药量，连续 添加。对本系统水质而言，主要防止碳酸盐、硫酸盐及金属氧化垢及硅垢和污染。当 反渗透系统在回收率为75％的条件下运行时，由于膜对离子的截留率大于98％，在 反渗透膜的浓水侧浓水浓度几乎接近进水浓度的2倍，此时必须做防垢处理，通常在 预处理水中加阻垢分散剂。使用阻垢剂后可延长系统清洗周期，使膜寿命延长而降低 成本。它可适用于不同水源，产品结合了有机磷酸盐及分散性高分子聚合物来防止结 垢物质的沉淀。

阻垢分散剂结合了有机磷酸根及分散性高分子聚合物来防止结垢物质的沉积，选 用高效能的液状阻垢剂配方，用于控制膜分离系统中碳酸根、硫酸根及氧化铁所造成 的结垢，主要作用是提高水中的难溶物质的饱和度。

尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以 理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改 都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。