一种新型净水装置及净水方法 【技术领域】
本发明涉及一种农村生活用水及中小型水处理工程用的净水装置，尤其是涉及一种新型净水装置及净水方法。
背景技术
水是人类赖以生存和发展的物质基础，饮水安全则是影响人体健康的重大问题。据世界卫生组织调查，发展中国家的各类疾病有80％与不安全饮水有关，每年约有2000万人死于饮用水不安全，饮水安全问题严重威胁着人类生命。因此，获得安全饮用水是人类生存的基本需求。
我国是一个农业大国，农村人口约占全国人口的70％，由于农村饮水缺少必要的保护和净化措施，加之日益严重的工业、农业和农村生活污染，水源水质较差，饮水安全受到严重威胁，据水利部和卫生部联合调查，有3.23亿人饮水不安全，占农村人口的34％。
目前，城市饮用水处理使用的净水器对进水压力和进水质量都有一定的要求，而在广大农村地区，由于经济、居住环境和取用水方式等条件限制，无法产生稳定的压力水源，而且水体中含有较多的泥沙等颗粒物，并大都存在某一特定类型的污染问题(如某些地区水体中氟含量过高不宜饮用)，因此城市使用的净水器不适用于农村地区饮用水处理，而总结以往农村安全供水的经验，因地制宜地采用适宜技术是解决农村饮水问题的关键。所以，寻找一种操作简单、运行可靠、性能稳定、成本低廉的净水装置来解决农村人口的饮水安全问题，已受到普遍关注。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种新型净水装置及净水方法，其结构简单，使用方便，安全可靠，免电耗，无污染，大通量，成本低，高智能，适用范围广，能有效净化各种不同水质，并能实现分质用水需要。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种新型净水装置，其特征在于：包括用于盛装待净化处理水的蓄水体、布设于所述蓄水体内的水处理组件、用于储藏净化水的净水储存组件以及将所述水处理组件维持在待净化处理水上表面以下区域的限位机构，所述限位机构安装在所述蓄水体上或布设于所述蓄水体内部，所述水处理组件由下部开有进水口的初级过滤组件和与所述初级过滤组件内部相通的功能滤料组件组成，所述功能滤料组件上设置有与初级过滤组件的初级过滤水出口相接的二次净化水进口和与净水储存组件相接的二次净化水出口。
所述初级过滤组件和功能滤料组件加工为一体，所述功能滤料组件设置在初级过滤组件上部，所述净水储存组件设置在功能滤料组件上部或通过导流管与功能滤料组件连接。
所述初级过滤组件与功能滤料组件之间以及功能滤料组件与净水储存组件之间均通过导流管连接。
所述限位机构为浮力辅助组件或设置在净水储存组件外壁便于人为给所述水处理组件施加向上作用力的卡扣，所述浮力辅助组件为上部封闭下部开口的空心腔体结构或机翼式结构；当所述初级过滤组件和功能滤料组件加工为一体时，所述限位机构为浮力辅助组件或卡扣，所述浮力辅助组件设置在净水储存组件上部或设置在功能滤料组件上部，当所述初级过滤组件与功能滤料组件之间以及功能滤料组件与净水储存组件之间均通过导流管连接时，所述限位机构为浮力辅助组件，所述浮力辅助组件设置在初级过滤组件和功能滤料组件上部。
所述蓄水体为一整体或通过隔板分为蓄水体一和蓄水体二，所述蓄水体一设置在净水储存组件下部，所述蓄水体一下部设置有排水阀，且所述蓄水体一通过通道与蓄水体二连接。
还包括水控制阀，所述水控制阀设置在蓄水体二上部。
还包括出水龙头，所述出水龙头安装在净水储存组件下部。
所述初级过滤组件由壳体一和设置在壳体一内的填充物组成，所述壳体一由防水布、金属皮、玻璃钢、塑料或泡沫制成，所述防水布为无纺布、覆膜布、尼龙、涤纶或丙纶，所述金属皮为不锈钢、铁皮或铝皮，所述填充物为PP棉、中空纤维、纤维毡和磁铁中的或一种或多种。
所述功能滤料组件由壳体二和设置在壳体二内的功能滤料组成，所述功能滤料由塑料、不锈钢、玻璃钢、铁皮、铝皮或泡沫制成，所述功能滤料为活化沸石、骨炭、离子交换树脂、活性氧化铝、陶瓷和活性炭中的或一种或多种。
本发明还提供了一种新型净水方法，其特征在于该方法包括以下步骤：将所述水处理组件置于盛装待净化处理水的蓄水体中，则所述水处理组件在水中下沉排水并对水产生向下的压力，这时在所述水处理组件外侧底部与内部形成一定的水压差，在此压力差的作用下，水自下而上首先通过进水口流入初级过滤组件，然后经初级过滤组件内部的填充物进行初步净化，经初步净化后的水流入功能滤料组件并由功能滤料组件内的功能滤料进行二次净化，经二次净化后的水最终流入净水储存组件中备用；在整个净化过程中，当所述水处理组件下沉至一定程度时，所述限位机构提供浮力，使所述水处理组件静止于水中，并维持净水储存组件内一定的水量。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、结构简单，使用方便，能直接处理水。本发明主要由初级过滤组件、功能滤料组件、净水储存组件和限位机构组成，可根据需要对初级过滤组件和功能滤料组件的大小及内部的填充物和功能滤料进行适当调整，形成具有不同功能的水处理组件，对水质无特定要求，可直接应用于江、河、湖泊、池塘、水库以及农村不同地区的地表水和地下水(如高氟水、高铁锰水、高浊度水)的处理，适用性较强。
2、免电耗。本发明提供的新型净水装置依靠水处理组件排水产生的压力驱使水通过水处理组件后得到过滤和净化，无需额外能源输入，且不会产生噪音污染。
3、高智能。该净水装置的水处理组件与限位机构的共同作用可实现水处理过程的自动化，并可将净水储存组件中的净水量控制在一定范围。
4、大通量。该净水装置的水处理组件处于开放式水箱中，各组件之间连接简单，水流经初级过滤组件和功能滤料组件得到净化过程中受到的阻力小，水处理量大，满足农村家庭大量用水地要求。
5、无污染。本发明的新型净水装置在净水过程中，水自下而上依次流经初级过滤组件和功能滤料组件，其中的杂质和有毒有害物质经内部填充物和功能滤料的拦截、过滤和化学转化作用而去除，水处理过程中无废水排放。
6、能实现分质用水。该净水装置可根据使用者的需要，实现分质用水，如在饮用和烹饪时，取用净水储存组件中的水，而在拖地和洗衣时，则取用蓄水体中的水，能显著降低水处理组件的工作负荷，延长其使用寿命和更换维护周期；另外本净水装置安装简单，对场地没有特定需求，符合农村地区分散式取用水的习惯。
7、微维护。该净水装置避免了由于额外能源输入而造成的结构复杂和操作繁琐的问题，水处理过程中，水自下而上经过水处理组件，水中比重大的泥沙、悬浮物等杂质沉淀到水底，大大减少了泥沙、悬浮物等杂质进入初级过滤组件和功能滤料组件内部的量，延长了水处理组件的使用寿命，在使用维护过程中只需要做简单的清洗，无需采用其它工具进行拆装。
8、成本低，适用范围广。本发明的新型净水装置所需的材料易得，且价格低廉，无能源输入部件介入，制造成本较低，同时工作过程中无需用电，使用成本低，适合广大农村地区居民饮用水处理，还可使用至中小型水处理工程中，具有很强的竞争优势。
综上所述，应用本发明的产品在使用时放入待净化处理的水中，如同水中之岛屿，故本发明将此新型饮用水处理方法命名为“水岛技术(water-island technology)”。
下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。
【附图说明】
图1为本发明实施例一的结构示意图。
图2为本发明实施例二的结构示意图。
图3为本发明实施例三的结构示意图。
图4为本发明实施例四的结构示意图。
附图标记说明：
1-蓄水体； 1-1-蓄水体一； 1-2-蓄水体二；
2-水自行沉降物；3-初级过滤组件；4-功能滤料组件；
5-净水储存组件；6-浮力辅助组件；7-导流管；
8-水控制阀； 9-进水口； 10-填充物；
11-功能滤料； 12-用水管道； 13-出水龙头；
14-通道； 15-排水阀。
【具体实施方式】
下面通过四个实施例对本发明做具体说明：
实施例一
如图1所示，该实施例由蓄水体1、初级过滤组件3、功能滤料组件4、净水储存组件5和浮力辅助组件6组成，初级过滤组件3和功能滤料组件4上部均设置浮力辅助组件6，初级过滤组件3与功能滤料组件4之间以及功能滤料组件4与净水储存组件5之间均通过导流管7连接。在该实施例中，水中比重较大的泥沙、悬浮物等由于自身沉降作用而停留在蓄水体1底部，形成水自行沉降物2，水处理组件在水中下沉排水并对水产生向下的压力，驱使水自下而上首先通过初级过滤组件3下方的进水口9，并经初级过滤组件3内部的填充物10初步净化，经初步净化后的水经导流管7进入功能滤料组件4，经功能滤料组件4内的功能滤料11进行二次净化，去除水中溶解性的有毒有害物质后，最终经导流管7流入净水储存组件5中；当净水储存组件5中的净水量达到用户需要时，可将导流管7抬高放置，出水终止，此时初级过滤组件3下部仍持续进水，当初级过滤组件3和功能滤料组件4内进水满时，浮力辅助组件6开始产生浮力，在一段时间后与水处理组件自身驱动力达到平衡，此时水处理组件静止于水面上。
在本实施例中，当水为高氟水时，功能滤料组件4内部的功能滤料11可选择活性氧化铝除氟剂；当水硬度较大、氨氮浓度较高时，选用合适大小孔径的活化沸石对水中有害离子和化合物进行吸附，另外，在功能滤料组件4内填充颗粒活性炭，可显著改善水质和口感。
实施例二
如图2所示，该实施例包括初级过滤组件3、功能滤料组件4、净水储存组件5和浮力辅助组件6，还包括底部设置有排水阀15的蓄水体一1-1和蓄水体二1-2，其中净水储存组件5设置在蓄水体一1-1上部，功能滤料组件4设置在初级过滤组件3上部，浮力辅助组件6设置在功能滤料组件4上部，功能滤料组件4通过导流管7与净水储存组件5连接，在蓄水体二1-2上部设置有可方便实现自动控制进水量的水控制阀8，且蓄水体二1-2通过通道14与蓄水体一1-1连接。在该实施例中，水通过用水管道12进入蓄水体一1-1，其中比重较大的泥沙、悬浮物等由于自身沉降作用而停留在蓄水体一1-1底部，形成水自行沉降物2，经一级沉降后的水通过通道14进入蓄水体二1-2，进行二级自行沉降，这时水处理组件在水中下沉，下沉过程中由于排水产生的压力驱使水进入进水口9，并自下而上依次通过初级过滤组件3和功能滤料组件4，由初级过滤组件3内部的填充物10进行初步净化，经初步净化后的水进入功能滤料组件4，经功能滤料组件4内的功能滤料11进一步去除水中溶解性的有毒有害物质后，最终经导流管7进入净水储存组件5中，净水储存组件5上连接有出水龙头13，方便用户取用。另外，蓄水体二1-2上部设置的水控制阀8可通过浮子等辅助装置方便实现自动控制蓄水体二1-2的进水量，同时由排水阀15及时排出蓄水体一1-1底部的水自行沉降物2。该实施例适用于农村地区有用水管道的用户。
实施例三
如图3所示，该实施例由蓄水体1、初级过滤组件3、功能滤料组件4和净水储存组件5组成，净水储存组件5外壁便于人为给所述水处理组件施加向上作用力的卡扣。在实际制作时可将有盖的水杯倒置，下方开一方便实现封闭的进水口9，在杯盖内部由下至上依次填充一定量的填充物10(如PP棉等)和功能滤料11(可选择杀菌效果良好的陶瓷滤料、聚碘树脂和改善口感的活性炭等)，进而分别形成小型的初级过滤组件3和功能滤料组件4，这时水杯盛水部分作为净水储存组件5；当不使用时，用小型底盖或皮塞将进水口9封闭；使用时，将进水口9上的底盖或皮塞取下，并将改造后的水杯倒置于污染较轻的溪流、湖泊、水库或池塘等蓄水体1中，由于受到水杯排水产生的压力，水经由初级过滤组件3和功能滤料组件4的净化后进入净水储存组件5，当净水储存组件5(即水杯内部)的净化水达到所需量时，对上盖的进水口实施封闭，将水杯从水体中提出即可饮用。此实施例适合野外使用，故限位机构采用人为施加于净水储存组件5上的向上力，以防止水处理组件沉入水底。
实施例四
如图4所示，该实施例由蓄水体1、初级过滤组件3、功能滤料组件4、净水储存组件5和浮力辅助组件6组成，功能滤料组件4设置在初级过滤组件3上部，净水储存组件5设置在功能滤料组件4上部，浮力辅助组件6设置在功能滤料组件4上部。在该实施例中，水中比重较大的泥沙、悬浮物等由于自身沉降作用而停留在蓄水体1底部，形成水自行沉降物2，水处理组件在水中下沉排水并对水产生向下的压力，驱使水自下而上首先通过初级过滤组件3下方的进水口9，并经初级过滤组件3内部的填充物10初步净化，初步净化后的水经导流管7进入功能滤料组件4，经功能滤料组件4内的功能滤料11进行二次净化，去除水中溶解性的有毒有害物质后，最终经导流管7流入净水储存组件5中；当水处理组件下沉至一定程度时，浮力辅助组件6产生浮力，并将在一段时间后与水处理组件自身驱动力达到平衡，此时水处理组件静止于水体中，并维持净水储存组件5内一定的水量；当净水储存组件5中的水由于用户需要被取用后，本净水装置上浮，这时水处理组件自身驱动力与浮力之间的平衡终止，水流重新进入水处理组件得到净化。
上述实施例中，限位机构保证了水处理组件持续工作而不沉入水底，其中浮力辅助组件6一般采用密度较小的塑料、不锈钢、玻璃钢、铁皮或铝皮制作，也可采用家用塑料桶和塑料盆代替，在实际制作使用时，可根据水处理组件的大小、长度选用不同形状和材料的浮力辅助组件，且限位机构还可通过牵拉机构将其安装在蓄水体上使其产生浮力；初级过滤组件3不仅起净化水中悬浮物、胶体和杂质的作用，还起控制水流速度的作用；功能滤料组件4用于去除经初级过滤组件3净化后水中的有毒有害物质，使最终出水达到生活饮用水标准，在实际制作中，初级过滤组件3和功能滤料组件4的大小以及内部填充物和功能滤料的用量、比例和顺序可根据水的污染类型、程度和要求材料的寿命周期作出适当调整，当水浊度过高，增加初级过滤组件的长度以延长净水流程，进而有效拦截杂质。
上述四个实施例中所述水处理组件的横截面为圆形、椭圆形、方形或多边形；所述蓄水体为水缸、水桶、水柜或天然水体，所述天然水体为池塘、河流、湖泊、水库或水窑。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。