我是如何將污水轉化為淡水的【影片】 我是如何將污水轉化為淡水的【影片】

我是如何將污水轉化為淡水的【影片】

我是如何將污水轉化為淡水的【影片】

假設世界末日明天就來臨。好消息是:你活了下來!再也不用背負信用卡債務,也不用忍受痛苦的通勤了。壞消息是:基礎設施崩潰了,沒有乾淨的飲用水。大多數人幾天都活不下去,所以我們需要一個可靠的方法來淨化被污染的水源。

蒸餾法幾乎可以去除水中所有的鹽分、污染物、微生物、病毒和其他有害物質。常見的方法是類似私釀酒的蒸餾方式,使用密封的蒸餾罐、明火和複雜的管道系統。或者,也可以更安全、更輕鬆地利用太陽能進行蒸餾。

太陽能蒸餾器巧妙地將海洋和湖泊中的水循環微縮化,使其儲存在雲層中,最終以降雨的形式返回地球。我用工作室裡的填縫劑和工具,加上一塊擋風玻璃、木托盤、膠帶和從附近垃圾箱撿來的簡易管道,製作了下面這個太陽能蒸餾器。

疑似積水流入淺箱;陽光透過擋風玻璃照射,水分蒸發,留下各種污染物。當水蒸氣接觸到較冷的擋風玻璃時,凝結成液體,流入排水溝,最終滴入水桶。

我究竟有多相信這套理論和那堆垃圾能淨化水?我簡直是信以為真──或至少慘遭腹瀉折磨。我最初取的是一份來自高瓦納斯運河(Gowanus Canal)的骯髒水樣,那裡可是超級基金清理場地。一杯普通的水裡就含有重金屬、碳氫化合物和病原體。

幾個小時後,從蒸餾器流出的水乾淨、清澈、可以直接飲用——無需去急診室。

哈克特和他的太陽能蒸餾器
哈克特和他的太陽能蒸餾器 貝基·斯特恩

指示:
嚴格按照這些說明製作你的蒸餾器,然後根據需要使用不同的部件——清單並非絕對。只要你遵循每個部件的基本功能,大多數替代品都能正常運作。玻璃應該允許陽光照射並讓水汽凝結,所以窗玻璃或咖啡桌桌面都可以。同時,主體需要完全密封;例如,不鏽鋼水槽或許可以勝任。

材料:
• 擋風玻璃(有裂縫可以接受,但有孔洞不行)
• 一塊 ½ 英吋厚的合板邊角料(比擋風玻璃大)
• 兩個硬木托盤
• 十二顆1吋長的木螺絲
• 木工膠
• 矽膠填縫劑(黑色可保溫延長蒸發時間)
• 銅管,直徑 ½ 至 1 英吋(至少比擋風玻璃的寬度長幾英吋)
• 大約 5 英尺長的花園軟管
• 水龍頭(你需要的是閥門,而不是外觀;球閥也可以)
• 鋁箔襯裡的膠帶(實際用於管道維修的那種,不過如果普通膠帶能夠承受陽光直射和 160°F 的溫度,也可以使用)

工具:
• 拼圖
• 螺絲起子
• 填縫槍
• 金屬剪刀
• 鉗子
• 美工刀
• 開孔器(直徑需與銅管直徑相同)

步驟:
1. 勾勒輪廓。在膠合板上描繪出擋風玻璃的形狀,然後鋸下來。

  1. 框架。撬下足夠的托盤木條,在膠合板頂部築起一道牆。這些木條將形成一個水槽,並支撐擋風玻璃;請注意,寬而淺的蒸餾器比高而深的蒸餾器更有效率。 (順便一提,一根托盤木條的寬度就是理想的高度。)

  2. 主體。在膠合板的一面,用螺絲和膠水將托盤條板沿著邊緣固定一圈,形成緊密的邊框。

  3. 蒸餾盆。在膠合板和托盤條板的內側塗抹填縫劑,確保所有表面和接縫處都密封。蒸餾盆內部需要完全防水。 (我發現用木屑和紙片塗抹填縫劑非常方便,可以均勻地塗抹一層。)

  4. 排水槽。排水槽將位於蒸餾器內部(沿著蒸餾盆較長的一側),收集從擋風玻璃滴落的冷凝水蒸氣,並將清水通過蒸餾盆壁上的孔排出。首先,將銅管鋸成適合擋風玻璃長邊的長度,並預留幾英寸的餘裕(多餘的部分會穿過蒸餾盆壁)。將銅管與蒸餾盆較長的側壁比對,並在銅管穿過的位置做記號。用剪刀沿著銅管長度方向剪斷,剪到標記處停止。然後,垂直於剛才剪開的縫隙,而不是橫著鋸,鋸到銅管一半的位置(切口應止於縫隙處)。用美工刀在與縫隙相對的銅管長度方向上劃線,劃線止於銅管的圓頭處。用鉗子將剛才形成的擋板沿著劃線的長度方向彎曲。最後應該得到一個開口的銅槽,槽內有一條擋板,一端是圓頭且未開縫的。用兩根額外的托盤木條將擋板錘成扁平的邊緣。

  5. 排水。在已填縫的盆壁較短的一側,靠近頂部的位置,鑽一個銅管大小的孔。將銅管的圓頭插入孔中,並將銅管的扁平邊緣沿著盆壁較長一側的頂部放置。

  6. 水龍頭。在與排水槽相對的一側,距離蒸餾器頂部約半英寸處鑽一個孔。將水龍頭塞入孔中,使水龍頭的出水口朝上,管道末端伸入蒸餾器內。污水會透過打開的水龍頭流入水槽。

  7. 玻璃。將擋風玻璃放在水槽上方。用膠帶固定,然後用填縫劑密封玻璃和水槽之間的縫隙,再在上面貼一層膠帶,最後再塗一層填縫劑。這個密封非常非常重要,所以一定要仔細操作,確保玻璃和牆壁之間不會漏水。

  8. 軟管。將一段廢棄舊軟管從突出的銅管向下延伸,沿著略微傾斜的坡度,連接到你選擇的乾淨收集容器中。用膠帶密封管路、軟管和收集容器之間的連接處。

  9. 密封膠。用填縫劑填滿所有縫隙,至少要等一天才能完全固化。整個裝置必須完全密封,否則無法正常運作。一個簡單的密封性測試:關上水龍頭,用力向銅管吹氣。如果能輕鬆吹氣而沒有太多阻力,表示蒸餾器漏氣;再塗一些填縫劑,等它固化後再試一次。吹氣是否變得更困難,視野中是否出現黑色小點在跳動?壞消息是:你的腦細胞可能已經死亡。好消息是:你的蒸餾器可以用了。

說明:

將蒸餾器放在陽光最充足的地方。打開水龍頭,倒入待測水,直到水面達到幾英寸深,然後蓋上水龍頭。蒸餾器應略微傾斜,排水槽朝下,以便將冷凝水引向排水槽。 (用一兩根額外的托盤木條支撐住水龍頭那一端即可。)

大約半小時後(如果天氣寒冷或陽光不太強烈,則需要更長),水汽會明顯凝結並順著玻璃流下,滴入屋簷排水溝,最終流入收集容器。倒掉最初幾盎司的水。如果水源被汽油、丙酮等比水輕的揮發性物質污染,這點尤其重要,因為這些物質會先被過濾掉。

把蒸餾器放在外面一整天。即使太陽落山,它也會繼續工作,因為儲存的熱量會完成最後的蒸餾。然後,盡情享受人類最基本的需求已被滿足的喜悅吧。

警告:太陽能蒸餾器無法去除所有有機溶劑,使用不當也會引入污染物。如果您自行製作並使用太陽能蒸餾器(包括本版本),則需自行承擔全部風險。 (不妨等到世界末日之後再暢飲。)

本文原刊於 2014 年 2 月的《大眾科學》雜誌。