CN102134114A - 节水型反渗透纯水机 - Google Patents

Abstract

一种节水型反渗透纯水机，包括预处理附芯、主增压泵、回流增压泵、反渗透滤芯、冲洗排污阀和/或节流装置，预处理滤芯的进水口接水源，预处理滤芯的出水口接反渗透滤芯的进水口，主增压泵设置在反渗透滤芯的进水管路上为反渗透滤芯增加滤水动力；从反渗透滤芯的浓水排放口引一根回流管接到联接反渗透附芯进水口和主增压泵出水口之间的管路上，回流管上设有回流增压泵；排污阀和/或节流装置的进水口连通回流管；从反渗透滤芯出水口流出的水即为纯净水。

Description

节水型反渗透纯水机

所属技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种节水型反渗透纯水机。

背景技术

反渗透技术是一种纯净水制造技术，目前大型反渗透制水设备原水的利用率较高，而小型反渗透制水设备原水的利用率较低，尤其是采用单支反渗透滤芯的设备。例如市场上大量销售的家用反渗透纯水机，原水的利用率只有25％，甚至更低，即生产1m³纯净水需要消耗至少4m³自来水。对于淡水资源日趋紧缺的今天，这种浪费实在可惜。

专利号为2007100066649《节水节电型反渗透纯水机》公开了解决上述问题的技术方案，其包括预处理滤芯、高压泵、反渗透滤芯和废水比，高压泵的进水口接常压中间水箱，高压泵的出水口接反渗透滤芯的进水口，反渗透滤芯的出水口接常压纯净水箱，反渗透滤芯的排污口接废水比后再接常压中间水箱，预处理滤芯的进水口接自来水，预处理滤芯的出水口接常压中间水箱，常压中间水箱上设有水位控制装置和水探头，常压纯净水箱上设有水位探头。但是，该技术方案存在下述不足：

1.由于设有常压纯净水箱，使得净水器的出水需要另外设置出水泵来提供出水动力，否则必须将常压纯净水箱设置在较高位置，才能保证净水器正常出水。这样，就与现在市场上大量销售的产品不兼容，限制了该产品的使用场合，严重影响了产品的大量推广应用。

2.由于设有常压中间水箱，并且常压中间水箱中的水位控制比较复杂，从而一方面产品体积相应增大，导致成本有所上升；另一方面控制系统复杂导致可靠性有所下降。

专利号为2004200960559《无浓缩水排放及分质供水民用反渗透纯水机》公开了解决上述问题的另一技术方案，其包括混水器、预处理滤芯、增压泵、反渗透滤芯和压力储水罐，混水器的进水口接水源，混水器的出水口接预处理滤芯的进水口，预处理滤芯的出水口接增压泵，增压泵的出水口接反渗透滤芯的进水口，反渗透滤芯的出水口接压力储水罐，压力储水罐的出水经后置颗粒活性炭过滤器连通纯净水出水龙头的进水口，从反渗透滤芯的浓水排放口引一根回流管到混水器的进水口，该回流管上设有废水比，预处理滤芯的出水口还设有一根连接到浓缩水出水龙头进水口的出水管。运行时，反渗透滤芯的浓缩水经废水比和回流管流回混水器，所以没有废水排放。因预处理滤芯的出水口连通浓缩水出水龙头，所以，当系统管路中的水浓度较高时，打开浓缩水龙头(例如用作非食用水)，可以排放浓缩水，使浓缩水的浓度下降。但是，该系统存在下述问题：

1.当系统管路中的浓缩水浓度很高时，如果没有及时打开浓缩水出水龙头放水，则系统管路中的高浓度水对反渗透膜将造成很大的伤害，即可能导致反渗透膜过早地发生堵塞而报废，其原因之一是系统没有自动打开浓缩水出水龙头放水的功能；原因之二是实际使用中食用水和非食用水的耗水量难以保持一定的比例关系，当非食用水消耗量较少时系统就会出问题。这说明，系统运行工况随用户使用食用水量和非食用水量两者之间的比例关系而变化，本文将其称为第一种运行工况不稳定。

2.当水源压力较高时，经废水比和回流管流回混水器的回流流量将显著下降；当水源压力足够高时，该回流流量可能几乎为零，反渗透滤芯可能处于“死过滤”状态，而不是错流过滤状态。如果这种情况发生，反渗透膜将很快报废。这说明，系统运行工况随水源压力的高低而变化，本文将这种情况称为第二种运行工况不稳定。

无论出现何种运行工况不稳定，都会减少反渗透膜的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术现状的不足而提供一种新型节水型反渗透纯水机，它不仅具有较好的节水功能，还能够与现有产品适用的安装使用位置很好地兼容，净水器出水不需要另外设置出水泵，系统运行稳定，更重要的是反渗透膜的使用寿命长。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种节水型反渗透纯水机，包括预处理附芯和反渗透滤芯，预处理滤芯的进水口接水源，预处理滤芯的出水口接反渗透滤芯的进水口，其特征是：从反渗透滤芯的浓水排放口引一根回流管接到反渗透滤芯的进水管路上，回流管上设有能够将从反渗透滤芯浓水排放口排出的浓水回流到反渗透滤芯进水管路上的回流增压泵。

在水源压力较低不能提供足够的反渗透滤芯滤水动力时，在反渗透滤芯的进水管路上设置能够为反渗透滤芯增加滤水动力的主增压泵，这时，从反渗透滤芯浓水排放口引过来的回流管连通到联接主增压泵出水口和反渗透滤芯进水口之间的管路上。

本发明的进一步技术措施是：所述节水型反渗透纯水机设有节流装置和/或排污阀，节流装置和/或排污阀的进水口连通回流管或者连通到联接主增压泵出水口和反渗透滤芯进水口之间的管路上，优选连通回流管，因为回流管内的水中含有的有机物和离子的浓度最高，节流装置和/或排污阀的出水口放空，通过节流装置的水流量小于反渗透滤芯的出水流量。

所述节流装置也称为废水比。

所述预处理滤芯可以是单支预处理滤芯，可以是多支预处理滤芯组成的预处理滤芯组，也可以是单支预处理滤芯和预处理滤芯组的组合。

反渗透滤芯正常运行时不易堵塞是基于下述原理：

1.采用错流方式过滤。

2.控制切向水流速度。

保持流经反渗透膜表面有较大的切向水流速度，使得水中的金属离子和有机物等杂质不易在反渗透膜表面沉积(传统技术是通过大流量地排放浓水来实现的，这也就是浪费原水的主要原因)。

3.控制膜表面水的浓度。

在反渗透膜表面切向流动的水，将其中的离子(包括水中各种阳离子和阴离子)和有机物浓度控制在设定范围内(在传统技术中也是通过大流量地排放浓水来实现的)。

本发明技术也完全采用上述原理，但实现上述原理的具体措施是：通过适当设置回流管和回流增压泵来控制流经膜表面的切向水流速度，使该速度保持较大值；通过适当设置排污阀和/或节流装置来控制流经膜表面的水的浓度，使其低于设定的浓度。

本发明技术完全不同于传统技术，其通过排污阀和/节流装置的废水排放总量小于反渗透滤芯的出水总量，即原水的利用率得到显著提高。

本发明技术也不同于其它节水型反渗透纯水机中采用的技术。由于在确定的产品中，反渗透滤芯浓水侧的水流阻力是确定的，即水流流经反渗透滤芯浓水侧所产生的压降是确定的，回流增压泵的作用就是提升从反渗透滤芯浓水排放口排出的浓水的压力，使其回流到反渗透滤芯的进水管路中，所以在回流增压泵的功率和扬程一定时，流经反渗透滤芯浓水侧的水流量也就确定。这就意味着，系统运行时流经膜表面的切向水流速度稳定，它基本不受水源压力的影响，与用户用水量的多少无关，并且减少了常压中间水箱，使产品的体积更紧凑，成本也会有所下降，能够与现有产品的使用场合兼容。

所述排污阀，其既可以是手动阀，也可以是电磁阀或电动阀；其既可以是球阀，也可以是闸阀或其它形式的阀门。排污阀可以定期自动开启排污(采用电磁阀或电动阀时)，也可以手动排污(采用手动阀时)。排污阀开启时不仅有降低反渗透膜浓水侧浓水浓度作用，还有冲洗反渗透膜的功效，更有利于防止反渗透膜堵塞。

本发明的进一步技术措施是：所述回流管上设有能够检测水中离子浓度或有机物浓度的水质探头。其可以是TDS探头或电导率探头，也可以是其它探头。水质探头一旦检测到浓水中的杂质浓度达到设定值，控制系统立即开启排污阀(指电磁阀或电动阀)，使反渗透膜浓水侧的杂质浓度迅速降低，以此来确保反渗透膜浓水侧的浓水浓度被控制在设定范围内，从而延长反渗透膜的使用寿命。

本发明的进一步技术措施是：所述回流管上设有只允许水流从反渗透滤芯的浓水排放口流向反渗透滤芯进水管路的单向阀。

本发明的进一步技术措施是：所述节水型反渗透纯水机还设有压力储水罐，反渗透滤芯的出水口通过管路连接压力储水罐。

本发明的进一步技术措施是：所述节水型反渗透纯水机还设有出水龙头和后置滤芯，出水龙头的进水口接后置滤芯的出水口，后置滤芯的进水口连通压力储水罐的出水口。

本发明的进一步技术措施是：在反渗透滤芯的进水管路上或者在回流管路上设置磁化水器。由于磁化水有显著的防结垢特性，也就是具有防止水中的钙镁离子在反渗透膜表面沉积的特性，所以设置磁化水器就是要给进入反渗透滤芯的水进行磁化，达到延缓反渗透膜堵塞(即延长反渗透膜使用寿命)的目的。

所述磁化水器内的磁力线方向要求与从中流过的水的流动方向垂直，以便使水流以切割磁力线的方式流动。由于流经磁化水器内的水流量较大，容易将其设计成水流速较大的磁化水器结构，在本发明技术中，要求切割磁力线的水流速度达到至少1m/s，优选达到至少2m/s，以增强磁化效果。

所述磁化水器中的磁力由永久磁铁产生，或者由绕在C形或开口矩形磁铁芯上的导线中的电流产生。

对于磁力由永久磁铁产生的磁化水器，在水流通道两侧的相对位置各设置一块磁铁，使N极正对S极，使两块磁铁相互吸引，水流从两块磁铁的中间穿过，即水流方向与磁力线方向垂直，再在两块磁铁的一侧或两侧设置能够在外部连通两磁铁磁路的铁磁性连接件，即该连接件呈C形或O形(或椭圆形、矩形)，C形连接件开口端的上下两表面或O形连接件(或椭圆形、矩形连接件)内侧上下两表面的中间各联接一块磁铁。

当磁力由绕在C形或开口矩形磁铁芯上的导线中的电流产生时，水流从C形缺口处或开口矩形的缺口处通过，使水流方向与开口处的磁力线方向垂直。

本发明的进一步技术措施是：在靠近反渗透滤芯出水口的出水管路中设置由水压控制的电气高压开关，其可以是常开高压开关，也可以是常闭高压开关。对于设置常闭高压开关的情况，当反渗透滤芯的出水管路中或压力储水罐内的压力达到上设定压力时，高压开关动作(断开)，停止主增压泵和回流增压泵运行；当压力储水罐内或反渗透滤芯出水管路中的压力降低到下设定压力时，高压开关动作(接通)，启动主增压泵和回流增压泵，使反渗透纯水机开始制水。

本发明的进一步技术措施是：在主增压泵的进水管路中设置由水压控制的电气低压开关，其可以是常开低压开关，也可以是常闭低压开关。对于设置常开低压开关的情况，当水源压力低于设定压力时，低压开关处于断开状态，使主增压泵和回流增压泵的电源处于断开状态，防止水泵无水空转；当水源压力不小于设定压力时，低压开关处于接通状态，使主增压泵和回流增压泵的电源处于能够接通状态。

本发明的进一步技术措施是：在水源管路中设置进水阀。所述进水阀，其既可以是手动阀，也可以是电磁阀或电动阀；其既可以是球阀，也可以是闸阀或其它形式的阀门。在纯水机不制水时将其关闭，防止节流装置长流水。

本发明技术由于将反渗透滤芯浓水排放口排出的浓水的全部或绝大部分回流到反渗透滤芯的进水管路中，增加了反渗透滤芯进水管路中的水流量，所以，在不增加主增压泵功率的前提下，可以增加反渗透滤芯的数量，相当于将从反渗透滤芯浓水排放口排出的高压浓水的能量做了回收处理，而设置在回流管中的回流增压泵因所需扬程很小，其消耗的功率也会很小，所以本发明技术具有节能效果。增加的反渗透滤芯可以和原来的反渗透滤芯以并联或串连方式联接。

所述并联方式联接是：将从主增压泵出水口引出的管路分成两路，再分别联接两支反渗透滤芯的进水口；将两支反渗透滤芯的出水管路合并成一路，再联接到压力储水罐；将从两支反渗透滤芯浓水排放口引出的回流管合并成一路总回流管，再联接到反渗透滤芯的进水管路中或连接到联接主增压泵出水口和反渗透滤芯进水口之间的管路上，总回流管上设有回流增压泵，总回流管上还可设置单向阀。

所述串连方式联接是：主增压泵出水口通过管路联接第一支反渗透滤芯的进水口，第一支反渗透滤芯的浓水排放口通过管路联接第二支反渗透滤芯的进水口，从第二支反渗透滤芯的浓水排放口引一根回流管到第一支反渗透滤芯的进水管路中或联接到联接主增压泵出水口和第一支反渗透滤芯进水口之间的管路上，将第一支和第二支反渗透滤芯的出水管路合并成一路总出水管，再将总出水管连接到压力储水罐。

本发明技术的有益效果是：反渗透纯水机的原水利用率能够从传统技术的25％提高到70％～90％、系统运行稳定、尺寸紧凑、与传统机型适用的安装使用位置兼容、反渗透膜的使用寿命长、还具有节能效果。

附图说明

图1为本发明实施例一的管路原理示意图。

图2为本发明实施例二的管路原理示意图。

图3为本发明实施例三的管路原理示意图。

图4为本发明实施例四的管路原理示意图。

图5为本发明实施例五的管路原理示意图。

图6为本发明中采用的由永久磁铁产生磁力的磁化水器的结构示意图。

图7是图6的A——A剖视图。

图8为本发明技术中采用的在开口矩形磁铁芯上缠绕导线并由导线中的电流产生磁力的磁化水器的结构示意图。

图9是图8的A——A剖视图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明进行详细描述，但应当理解这里的详细描述并不构成对本发明保护范围的限制。

实施例一：结合图1所示，本实施例包括预处理附芯6、预处理滤芯组13、主增压泵10、反渗透滤芯16和出水龙头19；预处理滤芯6的进水口通过管路7接水源，预处理滤芯6的出水口通过管路接主增压泵10的进水口；在联接预处理滤芯6的出水口和主增压泵10的进水口之间的管路上依次设有由水压控制通断的电气低压开关8和进水电磁阀9；在联接主增压泵10的出水口和反渗透滤芯16的进水口之间的管路11上依次设有预处理滤芯组13和磁化水器15；从反渗透滤芯16的浓水排放口引一根回流管12连接到联接主增压泵10的出水口和反渗透滤芯16的进水口之间的管路11上；回流管12上设有能够将从反渗透滤芯16的浓水排放口排出的浓水回流到反渗透滤芯16的进水管路(即管路11)的回流增压泵2、只允许水流从反渗透滤芯16的浓水排放口流向反渗透滤芯16的进水管路(即管路11)的单向阀3和能够检测水中离子浓度或有机物浓度的水质探头22，回流管12还分别连通排污电磁阀1和节流装置23(也称废水比)的进水口，排污电磁阀1和节流装置23的出水口放空；反渗透滤芯16的出水口通过管路21连通压力储水罐20，在管路21上靠近反渗透滤芯16的出水口位置设有由水压控制通断的电气高压开关17；出水龙头19的进水口接后置滤芯18的出水口，后置滤芯18的进水口连通管路21，后置滤芯18内的滤料包括活性炭。

实施例二：结合图2所示，本实施例包括预处理附芯6、预处理滤芯组13、主增压泵10、反渗透滤芯16和出水龙头；预处理滤芯6的进水口通过管路7接水源，预处理滤芯6的出水口通过管路接主增压泵10的进水口；在联接预处理滤芯6的出水口和主增压泵10的进水口之间的管路上依次设有由水压控制通断的电气低压开关8和预处理滤芯组13；在联接主增压泵10的出水口和反渗透滤芯16的进水口之间的管路11上设有磁化水器15；从反渗透滤芯16的浓水排放口引一根回流管12连接到联接主增压泵10的出水口和反渗透滤芯16的进水口之间的管路11上；回流管12上设有能够将从反渗透滤芯16的浓水排放口排出的浓水回流到反渗透滤芯16的进水管路(即管路11)的回流增压泵2、只允许水流从反渗透滤芯16的浓水排放口流向反渗透滤芯16的进水管路(即管路11)的单向阀3和能够检测水中离子浓度或有机物浓度的水质探头22，回流管12还连通排污电磁阀1的进水口，排污电磁阀1的出水口放空。本实施例的其它要求与实施例一相同。

与实施例一相比，本实施例取消了节流装置和进水电磁阀，反渗透滤芯16中浓水侧的浓水浓度通过定期开启排污电磁阀1进行控制，在系统不制水(待机状态)时，排污电磁阀1处于关闭状态，不会出现长流水现象。

实施例三：结合图3所示，本实施例包括预处理附芯、预处理滤芯组、主增压泵10、压力储水罐20、排污电磁阀1、出水龙头和两支反渗透滤芯16；两支反渗透滤芯16采用下述方式并联：

将从主增压泵10的出水口引出的管路11分成两路，分别联接两支反渗透滤芯16的进水口；将两支反渗透滤芯16的出水管路合并成一路总出水管24，再将总出水管24联接到压力储水罐20，总出水管24上设有由水压控制通断的电气高压开关17；将从两支反渗透滤芯16的浓水排放口引出的回流管合并成一路总回流管5，再将总回流管5联接到两支反渗透滤芯16的进水管路(即管路11)上，总回流管5上设有能够将从两支反渗透滤芯16的浓水排放口排出的浓水回流到两支反渗透滤芯16的进水管路(即管路11)的回流增压泵2、只允许水流从两支反渗透滤芯16的浓水排放口流向两支反渗透滤芯16的进水管路(即管路11)的单向阀3和能够检测水中离子浓度或有机物浓度的水质探头22；排污电磁阀1的进水口连通回流增压泵2进水口侧的回流管，排污电磁阀1的出水口放空。

本实施例其它要求与实施例二相同。

实施例四：结合图4所示，本实施例包括预处理附芯、预处理滤芯组、主增压泵10、压力储水罐20、出水龙头和两支反渗透滤芯16；两支反渗透滤芯16采用下述方式串联：

主增压泵10的出水口通过管路11连通第一支反渗透滤芯16的进水口，第一支反渗透滤芯16的浓水排放口通过管路联接第二支反渗透滤芯16的进水口，从第二支反渗透滤芯16的浓水排放口引一根回流管12到第一支反渗透滤芯16的进水管路(即管路11)上，将第一支和第二支反渗透滤芯16的出水口的出水管路合并成一路总出水管24，再将总出水管24连接到压力储水罐20，总出水管24上设有由水压控制通断的电气高压开关17；回流管12上设有能够将从第二支反渗透滤芯16的浓水排放口排出的浓水回流到第一支反渗透滤芯16的进水管路(即管路11)的回流增压泵2、只允许水流从第二支反渗透滤芯16的浓水排放口流向第一支反渗透滤芯16的进水管路(即管路11)的单向阀3和能够检测水中离子浓度或有机物浓度的水质探头22；排污电磁阀1的进水口连通回流增压泵2进水口侧的回流管，排污电磁阀1的出水口放空。

本实施例其它要求与实施例二相同。

实施例五：结合图5和图2所示，本实施例是对实施例二的简化，不同之处在于：取消实施例二中的水质探头22，将主增压泵10替换为进水电磁阀9，其它要求与实施例二相同。本实施例适用于水源压力足够为反渗透滤芯提供滤水动力的场合。图中的进水电磁阀9的作用是防止反渗透滤芯出现“死过滤”工况，即反渗透滤芯16要么正常运行(错流过滤)，要么停止运行，从而能够防止反渗透膜过早发生堵塞。

图6是本发明技术中使用的磁化水器之一的结构示意图，图7是图6的A——A剖视图。结合图6和图7所示，磁化水器壳体31的中间呈扁平状，扁平部分外表面的上方和下方分别各设置一块板状永久磁铁33，使N极正对S极，上方永久磁铁33的上表面和下方永久磁铁33的下表面分别与一椭圆形铁磁性联接件32的上部下表面和下部上表面相接触，磁化水器壳体31中间呈扁平部分内腔为磁化水处理区。磁化水器壳体31采用塑料制造，也可以采用其它非铁磁性材料制造。

图8是本发明技术中使用的磁化水器之二的结构示意图，图9是图7的A——A剖视图。结合图8和图9所示，磁化水器壳体36的中间呈扁平状，扁平部分的上下外表面分别与一开口矩形磁铁芯35的开口处的上端面和下端面接触，矩形磁铁芯35上缠绕有导线34。当导线34通过电流时，能够在开口矩形磁铁芯35的开口处产生很强的磁场，该磁场穿过磁化水器壳体36中间呈扁部分的内腔，该内腔为磁化水处理区。磁化水器壳体36采用塑料制造，也可以采用其它非铁磁性材料制造。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种节水型反渗透纯水机，包括预处理附芯和反渗透滤芯，预处理滤芯的进水口接水源，预处理滤芯的出水口接反渗透滤芯的进水口，其特征是：从反渗透滤芯的浓水排放口引一根回流管接到反渗透滤芯的进水管路上，该回流管上设有能够将从反渗透滤芯浓水排放口排出的浓水回流到反渗透滤芯进水管路的回流增压泵。

2.按照权利要求1所述的节水型反渗透纯水机，其特征是：所述节水型反渗透纯水机设有节流装置和/或排污阀，节流装置和/或排污阀的进水口连通回流管或者连通到联接主增压泵出水口和反渗透滤芯进水口之间的管路上，节流装置和/或排污阀的出水口放空；通过节流装置的水流量小于反渗透滤芯的出水流量。

3.按照权利要求1所述的节水型反渗透纯水机，其特征是：在反渗透滤芯的进水管路上设置能够为反渗透滤芯增加滤水动力的主增压泵，从反渗透滤芯浓水排放口引过来的回流管连通到联接主增压泵出水口和反渗透滤芯进水口之间的管路上。

4.按照权利要求1所述的节水型反渗透纯水机，其特征是：所述回流管上设有只允许水流从反渗透滤芯的浓水排放口流向反渗透滤芯进水管路的单向阀。

5.按照权利要求1所述的节水型反渗透纯水机，其特征是：所述回流管上设有能够检测水中离子浓度或有机物浓度的水质探头。

6.按照权利要求1所述的节水型反渗透纯水机，其特征是：所述节水型反渗透纯水机设有压力储水罐，反渗透滤芯的出水口通过管路连接压力储水罐。

7.按照权利要求6所述的节水型反渗透纯水机，其特征是：所述压力储水罐的出水口通过管路联接后置滤芯，后置滤芯的出水口通过管路联接出水龙头的进水口。

8.按照权利要求1-7所述的任一节水型反渗透纯水机，其特征是：在反渗透滤芯的进水管路上或者在回流管路上设置磁化水器，磁化水器内的磁力线方向与从中流过的水的流动方向垂直。

9.按照权利要求8所述的节水型反渗透纯水机，其特征是：所述磁化水器的结构是在水流通道两侧的相对位置各设置一块磁铁，使N极正对S极。

10.按照权利要求8所述的节水型反渗透纯水机，其特征是：所述磁化水器内的磁力由绕在C形磁铁芯或开口矩形磁铁芯上的导线中的电流产生，水流从C形磁铁芯的缺口处或开口矩形磁铁芯的缺口处通过。

Images