CN103359845A - 一种无废水排放的净水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无废水排放的净水系统，所述系统包括进水口1、三面转向阀12、13和15、过滤器2、高压泵3、具有无机过滤膜的高精度过滤器4、监控检测装置14、第一高压开关5、第二高压开关9、压力桶7、第一电磁阀6、第二电磁阀11、生活水龙头10、净水龙头8，其中所述进水口1与过滤器2、高压泵3、具有无机过滤膜的高精度过滤器4依次通过管道连接。
Description
技术领域
本发明属于净水技术领域，具体涉及一种无废水排放的净水系统。
背景技术
时代发展中，对于环境的污染不断加深，尤其是对水源的污染日益严重。水是人类赖以生存的必要物质，为了可以安全，健康的引用水源，人们发明了净水器，一种对污水进行净化，过滤后可以供人们饮用的设备。
传统的净水器，一般分为五个步骤对水进行过滤。第一步，通过PP棉滤芯，对较大的颗粒，毛发、胶状物等进行过滤；第二步，通过颗粒活性炭系统，吸附掉水中的氯，水溶的重金属，降低钙、镁、离子水体硬度，延长RO过滤器材的寿命；第三步，通过高密度烧结活性炭系统，去除铁锈、悬浮物、剩余的氯、镁等，保护RO膜；第四步，通过RO膜过滤系统，去除水中的重金属离子杂质，以及细菌等有害物质；第五步，通过高密度活性炭（T33），提高水质的口感，补充人体需要的矿物质和微量元素。
第一点，传统净水器系统一般指配有一个纯净水出口，专门用于过滤供人们饮用的水，并且过滤的效率有限，不能进行快速大量的过滤，无法满足水对人们除饮用以外，其他用途的使用。
第二点，传统净水器系统采用内置橡胶气袋的储水罐，安全性能不高，而且储水量不高，一般只有5kg左右。
除了以上不足外，传统净水器系统在一些部件使用上的也有很多不理想，使得净水器系统的抽水能力差，可控制性低，综合实用性低。
一般的纯水系统，普遍采用砂滤-活性碳过滤-反渗透的处理工艺，过滤装置普遍采用砂、碳滤器。由于砂、碳滤器中砂滤的过滤精度一般为数十到数百微米，原水中的大量细小悬浮物不能得到截留，而活性碳在使用过程中很容易被吸附饱和从而使过滤出水的水质较差，失去对后续反渗透膜元件的保护作用，影响反渗透膜元件的使用寿命。而且当砂滤、活性炭过滤在压差达到一定值时，需要进行反冲洗来把截留在滤层上的悬浮物等物质冲走。目前绝大部分砂、碳滤器的运行、反洗都通过人工操作，不但增加工人的劳动强度，而且有可能会因为工人的熟练程度不够而引起误操作。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种无废水排放的净水系统，通过该系统，能够实现有效纯化自来水，实现自来水纯化后直饮和纯化水的其他用途，纯化系统使用寿命长，维修便捷，具有实时监控检测功能。
为了实现上述发明目的，本申请提供了以下技术方案：
一种无废水排放的净水系统，所述系统包括进水口1、三面转向阀12、13和15、过滤器2、高压泵3、具有无机过滤膜的高精度过滤器4、监控检测装置14、第一高压开关5、第二高压开关9、压力桶7、第一电磁阀6、第二电磁阀11、生活水龙头10、净水龙头8，其中所述进水口1与过滤器2、高压泵3、具有无机过滤膜的高精度过滤器4依次通过管道连接，进水口1通过三面转向阀12又与电磁阀11连接，电磁阀11的另一端通过三面转向阀15分别与高精度过滤器4的中水出口端和高压开关9连接，在所述中水出口端与三面转向阀15之间设置有监控检测装置14，高精度过滤器4的净水出口一端通过与高压开关5之间设置有监控检测装置14，高压开关5与三面转向阀13连接，三面转向阀13又连接压力桶7和净水龙头8，三面转向阀13与压力桶7之间设置有电磁阀6，在过滤器2的出口设有监控检测装置14。
自来水经进水口1经过过滤器2，在高压泵3的加压的前提下，在经过具有无机过滤膜的高精度过滤器4制得纯净水，纯净水在压力桶7中储存，利用高压开关5及电磁阀6控制设备的启停，净水龙头8使用纯净水，具有无机过滤膜的高精度过滤器4的中水经过中水出水口供给生活水龙头10或者经过电磁阀11回到自来水进水口1中循环再利用，当生活水龙头10没打开的前提下，高精度过滤器膜中水回到自来水入水口1进行循环利用，当使用生活水龙头10的时候，高精度过滤器膜的中水直接供给生活水龙头10，这样同时对高精度过滤器膜进行强冲洗，从而延长高精度过滤器膜的使用寿命，也达到了无废水排放而制得纯净水的目的。
所述的具有无机过滤膜的高精度过滤器设置有双层无机复合过滤膜组件，包括多孔载体、第一层膜和第二层膜，其中，第一层膜直接涂覆在多孔载体上，第二层膜覆盖在第一层膜之上，所述第一层膜为Al2O3膜或SiO2膜；所述第二层膜为Al2O3-SiO2-ZrO2-TiO2-CeO2复合膜，所述多孔载体的材质为氧化铝、碳化硅或堇青石，抗压强度为20～40MPa，孔隙率为40～50%，平均孔径1-2μm，所述膜组件的平均孔径为0.1～0.8μm，所述无机膜采用溶胶-凝胶法制备，其制备方法为，
（1）溶胶制备：第一层膜所用原料为硝酸铝Al(NO3)3·9H2O或硅酸钠；其中氧化铝溶胶的制备采用水浴加热法，催化剂为氨水，将一定体积的1mol/L的氨水溶液水浴加热至90℃，搅拌并滴加等量的1mol/L硝酸铝的溶液，同时冷凝回流，生成白色沉淀，滴加完毕继续反应1h，滴加1mol/L的硝酸，直至白色沉淀变得澄清透明，继续反应12-16h，得到稳定的溶胶; 硅酸钠溶胶直接涂覆；第二层膜所用原料为硝酸铝Al(NO3)3·9H2O、正硅酸乙酯(C2H5)4SiO4、氧氯化锆ZrOCl2·8H2O、钛酸丁酯[CH3(CH2)3O]4Ti 和硝酸铈Ce(NO3)3·6H2O，摩尔比为1~3:1~3:1~2:1:0.1~0.5，将配比好的原料加入分散剂无水乙醇中，充分搅拌后，采用微波加热20-30s制得复合溶胶；
（2）涂覆：通过常温喷涂、刷涂或浸渍涂覆，在多孔载体表面形成厚度为20-100微米厚的膜，涂覆次数为1～4次；
（3）干燥：将涂覆湿溶胶的载体放入微波炉中最大火力加热10min干燥，或置于60℃恒温恒湿箱中干燥10～20h；
（4）烧结：升温速率为2℃/min，烧成温度1000～1100℃，即得过滤膜组件。
其中，所述监控检测装置14能够对过滤装置后的出水质量进行实时的监测检验，若水质不达标，则能够立即停止系统的运行，对过滤装置进行检查或更换。保证纯化水的安全。
有益效果
1、本发明的系统实现了废水或自来水的循环再利用，无废水的排出；
2、经本发明系统纯化的水质纯化标准高。
附图说明
图1 纯化水系统示意图；
图2膜组件表面显微结构图。
其中，1是进水口、2是过滤器、3是高压泵、4是具有无机过滤膜的高精度过滤器、5是第一高压开关、6是第一电磁阀、7是压力桶、8是净水龙头、9是第二高压开关、10是生活水龙头、11是第二电磁阀、12、13和15是三面转向阀、14是监控检测装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
一种无废水排放的净水系统，所述系统包括进水口1、三面转向阀12、13和15、过滤器2、高压泵3、具有无机过滤膜的高精度过滤器4、监控检测装置14、第一高压开关5、第二高压开关9、压力桶7、第一电磁阀6、第二电磁阀11、生活水龙头10、净水龙头8，其中所述进水口1与过滤器2、高压泵3、具有无机过滤膜的高精度过滤器4依次通过管道连接，进水口1通过三面转向阀12又与电磁阀11连接，电磁阀11的另一端通过三面转向阀15分别与高精度过滤器4的中水出口端和高压开关9连接，在所述中水出口端与三面转向阀15之间设置有监控检测装置14，高精度过滤器4的净水出口一端通过与高压开关5之间设置有监控检测装置14，高压开关5与三面转向阀13连接，三面转向阀13又连接压力桶7和净水龙头8，三面转向阀13与压力桶7之间设置有电磁阀6，在过滤器2的出口设有监控检测装置14。
自来水经进水口1经过过滤器2，在高压泵3的加压的前提下，在经过具有无机过滤膜的高精度过滤器4制得纯净水，纯净水在压力桶7中储存，利用高压开关5及电磁阀6控制设备的启停，净水龙头8使用纯净水，具有无机过滤膜的高精度过滤器4的中水经过中水出水口供给生活水龙头10或者经过电磁阀11回到自来水进水口1中循环再利用，当生活水龙头10没打开的前提下，高精度过滤器膜中水回到自来水入水口1进行循环利用，当使用生活水龙头10的时候，高精度过滤器膜的中水直接供给生活水龙头10，这样同时对高精度过滤器膜进行强冲洗，从而延长高精度过滤器膜的使用寿命，也达到了无废水排放而制得纯净水的目的。
所述的具有无机过滤膜的高精度过滤器设置有双层无机复合过滤膜组件，包括多孔载体、第一层膜和第二层膜，其中，第一层膜直接涂覆在多孔载体上，第二层膜覆盖在第一层膜之上，所述第一层膜为Al2O3膜或SiO2膜；所述第二层膜为Al2O3-SiO2-ZrO2-TiO2-CeO2复合膜，所述多孔载体的材质为氧化铝、碳化硅或堇青石，抗压强度为20MPa，孔隙率为40%，平均孔径1μm，所述膜组件的平均孔径为0.1μm，所述无机膜采用溶胶-凝胶法制备，其制备方法为，
（1）溶胶制备：第一层膜所用原料为硝酸铝Al(NO3)3·9H2O或硅酸钠；其中氧化铝溶胶的制备采用水浴加热法，催化剂为氨水，将1L的1mol/L的氨水溶液水浴加热至90℃，搅拌并滴加1L的1mol/L硝酸铝的溶液，同时冷凝回流，生成白色沉淀，滴加完毕继续反应1h，滴加1mol/L的硝酸，直至白色沉淀变得澄清透明，继续反应12h，得到稳定的溶胶; 硅酸钠溶胶直接涂覆；第二层膜所用原料为硝酸铝Al(NO3)3·9H2O、正硅酸乙酯(C2H5)4SiO4、氧氯化锆ZrOCl2·8H2O、钛酸丁酯[CH3(CH2)3O]4Ti 和硝酸铈Ce(NO3)3·6H2O，摩尔比为3:1: 2:1: 0.5，将配比好的原料加入分散剂无水乙醇中，充分搅拌后，采用微波加热20s制得复合溶胶；
（2）涂覆：通过常温喷涂、刷涂或浸渍涂覆，在多孔载体表面形成厚度为20微米厚的膜，涂覆次数为1次；
（3）干燥：将涂覆湿溶胶的载体放入微波炉中最大火力加热10min干燥，或置于60℃恒温恒湿箱中干燥10h；
（4）烧结：升温速率为2℃/min，烧成温度1000℃，即得过滤膜组件。
实施例2
一种无废水排放的净水系统，所述系统包括进水口1、三面转向阀12、13和15、过滤器2、高压泵3、具有无机过滤膜的高精度过滤器4、监控检测装置14、第一高压开关5、第二高压开关9、压力桶7、第一电磁阀6、第二电磁阀11、生活水龙头10、净水龙头8，其中所述进水口1与过滤器2、高压泵3、具有无机过滤膜的高精度过滤器4依次通过管道连接，进水口1通过三面转向阀12又与电磁阀11连接，电磁阀11的另一端通过三面转向阀15分别与高精度过滤器4的中水出口端和高压开关9连接，在所述中水出口端与三面转向阀15之间设置有监控检测装置14，高精度过滤器4的净水出口一端通过与高压开关5之间设置有监控检测装置14，高压开关5与三面转向阀13连接，三面转向阀13又连接压力桶7和净水龙头8，三面转向阀13与压力桶7之间设置有电磁阀6，在过滤器2的出口设有监控检测装置14。
自来水经进水口1经过过滤器2，在高压泵3的加压的前提下，在经过具有无机过滤膜的高精度过滤器4制得纯净水，纯净水在压力桶7中储存，利用高压开关5及电磁阀6控制设备的启停，净水龙头8使用纯净水，具有无机过滤膜的高精度过滤器4的中水经过中水出水口供给生活水龙头10或者经过电磁阀11回到自来水进水口1中循环再利用，当生活水龙头10没打开的前提下，高精度过滤器膜中水回到自来水入水口1进行循环利用，当使用生活水龙头10的时候，高精度过滤器膜的中水直接供给生活水龙头10，这样同时对高精度过滤器膜进行强冲洗，从而延长高精度过滤器膜的使用寿命，也达到了无废水排放而制得纯净水的目的。
所述的具有无机过滤膜的高精度过滤器设置有双层无机复合过滤膜组件，包括多孔载体、第一层膜和第二层膜，其中，第一层膜直接涂覆在多孔载体上，第二层膜覆盖在第一层膜之上，所述第一层膜为Al2O3膜或SiO2膜；所述第二层膜为Al2O3-SiO2-ZrO2-TiO2-CeO2复合膜，所述多孔载体的材质为氧化铝、碳化硅或堇青石，抗压强度为40MPa，孔隙率为50%，平均孔径2μm，所述膜组件的平均孔径为0.8μm，所述无机膜采用溶胶-凝胶法制备，其制备方法为，
（1）溶胶制备：第一层膜所用原料为硝酸铝Al(NO3)3·9H2O或硅酸钠；其中氧化铝溶胶的制备采用水浴加热法，催化剂为氨水，将2L的1mol/L的氨水溶液水浴加热至90℃，搅拌并滴加2L的1mol/L硝酸铝的溶液，同时冷凝回流，生成白色沉淀，滴加完毕继续反应1h，滴加1mol/L的硝酸，直至白色沉淀变得澄清透明，继续反应16h，得到稳定的溶胶; 硅酸钠溶胶直接涂覆；第二层膜所用原料为硝酸铝Al(NO3)3·9H2O、正硅酸乙酯(C2H5)4SiO4、氧氯化锆ZrOCl2·8H2O、钛酸丁酯[CH3(CH2)3O]4Ti 和硝酸铈Ce(NO3)3·6H2O，摩尔比为1:1:1:1:0.1，将配比好的原料加入分散剂无水乙醇中，充分搅拌后，采用微波加热30s制得复合溶胶；
（2）涂覆：通过常温喷涂、刷涂或浸渍涂覆，在多孔载体表面形成厚度为100微米厚的膜，涂覆次数为4次；
（3）干燥：将涂覆湿溶胶的载体放入微波炉中最大火力加热10min干燥，或置于60℃恒温恒湿箱中干燥20h；
（4）烧结：升温速率为2℃/min，烧成温度1100℃，即得过滤膜组件。
表1 无机膜管对自来水中过滤前后的性能指标
| 色度 | 浊度 | 氟化物/mg.L-1 | 铁含量/mg.L-1 | 大肠杆菌群数/个.L-1 | |
| 处理前 | 40 | 10 | 1.5 | 0.24 | 36 |
| 处理后 | 8 | 0.8 | 0.2 | 0.1 | ≤1 |
表2 水样数据及水处理结果
| CODCr/mg·L-1 | TP/mg·L-1 | TN/mg·L-1 | pH | |
| 污水厂工业出水（测试水样） | 94 | 1.25 | 31.9 | 6.92 |
| 污水厂生活出水（该月平均值） | 48.8 | 0.53 | 28.2 | 7.67 |
| 过滤水 | 10.2 | 0.015 | 10.6 | 6.98 |
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (3)
1.一种无废水排放的净水系统，其特征在于：所述系统包括进水口（1）、三面转向阀（12）、（13）和（15）、过滤器（2）、高压泵（3）、具有无机过滤膜的高精度过滤器（4）、监控检测装置（14）、第一高压开关（5）、第二高压开关（9）、压力桶（7）、第一电磁阀（6）、第二电磁阀（11）、生活水龙头（10）、净水龙头（8），其中所述进水口（1）与过滤器（2）、高压泵（3）、具有无机过滤膜的高精度过滤器（4）依次通过管道连接，进水口（1）通过三面转向阀（12）又与电磁阀（11）连接，电磁阀（11）的另一端通过三面转向阀（15）分别与高精度过滤器（4）的中水出口端和高压开关（9）连接，在所述中水出口端与三面转向阀（15）之间设置有监控检测装置（14），高精度过滤器（4）的净水出口一端通过与高压开关（5）之间设置有监控检测装置（14），高压开关（5）与三面转向阀（13）连接，三面转向阀（13）又连接压力桶（7）和净水龙头（8），三面转向阀（13）与压力桶（7）之间设置有电磁阀（6），在过滤器（2）的出口设有监控检测装置（14）。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：自来水经进水口（1）经过过滤器（2），在高压泵（3）的加压的前提下，在经过具有无机过滤膜的高精度过滤器（4）制得纯净水，纯净水在压力桶（7）中储存，利用高压开关（5）及电磁阀（6）控制设备的启停，净水龙头（8）使用纯净水，具有无机过滤膜的高精度过滤器（4）的中水经过中水出水口供给生活水龙头（10）或者经过电磁阀（11）回到自来水进水口（1）中循环再利用，当生活水龙头（10） 没打开的前提下，高精度过滤器膜中水回到自来水入水口（1）进行循环利用，当使用生活水龙头（10）的时候，高精度过滤器膜的中水直接供给生活水龙头（10），这样同时对高精度过滤器膜进行强冲洗，从而延长高精度过滤器膜的使用寿命，也达到了无废水排放而制得纯净水的目的。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的具有无机过滤膜的高精度过滤器设置有双层无机复合过滤膜组件，包括多孔载体、第一层膜和第二层膜，其中，第一层膜直接涂覆在多孔载体上，第二层膜覆盖在第一层膜之上，所述第一层膜为Al2O3膜或SiO2膜；所述第二层膜为Al2O3-SiO2-ZrO2-TiO2-CeO2复合膜，所述多孔载体的材质为氧化铝、碳化硅或堇青石，抗压强度为20～40MPa，孔隙率为40～50%，平均孔径1-2μm，所述膜组件的平均孔径为0.1～0.8μm，所述无机膜采用溶胶-凝胶法制备，其制备方法为，
（1）溶胶制备：第一层膜所用原料为硝酸铝Al(NO3)3·9H2O或硅酸钠；其中氧化铝溶胶的制备采用水浴加热法，催化剂为氨水，将一定体积的1mol/L的氨水溶液水浴加热至90℃，搅拌并滴加等量的1mol/L硝酸铝的溶液，同时冷凝回流，生成白色沉淀，滴加完毕继续反应1h，滴加1mol/L的硝酸，直至白色沉淀变得澄清透明，继续反应12-16h，得到稳定的溶胶; 硅酸钠溶胶直接涂覆；第二层膜所用原料为硝酸铝Al(NO3)3·9H2O、正硅酸乙酯(C2H5)4SiO4、氧氯化锆ZrOCl2·8H2O、钛酸丁酯[CH3(CH2)3O]4Ti 和硝酸铈Ce(NO3)3·6H2O，摩尔比为1~3:1~3:1~2:1:0.1~0.5，将配比好的原料加入分散剂无水乙醇中，充分搅拌后，采用微波加热20-30s制得复合溶胶；
（2）涂覆：通过常温喷涂、刷涂或浸渍涂覆，在多孔载体表面形成厚度为20-100微米厚的膜，涂覆次数为1～4次；
（3）干燥：将涂覆湿溶胶的载体放入微波炉中最大火力加热10min干燥，或置于60℃恒温恒湿箱中干燥10～20h；
（4）烧结：升温速率为2℃/min，烧成温度1000～1100℃，即得过滤膜组件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Liu Haiyan Inventor before: Liu Li Inventor before: Cui Zhiliang |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160826 Address after: 102208 Beijing city Changping District Huilongguan dragon Yueyuan 4 District 3 Building 1 floor 1 unit 102 Patentee after: Beijing Yu Xuan Trade Co.,Ltd. Address before: 102200, Beijing, Shahe, Changping District Town, Bai Zhuang Industrial Park, 100, Beijing far Yuanda Technology Co., Ltd. Patentee before: Liu Li |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140910 |