CN103435176A - 高精度过滤系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度过滤系统，包括水源管、预处理滤芯、水泵、冲洗阀、回流管、过滤器、第一节流装置和第二节流装置；过滤器设有进口、出口和浓缩水口，过滤器内设有高精度过滤元件；回流管的进水端连通过滤器的浓缩水口，其出水端连通过滤器的进口；回流管上设有水泵、预处理滤芯和第二节流装置，水泵的出水口连通过滤器的进口，第二节流装置的进口连通过滤器的浓缩水口；冲洗阀的进水口和出水口分别连通第二节流装置的进水口和出水口；第一节流装置的进水口连通回流管，其出水口放空；联接水源的水源管连通到回流管上。本发明高精度过滤系统中没有设置出水口放空的冲洗阀，冲洗水几乎全部回收再利用，故节水效果显著。

Description

高精度过滤系统

技术领域

本发明涉及一种高精度过滤系统。

背景技术

随着人们饮水健康意识的不断增强，家用反渗透净水机的使用日趋普遍，原因是，越来越多的人认识到，这种净水机能够彻底去除水中所有对人体有毒有害的无机污染物、有机污染物、致病菌和病毒。

但是，传统的家用反渗透净水机的用水效率很低，其原因分述如下：

1.通常在制水时，占总进水量3／4的是浓缩水，并且作为废水排放，只有占总进水量1／4的水制成纯净水。换句话说，传统的反渗透净水机在制水时，原水利用率只有四分之一。具体的做法是：设置节流装置，该节流装置在业内也称为废水比，节流装置的进水口连通反渗透处理器的浓缩水口，节流装置的出水口放空；制水时节流装置始终以大致恒定的流量将浓缩水排出反渗透处理器。之所以要大流量地排放浓缩水，其目的之一是在制水时流经反渗透膜原水侧的水流要维持较大速度，以便水中可能堵塞反渗透膜的物质不易在反渗透膜表面沉积，延长反渗透膜的使用寿命；目的之二是及时将浓缩水排出反渗透处理器，防止反渗透膜原水侧的水出现浓度太高现象，也延长反渗透膜的使用寿命。

2.要使反渗透膜的使用寿命较长，如果仅采取上述措施，则反渗透膜的使用寿命在许多情况下还是不理想。原因是机器在制水一段时间后，反渗透膜的表面还是或多或少地会沉积一些污染物，这些污染物在初期的沉积量不多并且没有与反渗透膜表面结合得很牢固，但是，如果不及时清理，这些污染物会越积越多并与反渗透膜表面结合得越来越牢固，最后将反渗透膜堵塞，导致反渗透膜报废。为了及时将沉积在反渗透膜表面的污染物清理下来，反渗透净水机在每制水一段时间后，要进行大流量、高强度地对反渗透膜表面进行冲洗。通常的做法是：设置冲洗阀，冲洗阀的进水口连通反渗透处理器的浓缩水口，冲洗阀的出水口放空；需要冲洗时，开启冲洗阀和水泵，使水流快速地、大流量地流过反渗透膜的原水侧，再经冲洗阀排放。这样，刚沉积在反渗透膜表面不久的污染物就基本上全部被冲洗下来，起到了延长反渗透膜使用寿命的效果。但是，冲洗所需的水量较大，使得反渗透净水机浪费水的情况更严重。

试验表明，传统的反渗透净水机在纯水出口无背压的情况下，总的原水利用率大致只有1／6～1／7，就是每制取1份纯净水要消耗7～8份原水，排放的废水中包括制水时排放的浓缩水和冲洗时排放的冲洗水两部分。

为了提高传统反渗透净水机的原水利用率，有人从反渗透处理器的浓缩水口引一根回流管到反渗透处理器的进水管上，保留传统技术方案设置的其出水口均放空的节流装置和冲洗阀，并将其中的节流装置的排放流量降低，机器制水时从反渗透处理器的浓缩水口流出的浓缩水大部分回流再利用，只有少量的浓缩水排放，从而达到节水的目的。例如：申请号为200720009125.6名称为“一种低废水排放的净水机”所公开的专利文献；又如：申请号为201120467674.4名称为“一种微废水反渗透净水器”所公开的专利文献，都公开了这种改进过的技术方案。但是，这一方案只能减少机器制水时的废水排放量，却不能减少冲洗时的废水排放量，所以，还不是很理想的技术方案，水的利用率还是偏低，还有待进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所述的问题提供一种高精度过滤系统，此高精度过滤系统适用于过滤时有浓缩水回流的系统。当所过滤的介质为水时，本发明高精度过滤系统就是对水的净化系统，所以也可以称为净水机；当系统中采用的过滤元件是反渗透膜，过滤介质为水时，本发明高精度过滤系统就是反渗透净水机。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案是：一种高精度过滤系统，包括第一预处理滤芯、水源管、水泵、过滤器、冲洗阀、回流管、第一节流装置和第二节流装置；过滤器设有进口、出口和浓缩水口，过滤器内设有过滤元件；回流管的进水端连通过滤器的浓缩水口，其出水端连通过滤器的进口；回流管上设有第一预处理滤芯、水泵和第二节流装置，水泵的出水口连通过滤器的进口，第二节流装置的进水口和出水口分别连通过滤器的浓缩水口和第一预处理滤芯的进水口；冲洗阀的进水口和出水口分别连通第二节流装置的进水口和出水口；第一节流装置的进水口连通回流管，其出水口放空；联接水源的水源管连通到回流管上；其中没有设置出水口放空的冲洗阀。

所述过滤元件是反渗透膜，或者是纳滤膜，或者是超滤膜。

所述节流装置是这样一种装置：装置内部具有能够使水流的流态(指水的流速、压力、流向等)产生显著变化的结构，即能够使流体的横断面在流动方向上突然变小的结构，例如小孔结构、细管结构，或者能够使流体的流向突然改变，例如急弯结构、折弯流道结构，等等。节流装置的功能是使流经节流装置的流体的流量被限制在一定范围内，但不会为零，即绝不会出现断流现象，同时在节流装置的进出水口两端形成较大压差。出水口放空的节流装置在业内也称为废水比。

进一步的技术措施是：第一预处理滤芯内设有纤维过滤材料和／或活性炭和／或固态缓释剂。

进一步的技术措施是：还包括第二预处理滤芯，第二预处理滤芯设置在回流管上；其出水口连通第二节流装置的进水口，其进水口连通过滤器的浓缩水口；第二预处理滤芯内设有纤维过滤材料和／或活性炭和／或固态缓释剂。

更详细地，所述固态缓释剂包括溶解在水中后能与水中钙镁离子形成络合物的化合物，所述固态缓释剂中的化合物为无机聚合磷酸盐。

进一步的技术措施是：还包括进水阀，进水阀设置在水源管上。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：

1.过滤元件不易堵塞、不易损坏

其一，回流管、水泵和第二节流装置的设置，使得净水机制水时从过滤元件原水侧流过的水的流速足够大，水中容易堵塞过滤元件的物质不易在过滤元件上沉积；其二，第一预处理滤芯的设置，其中的纤维过滤材料能够对原水和回流的浓缩水进行预处理，有效降低水中的颗粒物浓度，减少过滤元件堵塞的可能性，其中的活性炭能够去除水中的余氯，有效防止水中余氯可能对过滤元件造成的伤害，其中的固态缓释剂能够有效抑制水中的钙镁离子在过滤元件上的结垢倾向，进而防止因结垢而造成的堵塞；其三，第一节流装置的设置，使得过流元件原水侧的水的溶解性总固体浓度和硬度被限定在不超过一定范围，因为过滤过程中始终有一流量基本不变的浓缩水在通过第一节流装置不断排放；其四，每过滤一段时间后，可以开启冲洗阀，大幅提升回流管内的回水流量，该流量与冲刷过滤元件原水侧的流量基本相同，能够提供足够的冲刷强度将刚沉积在过滤元件表面不久的堵塞物质冲刷下来。本发明由于同时具备上述四个特点，所以过滤元件不易堵塞、不易损坏。

2.节水效果显著

本发明高精度过滤系统在制水时只有少量废水从第一节流装置排出，即废水很少；冲洗时，从浓缩水口流出的水几乎全部经冲洗阀和回流管流回过滤器的进口进行往复循环，在循环流动的过程中对过滤元件进行冲洗，冲洗下来的堵塞物质又经过预处理滤芯进行过滤，于是水质得以再净化，然后用之对过滤元件再冲洗。由于冲洗时循环管路中的水流阻力较小，因而在水泵的作用下循环流量大，冲洗效果好；同时，更由于水流阻力小，水流速度大，因而在过滤器的浓缩水口处的水压较小，所以，这时从第一节流装置排放的废水流量显著小于制水时从中排出的废水流量；而对于背景技术中的各技术方案，净水机在冲洗时从冲洗阀排出的废水的流量却是比净水机制水时从第一节流装置排出的废水的流量要大得多。所以，本发明高精度过滤系统节水效果显著。

3.制造成本基本上不增加

相对于背景技术中改进的技术方案，本发明高精度过滤系统只是将冲洗阀的出水口连通到第二节流装置的出水口，没有增加额外的元器件，所以制造成本基本上不增加。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

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。

附图中的标号为：

第一预处理滤芯1，水源管2，水泵3，反渗透处理器4，第一节流装置5，第二节流装置6，冲洗阀7，回流管8，固态缓蚀剂9，进水阀10，第二预处理滤芯11。

具体实施方式

实施例一

见图1，本实施例高精度过滤系统，包括第一预处理滤芯1、水源管2、过滤器4、水泵3、冲洗阀7、回流管8、第二节流装置6和第一节流装置5；过滤器4设有进口、出口和浓缩水口，过滤器4内设有过滤元件，过滤元件为反渗透膜，所以过滤器4也就是反渗透处理器，本实施例高精度过滤系统就是反渗透净水机；回流管8的进水端连通过滤器4的浓缩水口，其出水端连通过滤器4的进口；回流管8上设有水泵3、第一预处理滤芯1和第二节流装置6，水泵3的出水口连通过滤器4的进口，第二节流装置6的进水口和出水口分别连通过滤器4的浓缩水口和第一预处理滤芯1的进水口；冲洗阀7的进水口和出水口分别连通第二节流装置6的进水口和出水口；第一节流装置5的进水口连通回流管8的进水端，其出水口放空；高精度过滤系统的水源通过水源管2连通到预处理滤芯1的进水管路上；第一预处理滤芯1内设有纤维过滤材料和／或活性炭和／或固态缓释剂9；其中没有设置其出水口放空的冲洗阀。

本实施例高精度过滤系统在过滤时，水源管2中的水流入预处理滤芯1，经水泵3增压后再经过滤器4的进口流入过滤器4，从过滤器4的出口流出的是净化过的水，从过滤器4的浓缩水口流出的是浓缩水，其中的小部分浓缩水作为废水经第一节流装置5排出高精度过滤系统，大部分浓缩水经第二节流装置6降压后再经第一预处理滤芯1净化，然后回流到水泵3的进水管，经水泵3增压后流入过滤器4进行再利用。相对于传统的技术方案，此过程中从第一节流装置5排出的废水较少，从而起到了节水作用。

本实施例高精度过滤系统在冲洗时，水泵3和冲洗阀7均处于开启状态，水流在过滤器4内部的原水侧、回流管8、冲洗阀7、第一预处理滤芯1和水泵3之间形成循环流动，其中第二节流装置此时因其进出水口的压差很小，故从中流过的流量可以忽略不计。因水流从过滤器4的进口流向过滤器4的浓缩水口这一流动过程中水流要克服的阻力很小，故所消耗的能量很少；另外，冲洗阀7开启后本身的阻力也很小，并且第一预处理滤芯1中的纤维过滤材料的过滤精度要比过滤器4中的过滤元件的过滤精度要差得多，其过滤时所产生的水流阻力也很小，所以循环流动的流量和流速均显著增大，对过滤器4内的过滤元件表面形成很强的冲刷作用，故对过滤元件的清洗效果很好，冲刷下来的微小颗粒能够经第一预处理滤芯1以过滤的方式除去，于是冲洗水得到净化，净化过的水再用以冲洗过滤元件表面，并以此循环往复。由于循环流量很大，水泵3对水所提升的能量主要体现在水流的动能上，所以水泵3出水口处的水压并不高，显著低于过滤时的水压，所以这时从节流装置5流出的废水的流量也会因之而显著减小，所以，此过程中的节水效果十分显著。

实施例二

见图2，本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于：本实施例还包括第二预处理滤芯11，将设置在第一预处理滤芯1中固态缓蚀剂9改设在第二预处理滤芯11中，第二预处理滤芯11内还设有纤维过滤材料和／或活性炭，第二预处理滤芯11设置在回流管8中；第二预处理滤芯11的进水口连通过滤器4的浓缩水口，其出水口连通第一节流装置5、第二节流装置6和冲洗阀7的公共进水口。

第二预处理滤芯11内的纤维过滤材料能够有效滤除从反渗透处理器4浓缩水口流出的浓缩水中可能携带的颗粒物，从而防止该颗粒物堵塞第二节流装置6、第一节流装置5以及冲洗阀7中的小孔，固态缓蚀剂9能够降低水中钙镁离子在该小孔中的结垢倾向，从而能够有效保护第二节流装置6、第一节流装置5以及冲洗阀7。所以本实施例是对实施例一的进一步改进。

实施例三

见图3，本实施例与实施例二基本相同，不同之处在于：在水源管2中增加了进水阀10，进水阀10为常闭阀，净水机停机时进水阀10处于关闭状态，能够防止停机时节流装置5发生泄漏。

实施例四

见图4，本实施例与实施例三基本相同，不同之处在于：第一预处理滤芯1设置在水泵的出水管路中，适用于原水压力较低且水质较好的水源。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求之内。

Claims (8)

1.一种高精度过滤系统，其特征在于：包括第一预处理滤芯(1)、水源管(2)、水泵(3)、过滤器(4)、冲洗阀(7)、回流管(8)、第一节流装置(5)和第二节流装置(6)；过滤器(4)设有进口、出口和浓缩水口，过滤器(4)内设有过滤元件；回流管(8)的进水端连通过滤器(4)的浓缩水口，其出水端连通过滤器(4)的进口；回流管(8)上设有第一预处理滤芯(1)、水泵(3)和第二节流装置(6)，水泵(3)的出水口连通过滤器(4)的进口，第二节流装置(6)的进水口和出水口分别连通过滤器(4)的浓缩水口和第一预处理滤芯(1)的进水口；冲洗阀(7)的进水口和出水口分别连通第二节流装置(6)的进水口和出水口；第一节流装置(5)的进水口连通回流管(8)，其出水口放空；联接水源的水源管(2)连通到回流管(8)上；其中没有设置出水口放空的冲洗阀。

2.根据权利要求1所述的高精度过滤系统，其特征在于：所述过滤元件是反渗透膜，或者是纳滤膜，或者是超滤膜。

3.根据权利要求1所述的高精度过滤系统，其特征在于：第一预处理滤芯(1)内设有纤维过滤材料和／或活性炭和／或固态缓释剂(9)，所述固态缓释剂(9)包括溶解在水中后能与水中钙镁离子形成络合物的化合物。

4.根据权利要求3所述的高精度过滤系统，其特征在于：所述固态缓释剂(9)中的化合物为无机聚合磷酸盐。

5.根据权利要求1所述的高精度过滤系统，其特征在于：还包括第二预处理滤芯(11)，第二预处理滤芯(11)设置在回流管(8)上；第二预处理滤芯(11)的出水口连通第二节流装置(6)的进水口，其进水口连通过滤器(4)的浓缩水口。

6.根据权利要求5所述的高精度过滤系统，其特征在于：第二预处理滤芯(11)内设有纤维过滤材料和／或活性炭和／或固态缓释剂(9)，所述固态缓释剂(9)包括溶解在水中后能与水中钙镁离子形成络合物的化合物。

7.根据权利要求1至6之一所述的高精度过滤系统，其特征在于：所述水源管(2)连通到水泵的进水管路上或者连通到预处理滤芯1的进水管路上。

8.根据权利要求1至6之一所述的高精度过滤系统，其特征在于：还包括进水阀(10)，进水阀(10)设置在水源管(2)上。

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