CN103482780A - 一种从使用自来水过程中得到纯净水的系统 - Google Patents

Abstract

一种从使用自来水过程中得到纯净水的系统，在主管道上设置有涡轮流量仪，在主管道的水管线上设置有水龙头，在自来水分支管道上设置有进水电磁阀、增压泵、由机械过滤器、活性炭过滤器构成的预处理净化装置、反渗透膜元件、储水罐、以及纯净水水龙头，在所述的反渗透膜元件的前面浓水侧安装了冲洗阀和浓缩比例阀，冲洗阀和浓缩比例阀通过前置逆止阀与缓冲水罐连接，缓冲水罐通过后置逆止阀与水管线相通；在主管道上设置锥形阀和主管逆止阀，在主管道与水管线交叉处设置压力传感器。本发明的方法可以将入户的淡水100％的被充分利用，符合节约和减排、绿色和低碳消费的原则，提高了利用效率减少了浪费，不仅用户提高了费效比，还提高了社会效益。

Description

一种从使用自来水过程中得到纯净水的系统

技术领域

本发明属于家用自来水净化处理技术领域，涉及到一种减少浪费的新型的纯净水制备方法，特别是一种从使用自来水过程中得到纯净水的系统的控制过程，尤其适用于新型民用建筑，机关、医院等公共建筑，新农村建设，适合淡水资源短缺和人口稠密地区，在建造和装修时一次性完成布管和安装。

背景技术

纯水机，以美国航空航天局的反渗透过滤技术作为核心，是目前世界公认的过滤效果最彻底、使用最安全、应用最为广泛的水质净化装置。纯水机安装方便，机型小巧，不占用大的空间，几乎家家户户都可以在厨下装上一台，而且经纯水机处理的水，卫生指标与口感和消费者广泛使用的桶装水无异，2003年，纯水机自欧美进入中国市场，曾经颇受媒体和业内人士推崇，并被寄予能引领第三次饮水革命的厚望。然而，就是这样一个风靡欧美日韩，被媒体和专家看好的健康宠儿，在经过几年的市场洗礼后，却身陷尴尬的境地，产销量曾一度停滞不前，消费者评价喜忧参半。

面对越来越响亮的媒体质疑的声音，和消费者环保意识的提高，犹抱琵琶半遮面的纯水机市场是在羞羞答答中走过了缓步前行的七八年时间，一方面，民众对健康、安全、方便的饮水追求与日俱增，桶装水在完成他的过渡性使命后难逃被淘汰的命运，另一方面，就目前科学水平而言纯水机应该是最为经济，最为实用、最为可靠的水质终端净化装置，但是废水问题牵动这每一个环保人士和消费者的敏感神经，于是，市场上曾一度出现了五花八门的“节水型纯水机”：如脉冲节水纯水机，废水回收利用型纯水机、无废水纯水机、废水循环利用纯水机，但是这些企业的节水和废水回收技术均不成熟，如采用脉冲式的节水型纯水机，因为压力过大和静止沉淀的原因导致RO膜寿命急剧缩短，特别是在水质差的地区RO膜的寿命只有短短的几个月，废水回收利用纯水机，虽然可以杜绝水资源浪费，但由于废水太多，不方便储存，实用性能极差，至于无废水和废水循环利用行纯水机更是忽略了膜的设计原理，不但大大缩短了膜的寿命，而且脱盐率低，无异于饮鸩止渴。这些所谓的节水型纯水、无废水纯水机和废水利用型纯水机大都是昙花一现，被严峻的市场所抛弃，由此可见，废水问题，确实是狠狠地掐住了纯水机发展的脖子。

原来，纯水机因为其过滤工艺比较复杂，纯水机的核心部件是反渗透膜(也叫RO膜)，反渗透膜的过滤精度特别高，原水在经过预处理后在高压下通过RO膜过滤出来的水便是我们俗称的“纯净水”，RO膜的孔径非常小，只有万分之一微米，极易堵塞，所以RO膜在过滤水的同时需要同步耗费大量的原水对膜进行冲刷，以防止可溶性固体在RO膜内沉淀造成膜片堵塞，根据膜的设计要求，每过滤出一份纯净水，至少要耗费3份自来水对膜片进行冲刷，这就是所谓的“废水比”，即1：3，但“废水比”并不是固定的，1：3的前提是水温在20-45摄氏度，如果水温低于20度“废水比”会更高，当水温低于8摄氏度时废水比会高达1：8，也就是每喝一杯纯净水会产生8杯废水。由于厨房空间有限，没有足够的空间来储存大量的废水，因此大都通过RO膜的回水管直接排入下水道了，造成了水资源的浪费。其实所谓废水，并不是“废物”，废水由于已经经过了前置两道滤芯的预处理，其卫生指标要优于自来水，而我国的家庭排水管道不像欧美国家会进行分质处理，实行循环净化重复利用，将“废水”排入下水道，其实就是白白浪费自来水。

中国是一个极度缺水的国家，很多城市自来水供应异常紧张，按每户家庭每个月使用2吨净化水计，一个月将产生6-16吨废水，每年将产生100吨以上的“废水”，在倡导环保节能生活方式的今天，这么严重的浪费现象自然会遭受大多数消费者的抵触，于是，很多不良的经营者恶意隐瞒纯水机费水的缺陷，在销售安装纯水机的时候没有尽到告知义务，于是消费纠纷层出不穷。经媒体曝光后，纯水机，这个在欧美市场颇受消费者欢迎给人们带来健康饮水的高科技设备，也被扣上上了一顶沉重而又尴尬的帽子---废水机、费水机。

很显然，现有技术将比例量较小的纯净水作为了主要产品，而将制备纯净水所消耗的直饮水作为了副产品，甚至将副产品直接排放，很不适应于当今节能环保的世界话题宣传。

发明内容

本发明的目的就是为了解决在制造纯净水的时候不浪费水资源，或者将废水再利用的问题，提出了一种反向思维，不通过采用传统的制纯净水时来解决废水的问题，而是以制所谓的废水的同时，如何来制出相对量较小的纯净水，设计出一种从使用自来水过程中得到纯净水的方法，利用了逆向思维，将制备纯净水所消耗的直饮水为主要产品，而纯净水为副产品，被存储起来，这样也就顺应了废水比的概念。

本发明采用的技术方案是，一种从使用自来水过程中得到纯净水的系统，由市政自来水作为纯净水制备水源，包括由自来水管网连接的主管道分支的自来水分支管道，在主管道上设置有涡轮流量仪，在主管道的水管线上设置有水龙头，在自来水分支管道上设置有进水电磁阀、增压泵、由机械过滤器、活性炭过滤器构成的预处理净化装置、反渗透膜元件、储水罐、以及纯净水水龙头，关键是：在所述的反渗透膜元件的前面浓水侧安装了冲洗阀和浓缩比例阀，冲洗阀和浓缩比例阀通过前置逆止阀与缓冲水罐连接，缓冲水罐通过后置逆止阀与水管线相通；在主管道上设置锥形阀和主管逆止阀，在主管道与水管线交叉处设置压力传感器，在此基础上，本系统的控制过程包括：

a、水龙头开启后，首先由缓冲水罐供给浓水；

b、当压力传感器采集到的缓冲水罐小于主管道水压时，涡轮流量仪探测到水流信号，开启进水电磁阀和增压泵，同时开启冲洗阀，自来水分支管道中的市政自来水经预处理净化装置预处理后冲洗反渗透膜元件上的杂质，经冲洗阀、前置逆止阀、后置逆止阀后为水龙头提供水压；

c、延时一段时间后，关闭冲洗阀，水流经比例阀被节流，膜前水压力增大，在压力作用下水分子透过膜元件被压入纯水罐中，通过反渗透膜元件被压入储水罐中，同时预处理后的水还通过比例阀、前置逆止阀、后置逆止阀流出，此时，由于比例阀的节流作用下游水龙头15的流量和压力显著变小，压力检测数据变小，控制器输出控制信号增大锥型阀的开度维持下游的压力和水量，为用水点补充水压，此时增大锥形阀的开启量，为水管线补充水压；

d、当水龙头关断后，延时关闭进水电磁阀和增压泵，在延时过程中，通过浓缩比例阀的浓水注入缓冲水罐中进行存储，通过反渗透膜元件的纯净水存储在储水罐中；

e、进水电磁阀关断后，进入下一个循环，重新返回步骤a。

所述的纯水储水罐处设置有压力开关，本系统的控制过程还包括：当压力开关检测到水满后开启冲洗阀，冲洗反渗透膜元件，并将浓水存入缓冲水罐，延时关断冲洗阀。

在主管道上还设置有进水水质仪。

在反渗透膜元件与储水罐之间的纯净水管线上还设置有纯水水质仪。

本发明的关键技术是采用了逆向思维，把大量的副产品自来水变成主产品依旧提供给各种生活用水，避免了由于废水存储空间不够而排放，同时，把获得的纯净水视为副产品，思路一变，废水比可以做得更大，膜前压力减小，杂质截流量减少，膜的污染机会减少，膜元件的使用寿命延长，就形成生活中使用自来水的过程兼得纯净水。

这样一来，本发明的方法可以将入户的淡水100％的被充分利用，符合节约和减排、绿色和低碳消费的原则，无疑为淡水资源紧张以及海水淡化供水的地区减轻水源的压力，另外从经济效益角度分析，提高了利用效率减少了浪费，不仅用户提高了费效比，还提高了社会效益。

附图说明

图1是本发明的方法所应用在自来水净化系统中的系统框图。

1代表主管道，2代表自来水分支管道，3代表进水电磁阀3，4代表增压泵，5代表预处理净化装置，6代表反渗透膜元件，7代表冲洗阀，8代表浓缩比例阀，9代表前置逆止阀，10代表缓冲水罐，11代表后置逆止阀，12代表水管线，13代表纯水水质仪，14代表储水罐，15代表水龙头，16代表纯净水水龙头，17代表压力开关，18代表锥形阀，19代表主管逆止阀，20代表压力传感器，21代表进水水质仪，22代表涡轮流量仪。

具体实施方式

一种从使用自来水过程中得到纯净水的系统，由市政自来水作为纯净水制备水源，包括由自来水管网连接的主管道1分支的自来水分支管道2，在主管道1上设置有涡轮流量仪22，在主管道1的水管线12上设置有水龙头15，在自来水分支管道2上设置有进水电磁阀3、增压泵4、由机械过滤器、活性炭过滤器构成的预处理净化装置5、反渗透膜元件6、储水罐14、以及纯净水水龙头16，关键是：在所述的反渗透膜元件6的前面浓水侧安装了冲洗阀7和浓缩比例阀8，冲洗阀7和浓缩比例阀8通过前置逆止阀9与缓冲水罐10连接，缓冲水罐10通过后置逆止阀11与水管线12相通；在主管道1上设置锥形阀18和主管逆止阀19，在主管道1与水管线12交叉处设置压力传感器20，在此基础上，本系统的控制过程包括：

a、水龙头15开启后，首先由缓冲水罐10供给浓水；

b、当压力传感器20采集到的缓冲水罐10小于主管道1水压时，涡轮流量仪22探测到水流信号，开启进水电磁阀3和增压泵4，同时开启冲洗阀7，自来水分支管道2中的市政自来水经预处理净化装置5预处理后冲洗反渗透膜元件6上的杂质，经冲洗阀7、前置逆止阀9、后置逆止阀11后为水龙头15提供水压；

c、延时一段时间后，关闭冲洗阀7，开启浓缩比例阀8，由于浓缩比例阀8处压缩比例较大，预处理后的浓水压力增大，通过反渗透膜元件6被压入储水罐14中，同时预处理后的浓水还通过浓缩比例阀8、前置逆止阀9、后置逆止阀11流出，此时增大锥形阀18的开启量，为水管线12补充水压；

d、当水龙头15关断后，延时关闭进水电磁阀3和增压泵4，在延时过程中，通过浓缩比例阀8的浓水注入缓冲水罐10中进行存储，通过反渗透膜元件6的纯净水存储在储水罐14中；

e、进水电磁阀3关断后，进入下一个循环，重新返回步骤a。

所述的储水罐14处设置有压力开关17，本系统的控制过程还包括：当压力开关17检测到水满后开启冲洗阀7，冲洗反渗透膜元件6，并将浓水存入缓冲水罐10，延时关断冲洗阀7。

在主管道1上还设置有进水水质仪21。

在反渗透膜元件6与储水罐14之间的纯净水管线上还设置有纯水水质仪13。

其中浓缩比例阀8为相对于进水而言出水占据一定得比例的一种水流限制装置。

锥形阀18是可以快速开大和关小的一种带有伺服功能的电动阀门。

冲洗阀7是只有在需要对膜元件进行冲洗的过程才开启的阀门。

本发明在具体实施时，请参看图1，纯净水净化系统在平时没有水龙头打开期间处于待机状态，由进水电磁阀3和三个逆止阀将纯净水支路与自来水主管道1隔离开来；

平时由缓冲水罐10维持管路中的压力，压力传感器20上的压力整定等于自来水主管道1的压力，在有用水点开启时首先以缓冲水罐10的压力提供，随着压力传感器20的压力下降自来水主管道1压力大于缓冲水罐10压力，通过锥形阀18和主管逆止阀19续流，涡轮流量仪22检出流速，自动开启进水电磁阀3、增压泵4、冲洗阀7、浓缩比例阀9、缓冲水罐10、后置逆止阀11以及水管线12对反渗透膜元件6进行冲洗，并补充用水压力；

锥型阀18水路是一种具有本底通量的电动阀，它可以在伺服装置的驱动下连续调节直供自来水的开大或关小动态的调节续流水量；

本装置使用较大通量的增压泵4、大通量低压反渗透膜元件6和大通量浓缩比例阀8，在制备纯净水的过程还可以向下游提供一定的用水流量；

当同一时间多个自来水使用点同时开启时，压力传感器20的压力明显减小，伺服装置迅速将锥型阀18开大增加续流，当用水点减少时压力传感器20压力升高，伺服装置令针型阀自动关小，自动控制始终维持下游的续流；

在锥型阀18与纯净水制备支路同时开启的情况下，在大通量增压泵4的作用下纯净水制备的压力明显大于管网压力，此时，流经纯净水支路的水量是主流；

当所有的自来水用水点关闭时纯净水支路继续工作，工艺水被压缩到缓冲水罐10，当压力传感器20达到设定压力值时退出运行，纯净水支路的工作不会出现频繁的开启和关闭。

不论打开生活中任何一个用水点的水龙头，在缓冲存储装置12压力低于管网压力时涡轮流量仪22才能检出流量，伺服信号驱动打开纯净水装置的进水电磁阀3和增压泵4，率先完成对反渗透膜元件6冲洗，并通过冲洗阀7和正向穿过逆止阀向用水点提供续流；

反渗透膜元件6的冲洗时间比较短暂，随后转入纯净水制水过程(冲洗阀关闭)，仅保留了微小通径的浓缩比例阀8，膜前压力增大纯净水逆向渗透过来被收集在储水罐14中，直至达到足够压力，储水罐14中的压力开关17动作停止了纯净水制备，在纯净水使用减少到一定数量之前即便是多个用水点开启这个支路也不再运行。

当纯净水支路退出运行后，每次开启用水点缓冲水罐10会率先向下游提供水流，压力传感器20检出压力不足信号，伺服装置驱动加大锥形阀18的开度维持下游足够的续流；

缓冲水罐10的后方还安装有后置逆止阀11，只接受来自RO机的水量，而不接受来自锥形阀18方向的水量，缓冲水罐10在系统中起到避免频繁启动的作用，而不需要较大的储存水量；

本发明中涉及的纯净水储水罐14和缓冲水罐10都是内部有压缩空气囊的装置，储罐内的水通过压缩气囊鼓出供给下游使用。

本发明还设计有双路的水质电导率／TDS(总溶解固体)检测，用户可以直观的看到来自管网的水质和制备的纯净水的水质数据。

Claims (4)

1.一种从使用自来水过程中得到纯净水的系统，由市政自来水作为纯净水制备水源，包括由自来水管网连接的主管道(1)分支的自来水分支管道(2)，在主管道(1)上设置有涡轮流量仪(22)，在主管道(1)的水管线(12)上设置有水龙头(15)，在自来水分支管道(2)上设置有进水电磁阀(3)、增压泵(4)、由机械过滤器、活性炭过滤器等构成的预处理净化装置(5)、反渗透膜元件(6)、储水罐(14)、以及纯净水水龙头(16)，其特征在于：在所述的反渗透膜元件(6)的前面浓水侧安装了冲洗阀(7)和浓缩比例阀(8)，冲洗阀(7)和浓缩比例阀(8)通过前置逆止阀(9)与缓冲水罐(10)连接，缓冲水罐(10)通过后置逆止阀(11)与水管线(12)相通；在主管道(1)上设置锥形阀(18)和主管逆止阀(19)，在主管道(1)与水管线(12)交叉处设置压力传感器(20)，在此基础上，本系统的控制过程包括：

a、水龙头(15)开启后，首先由缓冲水罐(10)供给浓水；

b、当压力传感器(20)采集到的缓冲水罐(10)小于主管道(1)水压时，涡轮流量仪(22)探测到水流信号，开启进水电磁阀(3)和增压泵(4)，同时开启冲洗阀(7)，自来水分支管道(2)中的市政自来水经预处理净化装置(5)预处理后冲洗反渗透膜元件(6)上的杂质，经冲洗阀(7)、前置逆止阀(9)、后置逆止阀(11)后为水龙头(15)提供水压；

c、冲洗过程延时一段时间后，关闭冲洗阀(7)，开启浓缩比例阀(8)，由于浓缩比例阀(8)处压缩比例较大，预处理后的浓水压力增大，通过反渗透膜元件(6)被压入储水罐(14)中，同时预处理后的浓水还通过浓缩比例阀(8)、前置逆止阀(9)、后置逆止阀(11)流出，此时增大锥形阀(18)的开启量，为水管线(12)补充水压；

d、当水龙头(15)关断后，延时关闭进水电磁阀(3)和增压泵(4)，在延时过程中，通过浓缩比例阀(8)的浓水注入缓冲水罐(10)中进行存储，通过反渗透膜元件(6)的纯净水存储在储水罐(14)中；

e、进水电磁阀(3)关断后，进入下一个循环，重新返回步骤a。

2.根据权利要求1所述的一种从使用自来水过程中得到纯净水的系统，其特征在于：所述的储水罐(14)处设置有压力开关(17)，本系统的控制过程还包括：当压力开关(17)检测到水满后开启冲洗阀(7)，冲洗反渗透膜元件(6)，并将浓水存入缓冲水罐(10)，延时关断冲洗阀(7)。

3.根据权利要求1所述的一种从使用自来水过程中得到纯净水的系统，其特征在于：在主管道(1)上还设置有进水水质仪(21)。

4.根据权利要求1所述的一种从使用自来水过程中得到纯净水的系统，其特征在于：在反渗透膜元件(6)与储水罐(14)之间的纯净水管线上还设置有纯水水质仪(13)。

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