CN105060593A - 纳、埃联合膜过滤中央净水机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种纳、埃联合膜过滤中央净水机，属于净水设备领域。本发明核心技术主要体现在净水工艺中的膜过滤装置上，即依据原水(自来水)水质数据及净化所得饮用净水(直饮水)水质数据，将计算比例的超滤、纳滤及反渗透膜元件放置于同一膜过滤装置内以制取饮用净水。本发明设备的主要功能及用途是对自来水进行深度净化以制取饮用净水，它不仅有效地去除了自来水中残存的悬浮物、胶体、微生物、重金属离子、氯消毒负产物等有害物质，而且同时还能将常、微量元素保留在一定范围内，各项水质指标均可达到《饮用净水水质标准》(CJ94-2005)及世界卫生组织推荐的人类最佳饮水标准，完全满足人体长期、安全、健康、廉价饮水要求。

Description

纳、埃联合膜过滤中央净水机

技术领域

本发明涉及净水设备领域，具体而言，涉及一种纳、埃联合膜过滤中央净水机。

背景技术

随着中国的工业化进程导致了环境的加速污染，特别是水资源污染进一步导致水资源短缺，让本身水资源人均拥有量仅占世界水资源人均拥有量四分之一的中国更是雪上加霜，中国可持续发展战略正经受着水资源短缺这一空前而严峻的挑战。再随着中国GDP的增长及人们生活水平的不断提高，水污染与人们日愈提高的饮水质量矛盾也有如地球温室效应，日渐加剧。

对此，近些年市场上的饮用净水、纯水、矿泉水或者是山泉水等各种水产品层出不穷，各种净水设备之间的竞争也是愈演愈烈。目前市场上的水产品多是人为配兑的矿物质水或者处理失当的矿泉水(山泉水)及各种假冒伪劣水，这种水质的水多数未达到国际饮水标准，长期饮用这些水势必给人体带来损害。

传统饮用净水处理系统(设备)的中多采用膜过滤装置，膜过滤装置通常选配的是超滤膜元件或者反渗透膜元件，这种净水处理设备存在如下缺陷：

a、超过滤(配超滤膜元件)装置仅能滤除水中的悬浮物、胶体、色度、细菌、大分子有机物、微生物等有害物质，而对水中的溶解性固体，比如硬度(钙离子、镁离子)、碱度(碳酸根离子、碳酸氢根离子、偏硅酸根离子)、硫酸根离子、氯离子、有害重金属离子、放射性元素及氯消毒负产物均没有去除作用，所以透过水中的理化性指标、毒理学指标及放射性指标基本保留自来水原有的水质特征，所以通常只适用作矿泉水、山泉水处理以及对中等溶解性总固体、中等硬度的自来水进行深度净化而获得直饮水及饮用净水。

b、反渗透(配反渗透膜元件)装置则能滤除水中除水及气体以外的杂质，透过水即为纯净水，因纯净水中不含人体必需的常量元素(矿物质)及微量元素，所以不适宜长期饮用。

因此综合来看，市场上的水产品或者净水设备均不能够满足大多数人们对于饮用水的需求，国人的用水问题亟待解决。

发明内容

本发明提供了一种纳、埃联合膜过滤中央净水机，旨在解决上述问题。

本发明是这样实现的：

纳、埃联合膜过滤中央净水机，包括依次相连的前置过滤装置、膜过滤装置及后置处理装置；所述膜过滤装置包括与前置过滤装置相连的入水口以及与后置处理装置相连的出水口，膜过滤装置还包括串联或者并联设置超滤膜元件、纳滤膜元件及反渗透膜元件。

这种净水机及处理方法能够有效地去除自来水中的悬浮物、胶体、色度、有机物、病菌、有害重金属离子、放射性元素、超标矿物质及氯消毒负产物，全过程物理处理，不添加任何化学物质，因此能够给饮用者提供安全保障。同时处理后水中保留有一定量的有益于人体长期饮用的常量及微量元素，给人体健康提供了保证。

进一步地，所述后置处理装置包括饮用净水箱，该饮用净水箱的出口通过进水管与用水装置连接，该进水管通过回水管与所述饮用净水箱连接，所述回水管的管路上设有回水过滤器。

进一步地，所述进水管的管路上设置有紫外线消毒器。

进一步地，所述饮用净水箱上连接有臭氧发生器，饮用净水箱的顶部设有排气口，该排气口连接有排气管，所述排气管的管路上设有臭氧毁灭器。

进一步地，所述膜过滤装置的两端连接有清洗装置。

进一步地，所述臭氧毁灭器远离饮用净水箱的一端连接有呼吸器。

进一步地，所述前置过滤装置包括依次相连的自来水箱、砂滤器、炭滤器、阻垢器及微滤器，该微滤器与所述入水口相连。

进一步地，所述微滤器与膜过滤装置之间设有高压泵、截止阀及止回阀。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的纳、埃联合膜过滤中央净水机，其核心技术即依据原水(自来水)水质特征及处理后目标水(直饮水)水质数据前提，在同一个膜过滤装置内同时配置有计算量及比例的超滤膜元件、纳滤膜元件及反渗透膜元件，相较传统净水机的膜过滤装置仅在超滤膜元件、纳滤膜元件及反渗透膜元件三者之间选其一的膜配置技术，其技术优势在于，一是解决了“去除与保留”矛盾(即在去除水中有害物质而解决了饮水安全问题的同时，也保留了适宜人体长期及健康饮用所必须的常、微量元素)，二是目标水质(直饮水，或称饮用净水)可根据特殊需要任意可调。这种中央净水机，主要功能在于对自来水进行深度净化处理以制得饮用净水，它不仅能有效地去除自来水中的悬浮物、胶体、色度、细菌、有机物、微生物、重金属离子、放射性元素及氯消毒负产物等有害物质，而且能将水中的溶解性固体(含盐量，或称矿化度，亦即常量及微量元素的总量)，比如硬度(钙离子、镁离子)、钠离子、钾离子、铁锰离子以及碱度(碳酸根离子、碳酸氢根离子)、硫酸根离子、氯离子、硝酸根离子等保留在一定范围。各项水质指标均达到并优于《中华人民共和国城镇建设行业标准——饮用净水水质标准》(CJ94-2005)及世界卫生组织推荐的人类最佳饮水水质标准。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的纳、埃联合膜过滤中央净水机的结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的纳、埃联合膜过滤中央净水机中前置过滤装置的结构示意图；

图3是本发明实施方式提供的纳、埃联合膜过滤中央净水机中后置处理装置的结构示意图；

图4是本发明实施方式提供的纳、埃联合膜过滤中央净水机中膜过滤装置中各元件并联设置时的结构示意图。

图中标记分别为：

自来水箱101；浮球阀102；低压泵103；砂滤器104；炭滤器105；阻垢器106；微滤器107；高压泵108；膜过滤装置109；冲洗电磁阀110；清洗液接口111；

饮用净水箱201；气液混合泵202；臭氧发生器203；臭氧毁灭器204；呼吸器205；供水泵206；紫外线消毒器207；用水点208；饮水机209；回水过滤器210；中央电气控制柜211；

超滤膜元件302；反渗透膜元件304；纳滤膜元件306。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1-图4

本实施方式提供的纳、埃联合膜过滤中央净水机，包括依次相连的前置过滤装置、膜过滤装置109及后置处理装置；膜过滤装置109包括与前置过滤装置相连的入水口以及与后置处理装置相连的出水口，膜过滤装置109还包括串联或者并联设置的超滤膜元件302、纳滤膜元件306及反渗透膜元件304。

埃为计量单位，一埃等于10的负10次方米，超过滤及纳过滤落在纳米级过滤范围，而反渗透属埃级过滤。

这种纳、埃联合膜过滤中央净水机可简称为净水机，用于处理自来水、矿泉水及山泉水等(以下以自来水为例进行说明)，处理后得到饮用净水，供人们饮用或者做其他用途。

前置过滤装置为该净水机前端部件，用于对自来水做前置过滤，其基本结构可以与现有水处理设备的结构一致，起到过滤自来水中泥沙、铁锈等大颗粒杂质，使过滤后的自来水进入膜过滤装置109进行过滤，起到初步净化水质及保护膜过滤装置109的作用。

后置处理装置为后端部件，可以包括杀菌杀毒装置，也可以包括水泵等动力设备，或者仅仅包括用水装置。

膜过滤装置109为该净水机的主要净化部件，其两端分别与前置过滤装置及后置处理装置相连。其内部设置有超滤膜元件302、纳滤膜元件306、反渗透膜元件304。当三者串联设置时，超滤膜元件302、纳滤膜元件306设置在反渗透膜元件304的前端，纳滤膜元件306及超滤膜元件302过滤后产生的废水成为反渗透膜元件304的进水，这样能够最大程度提高提取率，减少水资源的浪费。并且水流同时由反渗透膜元件304及超滤膜元件302进行过滤，过滤后得到的水质更好，与现有技术中的净水设备存在质的区别。

纳滤膜元件306具有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性、机械强度高、耐酸碱及微生物侵蚀、耐氯和其它氧化性物质、有高水通量及高盐截留率、抗胶体及悬浮物污染。

使用纳滤膜元件306净化水具有如下优点：1.浓缩纯化过程在常温下进行，无相变，无化学反应，不带入其他杂质及造成产品的分解变性，特别适合于热敏性物质；

2.可脱除产品的盐分，减少产品灰分，提高产品纯度，相对于溶剂脱盐，不仅产品品质更好，且收率还能有所提高；

3.工艺过程收率高，损失少；

4.可回收溶液中的酸、碱、醇等有效物质，实现资源的循环利用；

5.设备结构简介紧凑，占地面积小，能耗低；

6.操作简便，可实现自动化作业，稳定性好，维护方便。

超滤膜元件302、纳滤膜元件306、反渗透膜元件304配合使用，制得三种不同的水进而混合成为饮用净水，实验证明具有更优良的饮用效果。

当三者并联设置时，如图所示，前置过滤装置处理后得到的自来水通过膜过滤装置109的入水口分别流入超滤膜元件302、纳滤膜元件306、反渗透膜元件304中。

超滤膜元件302能够滤除水中的悬浮物、胶体、色度、细菌、大分子有机物及微生物等有害物质，得到含有矿物质的较为洁净的净水；反渗透膜元件304能够滤去水中除水及气体以外的任何杂质，得到真正的纯水。净水及纯水同时流入出水口，在出水口处混合，形成所需的饮用净水。这种饮用净水内不含大颗粒杂质及有害物质，且保留了一定量的有益于人体长期饮用的常量及微量元素，这种水能够达到且优于《中华人民共和国城镇建设行业标准——饮用净水水质标准》(CJ94-2005)，且满足世界卫生组织推荐的人类最佳饮水标准。人体长期饮用这种饮用净水能够确保健康。

这种净水机及处理方法能够有效地去除自来水中的悬浮物、胶体、色度、有机物、病菌、有害重金属离子、放射性元素、超标矿物质及氯消毒负产物，全过程物理处理，不添加任何化学物质，因此能够给饮用者提供安全保障。同时处理后水中保留有一定量的有益于人体长期饮用的常量及微量元素，给人体健康提供了保证。

这种饮用净水应用广泛，凡是自来水管网能铺设到的地方，均可设点生产，避免了水的长距离搬运，大大节省了国家的物流资源及搬运成本，因此价廉消费；可以向高档别墅、住宅小区、学校、宾馆、工厂及集团写字楼制送直饮水，以供人们生饮、热饮、沏茶、煲汤、淘米、果蔬与餐具冲洗及美容洁面之用；也可以向桶装水灌装机、商用投币或IC卡取水机制送优质饮用净水。

目前饮用水市场的水产品基本是这样的现况：低端水产品为劣质纯净水或者人为配兑矿物质水、处理失当的矿泉水(山泉水)或者各种假冒伪劣水；中高端水产品价格昂贵，据调查，一些350毫升装的所谓瓶装“竹炭水”及“玫瑰水”被炒卖到10元/瓶(折算近30000元/吨)甚至10元以上，5加仑装的桶装矿泉水(99％都是烧开不结垢的处理失当的假矿泉水)十年前就有被炒卖到20元/桶(折算也是逾1000元/吨)。此外，水产品市场还动用了大量的物流设备进行物流运输，很大程度上浪费了能源。

由上述设计得到的纳、埃联合膜过滤中央净水机所制得的饮用净水完全可以替代并彻底消除上述问题带来的饮水担忧，起到正本清源、消除国民饮水顾虑的作用。

在具体生产及使用过程中，所述超滤膜元件302、纳滤膜元件306及反渗透膜元件304的配置比例是根据原水(自来水)水质数据及饮用净水水质数据计算而来的，因各地区原水(自来水)水质为不可确定的变数，所以在实际应用中，各种膜元件的计算配比也是一个变数，通常在0～100％范围。在实际应用时，优选将超滤膜元件302、纳滤膜元件306及反渗透膜元件304之间的比例为1:1:1。也可以是除此之外的其他比例，使超滤膜元件302、纳滤膜元件306及反渗透膜元件304所生产的水的配比可调。具体地根据水源地的水质进行调整，例如水源地自来水内杂质较少而溶解性阴阳离子较多时，可以提高反渗透膜元件304的配置降低超滤膜元件302的配置。

在一些具体的实施例中，后置处理装置包括饮用净水箱201，该饮用净水箱201的出口通过进水管与用水装置连接，该进水管通过回水管与饮用净水箱201连接，回水管的管路上设有回水过滤器210。

饮用净水箱201的入口与膜过滤装置109的出水口相连，膜过滤装置109制得的饮用净水流入饮用净水箱201中存储，饮用净水箱201的出口与用水装置相连，给用水装置提供饮用净水。这里的用水装置可以包括设置在居民家庭、办公大楼、工业厂房等地的用水点208及饮水机209，也可以包括其他设备。

这种净水机的管路不同于传统的自来水回路，在饮用净水箱201连接的进水管及回水管内，饮用净水持续不断地流动，形成活水流；当用水装置打开时饮用净水即流出，用水装置不打开时饮用净水也在流动，使得管路中的水能够持续不断地流动，不存在滞留水，使管路内的水质量更高。

在进水管的管路上设置有紫外线消毒器207。紫外线消毒器207能够对饮用净水进行杀毒。

饮用净水箱201上连接有臭氧发生器203，饮用净水箱201的顶部设有排气口，该排气口连接有排气管，排气管的管路上设有臭氧毁灭器204。

臭氧发生器203能够制造臭氧，向饮用净水箱201内持续不断通入臭氧，起到持续的杀菌效果。臭氧通过臭氧毁灭器204毁灭，起到保护自然环境的作用。优选地，臭氧发生器203连接有气液混合泵202，气液混合泵202能够给臭氧发生器203发出的臭氧提供前行的动力，使其能够源源不断的进入饮用净水箱201内。由于饮用净水箱201及管路中的水是持续流动，因此能够起到持续的杀菌消毒作用。

在臭氧毁灭器204远离饮用净水箱201的一端连接有呼吸器205。呼吸器205能够进一步去除排气管内残留的臭氧。还可以滤除空气中的粉尘等杂质，使其不会进入饮用净水箱201。

进一步地，膜过滤装置109的两端连接有清洗装置。通过清洗装置能够对各元件进行清洗，现有的净水设备中多数也含有清洗装置。此处的清洗装置分为两层，一层清洗装置用来清洗管路中的浓水，一层是化学清洗装置，通过柠檬酸做的清洗液对管路进行清洗，去除管路中的水垢青苔等物质。柠檬酸为食用级清洗液，能起到杀菌消毒作用，也可以被人体食用。

具体地，此处的清洗装置可以是这样设计的：在膜过滤装置109的出口处连接有清洗液回路接口，该清洗液回路接口上连接有冲洗电磁阀110，在膜过滤装置109的入口处连接有清洗液接口111。清洗时，启动冲洗电磁阀110，清洗液从反向进入膜过滤装置109，对各元件进行清洗，提高净水质量，提高各元件使用寿命。

前置过滤装置可以是和现有水处理设备的一致，具体可以这样设计：前置过滤装置包括依次相连的自来水箱101、砂滤器104、炭滤器105、阻垢器106及微滤器107，该微滤器107与入水口相连。

自来水箱101连接市政自来水，砂滤器104采用过滤砂对自来水进行过滤，滤出自来水内部含有的大颗粒杂质，炭滤器105对自来水进行吸附，去除自来水内部小颗粒杂质及色度等物质，阻垢器106能够分解分散自来水中已经形成的碳酸钙晶体等易结垢物质，防止自来水结垢，微滤器107起到进一步过滤的作用。阻垢器106进一步可采用晶球加注装置。在阻垢器106的前端还添加有消毒剂加注装置，消毒剂加注装置包括计量加药泵及加药箱，用于对膜过滤装置定期在线消毒。

进一步地，在微滤器107与膜过滤装置109之间设有高压泵108、截止阀及止回阀。高压泵108用于提高管道水压，提高前置过滤装置的过滤效率，截止阀用于打开或关闭管路，方便后续的维修或更换；止回阀用于防止水倒流。

此外，在自来水箱101内还可以设置浮球阀102，用于检测自来水箱101内自来水的含量；在自来水箱101与砂滤器104之间可以增设低压泵103，用于提供水前行的动力；在饮用净水箱201与用水装置之间可以设置供水泵206，提供饮用净水前行的动力。

整个净水机还包括中央电气控制柜211，中央电气控制柜211与各装置相连，用于控制各装置的运行。在各管路及装置上均可设置流量计、压力表等常规检测装置，也可设置电磁阀等控制装置，还可设置截止阀、止回阀等控流装置。在各用水点208上还可设置智能水表。

进一步地，附图中G代表流量计，带圆圈的P代表压力表，带方框的P代表压力变送器，Pd或Pg代表压力开关，N代表止回阀，S代表在线电导率仪探头，J代表智能水表。其他未注明的图标均按照行业通俗理解来解释。

为清楚说明本发明，本实施方式中列举了一个具体的实施例：

实施例1

一种纳、埃联合膜过滤中央净水机，包括依次相连的前置过滤装置、膜过滤装置109及后置处理装置；膜过滤装置109包括与前置过滤装置相连的入水口以及与后置处理装置相连的出水口，膜过滤装置109还包括并联设置的超滤膜元件302及反渗透膜元件304。

后置处理装置包括饮用净水箱201，该饮用净水箱201的出口通过进水管与用水装置连接，该进水管通过回水管与饮用净水箱201连接，回水管的管路上设有回水过滤器210。

进水管的管路上设置有紫外线消毒器207。饮用净水箱201上连接有臭氧发生器203，饮用净水箱201的顶部设有排气口，该排气口连接有排气管，排气管的管路上设有臭氧毁灭器204。臭氧毁灭器204远离饮用净水箱201的一端连接有呼吸器205。

前置过滤装置包括依次相连的自来水箱101、砂滤器104、炭滤器105、阻垢器106及微滤器107，该微滤器107与入水口相连。微滤器107与膜过滤装置109之间设有高压泵108、截止阀及止回阀。

这种纳、埃联合膜过滤中央净水机形成了自来水→自来水箱101→低压泵103→全自动砂滤器104→全自动炭滤器105→微滤器107→高压泵108→膜(超滤+纳滤+反渗透)过滤装置→饮用净水箱201→臭氧发生及混合消毒装置→紫外线灭菌装置→用水终端及智能IC计量卡表，这样的用水系统。

设置的回水管及回水过滤器210使饮用净水箱201与用水装置之间形成了这样的循环：饮用净水箱201→紫外线灭菌装置→循环变频恒压供水泵206→用水终端及智能IC计量卡表→回水过滤器→饮用净水箱201。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.纳、埃联合膜过滤中央净水机，其特征在于，包括依次相连的前置过滤装置、膜过滤装置及后置处理装置；所述膜过滤装置包括与前置过滤装置相连的入水口以及与后置处理装置相连的出水口，膜过滤装置还包括串联或者并联设置超滤膜元件、纳滤膜元件及反渗透膜元件。

2.根据权利要求1所述的纳、埃联合膜过滤中央净水机，其特征在于，所述后置处理装置包括饮用净水箱，该饮用净水箱的出口通过进水管与用水装置连接，进水管通过回水管与所述饮用净水箱连接，所述回水管的管路上设有回水过滤器。

3.根据权利要求2所述的纳、埃联合膜过滤中央净水机，其特征在于，所述进水管的管路上设置有紫外线消毒器。

4.根据权利要求2所述的纳、埃联合膜过滤中央净水机，其特征在于，所述饮用净水箱上连接有臭氧发生器，饮用净水箱的顶部设有排气口，该排气口连接有排气管，所述排气管的管路上设有臭氧毁灭器。

5.根据权利要求1所述的纳、埃联合膜过滤中央净水机，其特征在于，所述膜过滤装置的两端连接有清洗装置。

6.根据权利要求4所述的纳、埃联合膜过滤中央净水机，其特征在于，所述臭氧毁灭器远离饮用净水箱的一端连接有呼吸器。

7.根据权利要求1所述的纳、埃联合膜过滤中央净水机，其特征在于，所述前置过滤装置包括依次相连的自来水箱、砂滤器、炭滤器、阻垢器及微滤器，该微滤器与所述入水口相连。

8.根据权利要求7所述的纳、埃联合膜过滤中央净水机，其特征在于，所述微滤器与膜过滤装置之间设有高压泵、截止阀及止回阀。