CN105366857A - 光伏与市电互补的五种水处理方式一体化户用净水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光伏行业及净水水处理技术领域，具体地说是涉及一种光伏与市电互补的五种水处理方式的一体化户用净水装置。本发明包括供能系统、五种水处理单元、蓄水装置。由于本发明一种光伏与市电互补的五种水处理方式的一体化户用净水装置设置了五层水处理方式，使饮用水得到充分过滤，该装置的供能系统可在市电与太阳能光伏之间简单、可靠切换工作，非常适合在我国南方连续阴雨天气下使用，太阳能电池得不到充足阳光照射使得蓄电池亏电时，系统将自动启动市电交流给净水装置供电，也非常适合我国西北部地区，以及偏远农村地区的日常高质量饮用水制备。
Description
技术领域
本发明涉及光伏行业及净水水处理技术领域，具体地说是涉及一种光伏与市电互补的五种水处理方式的一体化户用净水装置。
背景技术
目前，使用净水装置已是大势所趋，政府及个人都越来越重视饮水健康。净水装置能减少污染次数，保证水的质量，预防疾病，提高人民健康水平，保证社会稳定具有重要的意义，具有非常好的经济、社会、生态效益。
偏远地区更需要净水器。广大的农村和一些偏远地区的用水条件之恶劣让人触目惊心，这些地区比城市更需要净水产品。人们对喝上无污染的水的渴望以及生活习惯的不断改变，净水装置越来越不可或缺。新产品的不断出现和相关技术的趋于成熟，更扩宽了净水装置的应用范围。
基于我国西北广大地区，特别是偏远无电、无自来水地区，研发推广一种新型的、光伏驱动的、能满足较大需求的净水装置势在必行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种光伏与市电互补的五种水处理方式的一体化户用净水装置，该装置的供能系统可在市电与太阳能光伏之间简单、可靠切换工作，非常适合在我国南方连续阴雨天气下使用，太阳能电池得不到充足阳光照射使得蓄电池亏电时，系统将自动启动市电交流给净水装置供电，也非常适合我国西北部地区，以及偏远农村地区的日常高质量饮用水制备。
本发明一种光伏与市电互补的五种水处理方式的一体化户用净水装置通过下述技术方案予以实现：一种光伏与市电互补的五种水处理方式的一体化户用净水装置包括供能系统、五种水处理单元、蓄水装置，所述供能系统包括市电、太阳能电池、蓄电池、单片机、交流接入控制电路、电压检测电路、电流检测电路、充电电路、净水器，所述市电与交流接入控制电路输入端连接，交流接入控制电路输出端与净水器输入端连接；所述太阳能电池输出端分别与充电电路和电压检测电路的输入端连接，充电电路输出端分别与蓄电池和电压检测电路输入端连接，蓄电池输出端与电压检测电路输入端连接，电压检测电路输出端与单片机输入端连接，单片机输出端与交流接入控制电路输入端连接；所述蓄电池输出端与电流检测电路输入端连接，电流检测电路输出端与单片机输入端连接。
本发明一种光伏与市电互补的五种水处理方式的一体化户用净水装置与现有技术相比较有如下有益效果：本发明的供能系统可同时检测太阳能电池及蓄电池电压，并反馈至单片机比较，若太阳能电池电压大于蓄电池电压，则单片机控制充电电路，由太阳能电池对蓄电池进行充电。
电流检测电路连接蓄电池和单片机，电流检测电路将蓄电池电流反馈给单片机，单片机根据蓄电池电压、电流与净水器使用时间计算出蓄电池当前容量，当蓄电池当前容量低于额定容量的30%时，太阳能电池也无法工作（夜晚或连续阴雨天气情况下）时，即刻启动市电通过交流接入控制电路为净水器供电，并同时对蓄电池进行充电。
本发明的净水系统是五种水处理单元的一体化净水装置，由接触过滤+活性炭吸附过滤+超滤膜过滤+除氟滤料过滤+过流式紫外线杀菌五种水处理单元组成。
接触过滤是在在水中加入混凝剂，水和混凝剂在流经砂滤柱时与滤料反复接触并碰撞滤料，同时混凝反应也在进行，当混凝絮体达到一定大小时会被截留在砂滤柱空隙中，进一步吸附水中其它的细小絮体，使水质得到澄清。
活性炭吸附过滤是活性炭过滤器是将水中悬浮状态的污染物进行截留的过程，被截留的悬浮物充塞于活性炭间的空隙。滤层孔隙尺度以及孔隙率的大小，随活性炭料粒度的加大而增大。即活性炭粒度越粗，可容纳悬浮物的空间越大。其表现为过滤能力增强，纳污能力增加，截污量增大。同时，活性炭滤层孔隙越大，水中悬浮物越能被更深地输送至下一层活性炭滤层，在有足够保护厚度的条件下，悬浮物可以更多地被截留，使中下层滤层更好地发挥截留作用，机组截污量增加。
本发明采用的接触过滤及活性炭吸附过滤采用同体积滤柱，安装于蓄水装置的中段水箱内。
超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一。以大分子与小分子分离为目的，膜孔径在20－1000A°之间。中空纤维超滤器（膜）具有单位容器内充填密度高，占地面积小等优点。中空纤维超滤器是本发明的超滤工艺首选。
除氟滤料过滤原理同活性炭吸附过滤，主要区别是滤料的选择，本发明选择经过成熟的羟基磷灰石除氟滤料。
净水装置的出水口安装过流式紫外线杀菌器，紫外线杀菌波段主要介于50～300nm之间，其中以253.7nm波长的杀菌能力最强。当水或空气中的各种细菌病毒经过紫外线（253.7nm波长）照射区域时，紫外线穿透微生物的细胞膜和细胞核，破坏核酸（DNA或RNA）的分子键，使其失去复制能力或失去活性而死亡，从而在不使用任何化学药物的情况下杀灭水或空气中所有的细菌病毒。
由于本发明一种光伏与市电互补的五种水处理方式的一体化户用净水装置设置了五层水处理方式，使饮用水得到充分过滤，该装置的供能系统可在市电与太阳能光伏之间简单、可靠切换工作，非常适合在我国南方连续阴雨天气下使用，太阳能电池得不到充足阳光照射使得蓄电池亏电时，系统将自动启动市电交流给净水装置供电，也非常适合我国西北部地区，以及偏远农村地区的日常高质量饮用水制备。
附图说明
本发明一种光伏与市电互补的五种水处理方式的一体化户用净水装置有如下附图：
图1是本发明一种光伏与市电互补的五种水处理方式的一体化户用净水装置供能系统电路结构示意图；
图2是本发明一种光伏与市电互补的五种水处理方式的一体化户用净水装置净水系统及蓄水装置结构示意图。
其中：1、市电；2、太阳能电池；3、蓄电池；4、单片机；5、交流接入控制电路；6、电压检测电路；7、电流检测电路；8、充电电路；9、净水系统；10、接触过滤器；11、活性炭吸附过滤器；12、中空纤维超滤器；13、除氟过滤器；14、过流式紫外线杀菌器；15、进水口；16、出水口；17、中段水箱；18、末段水箱；19、第一加压泵；20、第一清洗泵；21、第二清洗泵；22、第二加压泵。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明一种光伏与市电互补的五种水处理方式的一体化户用净水装置技术方案作进一步描述。
如图1－图2所示，本发明一种光伏与市电互补的五种水处理方式的一体化户用净水装置，所述净水装置包括供能系统、五种水处理单元、蓄水装置，所述供能系统包括市电1、太阳能电池2、蓄电池3、单片机4、交流接入控制电路5、电压检测电路6、电流检测电路7、充电电路8、净水系统9，所述市电1与交流接入控制电路5输入端连接，交流接入控制电路5输出端与净水系统9输入端连接；所述太阳能电池2输出端分别与充电电路8和电压检测电路6的输入端连接，充电电路8输出端分别与蓄电池3和电压检测电路6输入端连接，蓄电池3输出端与电压检测电路6输入端连接，电压检测电路6输出端与单片机4输入端连接，单片机4输出端与交流接入控制电路5输入端连接；所述蓄电池3输出端与电流检测电路7输入端连接，电流检测电路7输出端与单片机4输入端连接。
进一步地，所述的五种水处理单元包括设置在中段水箱17内的接触过滤10和活性炭吸附过滤11以及设置在末段水箱18内的中空纤维超滤器12、除氟过滤器13和过流式紫外线杀菌器11五种水处理单元。
进一步地，所述蓄水装置包括中段水箱17、未段水箱18，所述中段水箱17集成接触过滤10和活性炭吸附过滤11处理单元，未段水箱18集成中空纤维超滤器12和除氟过滤器13处理单元，出水口16输入端安装设置过流式紫外线杀菌器14处理单元。
进一步地，中段水箱17出水口安装设置有第一清洗泵20，未段水箱18出水口安装设置有第二清洗泵21，中段水箱17使用末段水箱净水进行接触过滤与活性炭吸附过滤柱的反冲洗，未段水箱使用出水口纯净水进行超滤膜过滤与除氟滤料过滤柱的反冲洗。
进一步地，所述中段水箱17包括第一加压泵19、接触过滤器10和活性炭过滤器11，所述第一加压泵19输入端与原水进水口15输出端连接，第一加压泵19输出端与接触过滤器10输入端连接，接触过滤器10输出端与活性炭吸附过滤器11输入端连接，活性炭吸附过滤器11输出端与第一清洗泵20输入端连接；所述末段水箱18包括第二加压泵22、中空纤维超滤器12、除氟过滤器13，所述第一清洗泵20输出端与末段水箱18内的第二加压泵22输入端连接，第二加压泵22输出端与中空纤维超滤器12输入端连接，中空纤维超滤器12输出端与除氟过滤器13输入端连接，除氟过滤器13输出端串联连接第二清洗泵21，第二清洗泵21输出端与过流式紫外线杀菌器14输入端连接，过流式紫外线杀菌器14输出端与出水口16连接。
实施例1。
本发明一种光伏与市电互补的五种水处理方式的一体化户用净水装置，所述净水装置包括供能系统、五种水处理单元、蓄水装置，所述供能系统包括市电1、太阳能电池2、蓄电池3、单片机4、交流接入控制电路5、电压检测电路6、电流检测电路7、充电电路8、净水系统9，所述市电1与交流接入控制电路5输入端连接，交流接入控制电路5输出端与净水系统9输入端连接；所述太阳能电池2输出端分别与充电电路8和电压检测电路6的输入端连接，充电电路8输出端分别与蓄电池3和电压检测电路6输入端连接，蓄电池3输出端与电压检测电路6输入端连接，电压检测电路6输出端与单片机4输入端连接，单片机4输出端与交流接入控制电路5输入端连接；所述蓄电池3输出端与电流检测电路7输入端连接，电流检测电路7输出端与单片机4输入端连接。
优选地，所述的五种水处理单元包括设置在中段水箱17内的接触过滤10和活性炭吸附过滤11以及设置在末段水箱18内的中空纤维超滤器12、除氟过滤器13和过流式紫外线杀菌器11五种水处理单元。
优选地，所述蓄水装置包括中段水箱17、未段水箱18，所述中段水箱17集成接触过滤10和活性炭吸附过滤11处理单元，未段水箱18集成中空纤维超滤器12和除氟过滤器13处理单元，出水口16输入端安装设置过流式紫外线杀菌器14处理单元。
优选地，中段水箱17出水口安装设置有第一清洗泵20，未段水箱18出水口安装设置有第二清洗泵21，中段水箱17使用末段水箱净水进行接触过滤与活性炭吸附过滤柱的反冲洗，未段水箱使用出水口纯净水进行超滤膜过滤与除氟滤料过滤柱的反冲洗。
优选地，所述中段水箱17包括第一加压泵19、接触过滤器10和活性炭过滤器11，所述第一加压泵19输入端与原水进水口15输出端连接，第一加压泵19输出端与接触过滤器10输入端连接，接触过滤器10输出端与活性炭吸附过滤器11输入端连接，活性炭吸附过滤器11输出端与第一清洗泵20输入端连接；所述末段水箱18包括第二加压泵22、中空纤维超滤器12、除氟过滤器13，所述第一清洗泵20输出端与末段水箱18内的第二加压泵22输入端连接，第二加压泵22输出端与中空纤维超滤器12输入端连接，中空纤维超滤器12输出端与除氟过滤器13输入端连接，除氟过滤器13输出端串联连接第二清洗泵21，第二清洗泵21输出端与过流式紫外线杀菌器14输入端连接，过流式紫外线杀菌器14输出端与出水口16连接。
结合附图，本发明一种光伏与市电互补的五种水处理方式的一体化户用净水装置实施如下：
1、供能系统
充电电路8连接太阳能电池2、蓄电池3和单片机4，交流接入控制电路5连接市电、净水系统9和单片机4，电压检测电路6连接充电电路8、太阳能电池2、蓄电池3和单片机4，可同时检测太阳能电池2及蓄电池3电压，并反馈至单片机4比较，若太阳能电池2电压大于蓄电池3电压，则单片机4控制充电电路8，由太阳能电池2对蓄电池3进行充电。
电流检测电路7连接蓄电池3和单片机4，电流检测电路7将蓄电池3电流反馈给单片机4，单片机4根据蓄电池电压、电流与净水系统9使用时间计算出蓄电池3当前容量，当蓄电池3当前容量低于额定容量的30%时，太阳能电池2也无法工作（夜晚或连续阴雨天气情况下）时，即刻启动市电1通过交流接入控制电路5为净水系统9供电，并同时对蓄电池3进行充电。
2、净水系统9及蓄水装置
净水系统8是五种水处理单元的一体化净水装置，由接触过滤器10+活性炭吸附过滤器11+超滤膜过滤器12+除氟滤料过滤器13+过流式紫外线杀菌器14五种水处理单元组成。
接触过滤器10是在在水中加入混凝剂，水和混凝剂在流经砂滤柱时与滤料反复接触并碰撞滤料，同时混凝反应也在进行，当混凝絮体达到一定大小时会被截留在砂滤柱空隙中，进一步吸附水中其它的细小絮体，使水质得到澄清。
活性炭吸附过滤器11是活性炭过滤器是将水中悬浮状态的污染物进行截留的过程，被截留的悬浮物充塞于活性炭间的空隙。滤层孔隙尺度以及孔隙率的大小，随活性炭料粒度的加大而增大。即活性炭粒度越粗，可容纳悬浮物的空间越大。其表现为过滤能力增强，纳污能力增加，截污量增大。同时，活性炭滤层孔隙越大，水中悬浮物越能被更深地输送至下一层活性炭滤层，在有足够保护厚度的条件下，悬浮物可以更多地被截留，使中下层滤层更好地发挥截留作用，机组截污量增加。
本发明采用的接触过滤及活性炭吸附过滤采用同体积滤柱，安装于蓄水装置的中段水箱内。中段水箱的动力装置为加压泵。
超滤是中空纤维超滤器（膜），其以压力为推动力的膜分离技术之一。以大分子与小分子分离为目的，膜孔径在20－1000A°之间。中空纤维超滤器（膜）具有单位容器内充填密度高，占地面积小等优点。中空纤维超滤器是本发明的超滤工艺首选。
除氟滤料过滤器13原理同活性炭吸附过滤，主要区别是滤料的选择，本发明选择经过成熟的羟基磷灰石除氟滤料。
中空纤维超滤器12及除氟滤柱过滤器13安装于蓄水装置的末段水箱18内，未段水箱18的动力装置同样为加压泵22。
净水装置的出水口安装过流式紫外线杀菌器14，紫外线杀菌波段主要介于50～300nm之间，其中以253.7nm波长的杀菌能力最强。当水或空气中的各种细菌病毒经过紫外线（253.7nm波长）照射区域时，紫外线穿透微生物的细胞膜和细胞核，破坏核酸（DNA或RNA）的分子键，使其失去复制能力或失去活性而死亡，从而在不使用任何化学药物的情况下杀灭水或空气中所有的细菌病毒。
同时，中段及未段水箱安装有清洗泵，与之配套的是接触过滤、活性炭吸附过滤、超滤膜过滤、除氟滤料过滤的滤柱的冲洗管道。中段水箱17使用末段水箱18净水进行接触过滤与活性炭吸附过滤滤柱的反冲洗，未段水箱使用出水口纯净水进行超滤膜过滤与除氟滤料过滤滤柱的反冲洗。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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 (5)
1.一种光伏与市电互补的五种水处理方式的一体化户用净水装置，其特征在于：所述净水装置包括供能系统、五种水处理单元、蓄水装置，所述供能系统包括市电（1）、太阳能电池（2）、蓄电池（3）、单片机（4）、交流接入控制电路（5）、电压检测电路（6）、电流检测电路（7）、充电电路（8）、净水系统（9），所述市电（1）与交流接入控制电路（5）输入端连接，交流接入控制电路（5）输出端与净水系统（9）输入端连接；所述太阳能电池（2）输出端分别与充电电路（8）和电压检测电路（6）的输入端连接，充电电路（8）输出端分别与蓄电池（3）和电压检测电路（6）输入端连接，蓄电池（3）输出端与电压检测电路（6）输入端连接，电压检测电路（6）输出端与单片机（4）输入端连接，单片机（4）输出端与交流接入控制电路（5）输入端连接；所述蓄电池（3）输出端与电流检测电路（7）输入端连接，电流检测电路（7）输出端与单片机（4）输入端连接。
2.根据权利要求1所述的光伏与市电互补的五种水处理单元的一体化净水装置，其特征在于：所述的五种水处理单元包括设置在中段水箱（17）内的接触过滤（10）和活性炭吸附过滤（11）以及设置在末段水箱（18）内的中空纤维超滤器（12）、除氟过滤器（13）和过流式紫外线杀菌器（11）五种水处理单元。
3.根据权利要求1所述的光伏与市电互补的五种水处理单元的一体化净水装置，其特征在于：所述蓄水装置包括中段水箱（17）、未段水箱（18），所述中段水箱（17）集成接触过滤（10）和活性炭吸附过滤（11）水处理单元，未段水箱（18）集成中空纤维超滤器（12）和除氟过滤器（13）水处理单元，出水口（16）输入端安装设置过流式紫外线杀菌器（14）处理单元。
4.根据权利要求3所述的光伏与市电互补的五种水处理单元的一体化净水装置，其特征在于：所述中段水箱（17）出水口安装设置有第一清洗泵（20），未段水箱（18）出水口安装设置有第二清洗泵（21），中段水箱（17）使用末段水箱净水进行接触过滤与活性炭吸附过滤柱的反冲洗，未段水箱使用出水口纯净水进行超滤膜过滤与除氟滤料过滤柱的反冲洗。
5.根据权利要求3所述的光伏与市电互补的五种水处理单元的一体化净水装置，其特征在于：所述中段水箱（17）包括第一加压泵（19）、接触过滤器（10）和活性炭过滤器（11），所述第一加压泵（19）输入端与原水进水口（15）输出端连接，第一加压泵（19）输出端与接触过滤器（10）输入端连接，接触过滤器（10）输出端与活性炭吸附过滤器（11）输入端连接，活性炭吸附过滤器（11）输出端与第一清洗泵（20）输入端连接；所述末段水箱（18）包括第二加压泵（22）、中空纤维超滤器（12）、除氟过滤器（13），所述第一清洗泵（20）输出端与末段水箱（18）内的第二加压泵（22）输入端连接，第二加压泵（22）输出端与中空纤维超滤器（12）输入端连接，中空纤维超滤器（12）输出端与除氟过滤器（13）输入端连接，除氟过滤器（13）输出端串联连接第二清洗泵（21），第二清洗泵（21）输出端与过流式紫外线杀菌器（14）输入端连接，过流式紫外线杀菌器（14）输出端与出水口（16）连接。
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