CN105621531A - 节能节水长寿命纯净水机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低能耗节水使用周期长的纯净水机，属于家庭日用设备技术领域。其特征是：本纯净水机是将净化膜系统产出的净水及浓水都收集到一个封闭压力容器内，分别进入到柔性膜袋内的净水腔及膜袋与压力容器间的浓水腔。浓水腔出水口接一个循环泵，把浓水再次打入到净化膜系统的进水端。净水腔有压力控制器，控制循环泵的低开高关，而浓水腔有压力控制器，控制进水电磁阀的低开高关，保证浓水与纯水的及时供给与补充。

Description

节能节水长寿命纯净水机

技术领域

本发明专利涉及一种低能耗节水耐用的纯净水机，尤其是针对传统纯净水机排放的浓水量大，膜更换周期短，存在大量的浪费而设计的发明装置，并且还具有节能效果。属于生活日用设备技术领域。

背景技术

随着社会的发展，环境与资源问题显得越来越迫切，而目前作为污水资源化的最有前景的膜技术成为发展最快速的水处理技术，但是受到膜法处理水工艺的限制，膜折旧成本高及水利用率低，已经成为一个主要的问题。如家用反渗透纯水机一般水利用率为30％，反渗透膜寿命一年，其它微滤、活性碳滤芯三个月，如果水利用率50％，则反渗透膜寿命则要低于0.5年。一台平均按产水量为50L，则每天排放浓水量达到165L，如果全国按净水机5000万台计算，则每天浪费用水量要达到825万吨水。据有关部门统计，北京每天因此浪费水量达20万吨以上。根据日本、美国的家用净水器占有率的估算，我国家用纯净水机将占到50％，达到2亿台，则每天浪费水量将达到3.2亿吨，数字惊人。同样，超滤及微滤因为没有浓水排放或少的浓水排放而造成膜污染严重，膜使用寿命短，经济性差。

为了达到节水的目的，在家用纯净水机的浓水利用与工艺改进方面，当前已经有了较多改进的方案与办法，基本是从以下几个方面来解决水回收率问题、膜污染与能耗问题。

1、浓水回流办法

在美国专利20080296224REVERSEOSMOSISPUMPSYSTEM通过对浓水的回流，能达到节水节的目的，但在浓水中的过高的无机盐具有较高的结垢倾向，会对膜产生较为严重的污染。所以通常会采用定期的净水脉冲膜表。在美国专利20080296224METHODANDSYSTEMTOFLUSHANROSYSTEM，则采取在RO系统的进水端与产水端之间加了一个净水反冲的装置，这样可以减少浓水对膜的污染，提高膜的寿命与效能。反洗会降低水的利用率。

2、浓水存贮与利用

在专利200420077870.0一种节水型家用净水器，其采取了净水桶学浸入在原水桶中的方式，通过对浓水的存贮，并定期排放，达到了节水的目的，但由于其设计是采用了较为特别的浓水贮水桶，所以适用性较窄，对当前的家用净水器浓排水没办法利用。中国专利200420120193.6家用净水机节水控制装置及使用，该装置的家用净水机这个专利中则采用在膜水处理系统的浓水排放管上连接有一个节水控制装置，该节水控制装置由压力控制器和继电器构成，其在排放龙头不排放浓水时，使得家用净水机停止工作。但是其存在着设备因为用水的间歇性形成净水机的频繁起动，造成泵与膜的寿命下降问题。

3、采取隔膜式贮水桶的专利技术

200720078489.X家用纯净水机储水单元实用新型专利中，采取了一个柔性隔膜来将纯净水的净水与原水分开，代替传统的充气式储水桶。没有采取浓水的再循环使用，且没有考虑到浓水的回用功能。

综上所述，只是部分使问题缓解。但存在着适用性差，投入高，占地大，使用不便等问题，得不到推广。本发明充分利用纯净水机的应用特点，净水器使用者的使用特点，旨在不增加纯净水机占用体积与材料成本的基础上，采取了比较巧妙的工艺过程与设备改进，水利用效率由原来的30％提高到100％，净水的回收率由原来的30％提高到75％以上，使电能耗也相应下降20％。同时，使用方便，占地小，不需要维护，并能提高进水温度、贮存原水、稳定水压，提高了过滤效率，并延长了核心元件的使用寿命。

发明专利内容

本发明的目的是通过如下技术方案来实现，具体内容见图表1。

1、一种节能节水长寿命的纯净水机，该装置三部分组成，包括：

一个净化膜系统；一个水能贮存系统；一个控制与泵阀系统。

2、用于实现权利要求1的装置的方法，该方法包括下列步骤：

2.1净化膜系统指采取膜法处理将水与其它物质分离开的处理装置，主要的膜材料为微滤、超滤、反渗透(含纳滤)等一种或几种材料组合，也可以含活性碳、石英砂等预处理、深度处理相组合的净水装置，但都存在着一个进水端、净水端及浓水端。

2.2水能贮存系统，是由密闭压力容器及在其内部的柔性膜袋组成，

2.3控制与泵阀系统是由一个循环泵及一个进水电磁阀及二个控制器，进水电磁阀门是安装在来水进膜前的管线上，且循环泵出水管线要进入电磁阀与膜进水端中间的位置上。

3、用于实现权利要求2.2的装置的方法，该方法包括下列步骤：

3.1一个密闭压力容器是由任何工程材料组成，保证其机械性能、力学性能、加工性能及环保健康安全等性能的材料，如不锈钢、ABS、玻璃钢、或复合材料等，材料尺寸不限。

3.2柔性膜袋，是一个有弹性、防水柔性袋，可以是食品级聚乙烯、聚丙烯、硅橡胶等；其袋内形成的腔体为净水腔，而袋外与压力容器间的腔体为浓水腔。

3.3浓水腔有1个进水接口，1个出水接口，出水口接1个浓水止回阀。

3.4净水腔有1个出水口，出水口上接1个纯水止回阀，

3.5净水腔与浓水腔容器比为1∶10～10∶1，通常为4∶1。

4、实现权利要求2.3的装置方法，还包括

4.1浓水腔压力控制器给出一个电磁阀的开关压力值，0.01mpa～1mpa；通常选择0.1mpa(开)～0.3mpa(关)；

4.2净水腔压力控制器给出一个循环泵的开关压力值，0.01mpa～1mpa，通常选择0.2mpa(开)～0.4mpa(关)；

本专利可以作为家用纯净水机的工艺，可以生产新的纯净水机，也可以应用到当前家用纯净水机上，实现了技术的升级改造。也可以用于其它中小型家用民用及工用纯净水机，总体其具有以下优点：

1、节水，水的利用率达100％，净水回收率达70％以上。

2、节能，不启动泵，只利用水压也能制水。因为贮水作用使进水温度得到提高，提高了产水量，节约了电能节能达50％以上。

3、节耗材，平时用水就会对膜表面进行冲洗，且循环用水，减少了预处理耗材的负荷，因此，使用成本低。

4、贮水，可以贮存部份原水，以备不时之需。

5、恒压，减少了因为水压高低而产生不利影响。

6、空间少。将浓水桶原水桶净水桶合三为一，且用水方便。

7、使用维护方便，不增加成本，不仅仅适用于新机，也可以对已用纯净水机的升级改造。

8、浓水桶为保持低于自来水压，且通常时有常闭电磁阀，并有止回阀进行控制，因此不会对自来水产生污染。

下面参照附图和实施例再进一步叙述本发明：

附图说明

图1是本发明专利所述装置的示意图。

1.净化膜系统22柔性膜袋28净水进口止回阀34进水电磁阀

11膜进水端23净水腔29浓水出水止回阀35自来水龙头

12膜净水端24浓水腔3控制与泵阀系统36净水龙头

13膜浓水端25压力桶净水进水口31循环泵37浓水龙头

2能水贮存系统26压力桶浓水进水口32净水压力控制器2+3纯净水机节能

21密闭压力桶27压力桶浓水出水口33浓水压力控制器节水伴侣

实施一、节能节水长寿命纯净水机的运行过程

1、按示意图1所示将净化膜系统1与能水贮存系统2与控制与泵阀系统3联接起来。并将所有的手动阀门自来水龙头35，净水龙头36及浓水龙头37都关闭状态。测得自来水压力为0.5mpa，将浓水压力控制器的低高压设定值分别设定为为0.1mpa(开)～0.3mpa(关)；净水压力控制器的低高压设定值分别设定为为0.2mpa(开)～0.4mpa(关)；

2、水压制水状态。浓水压力控制器33的低压值为0.1map，此时浓水腔24没有水，则浓水桶压力低于0.1mpa，则浓水压力控制器33接通，进水电磁阀35通电后，打开电磁阀，则自来水通过电磁阀门进水。自来水通过进水电磁阀35、经过循环泵31进入到膜进水端11，在压力作用下，一部分原水透过膜变为纯净水流从膜净水端12进入到净水腔23。而另一部分原水则浓缩成为浓水从膜浓水端13流入到浓水腔24。密闭压力容器21内不断的充入水而使压力升高，当压力达到净水压力控制器32的低压设定值0.2mpa时，则压力控制器由原来的常开状态，变成闭合接通电路，则循环泵31打开。进入到循环泵增压制水状态。

3、循环泵增压制水状态。在进水电磁阀34打开，循环泵31打开，这种情况下，作用到净化膜系统1上的运行压力为原水压力0.5mpa，与循环泵31压力0.3mpa之和，增加的压力会使原水加速地向浓水腔24加水与净水腔23制水，浓水区24压力及净水区23压力也会明显增加。当浓水压力达到浓水压力控制器33的高压设定值0.3mpa，则浓水压力控制器33就断开电路，则进水电磁阀断电关闭。则纯净水机进入到了循环泵单一制水阶段。

4、循环泵单一制水阶段，因为进水电磁阀34的关闭，只能利用浓水再次循环来制水，这时，在循环泵31的作用下，会将浓水腔24里的浓水升压泵送到净化膜系统1，部分浓水回到浓水腔23，而部分净水进入到净水腔24。因为净水腔24是柔性净化膜袋22围成的，所以在没有达到净水腔24满位时，浓水腔23压力及净水腔24压力值相等，都不会变化都等到0.3mpa。但随着不断的制水，净水腔24不断增大，当满了之后，净水腔24压力升高而浓水腔23压力降低，当净水腔24压力达到净水压力控制器32的高压设定值0.4mpa时，；则会关闭循环泵31，这时是一个净水腔23饱满的状态。

5、对外排水状态。上述三个状态，只要打开净水龙头36或浓水龙头37，因为压力都要高于0.1mpa，所以都会有压力将水流出到不高于1m的龙头。如果单用净水，先是净水压力下降，等到低于0.2mpa净水腔24压力控制器的低位设计值，则循环泵31打开。进入循环泵31单一制水状态。当再进一步用水而使水压低于0.1mpa，浓水压力控制器33的低位设定值时，则进入循环泵增压制水状态。同样，当单一使用浓水，如果净水腔24满的状态，则净水压力不下降，而单一是浓水压力下降，直到下降到0.1mpa，也就是浓水压力控制器33低压设定值时，则系统进入到水压制水状态。

实施二、将本发明用于反渗透净水机的节水节能改造

图2传统反渗透纯净水机的工艺流程及节水节能改造接线图

1、将本发明能水贮存系统2与控制与泵阀系统3，这两部份集成为一个单独的装置命名为纯净水机节能节水伴侣2+3，然后通过更换不同的膜及膜集成系统进行实验。

2、将市场上最为常用的反渗透纯净水机，其结构示如示意图2，将其进出水端按所标记，将其接到净水机节能节水伴侣2+3上，然后重复实施一所进行的操作，来进行应用实验，并与原机同等并行实验。

3、膜产水量，出水水质，膜寿命，电耗进行测试、分析、计录。

4、结果分析。膜产水量较原纯净水机提高50％，出水水质较原水质下降10％，主要是透盐量提高，一价盐占的量较大，主要指标满足纯净水饮用标准。膜寿命，预处理滤芯更换周期延长一倍，反渗透使用时间延长50％。另外，出水速度提高200％，频繁开机次数减少30％。电能节约80％。综上所述达到了节水节能节耗材的目的与作用。

实施三、节水节能长寿命超滤机的实验

图3传统超滤净水机的工艺流程及节水节能改造接线图

1.将市场上最为常用的超滤膜其结构见示意图2，并按其进出水的标注形式，按示意图1，将其接到净水机节能节水伴侣2+3上，然后重复实施一所进行的操作，来进行应用实验，并与原机同等并行实验。

2.重新设定调整浓水压力控制器给出一个电磁阀的开关压力值，选择0.1mpa(开)～0.15mpa(关)；净水压力控制器开关压力值，0.2mpa(开)～0.3(关)mpa

3.膜产水量，出水水质，膜寿命，电耗进行测试分析计录。

4.分析结果。膜产水量较原纯净水机提高100％，出水水质较原水质没有下降，膜寿命，使用时间延长100％。另外，出水速度提高200％，电能由原来的不消耗，到现在消耗值为0.01元/吨。综上所述达到了节水节耗材的目的与作用。

Claims (4)

1.一种节能节水长寿命的纯净水机，该装置三部分组成，包括：

一个净化膜系统；一个水能贮存系统；一个控制与泵阀系统。

2.用于实现权利要求1的装置的方法，该方法包括下列步骤：

2.1净化膜系统指采取膜法处理将水与其它物质分离开的处理装置，主要的膜材料为微滤、超滤、反渗透(含纳滤)等一种或几种材料组合，也可以含活性碳、石英砂等预处理、深度处理相组合的净水装置，但都存在着一个进水端、净水端及浓水端。

2.2水能贮存系统，是由密闭压力容器及在其内部的柔性膜袋组成，

2.3控制与泵阀系统是由一个循环泵及一个进水电磁阀及二个控制器，进水电磁阀门是安装在来水进膜前的管线上，且循环泵出水管线要进入电磁阀与膜进水端中间的位置上。

3.用于实现权利要求2.2的装置的方法，该方法包括下列步骤：

3.1一个密闭压力容器是由任何工程材料组成，保证其机械性能、力学性能、加工性能及环保健康安全等性能的材料，如不锈钢、ABS、玻璃钢、或复合材料等，材料尺寸不限。

3.2柔性膜袋，是一个有弹性、防水柔性袋，可以是食品级聚乙烯、聚丙烯、硅橡胶等；其袋内形成的腔体为净水腔，而袋外与压力容器间的腔体为浓水腔。

3.3浓水腔有1个进水接口，1个出水接口，出水口接1个浓水止回阀。

3.4净水腔有1个出水口，出水口上接1个纯水止回阀，

3.5净水腔与浓水腔容器比为1∶10～10∶1，通常为4∶1。

4.实现权利要求2.3的装置方法，还包括

4.1浓水腔压力控制器给出一个电磁阀的开关压力值，0.01mpa～1mpa；通常选择0.1mpa(开)～0.3mpa(关)；

4.2净水腔压力控制器给出一个循环泵的开关压力值，0.01mpa～1mpa，通常选择0.2mpa(开)～0.4mpa(关)。