CN106865803A - 净水系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种净水系统及其控制方法。该净水系统包括控制单元和过滤装置，所述过滤装置具有进水口、浓水出口和净水出口，所述浓水出口连接有浓水排放单元，所述浓水排放单元包括第一排水支路和回水支路，所述回水支路的出口端与所述过滤装置的进水口连接，所述控制单元用于控制所述第一排水支路和所述回水支路以调节所述净水系统的综合回收率。本发明提供的净水系统具有第一排水支路和回水支路，通过控制单元对两支路进行控制可改变净水系统的回收率，以适应不同水质的要求，排水和回水相结合的方式能够保证系统压力的稳定性。

Description

净水系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及净水领域，更具体地涉及一种净水系统及其控制方法。

背景技术

在节水的倡导下，很多净水产品都提升了回收率，但是由于我国地域辽阔，不同地区的水质差异非常大，不同水质对净水产品的回收率要求不同，当TDS值过高时，应该降低回收率以防止过滤装置结垢，而当TDS至较低时，可适当提高回收率以节约用水。现有技术中主要是通过可调式废水比来改变废水流量的大小，以达到调解回收率的目的，但是可调式废水比的结构复杂，成本较高，且改变废水流量值对净水系统内的压力影响较大，进而影响净水产品的整体性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种回收率可调、且系统压力稳定的净水系统及其控制方法。

为达上述目的，第一方面，本申请提供一种净水系统。

一种净水系统，包括控制单元和过滤装置，所述过滤装置具有进水口、浓水出口和净水出口，所述浓水出口连接有浓水排放单元，所述浓水排放单元包括第一排水支路和回水支路，所述回水支路的出口端与所述过滤装置的进水口连接，所述控制单元用于控制所述第一排水支路和所述回水支路以调节所述净水系统的综合回收率。

优选地，所述控制单元用于控制所述第一排水支路和所述回水支路的流量以调节所述净水系统的综合回收率；或者，

所述控制单元用于控制所述第一排水支路和所述回水支路的开关时间以调节所述净水系统的综合回收率。

优选地，所述浓水排放单元还包括第二排水支路，所述第二排水支路具有全开的第一状态以及节流的第二状态，所述第二排水支路能够在第一状态与第二状态之间切换。

优选地，所述第一排水支路上设置有第一开关装置和第一节流装置；和/或，

所述回水支路上设置有第二开关装置和第二节流装置。

优选地，所述第一排水支路和所述回水支路上均设置有开关装置，并且共用一个节流装置。

优选地，所述节流装置为废水比。

优选地，所述过滤装置的进水口处设置有稳压装置，所述回水支路的出口端接入所述稳压装置的上游侧管路。

优选地，所述净水系统还包括用于检测原水或所述过滤装置排出的浓水的TDS值的水质检测装置。

第二方面，本申请提供一种净水系统的控制方法。

一种如上所述的净水系统的控制方法，所述净水系统包括脉冲模式和回流模式，当所述净水系统处于脉冲模式时，所述第一排水支路打开，所述回水支路关闭，当所述净水系统处于回流模式时，所述回水支路打开，所述第一排水支路关闭；

所述控制方法包括：控制所述净水系统交替运行所述脉冲模式和所述回流模式。

优选地，所述净水系统还包括用于检测原水或所述过滤装置排出的浓水的TDS值的水质检测装置，所述控制方法还包括：根据所述水质检测装置检测的TDS值控制所述净水系统运行脉冲模式的时间x和运行回流模式的时间y的比值k。

优选地，所述净水系统运行脉冲模式的时间x和运行回流模式的时间y的比值k随检测的TDS值的增大而增大。

优选地，根据所述水质检测装置检测的TDS值确定所述净水系统的目标综合回收率，并根据确定的所述目标综合回收率以及净水系统分别在脉冲模式和回流模式的默认回收率计算得到所述净水系统运行脉冲模式的时间x和运行回流模式的时间y的比值k。

优选地，所述净水系统的目标综合回收率随检测的TDS值的增大而减小。

优选地，根据净水系统内的水温分别对所述净水系统在脉冲模式和/或回流模式的默认回收率进行修正。

优选地，不同的水温对应不同的温度校正系数，根据当前水温对应的温度校正系数得到当前水温下净水系统分别在脉冲模式和/或回流模式的纯水流量，进而得到当前水温下净水系统分别在脉冲模式和/或回流模式的回收率，并将得到的回收率分别替换所述净水系统在脉冲模式和/或回流模式的默认回收率。

本发明提供的净水系统具有第一排水支路和回水支路，通过控制单元对两支路进行控制可改变净水系统的回收率，以适应不同水质的要求，排水和回水相结合的方式能够保证系统压力的稳定性。

本发明提供的净水系统的控制方法通过控制净水系统交替运行脉冲模式和回流模式，对过滤装置形成脉冲式的冲洗，从而进一步扰乱过滤装置结垢。进一步地，通过控制净水系统运行脉冲模式和回流模式的时间达到调节回收率的效果，调节范围广，控制精确。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出本发明具体实施方式提供的净水系统的示意图之一；

图2示出本发明具体实施方式提供的净水系统的示意图之二；

图3示出本发明具体实施方式提供的净水系统的示意图之三。

图中，101、减压阀；102、低压开关；103、进水阀；104、稳压泵；105、水质检测装置；106、第二逆止阀；200、预处理单元；201、第一预处理滤芯；202、第二预处理滤芯；300、反渗透膜处理单元；400、浓水排放单元；411、第一排水支路；412、第一排水电磁阀；421、回水支路；422、第一逆止阀；423、第二排水电磁阀；430、废水比；441、第二排水支路；442、冲洗电磁阀；443、第三排水电磁阀；444、废水比；500、出水单元；511、压力桶管道；512、压力桶；513、高压开关；521、纯水管道；522、鹅颈水龙头；523、后处理单元。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本申请提供了一种净水系统，典型地，如图1所示，包括经管路依次连接预处理单元200、过滤装置、浓水排放单元400以及出水单元500。预处理单元200经减压阀101连接原水进口，原水经减压阀101减压后进入预处理单元200进行预处理，然后经过滤装置进行过滤，过滤后的净水进入出水单元500，浓水进入浓水排放单元400。其中，预处理单元200例如包括PP棉滤芯、活性炭滤芯和/或超滤膜滤芯，优选包括第一预处理滤芯201和第二预处理滤芯202，第一预处理滤芯201为PP棉滤芯，第二预处理滤芯202为活性炭滤芯。预处理单元200依次经低压开关102、进水阀103和稳压泵104与过滤装置连接。过滤装置例如可以为反渗透膜处理单元300，当然，可以理解的是，反渗透膜处理单元300也可以由其他具有过滤功能的结构替代。反渗透膜处理单元300具有进水口、浓水出口和净水出口，其中，进水口与稳压泵104连接，净水出口连接出水单元500，出水单元包括两条支路，一条为压力桶管道511，压力桶管道511的末端连接压力桶512，压力桶管道511上优选设置有高压开关513；另一条为纯水管道521，纯水管道521的末端连接鹅颈水龙头522，纯水管道521上优选设置有后处理单元523，后处理单元523例如可以为复合滤芯(例如碳棒+超滤膜)或者后置活性炭滤芯，经反渗透膜处理单元300处理后的净水可经压力桶管道511进入压力桶512中储存，也可经纯水管道521以及鹅颈水龙头522流出供用户使用。

浓水出口连接浓水排放单元400，浓水排放单元400包括第一排水支路411和回水支路421。其中，第一排水支路411用于排出废水。回水支路421的出口端与反渗透膜处理单元300的进水口连接，用于将浓水引回反渗透膜处理单元300进行再次过滤。净水系统还包括控制单元，通过控制单元对两支路的控制可改变净水系统的综合回收率(回收率即指净水量占总原水量的百分比)，以适应不同水质的要求，具体地，当第一排水支路411的流量较大时净水系统的综合回收率较低，当回水支路421的流量较大时净水系统的综合回收率较高。优选地，回水支路421的出口端接入稳压泵104的上游侧管路，从而保证进入反渗透膜处理单元300的水压稳定。

可以理解的是，控制单元对两支路的控制可以是对两支路上流量进行控制，也可以是通过对两支路的开关时间进行控制。在一个实施例中，第一排水支路411上设置有第一流量调节阀，回水支路421上设置有第二流量调节阀，通过控制单元控制第一流量调节阀和第二流量调节阀对流量进行调节，进而改变净水系统的综合回收率。在另一个实施例中，第一排水支路411上设置有第一开关装置和第一节流装置，通过第二开关装置来控制第一排水支路411内水路的开关，第一节流装置用于控制第一排水支路411的排水流量，使得第一排水支路能够进行定量排水，回水支路421上设置有第二开关装置和第二节流装置，通过第二开关装置来控制回水支路421内水路的开关，第二节流装置用于控制回水支路421的回水流量，使得回水支路421能够进行定量回水。优选地，第一排水支路411和回水支路421可以共用一个节流装置，具体地，如图1中所示，第一排水支路411上设置有第一排水电磁阀412，控制单元能够控制第一排水电磁阀412的打开和关闭，回水支路421上设置有第一逆止阀422，第一逆止阀422仅允许水流由反渗透膜处理单元300的浓水出口向进水口的方向流动，即切断回水支路421中水流由反渗透膜处理单元300进水口向浓水出口方向的流路。第一排水支路411与回水支路421并联后再与节流装置串联，该节流装置优选为废水比430。控制单元通过控制第一排水电磁阀412打开和关闭的时间来调节净水系统的综合回收率(后面有具体介绍)。控制单元的具体结构不限，能够实现上述的控制功能即可，例如可以为单片机、控制芯片等。

进一步优选地，浓水排放单元400还包括第二排水支路441，第二排水支路441具有全开的第一状态以及节流的第二状态，第二排水支路能够在第一状态与第二状态之间切换，例如，第二排水支路大部分时间均处于节流的第二状态，持续排出少量的废水，每间隔一段时间(例如一个小时)切换至全开的第一状态一定的时间，从而对反渗透膜处理单元300的反渗透膜进行全面的冲洗，如此，通过第二排水支路441能够持续排出废水，从而保持对反渗透膜处理单元300中的反渗透膜的冲洗，避免反渗透膜结垢。优选地，第二排水支路441上设置有冲洗电磁阀442。冲洗电磁阀442通电全开，断电节流，当冲洗电磁阀442断电节流时，冲洗电磁阀442限定的流量小于废水比430限定的流量。

进一步优选地，净水系统还包括用于检测原水或反渗透膜处理单元300排出的浓水的TDS值的水质检测装置105，从而可根据检测的TDS值对浓水排放单元400进行控制(后面有具体介绍)。水质检测装置105的设置位置不限，优选如图1所示，设置在低压开关102与进水阀103之间。

进一步优选地，在反渗透膜处理单元300的净水出口与出水单元500之间设置有第二逆止阀106，第二逆止阀106限制水从出水单元500向净水出口方向流动，进一步提高系统运行的可靠性。

进一步地，该净水系统包括脉冲模式和回流模式，其中，脉冲模式为：第一排水支路411打开，优选能够进行定量排水，回水支路421关闭，具体到图1所示的实施例中，第一排水电磁阀412打开，由于水通过第一排水支路411和第二排水支路441排出，在水压的作用下，浓水不会经回水支路421向反渗透膜处理单元300的进水口流动，相当于回水支路421关闭，此时净水系统的回收率较低。回流模式为：回水支路421打开，优选能够进行定量回水，第一排水支路411关闭，具体到图1所示的实施例中，第一排水电磁阀412关闭，由于水仅能够通过第二排水支路441排出，在水压的作用下，一部分水会经回水支路421流回反渗透膜处理单元300中进行再次过滤，此时净水系统的回收率较高。优选地，控制净水系统交替运行脉冲模式和回流模式，一方面，能够对反渗透膜形成脉冲式的冲洗，使得反渗透膜表面的水质环境不断发生变化，从而扰乱反渗透膜结垢，另一方面，脉冲模式和回流模式的交替运行能够保持系统内压力的相对稳定，从而保证系统性能的可靠性。

进一步地，由于脉冲模式的回收率较低，而回流模式的回收率较高，因此，可通过控制脉冲模式和回流模式的时间即可对净水系统的整体回收率(即本文中所述的综合回收率)进行精确的调节，并可实现无级调节且调节范围广，从而适应不同水质的需求。

具体地，通过控制脉冲模式的时间x和回流模式的时间y的比值k来调节综合回收率，具体到如图1所示的实施例中，时间x为第一排水电磁阀412打开的时间，时间y为第一排水电磁阀412关闭的时间。优选地，可根据原水或者反渗透膜处理单元300排出的浓水的TDS值来直接控制比值k的大小，比值k随检测的TDS值的增大而增大，即，TDS值越大，说明水质越差，则控制脉冲模式的时间增加，以避免反渗透膜结垢。例如，建立TDS值与比值k的函数关系，根据水质检测装置105检测的TDS值以及函数关系计算获得比值k，再例如，设定多个不同的TDS值范围，每个TDS值范围对应一个比值，判断水质检测装置105检测的TDS值所在的TDS值范围，并将比值k设定为该TDS值范围所对应的比值。以将TDS值划分为4个范围为例，TDS值范围与比值的对应关系如下表所示：

其中，a＜b＜c＜d，0＜k1＜k2＜k3＜k4。

在一个具体应用的实施例中，净水系统采用100G稳压泵、160mL/min冲洗电磁阀和500mL/min的废水比。两种工作模式的性能参数如下表，表中参数在标准温度即25℃条件下测试，此表中的回收率可作为默认回收率预存在净水系统的控制器中。

以120秒为一个周期即x+y＝120秒，根据原水TDS值范围设定x和y的不同时间比例，并计算综合回收率，综合回收率的计算公式为：

。具体数值如下：

TDS范围	x对应时间/s	y对应时间/s	x与y的比值	综合回收率％
					[0，250)	10	110	11:1	63.7％
[250，500)	30	90	3:1	57.8％
					[500，800)	80	40	1:2	42.9％
[800，+∞)	110	10	1:11	34.0％

在替代的实施例中，还可根据水质检测装置105检测的TDS值确定净水系统的目标综合回收率(即向净水系统设定的综合回收率的目标值，也即净水系统的综合回收率的设定值)，根据确定的目标综合回收率以及净水系统分别在脉冲模式和回流模式的默认回收率来计算得到净水系统运行脉冲模式的时间x和运行回流模式的时间y的比值k，具体地，根据公式：

来求得x与y的比值。即，TDS值越大，说明水质越差，则控制目标综合回收率降低，以避免反渗透膜结垢。例如，建立TDS值与目标综合回收率的函数关系，根据检测的TDS值以及函数关系计算获得目标综合回收率，再例如，设定多个不同的TDS值范围，每个TDS值范围对应一个目标综合回收率值，判断水质检测装置检测的TDS值所在的TDS值范围，则目标综合回收率为该TDS值范围所对应的综合回收率值。

在一个具体应用的实施例中，净水系统采用100G稳压泵、160mL/min冲洗电磁阀和500mL/min的废水比。原水的不同TDS值范围对应的目标综合回收率如下表所示：

TDS范围/ppm	[0，250)	[250，500)	[500，800)	[800，+∞)
					目标综合回收率％	65％	55％	45％	35％

根据确定的目标综合回收率以及净水系统分别在脉冲模式和回流模式的默认回收率能够计算出比值k，同样以120s为一个周期，则得到不同TDS值范围对应的比值k及x和y如下表所示：

TDS范围	目标综合回收率％	x与y的比值	x对应时间/s	y对应时间/s
					[0，250)	65％	1:19	6	114
[250，500)	55％	1:2	40	80
					[500，800)	45％	3:2	72	48
[800，+∞)	35％	8:1	107	13

当然，也可以省去水质检测装置，通过手动测试原水或浓水的TDS值，然后通过手动调节目标综合回收率。例如，净水系统具有多个档位，例如包括高档、中高档、中档及低档，用户可根据检测的TDS值所属的范围对档位进行调节，对应关系如下表所示：

TDS范围	档位	x与y的比值	综合回收率％
				[0，250)	高档	1:11	63.7％
[250，500)	中高档	1:3	57.8％
				[500，800)	中档	2:1	42.9％
[800，+∞)	低档	11:1	34.0％

进一步优选地，引入温度因素对净水系统在脉冲模式和回流模式的默认回收率进行修正，保证反渗透膜前压力基本保持不变，从而进一步提高对净水系统的综合回收率的调节精确性。优选地，不同的水温对应不同的温度校正系数，根据当前水温对应的温度校正系数得到当前水温下净水系统分别在脉冲模式和回流模式的纯水流量，例如，纯水流量＝默认纯水流量(在25℃条件下检测的纯水流量)/温度校正系数，进而得到当前水温下净水系统分别在脉冲模式和回流模式的回收率，并将得到的回收率分别替换净水系统在脉冲模式和回流模式的默认回收率，采用替换后的回收率进行k值的计算。温度校正系数随温度的降低而增大。

在一个具体的实施例中，净水系统两种模式在不同温度下的性能参数如下：

可根据当前净水系统内的水温获得净水系统分别在回流模式和脉冲模式的回收率，进而能够对净水系统的综合回收率进行更加精确的控制。

在替代的实施例中，如图2所示，第一排水支路411上设置第二排水电磁阀423来替代第一逆止阀422，当净水系统运行脉冲模式时将第二排水电磁阀423关闭，当净水系统运行回流模式时将第二排水电磁阀423打开。

在替代的实施例中，如图3所示，将第二排水支路441设置为两条并联的管路，其中一条管路上设置第三排水电磁阀443，另一条管路上设置废水比444，既能够达到与设置冲洗电磁阀442相同的效果。

本申请提供的净水系统及其控制方法可广泛应用于各种净水产品中，例如净水机、饮水机等。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (15)

1.一种净水系统，其特征在于，包括控制单元和过滤装置，所述过滤装置具有进水口、浓水出口和净水出口，所述浓水出口连接有浓水排放单元，所述浓水排放单元包括第一排水支路和回水支路，所述回水支路的出口端与所述过滤装置的进水口连接，所述控制单元用于控制所述第一排水支路和所述回水支路以调节所述净水系统的综合回收率。

2.根据权利要求1所述的净水系统，其特征在于，所述控制单元用于控制所述第一排水支路和所述回水支路的流量以调节所述净水系统的综合回收率；或者，

所述控制单元用于控制所述第一排水支路和所述回水支路的开关时间以调节所述净水系统的综合回收率。

3.根据权利要求1所述的净水系统，其特征在于，所述浓水排放单元还包括第二排水支路，所述第二排水支路具有全开的第一状态以及节流的第二状态，所述第二排水支路能够在第一状态与第二状态之间切换。

4.根据权利要求1所述的净水系统，其特征在于，所述第一排水支路上设置有第一开关装置和第一节流装置；和/或，

所述回水支路上设置有第二开关装置和第二节流装置。

5.根据权利要求1所述的净水系统，其特征在于，所述第一排水支路和所述回水支路上均设置有开关装置，并且所述第一排水支路和所述回水支路共用一个节流装置。

6.根据权利要求5所述的净水系统，其特征在于，所述节流装置为废水比。

7.根据权利要求1所述的净水系统，其特征在于，所述过滤装置的进水口处设置有稳压装置，所述回水支路的出口端接入所述稳压装置的上游侧管路。

8.根据权利要求1所述的净水系统，其特征在于，所述净水系统还包括用于检测原水或所述过滤装置排出的浓水的TDS值的水质检测装置。

9.一种如权利要求1至8任一项所述的净水系统的控制方法，其特征在于，所述净水系统包括脉冲模式和回流模式，当所述净水系统处于脉冲模式时，所述第一排水支路打开，所述回水支路关闭，当所述净水系统处于回流模式时，所述回水支路打开，所述第一排水支路关闭；

所述控制方法包括：控制所述净水系统交替运行所述脉冲模式和所述回流模式。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述净水系统还包括用于检测原水或所述过滤装置排出的浓水的TDS值的水质检测装置，所述控制方法还包括：根据所述水质检测装置检测的TDS值控制所述净水系统运行脉冲模式的时间x和运行回流模式的时间y的比值k。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述净水系统运行脉冲模式的时间x和运行回流模式的时间y的比值k随检测的TDS值的增大而增大。

12.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，根据所述水质检测装置检测的TDS值确定所述净水系统的目标综合回收率，并根据确定的所述目标综合回收率以及净水系统分别在脉冲模式和回流模式的默认回收率计算得到所述净水系统运行脉冲模式的时间x和运行回流模式的时间y的比值k。

13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述净水系统的目标综合回收率随检测的TDS值的增大而减小。

14.根据权利要求12或13所述的控制方法，其特征在于，根据净水系统内的水温分别对所述净水系统在脉冲模式和/或回流模式的默认回收率进行修正。

15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，不同的水温对应不同的温度校正系数，根据当前水温对应的温度校正系数得到当前水温下净水系统分别在脉冲模式和/或回流模式的纯水流量，进而得到当前水温下净水系统分别在脉冲模式和/或回流模式的回收率，并将得到的回收率分别替换所述净水系统在脉冲模式和/或回流模式的默认回收率。