CN108128910B - 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多条支路，在所述多条支路中能够形成全开的内循环冲洗流路，所述内循环冲洗流路将所述过滤装置的浓水出口和所述进水口连通。本发明提供的净水系统中设置有全开的内循环冲洗流路和全开的排废流路，由于内循环冲洗流路为全开状态，使得水在滤材表面形成高流速，堆积在滤材表面的污垢很容易被高速流动的水冲刷掉，能够有效延长过滤装置的使用寿命，另外，由于是通过水的内循环对滤材进行冲洗，有效节约水资源。

Description

净水系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及净水领域，特别是一种净水系统及其控制方法。

背景技术

传统净水系统的反渗透膜过滤装置的浓水出口直接连接排污管路，存在着回收率低，浓水排放量多的缺点。为提高净水系统的回收率，现有技术中对传统净水系统进行了结构上的改进，在反渗透膜过滤装置的浓水出口处连接一个排污管路和一个回水管路，排污管路进行浓水的排放，回水管路将浓水引入反渗透膜过滤装置的进水口进行再利用，通过交替打开排污管路和回水管路的方式使得部分浓水能够被引入反渗透膜过滤装置进行过滤，从而提高了净水系统的回收率。但现有的排污管路和回水管路上均设置有废水比，导致无论是排污和是回水管路打开时均处于节流状态，反渗透膜非常容易脏堵，严重缩减了反渗透膜的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种能够延长过滤装置的滤材使用寿命、节水的净水系统及其控制方法。

为达上述目的，一方面，本发明采用如下技术方案：

一种净水系统，包括过滤装置，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多条支路，在所述多条支路中能够形成全开的内循环冲洗流路，所述内循环冲洗流路将所述过滤装置的浓水出口和所述进水口连通。

优选地，所述净水系统在所述多条支路中还能够形成全开的排废流路，所述排废流路用于将所述过滤装置的浓水排出；和/或，

所述净水系统在所述多条支路中还能够形成节流的回水流路，所述回水流路将所述过滤装置的浓水出口和进水口连通；和/或，

在所述多条支路中还能够形成节流的第一排水流路，所述第一排水流路用于将所述过滤装置的浓水排出。

优选地，所述浓水排放单元还包括排水管，所述多条支路包括连接部分，所述连接部分的入口端与所述过滤装置的浓水出口连通，出口端连接并列的第三支路和第四支路，所述第三支路的出口端与所述过滤装置的进水口连通，所述第四支路的出口端连接所述排水管。

优选地，所述第三支路上设置有第一开关装置，或者所述第三支路上设置有仅允许水流向所述过滤装置的进水口方向流动的单向装置；和/或，

所述第四支路上设置有第二开关装置。

优选地，所述连接部分具有节流状态和/或全开状态，

节流状态的连接部分与所述第三支路形成所述回水流路，节流状态的连接部分与所述第四支路形成所述第一排水流路，全开状态的连接部分与所述第三支路形成所述内循环冲洗流路，全开状态的连接部分与所述第四支路形成所述排废流路。

优选地，所述连接部分包括并联设置的第一支路和第二支路，所述第一支路上设置有第一废水比，所述第二支路上设置有第三开关装置；或者，

所述连接部分包括第五支路，所述第五支路上设置有第一废水比电磁阀，所述第一废水比电磁阀构造为通电全开，断电节流；或者，

所述连接部分包括第七支路，所述第七支路上设置有第三废水比。

优选地，所述多条支路还包括第六支路，所述第六支路的一端与所述过滤装置的浓水出口连通，另一端连接所述排水管，所述第六支路能够形成所述净水系统的第二排水流路，所述第六支路构造为具有节流状态。

优选地，所述第六支路上设置有第二废水比。

优选地，所述第六支路构造为具有全开状态，全开状态的第六支路形成所述排废流路。

优选地，所述第六支路上设置有第二废水比电磁阀，所述第二废水比电磁阀构造为通电全开，断电节流。

优选地，所述排水管上设置有第四开关装置。

另一方面，本发明采用如下技术方案：

一种用于控制如上所述的净水系统的控制方法，所述净水系统具有冲洗模式，所述控制方法包括：在所述冲洗模式下，控制所述净水系统在第三状态和第四状态之间交替运行，在所述第三状态，控制所述内循环冲洗流路流通，所述排废流路截止，在所述第四状态，控制所述内循环冲洗流路截止，所述排废流路流通。

优选地，所述净水系统具有脉冲回流制水模式，所述控制方法包括：在所述脉冲回流制水模式下，控制所述净水系统在第一状态和第二状态之间交替运行，在所述第一状态，控制所述第一排水流路流通，所述回水流路截止，在所述第二状态，所述第一排水流路截止，所述回水流路流通。

优选地，所述净水系统还包括用于检测原水的水质的水质检测装置，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在第一状态下的持续时间a和在第二状态下的持续时间b。

优选地，所述时间b与时间a的比值b/a随检测的TDS值增大而减小；或者，

根据所述水质检测装置检测的TDS值确定所述净水系统的回收率，根据所述回收率确定所述时间a和时间b。

本发明提供的净水系统中设置有全开的内循环冲洗流路和全开的排废流路，由于内循环冲洗流路为全开状态，使得水在滤材表面形成高流速，堆积在滤材表面的污垢很容易被高速流动的水冲刷掉，能够有效延长过滤装置的使用寿命，另外，由于是通过水的内循环对滤材进行冲洗，有效节约水资源。

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4示出本发明具体实施方式提供的净水系统的示意图之四；

图5示出本发明具体实施方式提供的净水系统的示意图之五。

图中，103、进水阀；104、稳压泵；105、水质检测装置；200、预处理单元；300、反渗透膜过滤装置；400、浓水排放单元；411、第一支路；412、第一废水比；421、第二支路；422、第三开关装置；431、第三支路；432、逆止阀；433、第一开关装置；441、第四支路；442、第二开关装置；451、第五支路；452、第一废水比电磁阀；461、第六支路；462、第二废水比；463、第二废水比电磁阀；471、第七支路；472、第三废水比；481、排水管；482、第四开关装置；500、出水单元；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。

可以理解的是，本申请中所述的废水比指的是在净水设备正常使用过程中节流程度不可调的节流装置。

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优选经减压阀连接原水进口，原水经减压阀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可以采用串联或并联方式，包括但不限于是pp棉+活性炭、折纸滤芯+活性炭、超滤膜+活性炭和两支GAC并联等。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过滤装置300，当然，可以理解的是，反渗透膜过滤装置300也可以由其他具有过滤功能的结构替代。反渗透膜过滤装置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，出水单元优选包括两条支路，一条为压力桶管道，压力桶管道的末端连接压力桶，压力桶管道上优选设置有高压开关；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，经反渗透膜过滤装置300处理后的净水可经压力桶管道进入压力桶中储存，也可经纯水管道521以及鹅颈水龙头522流出供用户使用。在其他的实施例中，也可以省去压力桶。

浓水出口连接浓水排放单元400，浓水排放单元400包括多条支路，在多条支路中能够形成全开的内循环冲洗流路，内循环流路将过滤装置的浓水出口和进水口连通，如此，在对反渗透膜过滤装置300进行冲洗时，能够使得水流在进水口、反渗透膜的进水侧空间以及浓水出口之间形成高速的循环流动，由于内循环冲洗流路为全开状态，使得水在滤材表面形成高流速，堆积在滤材表面的污垢很容易被高速流动的水冲刷掉，能够有效延长反渗透膜过滤装置300的使用寿命，另外，由于是通过水的内循环对滤材进行冲洗，有效节约水资源。

进一步地，多条支路中还能够形成全开的排废流路、节流的回水流路以及节流的第一排水流路，其中，排废流路用于将反渗透膜过滤装置300的浓水排出，回水流路将反渗透膜过滤装置300的浓水出口和进水口连通，第一排水流路用于将反渗透膜过滤装置300的浓水排出。

如此，使得净水系统可以根据具体工况进行各种模式的切换，例如，净水系统具有冲洗模式，在冲洗模式下，控制净水系统在第三状态和第四状态之间交替运行，在第三状态，控制内循环冲洗流路流通，排废流路截止，使得水流在进水口、反渗透膜的进水侧空间以及浓水出口之间形成高速的循环流动，实现对反渗透膜的有效冲洗，在第四状态，控制内循环冲洗流路截止，排废流路流通，从而将冲洗后的污垢迅速排出净水系统。

再例如，净水系统还具有脉冲回流制水模式，在脉冲回流制水模式下，控制净水系统在第一状态和第二状态之间交替运行，在第一状态，控制第一排水流路流通，回水流路截止，此时排出的浓水流量较大，回收率较低，在第二状态，第一排水流路截止，回水流路流通，由浓水出口排出的浓水返回到反渗透膜过滤装置300的进水口重新进行过滤，此时回收率较高。通过控制净水系统在第一状态和第二状态之间交替运行，一方面能够扰乱反渗透膜结垢，另一方面能够保持反渗透膜的膜前压力稳定，另外，通过控制第一状态和第二状态的运行时间能够调节净水系统的回收率(后面有具体介绍)。

多条支路的设置方式以及连接方式不限，能够形成上述的流路即可，例如，在图1所示的实施例中，多条支路包括连接部分，连接部分的入口端与反渗透膜过滤装置300的浓水出口连通，出口端连接并列的第三支路431和第四支路441，第三支路431的出口端与反渗透膜过滤装置300的进水口连通，优选地，第三支路431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过滤装置300的水压稳定，浓水排放单元还包括用于将浓水排出净水系统的排水管481，第四支路441的出口端连接排水管481。

其中，连接部分具有节流状态和全开状态，如此，节流状态的连接部分与第三支路431形成回水流路，全开状态的连接部分与第三支路431形成内循环冲洗流路，节流状态的连接部分与第四支路441形成第一排水流路，全开状态的连接部分与第四支路441形成排废流路。

为了实现连接部分的节流状态和全开状态，在图1所示的实施例中，连接部分包括并联设置的第一支路411和第二支路421，第一支路411上设置有第一废水比412，第二支路421上设置有第三开关装置422，当第三开关装置422打开时，第二支路421流通，在水压的作用下，水流不会流向第一支路411，使得连接部分呈全开状态，而当第三开关装置422关闭时，第二支路421截止，水流向第一支路411，使得连接部分呈节流状态。

在替代的实施例中，如图3和图4所示，第一支路411和第二支路421由第五支路451替代，第五支路451上设置有第一废水比电磁阀452，第一废水比电磁阀452构造为通电全开断电节流，如此，通过控制第一废水比电磁阀452的通断电即可实现连接部分节流状态和全开状态的切换。

为了方便控制第三支路431和第四支路441的流通和截止，优选地，在第三支路431上设置有第一开关装置433，第四支路441上设置有第二开关装置442，第一开关装置433和第二开关装置442可以为任意能够控制第三支路431和第四支路441的流通/截止状态的结构，例如，在图2和图4所示的实施例中，第一开关装置433和第二开关装置442均为电磁阀，通过电磁阀的开关控制相应支路的开关，在图1和图3所示的实施例中，第一开关装置433由单向装置替代，单向装置设置为仅允许第三支路433中的水流向反渗透膜过滤装置300的进水口方向流动，单向装置例如为图1和3中所示的逆止阀432。

进一步优选地，浓水排放单元400还包括第六支路461，第六支路461的一端与反渗透膜过滤装置300的浓水出口连通，另一端连接排水管481，第六支路461形成净水系统的第二排水流路，第六支路461具有节流状态，例如，在图1至图4所示的实施例中，第六支路461上设置有第二废水比462，系统在脉冲回流制水模式下，第六支路461能够持续进行排废。

下面以图1所示的净水系统具体介绍其控制方法，图2至图4所示结构形式的净水系统的控制方法与图1类似，不再赘述。

在净水系统运行脉冲回流制水模式时，控制净水系统在第一状态与第二状态之间交替运行，在第一状态，打开第二开关装置442，关闭第三开关装置422，反渗透膜过滤装置300的浓水出口流出的水依次经第一支路411、第四支路441和排水管481排出净水系统，在第二状态，关闭第三开关装置422和第二开关装置442，反渗透膜过滤装置300的浓水出口流出的水依次经第一支路411和第三支路431返回到反渗透膜过滤装置300的进水口重新进行过滤。如此，使得反渗透膜表面的水质环境不断发生变化，即可扰乱反渗透膜结垢，从而有效保护反渗透膜，同时，在两种状态下，流经稳压泵104的水流量基本不变，因此能够保持反渗透膜的膜前压力稳定。优选地，当净水系统进入脉冲回流制水模式时首先在第一状态下运行。

在净水系统运行冲洗模式时，控制净水系统在第三状态和第四状态之间交替运行，在第三状态，打开第三开关装置422，关闭第二开关装置442，反渗透膜过滤装置300的浓水出口流出的水依次经第二支路421和第三支路431返回到反渗透膜过滤装置300的进水口，从而形成水流的高速循环流动，以对反渗透膜的有效冲洗，在第四状态，打开第三开关装置422和第二开关装置442，反渗透膜过滤装置300的浓水出口流出的水依次经第二支路421、第三支路431和排水管481排出净水系统，从而将冲洗后的污垢迅速排出净水系统。

在另外的实施例中，连接部分也可以只具有节流状态，例如，在图5所示的实施例中，连接部分包括第七支路471，第七支路471上设置有第三废水比472，此时为了使得净水系统能够同样实现图1至4所示净水系统的功能，第六支路461构造为具有节流状态和全开状态，通过全开状态的第六支路461来形成净水系统的排废流路。具体地，如图5所示，第六支路461上设置有第二废水比电磁阀463，第二废水比电磁阀463构造为通电全开、断电节流，此时的排水管481上还设置有第四开关装置482，例如可以为电磁阀。可以理解的是，第二废水比电磁阀463也可以由并联的电磁阀和废水比替代。

图5所示的净水系统的控制方法为，在净水系统运行脉冲回流制水模式时，第二废水比电磁阀463断电节流，进行持续的排废，控制净水系统在第一状态与第二状态之间交替运行，在第一状态，打开第二开关装置442和第四开关装置482，反渗透膜过滤装置300的浓水出口流出的水依次经第七支路471、第四支路441和排水管481排出净水系统，在第二状态，关闭第二开关装置442，第四开关装置482保持打开状态，反渗透膜过滤装置300的浓水出口流出的水依次经第七支路471和第三支路431返回到反渗透膜过滤装置300的进水口重新进行过滤。

在净水系统运行冲洗模式时，第二废水比电磁阀463通电全开，控制净水系统在第三状态和第四状态之间交替运行，在第三状态，打开第二开关装置442，关闭第四开关装置482，反渗透膜过滤装置300的浓水出口流出的水依次经第六支路461、第四支路441和第三支路431返回到反渗透膜过滤装置300的进水口，从而形成水流的高速循环流动，以对反渗透膜的有效冲洗，在第四状态，打开第四开关装置482，关闭第二开关装置442，反渗透膜过滤装置300的浓水出口流出的水依次经第六支路461和排水管481排出净水系统，从而将冲洗后的污垢迅速排出净水系统。

上述对各个电磁阀的控制可由控制单元来实现，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，净水系统还包括用于检测原水或反渗透膜过滤装置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)。

进一步地，由于第一状态下的回收率较低，而第二状态下的回收率较高，因此，可通过控制第一状态和第二状态的持续时间即可对净水系统的整体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，通过控制第一状态下的持续时间a和第二状态下的持续时间b来调节综合回收率。优选地，时间b与时间a的比值b/a随检测的TDS值增大而减小，即，TDS值越大，说明水质越差，则控制第一状态的持续时间增加，以避免反渗透膜结垢。例如，将TDS值划分为4个范围，不同的TDS值范围与时间比的对应关系如下表所示。

表中，t1<t2<t3，0＜k₁＜k₂＜k₃＜k₄。

在替代的实施例中，也可以通过水质监测装置检测的TDS值确定净水系统的回收率，例如，将TDS划分为4个范围，不同的TDS范围与回收率的对应关系如下表所示。

表中，t1<t2<t3，n＞m₁＞m₂＞m₃＞m₄＞m。其中，m为第一状态下的回收率，n为第二状态下的回收率，且m＜n，再根据设定的回收率通过电控程序选择a和b的比例，在一个具体的实施例中，设第一状态下的纯水流量为v₁、浓水+纯水流量为w₁，第二状态下的纯水流量为v₂，浓水+纯水流量为w₂，回收率x＝(v₁*a+v₂*b)/(w₁*a+w₂*b)，则得到b/a＝(x*w₁-v₁)/(v₂-x*w₂)。

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 (12)

1.一种净水系统，其特征在于，包括过滤装置，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多条支路，在所述多条支路中能够形成全开的内循环冲洗流路，所述内循环冲洗流路将所述过滤装置的浓水出口和所述进水口连通；

所述浓水排放单元还包括排水管，所述多条支路包括连接部分，所述连接部分的入口端与所述过滤装置的浓水出口连通，出口端连接并列的第三支路和第四支路，所述第三支路的出口端与所述过滤装置的进水口连通，所述第四支路的出口端连接所述排水管，所述第三支路的出口端接入稳压泵的上游侧管路；

所述连接部分具有节流状态和/或全开状态，节流状态的连接部分与所述第三支路形成回水流路，节流状态的连接部分与所述第四支路形成第一排水流路，全开状态的连接部分与所述第三支路形成所述内循环冲洗流路，全开状态的连接部分与所述第四支路形成排废流路；

所述连接部分包括并联设置的第一支路和第二支路，所述第一支路上设置有第一废水比，所述第二支路上设置有第三开关装置；或者，所述连接部分包括第五支路，所述第五支路上设置有第一废水比电磁阀，所述第一废水比电磁阀构造为通电全开，断电节流；或者，所述连接部分包括第七支路，所述第七支路上设置有第三废水比。

2.根据权利要求1所述的净水系统，其特征在于，所述净水系统在所述多条支路中还能够形成全开的排废流路，所述排废流路用于将所述过滤装置的浓水排出；和/或，

所述净水系统在所述多条支路中还能够形成节流的回水流路，所述回水流路将所述过滤装置的浓水出口和进水口连通；和/或，

在所述多条支路中还能够形成节流的第一排水流路，所述第一排水流路用于将所述过滤装置的浓水排出。

3.根据权利要求1所述的净水系统，其特征在于，所述第三支路上设置有第一开关装置，或者所述第三支路上设置有仅允许水流向所述过滤装置的进水口方向流动的单向装置；和/或，

所述第四支路上设置有第二开关装置。

4.根据权利要求1所述的净水系统，其特征在于，所述多条支路还包括第六支路，所述第六支路的一端与所述过滤装置的浓水出口连通，另一端连接所述排水管，所述第六支路能够形成所述净水系统的第二排水流路，所述第六支路构造为具有节流状态。

5.根据权利要求4所述的净水系统，其特征在于，所述第六支路上设置有第二废水比。

6.根据权利要求4所述的净水系统，其特征在于，所述第六支路构造为具有全开状态，全开状态的第六支路形成所述排废流路。

7.根据权利要求6所述的净水系统，其特征在于，所述第六支路上设置有第二废水比电磁阀，所述第二废水比电磁阀构造为通电全开，断电节流。

8.根据权利要求7所述的净水系统，其特征在于，所述排水管上设置有第四开关装置。

9.一种用于控制如权利要求1至8之一所述的净水系统的控制方法，其特征在于，所述净水系统具有冲洗模式，所述控制方法包括：在所述冲洗模式下，控制所述净水系统在第三状态和第四状态之间交替运行，在所述第三状态，控制所述内循环冲洗流路流通，所述排废流路截止，在所述第四状态，控制所述内循环冲洗流路截止，所述排废流路流通。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述净水系统具有脉冲回流制水模式，所述控制方法包括：在所述脉冲回流制水模式下，控制所述净水系统在第一状态和第二状态之间交替运行，在所述第一状态，控制所述第一排水流路流通，所述回水流路截止，在所述第二状态，所述第一排水流路截止，所述回水流路流通。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述净水系统还包括用于检测原水的水质的水质检测装置，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在第一状态下的持续时间a和在第二状态下的持续时间b。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述时间b与时间a的比值b/a随检测的TDS值增大而减小；或者，

根据所述水质检测装置检测的TDS值确定所述净水系统的回收率，根据所述回收率确定所述时间a和时间b。