CN110104711A - 一种开水速冷除垢制取饮用水工艺设备 - Google Patents

Abstract

一种开水速冷除垢制取饮用水工艺设备，适用于社区售水机，主要解决目前反渗透技术售水机浪费水资源及储水箱二次污染问题，包括电极加热罐，水垢过滤室，换热室，中转箱，储水箱及控制系统，电极加热罐利用高温及交流电杀菌技术的双重效果制取无菌饮用水，通过水垢过滤室滤除水垢，通过换热室将开水速冷并回收热能，再通过0.1‑0.01微米的精滤得到符合饮用水标准的无菌饮用水，该工艺设备零废水且节电可在制水过程中对售水机的全水系实时杀菌。

Description

一种开水速冷除垢制取饮用水工艺设备

技术领域

本发明涉及饮用水领域，特别涉及一种开水速冷除垢制取饮用水工艺设备，适合社区自动售水机。

背景技术

目前的社区自动售水机是以反渗透技术为主流的纯净水设备，它以市政自来水为原水经过多级保护性过滤再经过反渗透技术制售纯净水，由于反渗透技术的特性不可避免的产生一定量的“废水”，特别是“简易版”的社区售水机其水效（原水利用率）只有35%（国标水效标准最低准入门槛）即制取一杯纯净水扔掉两杯自来水，这是反渗透技术自动售水机最大的痛点，抛开浪费水资源问题就反渗透技术而言完全能够制取符合饮用水标准的纯净水，但就自动售水机而言它并非是现制现售而是预制一定量的水储存在储水箱中备用，而合格的饮用水并非是无菌的饮用水，（标准规定致病菌为零，菌落总数-杂菌小于100）由于售水机的储水箱没有有效的抑菌杀菌功能，因而储存在储水箱中的水在合适的温度环境下可能会迅速繁殖而使水的菌落总数超标为售水机埋下二次污染的隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种开水速冷除垢制取饮用水工艺设备，该工艺设备以自来水为原水在制取无菌饮用水的同时为零废水排放，该工艺设备在制水过程中可对售水机的全水系（包括取水口）实时杀菌。

根据本发明提供的一种开水速冷除垢制取饮用水工艺设备，包括电极加热罐，换热室，中转箱，储水箱及控制系统，其特征在于:还包括设有水垢滤网的过滤室，水垢滤网中放置有碳酸钙（水垢）颗粒或活性炭颗粒等能够诱发开水中水垢迅速成核的晶种，所述加热罐设在水垢滤网中，所述电极加热罐是微压式加热，加热罐中设有电极式加热装置，电极施加在水中的电压通过各水路绝缘管路（防电墙）的衰减使水系末端取水口自加热罐的电压保持在36V-220V之间以达到对全水系实时灭菌灭藻的目的，所述过滤室、换热室及中转箱自上至下设在同一绝缘箱体内，换热室上管板是过滤室底板，换热室下管板是中转箱顶板，所述加热罐通过密封圈与绝缘箱体密封固定，所述加热罐底部设有排水阀，所述排水阀是依靠三个均布在圆周上拉力相同的弹簧与加热罐出水口铰接密封，所述过滤室中还设有初级换热管，初级换热管是盘状的不锈钢波纹管水平放置在过滤室底部及水垢滤网外部，初级换热管进水口密闭固定在换热室的上管板上并与换热室相通，初级换热管出水口密闭穿过过滤室壳体并通过绝缘软管与加热罐进水口相通，所述换热室中设有一组并联的二级换热管，所述二级换热管是不锈钢波纹管制作的蛇状管，二级换热管内设有成膜芯棒，二级换热管出口设有限流孔板，所述二级换热管的进口端密闭固定在上管板上与过滤室相通，所述二级换热管的出口端密闭固定在下管板上与中转箱相通，中转箱下部设有水泵可将滤除水垢且冷却的“开水”通过微滤室精滤泵入储水箱中储存，所述控制系统包括总控制单元、电磁阀控制单元、加热控制单元、水泵控制单元，总控制单元包括设在储水箱上部的上水位浮球阀及设在储水箱下部的下水位浮球阀，总控制单元通过上水位浮球阀及下水位浮球阀的通断控制电磁阀控制单元及加热控制单元，电磁阀控制单元包括串联的加热罐水位浮球、过滤室上限水位浮球及中转箱上限水位浮球共同控制进水电磁阀的通断，水泵控制单元通过设在中转箱上限水位浮球下部的上水位浮球及中转箱下部的下水位浮球的通断控制水泵的开启与关闭。

本发明的有益效果是该工艺设备以自来水为原水在制取合格饮用水的同时为零废水排放是节水型设备符合国家节能环保的发展战略具有一定的社会效益同时该工艺设备在制水过程中利用高温及交流电杀菌技术的双重作用对全水系实时灭菌灭藻可完全杜绝售水机二次污染问题。

附图说明

图1是本发明一种开水速冷除垢制取饮用水工艺设备的示意图。

图1中 1储水箱，2储水箱下水位浮球阀，3储水箱上水位浮球阀，4储水箱进水口，5储水箱排空口，6加热罐，7加热罐进排气口，8投料孔塞，9投料孔，10加热电极，11加热罐水位浮球阀，12加热罐进水口，13密封圈，14水垢滤网，15过滤室，16过滤室上限水位浮球阀，17碳酸钙水垢微粒，18初级换热管，19初级换热管出水口，20换热室上管板，21换热管进水口,22二级换热管，23换热室,24中转箱排空口,25换热室下管板，26中转箱，27中转箱下水位浮球阀,28换热室排污阀，29中转箱排污阀,30中转箱上水位浮球阀,31水泵，32中转箱上限水位浮球阀,33二级换热管限流孔板,34二级换热管出水口，35强磁阻垢器，36进水电磁阀，37进水管路旁通阀，38二级换热管成膜芯棒，39换热室排空阀，40初级换热管进水口，41加热罐排水阀，42排水阀弹簧，43绝缘箱体，44过滤室进排气口，45微滤室进水口，46微滤室,47微滤芯，48微滤室出水口。

实施例

参考图1，储水箱1设在绝缘箱体43的上部，储水箱1的顶部设有储水箱进水口4及储水箱排空口5，储水箱1中还设有储水箱下水位浮球阀2及储水箱上水位浮球阀3，绝缘箱体43由换热室上管板20及换热室下管板25分割成过滤室15、换热室23及中转箱26，加热罐6（一次水容量3.5-4升）通过密封圈13与过滤室15形成相对密闭容器，过滤室15的上部还设有过滤室进排气口44，加热罐6的顶部分别设有投料孔塞8，投料孔9，加热电极10及加热罐水位浮球阀11及加热罐进水口12，加热罐6的内部设有加热罐进排气口7，加热罐6的底部设有过滤室上限水位浮球阀16及加热罐排水阀41，加热罐排水阀41通过均布在圆周上三个拉力相同的排水阀弹簧42与加热罐6出水口铰接密封，加热罐6设在水垢滤网14中，水垢滤网14的目数是300-450目，水垢滤网14底部距加热罐排水阀41的底部10-15cm,水垢滤网14的上口超过加热罐排水阀41的底部8-10cm，水垢滤网14内保持有平铺厚度2-3cm的粒度为250-350目的碳酸钙水垢微粒17，初级换热管18是用不锈钢波纹管制造的盘管水平放置在过滤室15的底部及水垢网滤14外部，初级换热管18（表面积0.25-0.3平方米）通过初级换热管进水口40密闭通过换热室上管板20与换热室23相通，初级换热管出水口19密闭穿过过滤室15的侧壁并通过耐热绝缘软管与加热罐进水口12接通，用不锈钢波纹管制造的一组并联的蛇形管二级换热管22（总表面积1.8-2平方米）垂直沉浸在换热室23中，二级换热管进水口21密闭固定在换热室上管板20上并与过滤室15相通，二级换热管出水口34密闭固定在换热室下管板25上并与中转箱26相通，二级换热管22内部同轴设有二级换热管成膜芯棒38，二级换热管成膜芯棒38与二级换热管22最小内径形成1-1.5mm间隙成为“薄膜”水流通道，二级换热管出水口34端口内部还设有二级换热管限流孔板33以调节换热速率，换热室23上部设有换热室排空阀39，换热室23底部设有进水电磁阀36及进水管路旁通阀37，还设有换热室排污阀28，进水管路上设有强磁阻垢器35，中转箱26上部设有中转箱排空口24及中转箱上限水位浮球阀32，中转箱26中部设有中转箱上水位浮球阀30，中转箱26下部设有中转箱下水位浮球阀27及水泵31，中转箱26底部设有中转箱排污阀29，微滤室46设在绝缘箱体43的上部，微滤室46内设有微滤芯47(精度0.01-0.1微米），微滤室46下部设有微滤室进水口45，微滤室46上部设有微滤室出水口48，水泵31的出水口通过绝缘软管与微滤室进水口45相通，微滤室出水口48通过绝缘软管与储水箱进水口4相通。

当储水箱1中无水时常闭的储水箱上水位浮球阀3及储水箱下水位浮球阀2均为接通状态，总控制单元控制加热控制单元及电磁阀控制单元工作，加热控制单元控制加热罐6中的加热电极10接通（加热罐6中有水时有负载无水时为空载），电磁阀控制单元还受串联且常闭的加热罐水位浮球阀11及过滤室上限水位浮球阀16及中转箱上限水位浮球阀32的控制，当加热罐6中无水时进水电磁阀36延时开启（延时时间较加热罐6的排水时间增加3-5秒），自来水通过进水电磁阀36直接进入换热室23再通过初级换热管18进入加热罐6中，当加热罐6中水位达到加热罐水位浮球阀11时进水电磁阀36关闭，加热罐6中的加热罐进排气口7为常开，当加热罐6中的蒸汽压力达0.015-0.02Mpa时加热罐进排气口7关闭，蒸汽压力达0.03-0.04Mpa时加热罐排水阀41由不断产生的蒸汽保持开启并将开水直接排入水垢滤网14中，当加热罐6中的水位低于加热罐水位浮球阀11时加热罐水位浮球阀11接通，电磁阀控制单元控制进水电磁阀36延时至加热罐6中的开水排净后开启，以此循环，开水排入水垢滤网14中后由于碳酸钙水垢微粒17的诱发开水中的碳酸钙迅速成核长大并被截留在水垢滤网14中，水垢滤网14的目数在300-450目之间时碳酸钙（水垢）截留率93-96%，（较高的水垢截留率可延长换热系统及微滤芯的维护时间）含有少量水垢的开水经初级换热管18初步降温6-8度后进入二级换热管22中由于二级换热管成膜芯棒38的作用进入二级换热管22中的水成“降膜”模式与换热室23中的水热交换降温，换热室23的容水量是加热罐6一次排水量的4-6倍，可将初步冷却的开水水温降低至高出自来水进水温度8-10度之间，（换热室23的容水量小不利于降温，容水量大不利于热量回收）“开水”的出水温度还可通过二级换热管限流孔板33在1-6度间微调，（流速降低出水温度降低，流速增大出水温度升高）深度降温的“开水”直接流入中转箱26中，当中转箱26中水位达到中转箱上水位浮球30时中转箱上水位浮球30接通，水泵控制单元控制水泵启动将深度降温的“开水”经微滤室45精滤后泵入储水箱1中储存，当中转箱26中水位低于中转箱下水位浮球27时中转箱下水位浮球27断开，水泵控制单元控制水泵停止工作，当储水箱1中的水位到达储水箱上水位浮球阀3时储水箱上水位浮球阀3断开，总控制单元控制加热控制单元及电磁阀控制单元停止工作，当储水箱1中的水位低于储水箱下水位浮球阀2时储水箱下水位浮球阀2接通，总控制单元控制加热控制单元及电磁阀控制单元再次工作。

加热罐6为间歇加热，当加热罐的出水量大于二级换热管22的流量时中转箱26可保持有连续的水流，当水泵31启动与 加热罐6排水同步时微滤室46及储水箱1可保持电连续，电极加热是将220V市电直接施加在自来水中而使水中带电，水流可使全水系保持电连续，通过管路的水电阻衰减（防电墙）将自取水口至加热罐的电压控制在36-220V之间来达到交流电杀菌技术的效果，售水机储水箱容积一般为200-240升，加热罐3分钟排水一次，排水量3.5升，每次排水延续时间10-15秒，设备出水量为60-70L/h,一个循环3小时可保持全水系电连续累计10-12分钟，（交流电杀菌技术对液体的作用时间一般为10-30秒）只要48小时内有一次制水过程即可保持全水系长期处在无菌状态。

设备首次使用可将微滤室出水口46通过软管与进水管路旁通阀37连通后使设备闭路循环对设备清洗或消毒，设备运行一段时间后在闭路循环模式下可通过投料孔塞8及投料孔9加入适量氨基酸类食品级除垢剂对设备进行除垢维护。

Claims (7)

1.一种开水速冷除垢制取饮用水工艺设备，包括加热罐，换热室，中转箱，储水箱及控制系统，其特征在于:还包括设有水垢滤网的过滤室，所述加热罐设在水垢滤网中。

2.根据权利要求1所述的一种开水速冷除垢制取饮用水工艺设备，其特征在于：所述水垢滤网中放置有可诱发开水中水垢迅速成核的碳酸钙（水垢）或活性炭颗粒晶种。

3.根据权利要求1所述的一种开水速冷除垢制取饮用水工艺设备，其特征在于：所述过滤室、换热室及中转箱自上至下设在同一绝缘箱体内，换热室上管板是过滤室底板，换热室下管板是中转箱顶板。

4.根据权利要求1及3所述的一种开水速冷除垢制取饮用水工艺设备，其特征在于：所述加热罐通过密封圈与绝缘箱体密封固定，所述加热罐的排水阀是依靠三个均布在圆周上拉力相同的弹簧与加热罐出水口密封。

5.根据权利要求1所述的一种开水速冷除垢制取饮用水工艺设备，其特征在于：所述过滤室中还设有初级换热管，初级换热管是盘状的不锈钢波纹管水平放置在过滤室底部及水垢滤网外部，初级换热管进水口密闭固定在换热室的上管板上并与换热室相通，初级换热管出水口密闭穿过过滤室壳体并通过绝缘软管与加热罐进水口相通。

6.根据权利要求1所述的一种开水速冷除垢制取饮用水工艺设备，其特征在于：所述换热室中设有一组并联的二级换热管，所述二级换热管是不锈钢波纹管制作的蛇状管，二级换热管内设有成膜芯棒，二级换热管出口设有限流孔板，所述二级换热管的进口端密闭固定在上管板上与过滤室相通，所述二级换热管的出口端密闭固定在下管板上与中转箱相通。

7.根据权利要求1所述的一种开水速冷除垢制取饮用水工艺设备，其特征在于：所述控制系统包括加热罐水位浮球、过滤室上限水位浮球及中转箱上限水位浮球共同控制加热罐进水电磁阀的通断。