CN111655942A - 允许水净化和回收利用或多重分离的水再循环装置 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种系统，该系统包括允许水净化和回收利用或水分离的水再循环装置1，所述水再循环装置1包括水处理单元2和传感器系统3，该传感器系统3被布置用于测量至少水质，并且该传感器系统3被连接至控制单元，并且其中该系统还包括至少两个分离点，其中一个第一分离点30被定位在水再循环装置1内，以允许清洁水再循环或不预期在水再循环装置1中再循环的第一分离的水流分离，并且其中一个第二分离点30被布置用于将第一分离的水流分离成至少一股高质量水流和一股低质量水流，并且其中再循环或分离的决定通过控制单元基于水质的测量结果做出。

Description

允许水净化和回收利用或多重分离的水再循环装置
发明领域
本发明涉及一种系统，该系统包括允许水净化和回收利用(recycling)或水分离的水再循环装置(water recirculation device)，其中水分离是水的多重分离。
技术背景
存在现有的已知的水再循环系统。与本发明相关的感兴趣的水再循环系统是测量已知水质并且使用该数据信息作为决定将在特定时间给出特定水质的水再循环或丢弃的基础的那些水再循环系统。在WO2013/095278中公开了一个实例，其描述了一种用于再循环淋浴的混合装置，该混合装置允许水净化和回收利用或水丢弃。混合装置包括测量水质的水质传感器，并且所述水质传感器可以是TOC传感器(总有机碳(Total Organic Carbon))、生物传感器、pH计(测量酸度或碱度)或光学传感器。此外，在WO 2015/094107中，公开了一种混合装置，该混合装置允许水净化和回收利用或水丢弃，其中所述混合装置包括再循环回路、过滤器系统和作为电导率传感器的多个传感器。
本发明的一个目的是提供一种最佳的水再循环系统，该水再循环系统允许水质测量以驱动做出将水再循环或分离的决定，其中再循环系统提供增加的水总回收率。
发明概述
上文中在后面陈述的目的通过一种包括允许水净化和回收利用或水分离的水再循环装置的系统来实现，所述水再循环装置包括水处理单元和传感器系统，该传感器系统被布置用于测量至少水质，并且该传感器系统被连接至控制单元，并且其中该系统还包括至少两个分离点，其中一个第一分离点被定位在水再循环装置内，以允许清洁水再循环或不预期在水再循环装置中再循环的第一分离的水流分离，并且其中一个第二分离点被布置用于将第一分离的水流分离成至少一股高质量水流和一股低质量水流，并且其中再循环或分离的决定通过控制单元基于水质的测量结果做出。
应提及的是，根据本发明的水再循环装置可以包括若干个上文未提及的不同的单元和部件。此外，水处理单元和传感器系统两者均可以分别包括若干个不同的部件。这将在下文进一步描述。
此外，两个分离点可以位于两个不同的位置，但也可以被布置在同一个点。根据后一种情况，本发明还涉及一种系统，该系统包括允许水净化和回收利用或水分离的水再循环装置，所述水再循环装置包括水处理单元和传感器系统，该传感器系统被布置用于测量至少水质，并且该传感器系统被连接至控制单元，并且其中所述系统还包括水再循环装置内的分离点，以允许清洁水再循环或不预期在水再循环装置中再循环的至少两股分离的水流分离，其中至少两股分离的水流的水质不同，并且其中再循环或分离的决定通过控制单元基于水质的测量结果做出。在这种情况下，实际上仅一个分离点被布置在系统中，然而在该点处，至少两股流可以被分离出，这两股流在水质方面不同。
根据本发明，可以分离出不同水质的级分，使得水总回收率可以被最大化。举一个实例，在根据本发明的再循环淋浴器中，高质量水可以在淋浴器中再循环，相对中等水质的级分可以被分离出并且然后流到洗衣机中并且在洗衣机中使用，或者用于冲洗厕所或者用于灰水使用，并且较低水质的级分可以被送至废物处。本发明还能够使水分级成若干种不同水质的级分，用于多种使用。
附图简述
在图1中，示出了本发明的一种实施方案。
在图2中，示出了本发明的又一种实施方案。
本发明的具体实施方案
在下文，公开了本发明的具体实施方案。
根据本发明的一种实施方案，系统被布置成将清洁水再循环至另一个系统或者使清洁水在水再循环装置自身中再循环。这意味着水的再循环不仅可以在装置自身中进行，而且还可以被引导至另一个装置中。当然，应提及的是，这也意味着再循环可以包括直接在装置中再循环，诸如例如在淋浴器中再循环以重复使用清洁水，但也可以包括直接地或在水质测量或水处理之后再循环至另一个装置，诸如洗衣机或类似装置。
此外，根据本发明的另一个可能的实例包括使用水的第一单元。然后使用过的水被送至系统中的蓄水池，在该蓄水池中，在水处理之前或之后测量水质。如果水质足够高，则它流回到第一单元或另一个单元。如果水质处于中等水平，则它可以用于不同的应用，诸如洗衣机或灌溉或类似应用。此外，当水质低至级分不能再使用时，则使这种水流到废物处。
基于上文，应理解，本发明还体现了一种系统，该系统被布置成使得分离的水被收集在另一个单元或系统中。
本发明涉及通过将不同质量级分的水用于合适的应用来增加水的总回收率。水级分可以在分离之后被直接使用，诸如用于冲洗厕所或灌溉，或者可以通过分离出污染物被进一步分级以提高某股流的质量。因此，在通过分离出污染物分离之后，流的水质可以提高。这样的流然后可以被送回意图在于高水质的用途。
除了根据本发明的系统中的分离点和可能的水处理单元之外，传感器系统也非常重要。水质测量对于能够设定在再循环系统中的不同点处不同流的水质水平以按预期驱动分离是重要的。关于传感器系统，应注意，传感器系统可以包括仅一个传感器或若干个传感器。如果设置若干个传感器，这些传感器可以是一种类型或不同类型的传感器。不论包括一个还是更多个传感器，传感器系统都被连接至数据收集单元，诸如控制单元或类似单元。此外，传感器系统可以具有一个或若干个目的，诸如下文更多地论述的。一个目的当然旨在测量水质。另一个另外可能的目的可以是测量或指示水再循环装置中的单元的功能。
传感器系统可以包括若干个传感器，并且也可以包括不同类型的传感器。根据本发明的一种具体实施方案，传感器系统包括作为水质传感器的浊度传感器、电导率传感器或光传感器或其任何组合中的任一种。在浊度传感器的情况下，可以设置光源，并且然后浊度传感器测量透过水的光的水平。这样的测量可以在管中在水可以被再循环或分离的分离点之前进行。也可以使用另一种类型的光传感器，然后该光传感器测量不同波长范围，诸如UV或IR或类似光。这在下文中进一步论述。如根据上文值得注意的，还可以使用一个或更多个电导率传感器来测量电导率，电导率也可以用作水质指标。
根据本发明的又一种实施方案，然后系统包括IR源和IR传感器(IR接收器)。通常，IR据称具有从700nm至1mm即刚好高于可见光的波长范围。根据本发明的一种具体实施方案，传感器系统针对被称为NIR(近红外)的区域，该区域具有通常被限定在从750nm至1.4μm的范围内的波长区域。因此，根据本发明的一种具体实施方案，IR源和IR接收器分别是NIR源和NIR接收器。根据本发明的又一种具体实施方案，IR源中使用的波长在从700nm至1.7μm的整个范围内。根据又一种具体实施方案，IR/NIR源中使用的波长为从900nm至1.2μm。
应提及的是，也可以使用其他光传感器，诸如一个或更多个UV传感器。此外，在光源和光传感器这两方面，可以组合不同的波长，例如UV和IR(NIR)。此外，这些传感器可以单独使用或与其他类型的传感器组合使用，所述其他类型的传感器诸如浊度传感器和/或电导率(electric conductivity)(EC)传感器。
还应注意的是，水处理单元可以是UV光单元。因此，使用的另一种可能的传感器可以是UV传感器，该UV传感器预期测量UV光单元是否按预期工作。基于上文，根据本发明的一种具体实施方案，水再循环装置包括用于水处理单元的功能传感器。其不仅可以是UV传感器，而且还可以是基于系统中并入的水处理单元的另一种类型。然而，根据本发明的一种具体实施方案，水处理单元是UV灯，并且功能传感器是UV传感器。
其他类型的传感器也是可能的。根据本发明的一种具体实施方案，传感器系统包括微型光谱仪、能量传感器和/或照相机模块以及图像传感器。传感器系统可以包括微型光谱仪，例如NIR-UV-微型光谱仪的形式。目前市场上存在许多可用的不同类型的微型光谱仪，预期用于不同类型的波长范围。此外，传感器系统可以包括照相机模块和图像传感器。该照相机模块和图像传感器可以预期用于检测颗粒，例如作为颗粒计数器。照相机模块将闪烁光发送至透明的测量空间中，并且然后图像传感器在该空间被照亮时拍摄图像。对于颗粒计数等，当根据从图像传感器发送至控制单元或计算机单元的图像数据进行计算时，可以使用软件。
根据本发明的一种具体实施方案，IR源和IR接收器被定位在再循环的水的流动路径的透明部分的每一侧并且在分离点之前。当在根据本发明的系统中应用照相机模块和图像传感器时，该透明部分也适合被包括。
此外，根据本发明的又一种实施方案，装置包括离线回路布置，该离线回路布置包括预期用于水质测量的液体停滞空间。在这样的情况下，IR源和IR传感器(接收器)可以被布置成在液体停滞空间中进行测量。离线回路布置可以例如呈透明玻璃管的形式。离线回路布置是令人感兴趣的，以确保被测量的水样品被布置在液体停滞空间中。此时，在例如700nm-1000nm的波长范围内进行IR测量序列或扫描需要约1秒。这还意味着，目前参考一般的IR和NIR技术发展，感兴趣的是确保在水停滞的空间中进行IR或NIR水质测量，因为它不适合在流动水中进行。
此外，根据本发明的回路布置可以具有不同类型的设计和布置。根据一种具体实施方案，回路布置通过使用节流设计以及还有可能的布置的喷射泵被驱动，该喷射泵具有用于用新的待测量的水样品填充回路布置的抽吸效果。利用这种类型的布置，例如酶或类似物也可以通过使用喷射泵被抽吸至回路布置中。
根据本发明的装置当然还可以包括其他单元。根据本发明的一种具体实施方案，装置还包括用户出口、加热器和过滤器系统。用户出口取决于装置的类型而不同。举一些实例，用户出口可以是淋浴器装置中的淋浴头，或者其他类型的喷嘴，例如在毛发淋浴器(hair shower)中的喷嘴，或者洗衣机或洗碗机中的出口。加热器可以是适合于加热水流的任何类型，然而，例如，根据本发明，用于水处理的组合的UV单元和加热器可以是一种可能的替代方案。
关于过滤器系统，其可以包括一个或若干个单元。根据一种具体实施方案，过滤器系统然后仅包括粗过滤器，该粗过滤器预期收集较大的颗粒或类似物，例如淋浴器装置中的毛发等。这样的粗过滤器可以例如被定位在根据本发明的装置的排水管中。根据本发明的另一种具体实施方案，过滤器系统然后还包括更精细的过滤器，诸如微过滤器，该更精细的过滤器预期收集水流中小得多的颗粒。
此外，本发明还提供了一种用于在允许水净化和回收利用或水分离的水再循环装置中分离水级分的方法，所述水再循环装置包括水处理单元和传感器系统，该传感器系统被布置用于测量至少水质，并且该传感器系统被连接至控制单元，所述方法包括使水流通过至少两个分离点，其中一个第一分离点被定位在水再循环装置内，允许清洁水再循环或不预期在水再循环装置中再循环的第一分离的水流分离，并且其中一个第二分离点被布置用于将第一分离的水流分离成至少一股高质量水流和一股低质量水流，并且其中再循环或分离的决定通过控制单元基于水质的测量结果来进行。
在上文的情况中，布置了两个分离点。如所提及的，本发明还体现了分离点被设置在同一个点的情况。因此，本发明还体现了在同一个分离点的多重水分离。因此，根据本发明的一种具体实施方案，提供了一种用于在允许水净化和回收利用或水分离的水再循环装置中分离水级分的方法，所述水再循环装置包括水处理单元和传感器系统，该传感器系统被布置用于测量至少水质，并且该传感器系统被连接至控制单元，所述方法包括使水流通过水再循环装置内的分离点，以允许清洁水再循环或不预期在水再循环装置中再循环的至少两股分离的水流分离，其中至少两股分离的水流的水质不同，并且其中再循环或分离的决定通过控制单元基于水质的测量结果来进行。
附图详述
在图1中，示出了根据本发明的一种具体实施方案。系统包括水再循环装置1，在这种情况下是淋浴器，其允许水净化和回收利用或水分离，包括水处理单元2和传感器系统3，该传感器系统3被布置用于测量至少水质。系统还包括至少两个分离点30或一个分离点30，两股不同水质的流从分离点30分离。在这种情况下，示出了三个分离点30。
设置第一分离点30，使得低质量水或被污染的水可以被送至废物处(送至废水排水管)。如果水的质量足够高，则流在流动路径4中被进一步再循环和输送。可以布置第二分离点30，使得较高质量的水级分可以被送至再循环器(recovery)并且二次使用该水级分，诸如在洗衣机中，用于灌溉目的或用于冲洗厕所。此外，如果水质甚至更高，则水可以在流动路径4中被进一步再循环，通过图1中示出的另一个分离点30，用于另一种类型的应用，或者完全地在水再循环装置1中回收利用。如图1所示，水再循环装置1是淋浴器，并且具有足够高的质量以在淋浴器中重复使用的水级分完全地在淋浴器中被回收利用。此外，重要的是应理解，部分流也可以在不同的分离点30被分离出。描述上述可能性的另一种方式是，本发明能够将合适的级分分离为高质量水、用于灰水使用的另一种级分以及至预期废物处的低质量水。
此外，在该具体实施方案中，装置1还包括用户出口50，在这种情况下是淋浴器喷嘴，因为装置1是再循环淋浴器。重要的是应理解，根据本发明，许多其他工业应用是可能的，诸如洗衣机、洗碗机、毛发淋浴器等，在这些装置中水的再循环可能是令人感兴趣的。
此外，水再循环装置1还包括用于测量水质的传感器系统3。所述传感器系统3可以包括至少IR源20和IR接收器21。此外，如图1所示，根据该实施方案，IR/NIR源20和接收器21被定位在离线回路布置40中。流动路径4的主管上的节流能够使水抽吸至离线回路40中。这种布置能够测量不运动的水体积。此外，并且如黑色圆的放大图所示，测量部分还可以包括添加单元，该添加单元能够添加其他物质，诸如酶或清洁剂等。阀被设置在用于系统处理的合适的位置处。此外，使用泵以能够在系统中进行再循环。此外，还可以设置喷射泵以使水能够流入离线回路布置40中。
传感器系统3还可以包括其他部件，诸如电导率(EC)传感器和浊度传感器，在该实施方案中，它们被布置在淋浴器中的水接收单元(淋浴器排水管)中。此外，根据本发明的传感器系统3还可以包括其他类型的传感器或单元。实例是也用于检测UV光而不仅仅是IR或NIR的UV传感器、能量传感器、微型光谱仪和/或照相机模块以及图像传感器。此外，水处理单元3可以呈UV灯和/或加热器的形式，也可以呈组合的UV灯和加热器的形式。因此，传感器系统3还可以包括用于UV灯的功能传感器。此外，传感器系统3被连接至控制单元，该控制单元基于水质的测量结果来决定水应在分离点30被回收利用还是丢弃。
此外，根据该实施方案，水再循环装置1还包括过滤器系统70，该过滤器系统70在这种情况下仅包含粗过滤器(在这种情况下被称为预过滤器)，该粗过滤器预期过滤掉大颗粒或毛发或类似物。
在图2中，示出了本发明的又一种实施方案。在这种情况下，仅设置了一个分离点30，然而，值得注意的是，在该分离点30中分离出两股单独的流。在该实例中，非常高质量的水在装置1中被再循环。中等质量的水在分离点30被分离，并且例如被送至二次使用，诸如在洗衣机中二次使用，用于厕所冲洗或用于灌溉目的。真正低质量的水而是可能被送至废物处。水质测量可以向控制单元发送信号，以决定水应被再循环、分离以便后续使用还是被送至废物处。
此外，还呈淋浴器形式的装置1包括第一淋浴器排水管单元。在该排水管单元中，设置了两个传感器，它们也是传感器系统3的一部分。在这种情况下，这些传感器可以是水位传感器(level sensor)和水质传感器，诸如例如浊度传感器或类似传感器。该实施方案非常类似于图1中示出的实施方案，然而在这种情况下，系统还包括过滤器系统70，该过滤系统70包括以下两者：预过滤器，该预过滤器是粗过滤器；以及主过滤器，该主过滤器预期过滤掉较小的颗粒，例如微米尺寸或更小的颗粒。应注意，过滤器系统70还可以仅包括仅一个过滤器，诸如根据图1的过滤器。此外，过滤器系统70当然完全是任选的。

Claims (13)

1.系统，包括：水再循环装置(1)，所述水再循环装置(1)允许水净化和回收利用或水分离，所述水再循环装置(1)包括水处理单元(2)和传感器系统(3)，所述传感器系统(3)被布置用于测量至少水质，并且所述传感器系统(3)被连接至控制单元，
并且其中所述系统还包括至少两个分离点(30)，其中一个第一分离点(30)被定位在所述水再循环装置(1)内，以允许清洁水再循环或不预期在所述水再循环装置(1)中再循环的第一分离的水流分离，并且其中一个第二分离点(30)被布置用于将所述第一分离的水流分离成至少一股高质量水流和一股低质量水流，并且其中再循环或分离的决定通过所述控制单元基于水质的测量结果做出。
2.系统，包括：水再循环装置(1)，所述水再循环装置(1)允许水净化和回收利用或水分离，所述水再循环装置(1)包括水处理单元(2)和传感器系统(3)，所述传感器系统(3)被布置用于测量至少水质，并且所述传感器系统(3)被连接至控制单元，
并且其中所述系统还包括在所述水再循环装置(1)内的分离点(30)，以允许清洁水再循环或不预期在所述水再循环装置(1)中再循环的至少两股分离的水流分离，其中所述至少两股分离的水流的水质不同，并且其中再循环或分离的决定通过所述控制单元基于水质的测量结果做出。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述系统被布置成将清洁水再循环至另一个系统或者使清洁水在所述水再循环装置(1)自身中再循环。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中所述系统被布置成使得分离的水被收集在另一个单元或系统中。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其中所述传感器系统(3)包括作为水质传感器的浊度传感器、电导率传感器或光传感器或其任何组合中的任一种。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其中所述传感器系统(3)包括IR源和IR传感器。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其中所述水再循环装置(1)包括用于所述水处理单元(2)的功能传感器。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述水处理单元(2)是UV灯，并且所述功能传感器是UV传感器。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的系统，其中所述传感器系统包括微型光谱仪、能量传感器和/或照相机模块以及图像传感器。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的系统，其中所述系统还包括离线回路布置(40)，所述离线回路布置(40)包括预期用于水测量的液体停滞空间。
11.根据权利要求10所述的系统，其中IR源和IR接收器被布置成在所述液体停滞空间中进行测量。
12.用于在水再循环装置(1)中分离水级分的方法，所述水再循环装置(1)允许水净化和回收利用或水分离，所述水再循环装置(1)包括水处理单元(2)和传感器系统(3)，所述传感器系统(3)被布置用于测量至少水质，并且所述传感器系统(3)被连接至控制单元，
所述方法包括使水流通过至少两个分离点，其中一个第一分离点(30)被定位在所述水再循环装置(1)内，允许清洁水再循环或不预期在所述水再循环装置(1)中再循环的第一分离的水流分离，并且其中一个第二分离点(30)被布置用于将所述第一分离的水流分离成至少一股高质量水流和一股低质量水流，并且其中再循环或分离的决定通过所述控制单元基于水质的测量结果来进行。
13.用于在水再循环装置(1)中分离水级分的方法，所述水再循环装置(1)允许水净化和回收利用或水分离，所述水再循环装置(1)包括水处理单元(2)和传感器系统(3)，所述传感器系统(3)被布置用于测量至少水质，并且所述传感器系统(3)被连接至控制单元，
所述方法包括使水流通过所述水再循环装置(1)内的分离点(30)，以允许清洁水再循环或不预期在所述水再循环装置(1)中再循环的至少两股分离的水流分离，其中所述至少两股分离的水流的水质不同，并且其中再循环或分离的决定通过所述控制单元基于水质的测量结果来进行。
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