CN112679026A - 饮用水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种饮用水处理系统，包括分离系统，分离系统包括分馏塔，分馏塔的底部设置加热器，分馏塔的中部设置分离进液管，分馏塔的顶部设置分离输出管，水经所述分离进液管输入并经分馏塔分馏成低氘水，低氘水经分离输出管输出；导流系统，导流系统包括第一输送组件和第二输送组件，第一输送组件和第二输送组件分别设置灭菌器，分离系统、第一输送组件和第二输送组件依次串联连接，低氘水经第一输送组件输出到终端设备中；制氢系统，制氢系统连接第二输送组件并向第二输送组件输送氢气，低氘水经第二输送组件制成富氢水并输到终端设备中。通过所提供的饮用水处理系统制备的产品水，通过杀菌后可直接饮用，增加了客户选择性，增加了客户体验感。

Description

饮用水处理系统

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别是涉及一种饮用水处理系统。

背景技术

随着人们生活水平的逐渐提高以及健康意识的重视，在日常生活中人们已经不再局限于单纯的饮用水，更多具有微量元素的功能性水也越来越受追捧。水中所含的氢元素分为氕(1H)、氘(2H或D)、氚(3H或T)三种核素，水分子中氘替代氕形成的D₂O为重水，重水与普通水看起来相似，但研究表明氘置换氕原子可以在DNA的螺旋结构中产生附加应力，造成双螺旋的相移、断裂、替换，使核糖核酸排列混乱甚至重新合成，出现突变，引发恶性肿瘤；而氘含量低于天然水含量的水即为“低氘水”(Deuterium depleted water，DDW)，或被称为“贫轻水”或“超轻水”，饮用低氘水具有增强代谢、延缓衰老、活化机体免疫能力、减缓糖尿病患者血糖含量等功效，并对癌症等疾病有辅助治疗作用。天然水中的氘含量约为150ppm，自然界水中氘浓度随着海拔和维度变化，从135～155ppm不等。

而富氢水(指富含微量氢分子的水)概念源自日本，2013年其市场规模达200亿日元，随之兴起的“氢健康”理念迅速获得渴望健康长寿和远离疾病人群的青睐。各种富氢水作为氢分子生物医学的研究硕果，开始热销日本。大量基础医学和临床研究证明，恶性自由基几乎是所有疾病(包括亚健康与衰老)发病的重要因素之一，氢气具有选择性中和羟基自由基和亚硝酸阴离子等恶性自由基的作用，将其中和后以水的形式安全排除体外。毫不夸张地说，氢气将在人类预防、保健和治疗疾病的过程中发挥多种重大作用。

目前人们常用的饮水器，能够对水进行净化处理，但是无法同时制备能够允许人们直接饮用的低氘水和富氢水，或者制备过程复杂，成本较高。

发明内容

基于此，有必要针对目前同时制备直饮低氘水和富氢水存在设备复杂，成本较高的问题，提供一种饮用水处理系统。

一种饮用水处理系统，包括分离系统，所述分离系统包括分馏塔，所述分馏塔的底部设置加热器，所述分馏塔的中部设置分离进液管，所述分馏塔的顶部设置分离输出管，水经所述分离进液管输入并经所述分馏塔分馏成低氘水，所述低氘水经所述分离输出管输出；导流系统，所述导流系统包括第一输送组件和第二输送组件，所述第一输送组件和所述第二输送组件分别设置灭菌器，所述分离系统、所述第一输送组件和所述第二输送组件依次串联连接，所述低氘水经所述第一输送组件输出到终端设备中；制氢系统，所述制氢系统连接所述第二输送组件并向所述第二输送组件输送氢气，所述低氘水经所述第二输送组件制成富氢水并输到所述终端设备中。

进一步地，所述分离系统还包括制冷机，所述制冷机设置在所述分馏塔的顶部，所述制冷机用于冷凝形成所述低氘水。

进一步地，所述分馏塔的操作压力介于10KPa-25KPa之间，温度介于46℃-65℃之间。

进一步地，所述第一输送组件包括第一输送泵和第一集水箱，所述第一集水箱的入口连接所述分馏塔的顶部，所述第一集水箱的出口连接所述灭菌器和所述第二输送组件，所述第一输送泵用于将所述低氘水输出到所述终端设备和所述第二输送组件中。

进一步地，所述第二输送组件包括第二输送泵和第二集水箱，所述第二集水箱的入口连接所述第一集水箱的出口，所述第二集水箱的出口连接所述灭菌器，所述第二输送泵用于将所述富氢水输送到所述终端设备中。

进一步地，所述制氢系统包括水箱、电解池组和气体输出管，所述水箱和所述第二集水箱的入口连通，所述电解池组用于电解所述低氘水以产生氢气，所述氢气经所述气体输出管输送至所述第二集水箱之中。

进一步地，所述第二输送组件还包括压力控制器，所述压力控制器用于调节所述第二输送组件内的气压。

进一步地，还包括温控器，所述温控器设置在所述终端设备中，所述温控器用于控制所述第一输送组件和所述第二输送组件输出的水温。

进一步地，还包括控制系统，所述控制系统用于控制所述分馏塔的压力和温度以及所述氢气的压力和流量。

进一步地，还包括净化系统，所述净化系统与所述分离系统连接，所述净化系统包括净化组件和净化泵，所述净化泵用于将水输送到所述净化组件中，所述净化组件包括反渗透模块，所述净化组件将输入的水净化为纯净水。

本申请所提供的饮用水处理系统，适用于大型工业制备富氢低氘水以及小型家用富氢低氘水，通过依次连接的净化系统、分离系统、导流系统和制氢系统对自来水进行处理，分离系统中的分馏塔，能够将水中的易挥发组分(氕)和难挥发组分(氘)转向进行分离以获取低氘水，低氘水流入到导流系统中，一方面流入第一输送组件中经灭菌处理后以输出；另一方面低氘水流入到第二输送组件中，在第二输送组件中进行灭菌处理，同时第二输送组件与制氢系统连接，制氢系统向第二输送组件中输入制备完成的氢气，低氘水与氢气在第二输送组件中会合以形成富氢水后输出。通过本申请所提供的饮用水处理系统制备的产品水，通过杀菌后能够直接饮用，更加安全卫生；可以同时产出纯净水、低氘水和富氢水，增加了客户选择的多样性，增加了客户体验感。

附图说明

图1为本申请一种实施例的饮用水处理系统的结构图；

图2为本申请一种实施例的饮用水处理系统的净化系统的结构示意图；

图3为本申请一种实施例的饮用水处理系统的分离系统的结构示意图；

图4为本申请一种实施例的饮用水处理系统的导流系统的结构示意图；

图5为本申请一种实施例的饮用水处理系统的制氢系统的结构示意图。

其中，10、净化系统，11、净化组件，111、PP棉组件，112、活性炭组件，113、反渗透模块，12、净化泵，121、净化输出管之一，122、净化输出管之二；

20、分离系统，21、分馏塔，22、加热器，23、制冷机，211、分离进液管，212、分离输出管之一，213、分离输出管之二；

30、导流系统，31、第一输送组件，311、第一输送泵，312、第一集水箱，313、第一灭菌器，314、第一输出管之一，315、第一输出管之二；

32、第二输送组件，321、第二输送泵，322、第二集水箱，323、第二灭菌器，324、第二输出管之一，325、第二输出管之二；33、终端设备；

40、制氢系统，41、电解池组，42、水箱，43、水/气分离器，44、稳压阀，45、压力流量控制器，46、气体输出管。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

图1示出了本申请一种实施例的饮用水处理系统的结构图，本申请所提供的饮用水处理系统，包括净化系统10、分离系统20、导流系统30和制氢系统40，各个系统依次连接，通过对自来水进行处理，使自来水划分成能够直接饮用的纯净水、低氘水和富氢水，满足不同客户的需求。具体而言，净化系统10能够与家用或者商用自来水管连接，用于对自来水进行净化处理，使其成为纯净水并输送而出，用户可以直接饮用纯净水。

净化系统10与分离系统20连接，分离系统20包括分馏塔21，净化系统10净化后的部分纯净水输送到分馏塔21中，并经分馏塔21进行分离处理，通过分离系统20变成低氘水输送而出。此外，分离系统20与导流系统30连接，经分离出的低氘水进入到导流系统30中，而导流系统30包括第一输送组件31和第二输送组件32，低氘水分别进入到第一输送组件31和第二输送组件32进行灭菌处理，通过第一输送组件31直接将低氘水输送而出，用户能够直接饮用低氘水；第二输送组件32与制氢系统40连接，制氢系统40用于产生氢气并将氢气输入到第二输送组件32之中，低氘水和氢气在第二输送组件32中混合以形成富氢水，并经第二输送组件32输送而出，用户能够直接饮用富氢水。通过本申请所提供的饮用水处理系统，饮用水处理系统中的各个组成部分串联连接，采用内部循环方式对自来水进行处理，能够将饮用自来水直接处理成纯净水、低氘水和富氢水，满足用户的不同需要，结构简单，操作方便，转换高效。

图2示出了本申请一种实施例的饮用水处理系统的净化系统的结构示意图，本申请所提供的净化系统10，包括净化组件11和净化泵12，净化组件11包括PP棉组件111、活性炭组件112和反渗透模块113，自来水直接与净化组件11的输入端连接，净化泵12用于将自来水引入到净化组件11之中，通过净化组件11对自来水进行净化处理，使其成为纯净水。可选地，净化组件11按自来水的输送路径依次设置PP棉组件111、活性炭组件112和反渗透模块113。本申请另一种实施方式，活性炭组件112沿着自来水的输送路径依次包括颗粒活性炭组件和压缩活性炭组件。压缩活性炭组件由粉状原料活性炭和粘结剂经混捏、挤压成型再经炭化、活化等工序制成，粉状炭的粒度达到微米级，吸附能力更快，更强。

可选地，PP棉组件111包括5μmPP棉，PP棉即填充棉，材质为聚丙烯纤维进行人造化学纤维。可选地，反渗透模块113包括RO膜，RO(Reverse Osmosis)膜指的是反渗透膜，一般水的流动方式是由低浓度流向高浓度，水一旦加压之后，将由高浓度流向低浓度，亦即所谓逆渗透原理。利用反渗透技术，在一定的压力下，水分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质均无法通过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格分离。通过本申请所提供的净水系统，能够制备电导率小于5μS/cm的纯净水。最终，制备好的纯净水分别经净化输出管之一121和净化输出管之二122输出，净化输出管之一121与终端设备连接，如水龙头，便于用户直接取用纯净水，净化输出管之二122与分离系统20连接，用于对纯净水做进一步处理。

图3示出了本申请一种实施例的饮用水处理系统的分离系统的结构示意图，分离系统20的工作原理是气液两相通过逆流接触，进行相际传热传质，液相中的易挥发组分(氕)进入气相，气相中的难挥发组分(氘)转入液相，于是在顶部可得到浓度较高的轻组分(低氘水)，塔底可得到浓度较高的难挥发组分(高氘水)。分离系统20包括分馏塔21、加热器22和制冷机23，分离进液管211设置在分馏塔21的中部，分离进液管211与净化输出管之二122连通，将净化系统10过滤出的部分纯净水输送到分馏塔21之中。

结合图1所示，分馏塔21的顶部设置制冷机23，底部设置加热器22，当纯净水从分馏塔21的中部进入后，分馏塔21进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步增浓，进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分。塔顶的蒸气经冷凝，一部分凝液作为内回流液从塔顶返回分馏塔21之中，其余液体形成低氘水从塔顶的分离输出管之一212输出到导流系统30中做进一步处理；汇入塔底的液体经加热后气化，蒸气沿分馏塔21上升，依次循环形成低氘水输出，余下的液体作为塔底废水(高氘水)经分离输出管之二213输出。

可选地，分馏塔的材质为304不锈钢，操作压力介于10KPa～25KPa之间，温度介于46℃～65℃之间。

图4示出了本申请一种实施例的饮用水处理系统的导流系统的结构示意图，导流系统30包括第一输送组件31和第二输送组件32，分离输出管之一212与第一输送组件31连通，第一输送组件31包括第一输送泵311、第一集水箱312和第一灭菌器313，经分离系统20分离出的低氘水流入到第一集水箱312之中，第一输送泵311用于泵送低氘水，使其在第一输送组件31内部进行循环，同时，第一灭菌器313设置在循环回路上，用于对低氘水做消毒处理，可选地，第一灭菌器313包括但不限于紫外线灭菌器。一方面，经消毒处理后的低氘水通过第一输出管之一314输送到终端设备33上，用户可以直接取用低氘水；另一方面，低氘水通过第一输出管之二315输送到第二输送组件32之中。

第二输送组件32包括第二输送泵321、第二集水箱322和第二灭菌器323，第一输出管之二315与第二集水箱322连通，第二输送泵321用于泵送低氘水，使其在第二输送组件32内部进行循环，同时，第二灭菌器323设置在循环回路上，用于对低氘水做消毒处理，可选地，第二灭菌器323包括但不限于紫外线灭菌器。结合图1所示，制氢系统40与第二输送组件32连通，低氘水经第二输出管之一324输送到制氢系统40中，并通过将制氢系统40制备的氢气输入到第二集水箱322之中，使得第二集水箱322内的低氘水与氢气混合，形成富氢低氘水，最后经第二输出管之二325输出到终端设备33上，从而便于用户直接取用富氢低氘水。

可选地，第一集水箱312和第二集水箱322容量为20L，其材质为304不锈钢材质。

本申请另一种实施方式，为了便于监控第二集水箱322中的气体压力、液位等，第二集水箱322中设置压力控制器和液位控制器。

本申请另一种实施方式，为了便于调节制备的各种水的温度，终端设备上可搭配温控器，经净化系统分离的纯净水，经分离系统分离的低氘水，经分离系统和制氢系统形成的富氢低氘水均可在温度控制器的控制下获得不同温度，从而满足用户的不同需求。

图5示出了本申请一种实施例的饮用水处理系统的制氢系统的结构示意图，制氢系统40包括电解池组41、水箱42、水/气分离器43、净化管44和压力流量控制器45。低氘水经第二输出管之一324输送到制氢系统40的水箱42之中并经电解池组41分解。电解池组41通电后阴极产氢气，阳极产氧气，氢气进入水/气分离器43之中，氧气直接排入大气；水/气分离器43将氢气和水分离，氢气进入干燥器除湿后，经稳压阀44、压力流量控制器45等调整到额定压力后经气体输出管46输送到第二输送组件32之中。可选地，额定压力介于0.02MPa-0.45MPa。电解池组的产生氢气的压力由传感器控制，可选地，压力的设定值为0.45Mpa左右，当压力达到该设定值时，电解池组的电源供应切断；当压力下降低于设定值时电源恢复供电。

进一步地，本申请提供控制系统，用于控制分离系统中分馏塔的工作压力、温度以及制氢系统中氢气输出的压力和流量等，从而获得不同氘含量的低氘水和不同氢含量的富氢水。该系统将净化系统、分离系统、导流系统和制氢系统进行串联控制，联锁保护，异常报警。控制系统设置触屏界面，通过控制系统可以调控各种水的温度以及氘、氢的含量，从而制备出氘含量小于100ppm的低氘水和氢含量大于1400ppb的富氢低氘水。

本申请所提供的饮用水处理系统，适用于大型工业制备富氢低氘水以及小型家用富氢低氘水，通过依次连接的净化系统、分离系统、导流系统和制氢系统对自来水进行处理，分离系统中的分馏塔，能够将水中的易挥发组分(氕)和难挥发组分(氘)转向进行分离以获取低氘水，低氘水流入到导流系统中，一方面流入第一输送组件中经灭菌处理后以输出；另一方面低氘水流入到第二输送组件中，在第二输送组件中进行灭菌处理，同时第二输送组件与制氢系统连接，制氢系统向第二输送组件中输入制备完成的氢气，低氘水与氢气在第二输送组件中会合以形成富氢水后输出。通过本申请所提供的饮用水处理系统制备的产品水，通过杀菌后能够直接饮用，更加安全卫生；可以同时产出纯净水、低氘水和富氢水，增加了客户选择的多样性，增加了客户体验感。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种饮用水处理系统，其特征在于，包括：

分离系统，所述分离系统包括分馏塔，所述分馏塔的底部设置加热器，所述分馏塔的中部设置分离进液管，所述分馏塔的顶部设置分离输出管，水经所述分离进液管输入并经所述分馏塔分馏成低氘水，所述低氘水经所述分离输出管输出；

导流系统，所述导流系统包括第一输送组件和第二输送组件，所述第一输送组件和所述第二输送组件分别设置灭菌器，所述分离系统、所述第一输送组件和所述第二输送组件依次串联连接，所述低氘水经所述第一输送组件输出到终端设备中；

制氢系统，所述制氢系统连接所述第二输送组件并向所述第二输送组件输送氢气，所述低氘水经所述第二输送组件制成富氢水并输到所述终端设备中。

2.根据权利要求1所述的饮用水处理系统，其特征在于，所述分离系统还包括制冷机，所述制冷机设置在所述分馏塔的顶部，所述制冷机用于冷凝形成所述低氘水。

3.根据权利要求2所述的饮用水处理系统，其特征在于，所述分馏塔的操作压力介于10KPa-25KPa之间，温度介于46℃-65℃之间。

4.根据权利要求1所述的饮用水处理系统，其特征在于，所述第一输送组件包括第一输送泵和第一集水箱，所述第一集水箱的入口连接所述分馏塔的顶部，所述第一集水箱的出口连接所述灭菌器和所述第二输送组件，所述第一输送泵用于将所述低氘水输出到所述终端设备和所述第二输送组件中。

5.根据权利要求4所述的饮用水处理系统，其特征在于，所述第二输送组件包括第二输送泵和第二集水箱，所述第二集水箱的入口连接所述第一集水箱的出口，所述第二集水箱的出口连接所述灭菌器，所述第二输送泵用于将所述富氢水输送到所述终端设备中。

6.根据权利要求5所述的饮用水处理系统，其特征在于，所述制氢系统包括水箱、电解池组和气体输出管，所述水箱和所述第二集水箱的入口连通，所述电解池组用于电解所述低氘水以产生氢气，所述氢气经所述气体输出管输送至所述第二集水箱之中。

7.根据权利要求1所述的饮用水处理系统，其特征在于，所述第二输送组件还包括压力控制器，所述压力控制器用于调节所述第二输送组件内的气压。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的饮用水处理系统，其特征在于，还包括温控器，所述温控器设置在所述终端设备中，所述温控器用于控制所述第一输送组件和所述第二输送组件输出的水温。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的饮用水处理系统，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统用于控制所述分馏塔的压力和温度以及所述氢气的压力和流量。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的饮用水处理系统，其特征在于，还包括净化系统，所述净化系统与所述分离系统连接，所述净化系统包括净化组件和净化泵，所述净化泵用于将水输送到所述净化组件中，所述净化组件包括反渗透模块，所述净化组件将输入的水净化为纯净水。

Images