CN1429132A - 净化水的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及利用反向渗透、超渗透或纳米渗透等方式净化水的方法和设备。设备包括未净化水入口(10)，为了使过滤器外壳(24)内水的压力增大，未净化水入口经过压力泵(15)连接到过滤器外壳。过滤器外壳包括过滤器入口(23)、净化水的出口导管(27)以及废弃水出口(29)，为了形成浓缩未净化水的循环水路(19)废弃水出口连接到第一分支导管(20)，第一分支导管与过滤器入口连接。循环水路包括循环泵(21)以及与排出未净化水的下水道(32)或类似管道连接的第二分支导管(31)。设备还包括冲洗装置(12、18、30)，其中当泵(15、21)未启动时，未净化水入口连接到循环水路(19)，从而未净化水被迫流向并流过过滤器入口(23)，从而将循环水路中大部分的未净化水排出到下水道(32)。

Description

净化水的方法和设备
本发明涉及净化水的方法和设备，从而由于增压以及利用反向渗透、超过滤或纳米过滤等过滤作用将流入的未净化水分成净化的流出水和循环废弃流动的浓缩未净化水。废弃流动的未净化水排入下水道或类似的地方。
上述类型的家用水净化器是现有技术公知的。与工业海水淡化工厂等相反，这些水净化器是家用的，用以清洁将来自井、湖或其它多少含有污染的水源的饮用水，并且当水来自城市总水管时用于减少污染的含量。通常，可以用的水的质量是受限制的并且/或者具有相当高的价格，这意味着对于这种类型的装置需要保持水的消耗在较低的水平。
对于现有技术的水净化器，例如欧洲专利555621，通过分出一部分废弃水流到循环水路，维持水路中较大的水流用以将作为过滤器的膜上收集的污染物冲走并用过剩的未净化水流冲洗循环系统，而这部分未净化水是直接排到下水道中，从而试图减少未净化水的消耗。在这种情况下，由于在冲洗操作过程中额外的未净化水未加控制地进入循环水路，并且未净化水在混合时连续稀释循环水路中的浓缩未净化水，因此水的消耗相当大。这样，在长时间内出现冲洗，从而污染浓度上升到接近未净化水的水平，大量的水未使用就排到下水道中。
本发明提供明显减小水消耗和设备连接时间以及改善设备操作条件的方法和设备。这是利用具有冲洗过程的设备实现的，当清洁水关闭后，加入未净化水流，使循环水路的未净化水在受控制方式下进入下水道。
对本发明更详尽的理解可以参考以下描述和权利要求并结合附图，附图示意性地表示具有相关零件的管道或导管。
下面将参考附图描述本发明的实施例。本发明的设备包括未净化水入口10，通过它未净化水以较低的压力流入净化器。在未净化水进入净化器之前，未净化水可以已经预处理，例如利用机械过滤器、化学过滤器、碳过滤器、UV过滤器等等。未净化水入口通过两个阀11和12与管道系统相通，两个阀在管道系统中是并联的。第一阀11是在清洁水从系统流出的过程中未净化水的入口阀。第二阀12是在随后的冲洗过程中未净化水的入口阀。与第二阀串联的是入口水流限制器装置13，其最大水流约1-5 l/min。第一阀11和水流限制装置13通过第一管道或导管14连接到压力泵15的入口侧。压力泵15工作时在约6 l/min的水流下产生约10bar的压力。压力泵的出口连接到第二导管16，第二导管16和第一导管14还通过安全阀17和入口止回阀18相连。如果第二导管16中的压力太高，安全阀17用于使水从第二导管16溢出到第一导管14。当第二导管16的压力下降到低于第一导管14中保持的压力水平时，入口止回阀18打开，使水从第一导管14流入第二导管16。
第二导管16还与循环水路19相连，所述循环水路19包括与循环泵21的入口侧相连的第三导管20，在图示的实施例中，循环泵21产生约40 l/min的水流，并且其出口侧通过第四导管22连接到过滤器外壳24(未示出)上的过滤器入口23。循环泵21和压力泵15优选地安排在一根由电机驱动的公共轴上。过滤器外壳24内包括渗透过滤器，例如膜25或其它类型的过滤器，如超过滤器或纳米过滤器，水在流体压力的驱动下通过它进入容器26，清洁水在膜的另一侧。容器通过第五导管27连接到出水点28。
过滤器外壳24还具有废弃水出口29，通过它浓缩的未净化水在循环止回阀30的控制下流入循环水路的第三导管20或者第六导管31。第六导管31通过水流控制阀33或电子控制阀34连接到下水道32，水流控制阀33在水流超过2 l/min时截断连接，而电子控制阀34与出口水流限制装置35串联，出口水流限制装置35在10bar压力下将水流限制在3 l/min。水流控制阀33以双稳态方式将水通到下水道，即水在未限制或严格限制的条件下流入下水道，这取决于压力与水流之间关系的预先设定值。
在循环水路19中，在废弃水出口29具有电导传感器36或其它类型的传感器。传感器测量循环水路中污染物的浓度。传感器36电气连接到电子阀34，从而当浓度达到预定水平时，例如可以是未净化水的两倍，阀打开。优选地，传感器设计成在一定时间间隔标定。这可以使用未净化水的浓度作为基准值来实现，其中基准值是通过扩展的冲洗过程得出。
设备按以下方式工作。当净化水在点28流出时，压力泵15和循环泵21在阀11打开的同时开始工作。从未净化水入口10流入水将流过第一导管14并被压力泵15增压到约10bar后从第二导管16流出。通常水从第二导管16回流到第一导管14被两个阀17和18截止。随后，水通过第三导管20流入水路19，同时水立刻通过第六导管31和出口水流控制阀33流入下水道32(此时阀34关闭)。由于水流快速达到2 l/min，出口水流控制阀33关闭，未净化水继续通过第三导管20流入循环水路19。循环泵将水抽过第四导管22并通过过滤器入口23进入过滤器外壳24。由于水的压力作用在过滤器外壳中膜25上，净化水在流体压力作用下通过膜达到膜另一侧的空间26，由此处净化水在约1-3 l/min的水流下通过第五导管27流到出水点28。水中溶解的污染物和颗粒沉积在膜上，从而循环水路19中污染的浓度持续上升。没有从膜流过的水称为废弃水，继续流过废弃水出口29、导管20和止回阀30回到循环泵21。这样，膜增压到10bar并由流过循环水路中约40 l/min的水流冲洗。在净化水的出口，水流为2 l/min，水在循环水路19中的污染增加。
当传感器36探测到污染浓度增加到一定程度时，例如加倍，电子控制阀34打开，使水以3 l/min的水流从出口水流限制器35流到下水道32。在经过一段时间后，传感器36探测到污染浓度下降，接着关闭阀34。当水从出水点28流出时这一过程重复进行。这样，仅当传感器36探测到需要打开时电子控制阀34才打开。这在效率方面非常有利，因为根据温度、膜的状况、水质等等，对冲洗的需要可以变化很大。
当水在点28处的流出停止时，泵15和21同时停止，阀11关闭，阀34打开。由于渗透作用，容器26和第五导管27中的净化水回流到膜25未过滤的或脏的一侧，因为第五导管27通过开放的出水点28与大气相通。这意味着相应体积的未净化水通过阀34流入下水道32。当这此流动结束时，阀11将打开。在实施例中，这一过程在几分钟内完成。回流清洗了膜的表面，但不足以带走循环水路19中的脏水。
在泵停止后几分钟，优选地约5分钟，打开阀12开始冲洗工作。冲洗在未净化水入口的压力(即通常的自来水压力)下进行，并且由水流限制器13控制水流，在本例中约1-5 l/min。这样，从第一导管14流出的水经过止回阀18流入第二导管16，并进一步流过第三导管20和循环泵21，从而迫使第四导管22中的污染水经过过滤器入口23进入过滤器外壳24内，并经过膜25未过滤的或脏的一侧，最终通过废弃水出口29、导管31和打开的阀33流入下水道32。由于水流控制阀33处于打开状态，系统没有压力，这意味着净化水不会从打开的出口点28流出。基于此，需要提及的是，由于出水点28没有出口阀，所以出水点的出口应高于下水道32，以避免虹吸现象。阀12可以是时间控制的，从而使适量的水进入系统。未净化水量应基本与循环系统中存在的水量相同，但是当然也可以加入过量的水，过量的水必须少于循环系统中存在的水量的两倍。水的加入量也可以通过传感器36探测浓度进行控制。当污染的浓度接近未净化水或污染浓度不再下降时，阀12关闭。
需要提及的是，上面给出的压力和水流以及浓度的数值仅是作为例子，在不偏离本发明原理的前提下这些数据可以变化很大。
利用上述的系统，在从出水点流出的水总是相当清洁的同时，在所有工作条件下流到下水道的水达到最小的损失。并且，冲洗时几乎没有任何噪音，因为泵没有被启动。
应该清楚的是，上述内容仅作为例子，不偏离上述内容包含的原理的合理范围，通过增添、修改或删除细节可以做出各种变化。因此本发明并不局限于上述的特殊细节，而是只受到下面权利要求的限制。

Claims (10)

1.一种净化水的方法，其中由于增大的压力和通过反向渗透、超过滤或纳米过滤等等过滤作用，流入的未净化水分成净化的流出水和浓缩的未净化水的循环废弃水流，废弃的未净化水从循环废弃水流中流入下水道或类似的管道，其特征在于当净化水流出结束时，开始冲洗过程，其中，加入压力未增大的未净化水，在冲洗过程中断之前加入的数量少于循环水路中未净化水的两倍，并基本接近所述循环水路中未净化水的数量，其中未净化水基本没有稀释循环水路中的浓缩未净化水而将其大部分排入下水道中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，废弃水的限制是双稳态控制的。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，冲洗过程是受控制的，从而在净化水流出停止后的预定时间之后开始冲洗过程。
4.如上述任一顶权利要求所述的方法，其特征在于，检测废弃水的污染程度并且至少部分控制未净化水流出到下水道。
5.一种执行如权利要求1所述的方法的设备，包括：未净化水入口(10)，为了使过滤器外壳(24)内水的压力增大，未净化水入口经过压力泵(15)连接到过滤器外壳；过滤器外壳，具有过滤器入口(23)、净化水的出口导管(27)以及废弃水出口(29)，为了形成浓缩未净化水的循环水路(19)废弃水出口连接到第一分支导管(20)，第一分支导管与过滤器入口连接；循环水路，具有循环泵(21)以及与排出未净化水的下水道(32)连接的第二分支导管(31)，其特征在于，所述设备包括冲洗装置(12、18、30)，其中当泵(15、21)不工作时，未净化水入口连接到循环水路(19)，从而未净化水被迫流向并流过过滤器入口(23)，从而将循环水路中大部分的浓缩未净化水排出到下水道(32)。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述装置(12、18、30)包括至少一个阀门。
7.如权利要求5或6所述的设备，其特征在于，与下水道连接的第二分支导管(31)具有电子控制阀(34)，电子控制阀受检测循环水路(19)中的污染程度的传感器(36)控制。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，与下水道连接的第二分支导管(31)还具有水流控制阀(33)，水流控制阀与电子控制阀(34)以及与电子控制阀串联的第一水流限制器(35)并联。
9.如权利要求5-8中任一项所述的设备，其特征在于，所述装置(12、18、30)包括时间控制的入口阀(12)以及与时间控制的入口阀串联的第二水流限制器(13)。
10.如权利要求7所述的设备，其特征在于所述传感器(36)是电导传感器。
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