CN203683286U - 淋浴净水器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种淋浴净水器，属于水处理技术领域。该净水器包括铺设于淋浴室内的封闭平板状壳体和电源，壳体内的至少一对阴电极和阳电极分别连接电源的正负极；壳体设有分别用于输入自来水的第一进水口和用于输入淋浴室内污水的第二进水口；壳体设有可与淋浴喷头连接的出水口，靠近进水口处设置一个阳电极，靠近出水口处设置一个阴电极，进水口与出水口之间设有至少一级具有导电性的过滤层，过滤层位于阴电极和阳电极之间。该净水器将电化学水处理与过滤集成，构成电化学处理与过滤处理密不可分协同作用的有机整体，实现对源水的深度净化。

Description

淋浴净水器
技术领域
本实用新型涉及一种对生活污水（如卫生间内的淋浴水和冲洗水）进行净化的装置，属于水处理技术领域。
背景技术
随着自来水受污染的状况日趋严重，人类关于自身健康的问题也日益关注，淋浴用水的健康问题越来越引起人们的注意，研制和开发淋浴用水过滤器具有广阔的市场前景，目前已有相关和国产产品面世销售，但均存在功能单一，不能实现循环回用，或价格昂贵等不足。
在日常生活中，家庭供水中的微污染物质一般通过三种渠道进入人体：饮用、呼吸和皮肤吸收。在淋浴过程中，我们吸收的污染物质远比饮用水中多得多。淋浴时，热水打开了皮肤上的毛孔，氯和其他污染物质就会趁虚而入。污染物质通过皮肤被吸收，然后直接进入血液循环系统，就像饮用水通过消化系统迂回地进入血液循环 ，具有同样的危害。另一值得注意的地方是洗澡时吸入了大量的蒸汽，致使人体很容易吸入氯和其他水生气体。事实上，人通过呼吸吸入的化学物质要比从口腔进入的要多6～80倍。如水中的氡，加热后会挥发出来，通过呼吸进入人体，长期积累会形成肺癌。
水中含有的挥发性物质大多是挥发性有机物(VOCs)，皮肤吸收和呼吸摄入是不容忽视的两条危害身体健康的重要途径。
另一个不容忽视的用水是冲厕水。为了充分利用洗衣废水和洗浴废水，通常的办法是用一个集水箱把废水储存起来用于冲厕，但是占地面积和需另外用泵加压，实际上难以推行。
市场现有净水器的典型工艺结构为：①前处理（PP棉、陶瓷、不锈钢滤网等，主要用于去除源水中的悬浮颗粒、胶体物质）→②中间处理（均采用颗粒碳-烧结碳，用于除异味、降低色度、吸附余氯、阻隔大分子有机物并吸附小分子有机物、吸附去除重金属离子和除菌等等）→③膜过滤（过滤精度0.1～0.01微米的超滤膜，用于滤除水中所有的悬浮物、胶体、微生物与病毒、以及部分大分子有机物；过滤精度为纳米的纳滤膜，主要用于脱除三卤甲烷中间体、异味、色度、农药、合成洗涤剂、可溶性有机物、Ca等硬度成分及蒸发残留物质；反渗透膜）→④后处理（载银活性炭等，主要为改善口感、抑菌等）。上述现有净水器的工艺结构存在的问题有：
1、前处理尤其是中间环节—活性碳，起到承上启下的重要作用，却又极易受细菌污染等过早饱和失效，需要专业人士定期上门服务频繁更换，同时也增加了接头漏水的概率。
2、由于前级预处理不能有效工作，大大加重了后级超滤（纳滤、反渗透）处理单元的负荷，以至其设计容量不得不加大，整机成本也相应增加。
3、因前、中、后各级处理工作的负荷分配不合理，需频繁更换前级滤芯，导致现有净水器均为多级组装结构，无法集成到一个反应器中，性能价格比极低，同时还导致后级膜过滤单元提前破损失效，整机寿命短，这也是净水器不能真正成为家电商品的另一原因。
电化学水处理方法是以电化学电解过程的氧化还原反应基本原理为基础，利用电极反应及其相关过程，通过直接和间接的氧化还原、凝聚絮凝、吸附降解和协同转化等综合作用，对水中有机物、重金属、硝酸盐、胶体颗粒物、细菌、色度、嗅味等污染物具有优良的去除效果。但是，电化学水处理技术迄今难以应用到生活饮用水净化处理器中。这是因为，对于生活用净水器来说，水中污染物在净水器中停留接触时间仅仅是秒数量级，由于接触时间太短，因此根本来不及充分反应。目前较广泛应用的KDF（微生物抑制装置）水处理技术，算是电化学在生活用水净化处理器中一种比较好的尝试。但是KDF的比表面积不大，且价格较贵，通常是与活性碳组合使用；而且，KDF的自发原电池电位差太低，氧化还原效果不足。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，提出一种可以对卫生间的淋浴水和冲洗水进行深度净化并循环使用的装置。
本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种淋浴净水器，包括设于淋浴室内的封闭平板状壳体和电源，所述壳体内设有至少一对的阴电极和阳电极，所述阳电极和阴电极分别连接电源的正负极；所述壳体设有二个进水口，分别是用于输入自来水的第一进水口和用于输入淋浴室内污水的第二进水口；所述壳体设有可与淋浴喷头连接的出水口，所述壳体内靠近所述进水口处设置一个阳电极，所述壳体内靠近所述出水口处设置一个阴电极，所述壳体内的所述进水口与出水口之间设有至少一级的过滤层，所述过滤层具有导电性并位于所述阴电极和阳电极之间。
本实用新型的有益效果是：通过将电化学水处理工艺与过滤工艺集成，构成电化学处理与过滤处理密不可分协同作用高效处理的有机整体，在反应器内电极电场间沿水过滤方向，通过兼具电化学与物理过滤双重作用的导电过滤层组合，反应池内的电化学反应过程划分成若干个不同的反应区域，各级过滤层由于在其两侧产生电压降而使其两侧形成正、负极；工作负荷趋于平衡，将水中污染物分质过滤逐级去除，实现对源水的深度净化。
本实用新型的发明人在实践中进一步发现，如果进水口处的阳电极采用由可析出离子的金属材料制成，则会在进水口处的水中形成絮凝，从而增强水质净化效果。为此，作为对本发明的净水器的进一步改进是：所述壳体内靠近进水口处的阳电极采用由可析出离子的金属材料制成的阳电极。
本实用新型的发明人在实践中更进一步发现，若使源水进入本发明装置前后产生微涡旋紊流，可以显著改善对源水的净化和活化效果。为此，作为对本发明的净水器的更进一步改进是：所述进水口处的阳电极上开有使进水产生涡旋的透水孔。  
上述本实用新型技术方案的完善如下：
1、所述过滤层是二级以上时，其沿水流方向过滤精度由低到高。
2、所述壳体进水口处的阳电极是由铝或铁制成的阳电极，所述阴电极是采用钛或不锈钢制成的阴电极
3、所述阳电极是多层折板彼此间隔平行的迷宫框结构。
4、所述过滤层是由填充在所述阳电极迷宫框结构空隙中的第一级粗过滤滤料、第二级活性碳过滤膜和第三级超滤膜组成的三级过滤层。
5、所述过滤层是活性炭与有机材料过滤膜采用压接或粘接方法制成的复合膜。
6、所述透水孔的直径大小不等。
7、所述封闭平板状壳体铺设于淋浴室内地面或挂设于淋浴室内墙面。
特注：上述本实用新型技术方案中提到的过滤层既然称为过滤层，则必然是透水性的，而且必然封盖壳体内全部水流的通路或者说过滤层成为壳体内全部水流的通路（即壳体内全部水流都应通过过滤层）。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的淋浴净水器作进一步说明。
图1是本发明实施例一的淋浴净水器的主视结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是本发明实施例一的淋浴净水器使用状态的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的淋浴净水器参见图1和图2，包括铺设于淋浴室内地面或挂设于淋浴室内墙面的封闭平板状壳体1和电源4，壳体1采用塑料封装外壳注塑成型。壳体1内设有一对阴电极2-1和阳电极2-2；阳电极2-2和阴电极2-1分别连接电源4的正负极。壳体1设有二个进水口，分别是用于输入自来水的第一进水口8-1和用于输入淋浴室内污水的第二进水口8-2；壳体1设有可与淋浴喷头的进水口连接的出水口9。阳电极2-2设置于壳体1内靠近第一进水口8-1和第二进水口处，阴电极2-1设置于壳体1内靠近出水口9处。阳电极2-2由铝或铸铁等金属材料制成的多层折板彼此间隔平行成迷宫框结构，在壳体1注塑成型时压入。阴电极2-1采用304号不锈钢制成。
如图2所示，壳体1内的第一进水口8-1和第二进水口与出水口9之间设有沿水流方向过滤精度由低到高的三级透水性过滤层，分别是填充在阳电极2-2框结构空隙中的第一级的粗过滤滤料3-1、第二级的活性碳过滤膜3-2和第三级的超滤膜3-3；这三级过滤层均具有导电性，这三级过滤层位于阴电极2-1和阳电极2-2之间并布满壳体1内与水流方向垂直的横截面，从而成为壳体内全部水流的通路使壳体内全部水流都从这三级过滤层通过。
本实施例的淋浴净水器使用时如图3所示，具体情况是：
1、首先在淋浴室设置污水箱5和泵6，通过管路将淋浴室地漏处的集水通过不锈钢毛发收集网引导至污水箱5；
2、通过管路将自来水接到第一进水口8-1，将污水箱5的出水口接到第二进水口8-2，将出水口9接到淋浴喷头的进水口；
3、淋浴时，自来水从第一进水口8-1进入本实施例淋浴净水器，经过电解和三级过滤层后从出水口9给淋浴喷头供水；
4、淋浴废水从淋浴室地漏处引导至污水箱5，启动泵6将污水抽出，经过单向阀7从第二进水口8-2进入本实施例淋浴净水器，污水经过电解和三级过滤层后从出水口9给淋浴喷头供水；
5、当用自来水冲洗淋浴室时，自来水可对第一级的粗过滤滤料3-1进行反冲洗，反冲洗的废水可以从第二进水口8-2排出，排出的冲洗废水，通过适当的管路连接，以及电气联动控制，也可以作为便后的冲厕用水；
6、上述过程可以由另设的电控装置对全部工作过程进行控制。
下面分析本实施例淋浴净水器对源水净化的工作原理
1、影响过滤层导电性的因素：
经电改性后过滤层材料的电阻率；孔径；体积参数，如面积、厚度。
2、在直流电解电源供电时，影响反应池中阴极和阳极间电流大小的因素：
①各个过滤层的等效电阻。在电化学反应过程中，因过滤层的材质及几何参数导致的电阻可以认为基本是个常数，而水的性质引起的电阻变化则是个变化的量。随着源水中污染物被逐级去除，源水的电阻逐渐增大。
②源水中TDS（溶解性总固体）对电解电流（电阻）的变化：
TDS指水中全部溶质的总量，包括无机物和有机物两者的含量。一般可用电导率值大概了解溶液中的盐份，一般情况下，电导率越高，盐份越高，TDS越高。
在无机物中，除开溶解成离子状的成分外，还可能有呈分子状的无机物。
典型溶解阴离子有：碳酸氢根(HCO3 -), 碳酸根(CO3 2-), 氢氧根(OH-), 硫酸根(SO4 2-), 氯离子(Cl-), 氟离子(F-), 硝酸根离子(NO3 -), 硫离子(S2 -)， 磷酸根(PO4 4-)
典型溶解阳离子有：钙离子(Ca2+), 镁离子(Mg2+), 钠离子(Na+),钾离子(K+), 铁离子(Fe2+ 或 Fe3+), 锰离子(Mn2+), 铝离子(Al3+), 钡离子(Ba2+), 锶离子(Sr2+), 铜离子(Cu2+)和 锌离子(Zn2+)。
水中有机化合物大多呈负电性。
水中悬浮胶体物（通常包括细菌、黏土、硅胶体和铁腐蚀产物）也大多呈负电性。
③水本身在电解中的导电性
水在自然情况下，也能电离出少量的H＋和OH-，所以水也是电解质，只不过是一种弱电解质而已。在外施电压对水电解的情况下，不仅会生成大量的H＋和OH-离子，还会因阳极的间接氧化等因素，在水中生成相当的羟基自由基离子等非稳态强氧化剂离子，也同时参与导电过程。
综合上述分析，本实施例在其中设置有三级导电过滤层组件的电解反应池（净水器壳体）中，在阳极和阴极之间，施加电压对水电解产生电流，从电的角度看，三级导电过滤层的组合，等效于一个三级电阻串联的封闭直流电路，在每级导电过滤层上形成相应的电压降。
3、本实施例三级导电过滤层在电化学反应中所起到的作用
3.1从每个过滤层元件结构看，由于具有一定的导电层厚度，相当于一个三维复合电化学反应池。
3.2、整个三级过滤层组件，相当于3个微型电解反应池的串联。
3.3从整个淋浴净水器看，相当于加入有隔离膜分割成阴极区、阳极区的电化学反应池，过滤层组件在电化学反应中又起到一个隔离分区的作用。兼具有电化学与过滤层的双重功能的导电过滤层，构成电解氧化还原反应中不可或缺的元件之一。
本实施例通过对传统过滤层的电改性并按不同过滤精度分级组合，再与淋浴净水器内所设的电解电极组合起来，已经赋予了传统的单一电化学、单一过滤层所完全不同的崭新特性。通过在过滤层内部、以及过滤层之间、电极与过滤层之间的多重电化学反应及过滤层的物理筛分过滤作用，将电化学水处理与过滤的各自优势发挥到极致，却又同时克服了各自单一使用时的弊病，使得对源水净化的质量与效率大大提高，各级过滤层工作负荷基本平衡，实现对源水水质的分质净化。
显然，上述本实施例三级导电过滤层可以是一级、二级、四级、五级或N级。
实施例二
本实施例是在实施例一基础上的改进，除了与实施例一相同以外不同的是：1）塑料封装外壳采用采用市售PPR板切割拼装热熔焊接成型，板材厚度8毫米；2）增加一级采用聚氨酯网状活性炭导电泡棉的过滤层3-4，厚度10毫米；3）在阳电极2-2开设透水孔，起到增加微涡旋紊流的作用，透水孔可以是均匀大小的，也可以是直径大小不等的，采用直径大小不等的透水孔紊流效果更好。
本实施例实验装置历经将近一年的实际使用，出水指标始终保持在接近或优于市供自来水源水的状态。
本实用新型的淋浴净水器及其使用工艺同样适用于洗衣机供水及废水循环回用。
本实用新型的淋浴净水器不局限于上述实施例所述的具体技术方案；比如：过滤层也可以是活性炭与有机材料过滤膜采用压接或粘接方法制成的复合膜。凡采用等同替换形成的技术方案均为本实用新型要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种淋浴净水器，其特征在于：包括设于淋浴室内的封闭平板状壳体和电源，所述壳体内设有至少一对的阴电极和阳电极，所述阳电极和阴电极分别连接电源的正负极；所述壳体设有二个进水口，分别是用于输入自来水的第一进水口和用于输入淋浴室内污水的第二进水口；所述壳体设有可与淋浴喷头连接的出水口，所述壳体内靠近所述进水口处设置一个阳电极，所述壳体内靠近所述出水口处设置一个阴电极，所述壳体内的所述进水口与出水口之间设有至少一级的过滤层，所述过滤层具有导电性并位于所述阴电极和阳电极之间。
2.根据权利要求1所述淋浴净水器，其特征在于：所述进水口处的阳电极是由可析出离子的金属材料制成的阳电极。
3.根据权利要求2所述淋浴净水器，其特征在于：所述进水口处的阳电极上开有使进水产生涡旋的透水孔。
4.根据权利要求1、2或3所述淋浴净水器，其特征在于：所述过滤层是二级以上时，其沿水流方向过滤精度由低到高。
5.根据权利要求2所述淋浴净水器，其特征在于：所述壳体进水口处的阳电极是由铝或铁制成的阳电极，所述阴电极是采用钛或不锈钢制成的阴电极。
6.根据权利要求1、2或3所述淋浴净水器，其特征在于：所述阳电极是多层折板彼此间隔平行的迷宫框结构。
7.根据权利要求6所述淋浴净水器，其特征在于：所述过滤层是由填充在所述阳电极迷宫框结构空隙中的第一级粗过滤滤料、第二级活性碳过滤膜和第三级超滤膜组成的三级过滤层。
8.根据权利要求1、2或3所述淋浴净水器，其特征在于：所述过滤层是活性炭与有机材料过滤膜采用压接或粘接方法制成的复合膜。
9.根据权利要求3所述淋浴净水器，其特征在于：所述透水孔的直径大小不等。
10.根据权利要求1、2或3所述淋浴净水器，其特征在于：所述封闭平板状壳体铺设于淋浴室内地面或挂设于淋浴室内墙面。
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