專利名稱：凈化水的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及凈化水的方法和設(shè)備，從而由于增壓以及利用反向滲透、超過濾或納米過濾等過濾作用將流入的未凈化水分成凈化的流出水和循環(huán)廢棄流動(dòng)的濃縮未凈化水。廢棄流動(dòng)的未凈化水排入下水道或類似的地方。
上述類型的家用水凈化器是現(xiàn)有技術(shù)公知的。與工業(yè)海水淡化工廠等相反，這些水凈化器是家用的，用以清潔將來自井、湖或其它多少含有污染的水源的飲用水，并且當(dāng)水來自城市總水管時(shí)用于減少污染的含量。通常，可以用的水的質(zhì)量是受限制的并且/或者具有相當(dāng)高的價(jià)格，這意味著對(duì)于這種類型的裝置需要保持水的消耗在較低的水平。
對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的水凈化器，例如歐洲專利555621，通過分出一部分廢棄水流到循環(huán)水路，維持水路中較大的水流用以將作為過濾器的膜上收集的污染物沖走并用過剩的未凈化水流沖洗循環(huán)系統(tǒng)，而這部分未凈化水是直接排到下水道中，從而試圖減少未凈化水的消耗。在這種情況下，由于在沖洗操作過程中額外的未凈化水未加控制地進(jìn)入循環(huán)水路，并且未凈化水在混合時(shí)連續(xù)稀釋循環(huán)水路中的濃縮未凈化水，因此水的消耗相當(dāng)大。這樣，在長時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)沖洗，從而污染濃度上升到接近未凈化水的水平，大量的水未使用就排到下水道中。
本發(fā)明提供明顯減小水消耗和設(shè)備連接時(shí)間以及改善設(shè)備操作條件的方法和設(shè)備。這是利用具有沖洗過程的設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)清潔水關(guān)閉后，加入未凈化水流，使循環(huán)水路的未凈化水在受控制方式下進(jìn)入下水道。
對(duì)本發(fā)明更詳盡的理解可以參考以下描述和權(quán)利要求并結(jié)合附圖
，附圖示意性地表示具有相關(guān)零件的管道或?qū)Ч堋?br>
下面將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明的設(shè)備包括未凈化水入口10，通過它未凈化水以較低的壓力流入凈化器。在未凈化水進(jìn)入凈化器之前，未凈化水可以已經(jīng)預(yù)處理，例如利用機(jī)械過濾器、化學(xué)過濾器、碳過濾器、UV過濾器等等。未凈化水入口通過兩個(gè)閥11和12與管道系統(tǒng)相通，兩個(gè)閥在管道系統(tǒng)中是并聯(lián)的。第一閥11是在清潔水從系統(tǒng)流出的過程中未凈化水的入口閥。第二閥12是在隨后的沖洗過程中未凈化水的入口閥。與第二閥串聯(lián)的是入口水流限制器裝置13，其最大水流約1-5 l/min。第一閥11和水流限制裝置13通過第一管道或?qū)Ч?4連接到壓力泵15的入口側(cè)。壓力泵15工作時(shí)在約6 l/min的水流下產(chǎn)生約10bar的壓力。壓力泵的出口連接到第二導(dǎo)管16，第二導(dǎo)管16和第一導(dǎo)管14還通過安全閥17和入口止回閥18相連。如果第二導(dǎo)管16中的壓力太高，安全閥17用于使水從第二導(dǎo)管16溢出到第一導(dǎo)管14。當(dāng)?shù)诙?dǎo)管16的壓力下降到低于第一導(dǎo)管14中保持的壓力水平時(shí)，入口止回閥18打開，使水從第一導(dǎo)管14流入第二導(dǎo)管16。
第二導(dǎo)管16還與循環(huán)水路19相連，所述循環(huán)水路19包括與循環(huán)泵21的入口側(cè)相連的第三導(dǎo)管20，在圖示的實(shí)施例中，循環(huán)泵21產(chǎn)生約40 l/min的水流，并且其出口側(cè)通過第四導(dǎo)管22連接到過濾器外殼24(未示出)上的過濾器入口23。循環(huán)泵21和壓力泵15優(yōu)選地安排在一根由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的公共軸上。過濾器外殼24內(nèi)包括滲透過濾器，例如膜25或其它類型的過濾器，如超過濾器或納米過濾器，水在流體壓力的驅(qū)動(dòng)下通過它進(jìn)入容器26，清潔水在膜的另一側(cè)。容器通過第五導(dǎo)管27連接到出水點(diǎn)28。
過濾器外殼24還具有廢棄水出口29，通過它濃縮的未凈化水在循環(huán)止回閥30的控制下流入循環(huán)水路的第三導(dǎo)管20或者第六導(dǎo)管31。第六導(dǎo)管31通過水流控制閥33或電子控制閥34連接到下水道32，水流控制閥33在水流超過2 l/min時(shí)截?cái)噙B接，而電子控制閥34與出口水流限制裝置35串聯(lián)，出口水流限制裝置35在10bar壓力下將水流限制在3 l/min。水流控制閥33以雙穩(wěn)態(tài)方式將水通到下水道，即水在未限制或嚴(yán)格限制的條件下流入下水道，這取決于壓力與水流之間關(guān)系的預(yù)先設(shè)定值。
在循環(huán)水路19中，在廢棄水出口29具有電導(dǎo)傳感器36或其它類型的傳感器。傳感器測量循環(huán)水路中污染物的濃度。傳感器36電氣連接到電子閥34，從而當(dāng)濃度達(dá)到預(yù)定水平時(shí)，例如可以是未凈化水的兩倍，閥打開。優(yōu)選地，傳感器設(shè)計(jì)成在一定時(shí)間間隔標(biāo)定。這可以使用未凈化水的濃度作為基準(zhǔn)值來實(shí)現(xiàn)，其中基準(zhǔn)值是通過擴(kuò)展的沖洗過程得出。
設(shè)備按以下方式工作。當(dāng)凈化水在點(diǎn)28流出時(shí)，壓力泵15和循環(huán)泵21在閥11打開的同時(shí)開始工作。從未凈化水入口10流入水將流過第一導(dǎo)管14并被壓力泵15增壓到約10bar后從第二導(dǎo)管16流出。通常水從第二導(dǎo)管16回流到第一導(dǎo)管14被兩個(gè)閥17和18截止。隨后，水通過第三導(dǎo)管20流入水路19，同時(shí)水立刻通過第六導(dǎo)管31和出口水流控制閥33流入下水道32(此時(shí)閥34關(guān)閉)。由于水流快速達(dá)到2 l/min，出口水流控制閥33關(guān)閉，未凈化水繼續(xù)通過第三導(dǎo)管20流入循環(huán)水路19。循環(huán)泵將水抽過第四導(dǎo)管22并通過過濾器入口23進(jìn)入過濾器外殼24。由于水的壓力作用在過濾器外殼中膜25上，凈化水在流體壓力作用下通過膜達(dá)到膜另一側(cè)的空間26，由此處凈化水在約1-3 l/min的水流下通過第五導(dǎo)管27流到出水點(diǎn)28。水中溶解的污染物和顆粒沉積在膜上，從而循環(huán)水路19中污染的濃度持續(xù)上升。沒有從膜流過的水稱為廢棄水，繼續(xù)流過廢棄水出口29、導(dǎo)管20和止回閥30回到循環(huán)泵21。這樣，膜增壓到10bar并由流過循環(huán)水路中約40 l/min的水流沖洗。在凈化水的出口，水流為2 l/min，水在循環(huán)水路19中的污染增加。
當(dāng)傳感器36探測到污染濃度增加到一定程度時(shí)，例如加倍，電子控制閥34打開，使水以3 l/min的水流從出口水流限制器35流到下水道32。在經(jīng)過一段時(shí)間后，傳感器36探測到污染濃度下降，接著關(guān)閉閥34。當(dāng)水從出水點(diǎn)28流出時(shí)這一過程重復(fù)進(jìn)行。這樣，僅當(dāng)傳感器36探測到需要打開時(shí)電子控制閥34才打開。這在效率方面非常有利，因?yàn)楦鶕?jù)溫度、膜的狀況、水質(zhì)等等，對(duì)沖洗的需要可以變化很大。
當(dāng)水在點(diǎn)28處的流出停止時(shí)，泵15和21同時(shí)停止，閥11關(guān)閉，閥34打開。由于滲透作用，容器26和第五導(dǎo)管27中的凈化水回流到膜25未過濾的或臟的一側(cè)，因?yàn)榈谖鍖?dǎo)管27通過開放的出水點(diǎn)28與大氣相通。這意味著相應(yīng)體積的未凈化水通過閥34流入下水道32。當(dāng)這此流動(dòng)結(jié)束時(shí)，閥11將打開。在實(shí)施例中，這一過程在幾分鐘內(nèi)完成。回流清洗了膜的表面，但不足以帶走循環(huán)水路19中的臟水。
在泵停止后幾分鐘，優(yōu)選地約5分鐘，打開閥12開始沖洗工作。沖洗在未凈化水入口的壓力(即通常的自來水壓力)下進(jìn)行，并且由水流限制器13控制水流，在本例中約1-5 l/min。這樣，從第一導(dǎo)管14流出的水經(jīng)過止回閥18流入第二導(dǎo)管16，并進(jìn)一步流過第三導(dǎo)管20和循環(huán)泵21，從而迫使第四導(dǎo)管22中的污染水經(jīng)過過濾器入口23進(jìn)入過濾器外殼24內(nèi)，并經(jīng)過膜25未過濾的或臟的一側(cè)，最終通過廢棄水出口29、導(dǎo)管31和打開的閥33流入下水道32。由于水流控制閥33處于打開狀態(tài)，系統(tǒng)沒有壓力，這意味著凈化水不會(huì)從打開的出口點(diǎn)28流出。基于此，需要提及的是，由于出水點(diǎn)28沒有出口閥，所以出水點(diǎn)的出口應(yīng)高于下水道32，以避免虹吸現(xiàn)象。閥12可以是時(shí)間控制的，從而使適量的水進(jìn)入系統(tǒng)。未凈化水量應(yīng)基本與循環(huán)系統(tǒng)中存在的水量相同，但是當(dāng)然也可以加入過量的水，過量的水必須少于循環(huán)系統(tǒng)中存在的水量的兩倍。水的加入量也可以通過傳感器36探測濃度進(jìn)行控制。當(dāng)污染的濃度接近未凈化水或污染濃度不再下降時(shí)，閥12關(guān)閉。
需要提及的是，上面給出的壓力和水流以及濃度的數(shù)值僅是作為例子，在不偏離本發(fā)明原理的前提下這些數(shù)據(jù)可以變化很大。
利用上述的系統(tǒng)，在從出水點(diǎn)流出的水總是相當(dāng)清潔的同時(shí)，在所有工作條件下流到下水道的水達(dá)到最小的損失。并且，沖洗時(shí)幾乎沒有任何噪音，因?yàn)楸脹]有被啟動(dòng)。
應(yīng)該清楚的是，上述內(nèi)容僅作為例子，不偏離上述內(nèi)容包含的原理的合理范圍，通過增添、修改或刪除細(xì)節(jié)可以做出各種變化。因此本發(fā)明并不局限于上述的特殊細(xì)節(jié)，而是只受到下面權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.一種凈化水的方法，其中由于增大的壓力和通過反向滲透、超過濾或納米過濾等等過濾作用，流入的未凈化水分成凈化的流出水和濃縮的未凈化水的循環(huán)廢棄水流，廢棄的未凈化水從循環(huán)廢棄水流中流入下水道或類似的管道，其特征在于當(dāng)凈化水流出結(jié)束時(shí)，開始沖洗過程，其中，加入壓力未增大的未凈化水，在沖洗過程中斷之前加入的數(shù)量少于循環(huán)水路中未凈化水的兩倍，并基本接近所述循環(huán)水路中未凈化水的數(shù)量，其中未凈化水基本沒有稀釋循環(huán)水路中的濃縮未凈化水而將其大部分排入下水道中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，廢棄水的限制是雙穩(wěn)態(tài)控制的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，沖洗過程是受控制的，從而在凈化水流出停止后的預(yù)定時(shí)間之后開始沖洗過程。
4.如上述任一頂權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，檢測廢棄水的污染程度并且至少部分控制未凈化水流出到下水道。
5.一種執(zhí)行如權(quán)利要求1所述的方法的設(shè)備，包括未凈化水入口(10)，為了使過濾器外殼(24)內(nèi)水的壓力增大，未凈化水入口經(jīng)過壓力泵(15)連接到過濾器外殼；過濾器外殼，具有過濾器入口(23)、凈化水的出口導(dǎo)管(27)以及廢棄水出口(29)，為了形成濃縮未凈化水的循環(huán)水路(19)廢棄水出口連接到第一分支導(dǎo)管(20)，第一分支導(dǎo)管與過濾器入口連接；循環(huán)水路，具有循環(huán)泵(21)以及與排出未凈化水的下水道(32)連接的第二分支導(dǎo)管(31)，其特征在于，所述設(shè)備包括沖洗裝置(12、18、30)，其中當(dāng)泵(15、21)不工作時(shí)，未凈化水入口連接到循環(huán)水路(19)，從而未凈化水被迫流向并流過過濾器入口(23)，從而將循環(huán)水路中大部分的濃縮未凈化水排出到下水道(32)。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述裝置(12、18、30)包括至少一個(gè)閥門。
7.如權(quán)利要求5或6所述的設(shè)備，其特征在于，與下水道連接的第二分支導(dǎo)管(31)具有電子控制閥(34)，電子控制閥受檢測循環(huán)水路(19)中的污染程度的傳感器(36)控制。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，與下水道連接的第二分支導(dǎo)管(31)還具有水流控制閥(33)，水流控制閥與電子控制閥(34)以及與電子控制閥串聯(lián)的第一水流限制器(35)并聯(lián)。
9.如權(quán)利要求5-8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述裝置(12、18、30)包括時(shí)間控制的入口閥(12)以及與時(shí)間控制的入口閥串聯(lián)的第二水流限制器(13)。
10.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于所述傳感器(36)是電導(dǎo)傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用反向滲透、超滲透或納米滲透等方式凈化水的方法和設(shè)備。設(shè)備包括未凈化水入口(10)，為了使過濾器外殼(24)內(nèi)水的壓力增大，未凈化水入口經(jīng)過壓力泵(15)連接到過濾器外殼。過濾器外殼包括過濾器入口(23)、凈化水的出口導(dǎo)管(27)以及廢棄水出口(29)，為了形成濃縮未凈化水的循環(huán)水路(19)廢棄水出口連接到第一分支導(dǎo)管(20)，第一分支導(dǎo)管與過濾器入口連接。循環(huán)水路包括循環(huán)泵(21)以及與排出未凈化水的下水道(32)或類似管道連接的第二分支導(dǎo)管(31)。設(shè)備還包括沖洗裝置(12、18、30)，其中當(dāng)泵(15、21)未啟動(dòng)時(shí)，未凈化水入口連接到循環(huán)水路(19)，從而未凈化水被迫流向并流過過濾器入口(23)，從而將循環(huán)水路中大部分的未凈化水排出到下水道(32)。
文檔編號(hào)B01D61/10GK1429132SQ0180962
公開日2003年7月9日 申請(qǐng)日期2001年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月18日
發(fā)明者弗雷德里克·德爾比, 安德斯·哈格爾馬克 申請(qǐng)人:多米蒂克器具股份公司