CN202968211U - 水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水处理装置，其主要包括与供水管路相连通的供水口、膜净化单元、给水口以及浓水口，其中，原水流入供水口，经过膜净化单元净化提纯后从给水口流出并形成纯净水，废水通过浓水口排出，在膜净化单元中还包括至少一个可对膜净化单元内部的滤芯进行超声波清洗操作的超声波发生器，其与传统技术相比，通过采用超声波发生器对滤芯内积聚的赃物进行震动，并利用在净化过程中滤芯中不断增大的水压，迫使赃物随高压浓水快速排出，从而缩短了滤芯的清洁时间；于此同时，本实用新型的水处理装置通过净水过程中关闭浓水口，可减少废水排放，提高净化效率，从而有效的节约了水资源。

Description

水处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种饮用水净化设备领域，特别涉及一种用于净化自来水的家用或商用水处理设备。

背景技术

随着世界工业化的不断推进，无论是发达国家还是贫困地区，环境污染的问题日益严峻，水资源的日益污染，饮用水安全问题屡屡触动人们脆弱的神经，并逐渐成为全球性的挑战，2008 年的一组新闻震惊全国：饮用自来水不安全，水中含有一定程度的抗生素、甚至性激素，虽含量较低，但长期饮用也会致癌，自来水的部份污染，其污染更是令人发指，尤其是自来水中的钙(Ca2⁺)、镁(Mg2⁺) 离子、碳酸根离子、抗生素、性激素、铁、锰、悬浮物、胶体物、毒副产物、细菌、泥沙、铁锈、固体杂质污染危害，严重超标，城乡自来水的部分超标，达不到中华人民共和国《生活饮用水卫生标准》，而上述污染的现状构成了对城乡人员健康的极大威胁。

现市面上公知的纯水机产品，其内部用于对水进行净化的滤芯在使用过一段时间以后，其滤芯的内孔壁内会残留过多的无法随浓水一起流出的杂质，从而导致纯水的出水量减少、水质低、滤芯的使用寿命降低等问题。传统的方法是更换新的滤芯，这势必造成滤芯的浪费，因为该滤芯在经过定期清洗及保养后，仍然可以继续使用；部分工业上使用的纯水机，滤芯可保证定时清洗，但其清洗效率过低，需使用大量流水以及清洁液，且整个清洗过程耗时较长。

传统的纯水机产品的存在的另一问题是过滤效率低，特别是通过反渗透膜进行过滤的净水设备，通常其生产1杯纯水需要排放4～8杯浓水，浪费严重，因此使得传统的纯水设备市场普及度不高。如何提高净水设备的纯水出水效率，并解决滤芯清洗的问题是本领域技术人员长期以来的研究方向。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种纯水过滤效率高、并能够实现快速自清洁的水处理装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种水处理装置，所述的水处理装置主要包括与供水管路相连通的供水口 、至少一个膜净化单元、供净化后的纯净水流出的给水口以及供废水排出的排水口；所述的膜净化单元包括滤芯，所述的滤芯具有与所述的供水口相连通的原水入水口、与所述的排水口相连通的浓水出水口、通过高压开关和储水压力装置与所述的给水口相连通的净水出水口，所述的浓水出水口与所述的排水口之间串联有能够将所述的浓水出水口与所述的排水口之间的通路截断的电磁阀，所述的膜净化单元还包括设置在所述的滤芯的外侧壁的超声发生器，所述的水处理装置包括与所述的高压开关、电磁阀和超声波发生器信号连接的控制器，所述的水处理装置具有净水和自洁两种工作状态，所述的控制器控制所述的水处理装置在净水和自洁两种工作状态之间转换，当所述的水处理装置处于所述的净水工作状态时，所述的供水口至所述的给水口之间形成通路，所述的浓水出口与所述的排水口之间断路，所述的控制器向所述的超声波发生器发出停止信号；当所述的水处理装置处于自洁工作状态时，所述的控制器向所述的超声波发生器发出至少一次启动信号，所述的浓水出口与所述的排水口之间至少形成一次通路。

本实用新型进一步的技术方案是：所述的膜净化单元包括超滤膜单元，所述的超滤膜单元包括超滤膜滤芯和设置在所述的超滤膜滤芯外侧的第一超声波发生器，所述的超滤膜滤芯具有第一原水入水口、第一净水出水口以及第一浓水出水口，其中，所述的第一原水入水口与所述的供水口相连接，所述的第一浓水出水口与所述的排水口之间串联有第一电磁阀，所述的第一电磁阀与所述的控制器信号连接。

更进一步地，所述的膜净化单元还包括串联在所述的超滤膜单元下游的反渗透膜单元，所述的反渗透膜单元包括反渗透膜滤芯和设置在所述的超滤膜滤芯外侧的第二超声波发生器，所述的反渗透膜滤芯具有第二原水入水口、第二净出水口、第二浓水出水口，其中，所述的第二原水入水口与所述的第一净水出水口相连接，所述的第一净水出水口至所述的第二原水入水口之间设置有增压泵，所述的第二净水出水口与所述的储水压力装置相连接，所述的第二浓水出水口与所述的排水口之间串联有第二电磁阀，所述的第二电磁阀与所述的控制器信号连接。

优选的，所述的第二浓水出水口与所述的增压泵的进水端之间设置有回路管道。

更优选的，所述的回路管道上串联有压力探测器、第一逆止阀和调压阀门。

优选的，所述的超滤膜单元和所述的增压泵之间还设置有微生物抑制单元。

优选的，所述的第二净水出水口与所述的给水口之间还设置有活性炭滤芯单元、紫外线杀菌单元中的至少一个单元，所述的活性炭滤芯单元或紫外线杀菌单元与所述的储水压力装置串联。

优选的，各个所述的滤芯外周壁分别设置有多个所述的超声波发生器，多个所述的超声波发生器沿周向或\和轴向均匀设置在所述的滤芯的外周壁上。

更优选的，所述的滤芯的外周壁为不锈钢材质。

本实用新型的工作原理：

本实用新型的水处理装置的工作状态分为净水工作状态以及自洁工作状态：

1、 净水工作状态：当水处理装置处于净水工作状态时，控制器控制电磁阀关闭、超声波发生器停止工作，外来原水通过供水口进入膜净化单元的原水入水口，并通过滤芯进行净化、由于电磁阀处于关闭状态，浓水出水口被关闭，因此大部分原水成为净水从净水出水口流出，少部分成为浓水积聚在滤芯以及电磁阀上游的排水管道内，使滤芯和排水管道内的压力增大，浓水中的污物残留在滤芯的膜上；

2、 自洁工作状态：控制器开启超声波发生器对滤芯进行超声波清洗，使附着在滤芯上的脏物被震松，并进入浓水，在超声波清洗持续一段时间以后，控制器控制电磁阀打开，使积聚在滤芯以及排水管道内的压力得到释放，由于浓水中积蓄了一定的压力，因此有较好的冲刷作用，能够在瞬时将滤芯的膜上残留的杂质冲出；

上述净水工作和自洁工作过程交替循环，在净水工作时，原水依次通过超滤膜单元和反渗透膜单元，经过提纯的纯水最终被存储在储水压力装置中，在自洁工作时，压力探测器实时监控回路管道内的水压，若水压高于阈值，调压阀门自动开启，使部分浓水进入增压泵，参与再循环。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型一方面在净水过程中关闭排水口，减少废水排放，提高净化效率，节约水资源；另一方面采用超声波发生器对滤芯内积聚的赃物进行震动，使赃物从膜表面剥离，再进一步利用净化过程中滤芯中不断增大的水压，迫使赃物随高压浓水快速排出，缩短了清洁时间；于此同时，本实用新型的水处理装置还具有同时生产净水和纯水的功能。

附图说明

附图1为本实用新型的水处理装置的水路原理图；

附图2为本实用新型的水处理装置的超滤膜单元的主视图；

附图3为附图2中沿A-A的剖视图；

附图4为本实用新型的水处理装置的反渗透膜单元的主视图；

附图5为附图4中沿B-B的剖视图；

以上附图中：1、供水口；11、进水压力表；2、超滤膜单元；20、超滤膜滤芯；21、第一原水入水口；22、第一净水出水口；23、第一浓水出水口；24、第一超声波发生器；25、增压泵；26、微生物抑制单元；27、增压管道；3、反渗透膜单元；30、反渗透膜滤芯；31、第二原水入水口；32、第二净出水口；33、第二浓水出水口；34、第二超声波发生器；35、第五电磁阀；36、调压阀门；37、第一逆止阀；38、压力探测器；39、回路管道；4、第一给水口；41、第二逆止阀；42、储水压力装置；43、高压开关；44、第三电磁阀；45、活性炭滤芯单元；46、紫外线杀菌单元；5、排水口；51、第一电磁阀；52、第二电磁阀；6、第二给水口；61、第四电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步描述：

附图1为本实用新型的水处理装置的水路原理图，此装置主要包括与供水管路相连通的供水口1、超滤膜单元2、反渗透膜单元3、提供净水的第二净水口6、提供纯水的第二给水口4以及供废水排出的排水口5。超滤膜单元2和反渗透膜单元3根据净水要求设置，在本实用新型还可以简化为仅使用一个膜过滤单元的其他实施方式，其实用新型构思和净水方法可以与本实用新型相同。

超滤膜单元2包括超滤膜滤芯20和设置在超滤膜滤芯20外侧的至少一个第一超声波发生器24，超滤膜滤芯20具有第一原水入水口21、第一净水出水口22以及第一浓水出水口23，其中，第一原水入水口21与供水口1相连接，第一原水入水口21与供水口1之间设置有用于检测进入原水入水口21的外来原水的压力的进水压力表11，第一浓水出水口23与排水口5之间串联有能够将第一浓水出水口23与排水口5之间的通道截断的第一电磁阀51，第一净水出水口22与第二给水口6相连接，第一净水出水口22与第二给水口6之间设置有第四电磁阀61，第四电磁阀61控制流出的净水的通断以供用户直接在第二给水口6处取水使用。

反渗透膜单元3包括反渗透膜滤芯30和设置在超滤膜滤芯30外侧的至少一个第二超声波发生器34，反渗透膜滤芯30具有第二原水入水口31、第二浓水出水口33、第二净出水口32，其中，第二原水入水口31与第一净水出水口22相连接，从第一净水出水口22至第二原水入水口31之间依次设置有第五电磁阀35和增压泵25，增压泵25的出水端通过增压管道27与第二原水入水口31连接，增压泵25主要用来对流入至第二原水入水口31的净水进行增压，以使增压后的净水能够顺利通过反渗透膜滤芯30流出。

第二浓水出水口33与排水口5之间串联有能够将第二浓水出水口33与排水口5之间的通道切断的第二电磁阀52，此外，第二浓水出水口33与增压泵25的进水端之间设置有回路管道39，从第二浓水出水口33至增压泵25的进水端的回路管道39上依次串联有用于探测回路管道39内水压的压力探测器38、用于调节水压的调压阀门36以及防止净水流入调压阀门36第一逆止阀37。

第二净水出水口32与第一给水口4相连接，从第二净水出水口32至第一给水口4之间依次设置有第二逆止阀41、储水压力装置42、高压开关43以及第三电磁阀44，其中，第二逆止阀41的作用是防止储水压力装置42内的纯水回流至反渗透膜滤芯30内，经过反渗透膜滤芯30内提纯后从第二净水出水口32流出的纯水压力小且流量小，因此需要储水压力装置42将纯水收集后通过第一给水口4流出，从而保证从第一给水口4流出的纯水的流量。所述的水处理装置还包括与高压开关43、各电磁阀和第一超声波发生器24、第二超声波发生器34信号连接的控制器，高压开关43又与第五电磁阀35、增压泵25之间电连接，当储水压力装置42内的纯水量超过储水量阈值时，高压开关43发出信号关闭第五电磁阀35以及增压泵25，停止对第二原水入水口31供水，当第一给水口4上的第三电磁阀44开启时，储水压力装置42内的纯水经过第一给水口4流出以供用户使用，高压开关43开启第五电磁阀35以及增压泵25，继续净水。

上述超声波发生器可黏贴或焊接或直接固定在滤芯的外壁上，为了保证此超声波发生器的使用效率，滤芯的外壁采用金属不锈钢材质制作，在对膜净化单元进行清洗时，由于超声波振动的作用，可将渗入在膜孔内的杂质剥离下来，使其跟随浓水排出，其与传统技术相比，此项技术的清洗效率高、净水能力强，无需清洗液且可大大减少清洗用水，从而节约水资源。

附图2至附图5所示分别为超滤膜单元2、反渗透膜单元3的左视图以及其A-A、B-B的剖视图，在实际使用中，根据滤芯的大小，以及待去除杂质的性质可以选择安装一个或者多个超声波发生器，安装多个超声波发生器时，可以将多个超声波发生器沿周向均匀设置在滤芯的外周壁上，也可以将其沿轴向均匀设置在滤芯的外周壁上，或者通过上述两者方式结合的方式设置，选择不同的设置方式的最终目的是为了在清洗的过程中，更有效的去除滤芯内部的杂质。

本实用新型的水处理装置的工作步骤可分为净水工作状态以及自洁工作状态两种工作状态：

1、 净水工作状态：当水处理装置处于净水工作状态时，控制器控制第一电磁阀51和第二电磁阀52关闭，第一超声波发生器24和第二超声波发生器34停止工作，原水通过供水口1进入超滤膜净化单元2，经净化后进入反渗透膜净化单元3，由于第一电磁阀51和第二电磁阀52处于关闭状态，第一浓水出水口23和第二浓水出水口33到排水口5之间的排水管道被关闭，浓水在排水管道内积蓄，大部分原水经净化后从第一给水口6和第二给水口4流出；

2、 自洁工作状态：控制器分别开启第一超声波发生器24和第二超声波发生器34对滤芯20、30进行超声波清洗，超声波清洗时，超声波发生器将功率超声频源的声能转换成机械的超声波振动，当超声波振荡在液体中传播的音波压强达到一个大气压时，其功率密度为0.35w/cm²，这时超声波的音波压强峰值就可达到真空或负压，但实际上无负压存在，因此在液体中产生一个很大的力，将液体分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空，它在超声波压强反向达到最大时破裂，由于破裂而产生的强烈冲击将膜孔内的杂质撞击下来，在超声波清洗持续一段时间后，由于原水不断地进入滤芯20、30内部，滤芯20、30内部蓄积了一定的内压，此时控制器控制第一电磁阀51和第二电磁阀52打开，浓水瞬时将滤芯20、30的膜上残留杂质经过浓水出水口23、33冲出；

上述净水工作和自洁工作过程交替循环，其循环周期为1-30分钟，用户可根据不同的水质设定不同的循环时间，如果待过滤的原水的水质较好，可设定较长的循环时间，若水质较差，循环时间可以缩短，本实施例中使用1分钟的循环周期，其中50秒的净水工作时间，10秒的自洁工作时间。

在本实施中，具有两个膜净化单元2、3，其具体的工作流程如下：

当原水通过供水口1进入超滤膜单元2进行第一重净化，净化出来的净水通过第一净水出水口22被分为两路，其中一路通过第四电磁阀61可以直接使用，另一路通过增压泵25的增压作用后被输送到反渗透膜单元3的第二原水入水口31中，经过反渗透膜单元3第二重净化出来的纯水被连续的输送到储水压力装置42中，直至的储水压力装置42内储满纯水，此时高压开关43关闭第五电磁阀35以及增压泵25，停止第一重净化后的净水对第二原水入水口31供水，当第一给水口4上的第三电磁阀44开启时，储水压力装置42内的纯水经过第一给水口4流出以供用户使用，高压开关43开启第五电磁阀35以及增压泵25，于此同时，第一重净化后的净水继续对第二原水入水口31供水。

在净水过程持续一段时间后，水处理装置开始进入自洁工作状态，此时控制器分别开启超滤膜单元2上的超声波发生器24以及反渗透膜单元3上的超声波发生器34对其对应的滤芯20、30进行超声波清洗，在超声波清洗的过程中，各个膜净化单元2、3上的电磁阀门51、52可以同时开启，但优选方案中，第一电磁阀门51和第二电磁阀门52在超声波清洗完毕后开启，使蓄积在滤芯20、30内部的杂质经过浓水出水口23、33冲出排水口5。

超滤膜单元2在清洗后，只需要经过第一浓水出水口23即可直接将残留在超滤膜滤芯20内的杂质冲出排水口5，而在反渗透膜单元3中，由于增压泵25的不断加压，使反渗透膜滤芯30和第二电磁阀52上游的排水管道压力不断增加，因此在整个净化水的过程中，会存在蓄积在反渗透膜滤芯30及其排水管道内的压力过大得不到释放，最终导致压力冲破管道的隐患，因此，在第二浓水出水口33与增压泵25的进水端之间还增设有可以做压力反馈调整的回路管道39，回路管道39上具有的压力探测器38可实时监控回路管道39内的水压，若水压高于阈值，调压阀门36会自动开启，使回路管道39内的浓水进入增压泵循环，从而释放压力。

本实施例的水处理装置中，除了使用超滤膜单元2和反渗透膜单元3外，在超滤膜单元2和增压泵25之间还设置有微生物抑制单元26、在第二净水出水口32与给水口5之间还设置有活性炭滤芯单元45、紫外线杀菌单元46中的一个或多个单元，活性炭滤芯单元45或紫外线杀菌单元46与储水压力装置42串联；不同的过滤单元具有不同的过滤提纯功效，其中：

超滤膜单元2内的超滤膜是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜，当在膜的一侧施以适当压力，就能筛出小于孔径的溶质分子，可分离水中分子量大于500道尔顿、粒径大于2～20纳米的颗粒；

反渗透膜单元3内的反渗透膜是一种孔径小于10A的纳米过滤膜，其在一定的压力下，水分子可以通过膜表面，而无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过，从而达到去除的目的；

微生物抑制单元26，又称KDF，主要适用于氯气处理过的市政自来水，其原理是利用氧化还原反应，KDF与水中氧化性有害物质进行电子交换反应有效地减少或去除水中的氯和重金属，并抑制水中微生物的生长繁殖，使用KDF可达到减少矿物结垢、减少悬浮固体、去除氧化剂（余氯）、去除重金属以及抑制微生物的繁殖的功效，除此之外，KDF还具有去除地下水内的硫化氢的功效；

活性炭滤芯单元45，又称T33，它以优质的果壳炭及煤质活性炭为原料，能有效去除水中的有机物、余氯及其他放射性物质，并有脱色、去除异味的功效；

紫外线杀菌单元46采用波长在240-270nm的紫外线照射使细菌中DNA链断裂，破坏细菌的生产蛋白质的能力和繁殖能力，从而导致水中细菌死亡。

在实际的水处理装置应用中，可针对原水内的不同污染杂质的性质通过一种或多种过滤单元的选择，对原水进行多重净化提纯，以提高原水的提纯能力。

本实用新型的水处理装置上除了具有提供纯水的第一给水口4外，还设置有第二给水口6，具有同时提供净水和纯水的功能。

本实用新型一方面在净水过程中关闭排水口5，减少废水排放，提高净化效率，节约水资源；另一方面采用超声波发生器24、34对滤芯20、30内积聚的脏物进行震动，使脏物从膜表面剥离，再进一步利用净化过程中滤芯20、30中不断增大的水压，迫使脏物随高压浓水快速排出，缩短了清洁时间；于此同时，本实用新型的水处理装置还具有同时生产净水和纯水的功能。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水处理装置，所述的水处理装置主要包括与供水管路相连通的供水口（1）、至少一个膜净化单元（2、3）、供净化后的纯净水流出的给水口（4、6）以及供废水排出的排水口（5）；所述的膜净化单元（2、3）包括滤芯（20、30），所述的滤芯（20、30）具有与所述的供水口（1）相连通的原水入水口（21、31）、与所述的排水口（5）相连通的浓水出水口（23、33）、通过高压开关（43）和储水压力装置（42）与所述的给水口（4、6）相连通的净水出水口（22、32），其特征是：所述的浓水出水口（23、33）与所述的排水口（5）之间串联有能够将所述的浓水出水口（23、33）与所述的排水口（5）之间的通路截断的电磁阀（51、52），所述的膜净化单元（2、3）还包括设置在所述的滤芯（20、30）的外侧壁的超声发生器（24、34），所述的水处理装置包括与所述的高压开关（43）、电磁阀（51、52）和超声波发生器（24、34）信号连接的控制器，所述的水处理装置具有净水和自洁两种工作状态，所述的控制器控制所述的水处理装置在净水和自洁两种工作状态之间转换，当所述的水处理装置处于所述的净水工作状态时，所述的供水口（1）至所述的给水口（4、6）之间形成通路，所述的浓水出口（23、33）与所述的排水口（5）之间断路，所述的控制器向所述的超声波发生器（24、34）发出停止信号；当所述的水处理装置处于自洁工作状态时，所述的控制器向所述的超声波发生器（24、34）发出至少一次启动信号，所述的浓水出口（23、33）与所述的排水口（5）之间至少形成一次通路。

2.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于：所述的膜净化单元（2、3）包括超滤膜单元（2），所述的超滤膜单元（2）包括超滤膜滤芯（20）和设置在所述的超滤膜滤芯（20）外侧的第一超声波发生器（24），所述的超滤膜滤芯（20）具有第一原水入水口（21）、第一净水出水口（22）以及第一浓水出水口（23），其中，所述的第一原水入水口（21）与所述的供水口（1）相连接，所述的第一浓水出水口（23）与所述的排水口（5）之间串联有第一电磁阀（51），所述的第一电磁阀（51）与所述的控制器信号连接。

3.根据权利要求2所述的水处理装置，其特征在于：所述的膜净化单元还包括串联在所述的超滤膜单元（2）下游的反渗透膜单元（3），所述的反渗透膜单元（3）包括反渗透膜滤芯（30）和设置在所述的超滤膜滤芯（30）外侧的第二超声波发生器（34），所述的反渗透膜滤芯（30）具有第二原水入水口（31）、第二净出水口（32）、第二浓水出水口（33），其中，所述的第二原水入水口（31）与所述的第一净水出水口（22）相连接，所述的第一净水出水口（22）至所述的第二原水入水口（31）之间设置有增压泵（25），所述的第二净水出水口（32）与所述的储水压力装置（42）相连接，所述的第二浓水出水口（33）与所述的排水口（5）之间串联有第二电磁阀（52），所述的第二电磁阀（52）与所述的控制器信号连接。

4.根据权利要求3所述的水处理装置，其特征在于：所述的第二浓水出水口（33）与所述的增压泵（25）的进水端之间设置有回路管道（39）。

5.根据权利要求4所述的水处理装置，其特征在于：所述的回路管道（39）上串联有压力探测器（38）、第一逆止阀（37）和调压阀门（36）。

6.根据权利要求3所述的水处理装置，其特征在于：所述的超滤膜单元（2）和所述的增压泵（25）之间还设置有微生物抑制单元（26）。

7.根据权利要求3所述的水处理装置，其特征在于：所述的第二净水出水口（32）与所述的给水口（5）之间还设置有活性炭滤芯单元（45）、紫外线杀菌单元（46）中的至少一个单元，所述的活性炭滤芯单元（45）或紫外线杀菌单元（46）与所述的储水压力装置（42）串联。

8.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于：各个所述的滤芯（20、30）外周壁分别设置有多个所述的超声波发生器（24、34），多个所述的超声波发生器（24、34）沿周向或\和轴向均匀设置在所述的滤芯（20、30）的外周壁上。

9.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于：所述的滤芯（20、30）的外周壁为不锈钢材质。

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