专利名称：饮用纯净水产生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及纯净水设备，具体是饮用纯净水产生装置。
背景技术：
目前，公知的饮用纯净水机和饮用纯水制备设备由PPF滤芯、精密活性炭滤芯、一级反渗透系统、后置活性炭滤芯、调味器和储水桶等组成，通过多级过滤，除去原水中的大部分悬浮颗粒、胶体、有机物、金属离子和其它大分子物质，使水质达到一定要求。但是从这样的纯水机和设备产生的水有时候难达到国家饮用纯净水的标准。主要是这些纯水机和设备不能有效除去原水中的重金属离子，特别是当原水中重金属离子浓度很大时。另外，贮存于储水桶和管道中的水在一定时间后会滋生大量的细菌，使得由出水口放出的水中微生物超标甚至严重超标，不宜直接饮用。此外，在纯水机每次开始工作时，总有几分钟水质超标达不到标准要求，没有配备水质检测和不合格水排放系统的公知的饮用纯水机就会使得这些超过标准的水也直接进入饮水系统。最后，现有的饮用纯水机并没有考虑废水回收问题，而是一旦认为产出的或储存的水不符合要求，便直接排入下水道。
发明内容
本发明的目的是提供能有效去除水中金属离子，特别是重金属离子的饮用纯净水产生装置。
本发明的另外一个目的是提供能最终杀灭管道和储水桶中微生物的饮用纯净水产生装置。
本发明还提供可监测水质并将不合格水排放的饮用纯净水产生装置。
本发明也提供能够回收中水的饮用纯净水产生装置。
为了实现发明目的，本发明在公知的包括PPF过滤器、精密活性炭过滤器、一级反渗透系统、后置活性炭过滤器的纯水机中，于PPF过滤器与精密活性炭过滤器之间增加可再生的阳离子交换纤维过滤器。
本发明在出水口之前，也即饮用纯净水储水桶之后，或者后置活性炭过滤器之后，设置紫外杀菌器。
本发明在一级反渗透系统之后的出水管道上设置用于监测水质的电导率仪及可自动开启或关闭的安置在排污旁路上的不合格水电磁阀。
本发明在装置中配备有与阳离子交换纤维过滤器的排污管道，废水比例器的排污管道和不合格水电磁阀所在的排污旁路相连接的中水箱。
本发明中，阳离子交换纤维过滤器是可再生的，其再生周期由产出的饮用纯净水的量与使用的阳离子交换纤维的量之比来决定，当其比值达到2500～5000g/g时，需对阳离子交换纤维进行再生。再生液为钠离子或钾离子的水溶性盐的水溶液，一般使用重量百分浓度为5～10％的NaCl或KCl，用量为阳离子交换纤维量的10～20ml/g，即每次再生液的用量(ml)为阳离子交换纤维的质量(g)乘以10～20。
本发明中再生操作和再生后转变为生产纯净水的操作，均由按照预先设置的控制系统自动控制。预先设置是指设定再生周期(天或小时)，而再生周期是由人工按照上述方法，再结合原水水质(即进水水质)在2500～5000中来选取比值，根据每天需要产出的饮用纯净水的量等因素确定，根据这些因素计算出再生的天数或小时(自然天或自然小时，包括停机时间)，然后将此数据预先输入控制系统，从而完成对再生的设定。
当然该控制系统也包括对电导率仪输入的数据的示别、对水质电导率标准值的设定以及对所有电磁阀的开启和闭合的控制等。
离子交换纤维是在离子交换树脂的基础上发展起来的一种新型功能型材料，它以纤维材料为基体，通过接枝，引入交换基因而制得。其结构包括憎水性的纤维骨架，连接在骨架上的功能基团以及带有与功能基团相反电荷的可交换离子。阳离子交换纤维有带正电荷的可交换离子，当与水接触时，水中的镉、铬、铅等重金属离子以及钙、镁离子便迅速地与阳离子交换纤维上的带正电荷的可交换离子发生交换反应，从而达到除去水中重金属离子和软化水质的效果。离子交换纤维具有交换容量高、比表面积大、交换速度快的优点，而且容易再生。因而，增加了可再生的阳离子交换纤维过滤器的本发明所述的饮用纯净水产生装置，就能够有效地去除水中金属离子，特别是重金属离子，使产生的饮用纯净水中重金属离子符合相关标准，如《瓶(桶)装饮用纯净水卫生标准》(GB17324-2003)。
由于本发明在最终出水口之前设置了紫外杀菌器，即便产生的饮用纯净水滞溜在管道中和在储水桶中贮存一定时间后滋生了对人体有毒害的微生物，只需在饮用之前开启紫外杀菌器，让紫外线杀灭流经它的水中的细菌和其它微生物，就可保证由最终出水口放出的水达到标准规定的卫生学要求，直接饮用也不会对人体有毒害作用。
本发明中监测水质的目的是利用安置的电导率仪来实现的。当水中含有的金属离子或其它电解质增多时，水的电导率就会上升，所以，由安置在管路上的电导率仪显示的电导率数据，可判断水质的变化，从而实现对水质的监测。
然而光有监测是不够的，还必须对监测出的不合格水进行处理，使之与合格水分流。本发明的控制系统会对电导率仪监测到的水质电导率数据进行示别，并与预先设定的标准值(如10μs/cm)进行比较，当监测到的数据超过标准值时，控制系统会关闭合格水电磁阀，而开启安置在排污旁路上的不合格水电磁阀，将不合格水从排污旁路排放。
在本发明中，中水是指再生阳离子交换纤维后的再生废液，再生后洗涤阳离子交换纤维所产生的洗液，从排污旁路排出的不合格水以及由废水比例器排出的浓水等。本发明设置的中水箱与上述中水排出管道都连通。各种中水均排入中水箱中，统一收集后用于清洁卫生，或用于绿化，从而充分利用水资源，减少水的浪费。
本发明的饮用纯净水产生装置，集多种功能于一体，不但能去除水中的金属离子，特别是重金属离子，而且能有效地杀灭水中的微生物，还能智能性地示别不合格水和合格水，并使不合格水不混入合格水，从而保证产生的饮用纯净水完全符合卫生标准，保证人体健康。而且该装置还配备控制系统，实现了产水、再生、监测、排污等全过程的自动化。
本发明的饮用纯净水产生装置，既可满足家庭饮水的需求，也非常适合于在商店、机场、码头、广场等公共场所为广大消费者提供符合标准保障健康的饮用水。
图1是本发明的饮用纯净水产生装置的示意图。
图2是本发明的饮用纯净水产生装置的电原理图。
图3为控制系统连接示意图。
具体实施例下面结合具体实施方式
对本发明进一步阐述。
图1中，离子交换纤维过滤器(18)中装入阳离子交换纤维200g，成为阳离子交换纤维过滤器(18)，安置在孔径为5μm的PPF过滤器(17)与精密活性炭(20)之间。在阳离子交换纤维过滤器(18)与精密活性炭(20)之间的管路上有再生逆止电磁阀(23)，再生逆止电磁阀(23)之前有再生旁路，再生旁路由再生进液电磁阀(22)、再生泵(28)和再生箱(29)组成。再生箱(29)中有浮阀(32)，浮阀(32)控制再生箱(29)中的贮液量为2000ml，再生箱(29)与储水桶(13)相连，相连的管道上靠近再生箱(29)处有再生配液电磁阀(31)。
阳离子纤维过滤器(18)与PPF过滤器(17)之间的管路上有进水电磁阀(4)，进水电磁阀(4)之后有再生液排放旁路通向中水箱(30)，该旁路上有再生排污电磁阀(27)。
在一级反渗透系统(8)的出水管路上有电导率仪(24)，之后有合格水电磁阀(25)连接储水桶(13)，在电导率仪(24)与合格水电磁阀(25)之间，有排污旁路通过不合格水电磁阀(26)与中水箱(30)相连。
一级反渗透系统(8)上还连接一个废水比例器(10)，废水比例器(10)的另一端通向中水箱(30)。
在储水桶(13)与最终出水口(15)之间为后置活性炭过滤器(16)，后置活性炭过滤器(16)与最终出水口(15)之间有紫外杀菌器(21)。
图1中的RO膜壳(7)与滤筒(19)起着对滤芯的保护作用，低压保护开关(3)是当进水压力较小即给水缺水或少水时，将低压信号反馈到控制系统，控制系统收到信号后，关闭图2中自锁工作按钮(2)，系统停止工作，起到缺水或断水保护作用，变压器(5)用于将220V电源变为24V，废水比例器(10)用于调节一级反渗透系统(8)的浓水/淡水数量比，浓水未通过滤膜的水，排入中水箱(30)淡水即经过滤膜过滤的水是合格水。反冲电磁阀(11)在每次开始产水的最初18秒内工作，这18秒用于对反渗透系统(8)中的RO膜进行反冲，这18秒内增压泵(6)工作，产生的水全部不经膜过滤，不会通过出水阀(9)，而是全部当成浓水排入中水箱(30)。当电导率仪(24)检测到水质电导率＞10μs/cm时，将信号输入至合格水电磁阀(25)和不合格水电磁阀(26)，将合格水电磁阀(25)关闭，将不合格水电磁阀(26)打开，实现不合格水排放入中水箱(30)；当电导率仪(24)检测到水质电导率≤10μs/cm时，将信号输入至合格水电磁阀(25)和不合格水电磁阀(26)，将合格水电磁阀(25)打开，将不合格水电磁阀(26)关闭，合格水正常收集。
储水桶(13)为压力储水桶，内配置气囊(34)，在桶体和气囊(34)之间填充空气，在底部安装气阀(33)，当储水桶(13)无水时。气囊(34)体积收缩至最小，空气充满整个储水桶(13)，当进入水后，气囊(34)体积不断增加，空气体积缩小，压力增大，当气囊(34)体积增加到最大时，压力增加到达到高压保护开关(14)设定压力时，高压保护开关(14)将信号反馈到控制系统，控制系统认定储水桶(13)水满，关闭图2中自锁工作按钮(2)，系统处于待机状态；储水桶(13)高于大气压力，当打开最终出水口(15)或再生配液电磁阀(31)时，储水桶中纯净水在压力差的推动下可从储水桶(13)的球阀(12)中排出；随着纯净水的不断排放，气囊(34)体积缩小，压力降低，当压力降低到高压保护开关(14)设定压力时，高压保护开关(14)将信号反馈到控制系统，控制系统认定储水桶(13)缺水，开启图2中自锁工作按钮(2)，系统依次进入反冲和产水状态；气阀(33)可调节储水桶(13)内空气储存量。
控制系统是图2所示电原理图的实物，由常闭的漏电保护开关(1)，用于控制产水状态电源的自锁工作按钮(2)，用于控制再生状态电源的自锁工作按钮(3)，电导率测控仪(4)，直流发生器(5)，低压保护器(6)，高压保护器(7)，进水电磁阀(8)，高压泵(9)，时间继电器(10)，时间继电器延时闭合常开触头(11)，时间继电器延时打开常闭触头(12)，电导率常开接头(13)，电导率常闭接头(14)，反冲电磁阀(15)，再生逆止电磁阀(16)，不合格水排放电磁阀(17)，合格水生产电磁阀(18)，直流发生器(19)，再生泵(20)，再生配液电磁阀(21)，再生进液电磁阀(22)，紫外灯自锁按钮(23)，镇流器(24)，紫外杀菌灯(25)，工作指示灯(26)，再生工作指示灯(27)，用于排放再生废液的再生排污电磁阀(28)和用于控制再生箱液位的浮阀(29)构成。
图3为图2控制器详细连接示意图，控制器可实现编程控制，可设置时钟。信号输入端共6个接口，分别连接自锁工作按钮(2)、低压保护器(6)、高压保护器(7)、再生进液电磁阀(22)、再生排污电磁阀(28)和浮阀(29)，输出端共有9个接口，分别连接自锁工作按钮(2)、自锁再生按钮(3)、进水电磁阀(8)、反冲电磁阀(15)、再生逆止电磁阀(16)、再生泵(20)、再生配液电磁阀(21)、再生进液电磁阀(22)和再生排污电磁阀(28)。当进水管道压力低于低压保护器(6)设定最低压力或当处于少水或无水状态时，控制器接收到低压保护器(6)的信号，通过控制器将信号输出至输出端自锁工作按钮(2)接口，关闭自锁工作按钮(2)，系统处于待机状态；当进水管道压力超过低压保护器(6)设定最低压力时，控制器接收到低压保护器(6)的信号，通过控制器将信号输出至输出端自锁工作按钮(2)接口，开启自锁工作按钮(2)，系统依次进入反冲和产水状态。
当出水管道压力超过高压保护器(7)设定最高压力时，控制器接收到高压保护器(7)的信号，通过控制器将信号输出至输出端自锁工作按钮(2)接口，关闭自锁工作按钮(2)，系统处于待机状态；当进水管道压力低于高压保护器(7)设定最高压力时，控制器接收到高压保护器(7)的信号，通过控制器将信号输出至输出端自锁工作按钮(2)接口，开启自锁工作按钮(2)电源，系统依次进入反冲和产水状态。
控制器可设定时钟，如设置再生周期为16天，当达到16天时，控制器将信号输出，关闭自锁工作按钮(2)，开启自锁再生按钮(3)，开启再生进液电磁阀(22)和再生排污电磁阀(28)，开启再生泵(20)系统进行再生；当浮阀(29)处于低液位时，将信号输出至控制器，控制器收到信号后，关闭再生泵(20)，开启再生配液电磁阀(21)；当浮阀(29)处于高液位时，将信号输出至控制器，控制器收到信号后，开启再生泵(20)，关闭再生配液电磁阀(21)进行清洗工作。如此循环3次，即完成清洗工作。再生排污电磁阀(21)每关闭一次，控制器自动记录，系统每记录一次为完成一次清洗，总共需完成3次清洗。
清洗完毕，此时控制器将信号输出至自锁工作按钮(2)和自锁再生按钮(3)，开启自锁工作按钮(2)关闭自锁再生按钮(3)，系统依次进入反冲和产水状态。
每次开启自锁工作按钮(2)，接通直流发生器(5)电源，启动高压泵(9)，反冲电磁阀(15)工作18秒后关闭，反渗透膜开始工作，正常产水。
在实际应用本发明的饮用纯净产生装置时，首先根据水质假定再生周期为2500g/g，即每产出2500×200＝500000g＝500kg饮用纯净水(约500L)，就需要再生，如每天使用30L饮用纯净水，则将再生周期的自然天数设定为16天，并将该数据输入控制系统。其次，将水质电导率标准设定为10μs/cm。最后在再生箱(29)中放入NaCl固体100g。
打开图1中进水球阀(2)，自来水由进水三通(1)进入本发明的产水装置，经过PPF过滤器(17)，除去大部分悬浮颗粒、胶体、有机物和其它大分子物质，然后流入阳离子交换纤维过滤器(18)，与其中的阳离子交换纤维发生离子交换反应，除去钙镁等含量多的金属离子和含量虽少但对人体有害的铬、镉、铅等重金属离子，之后进入前置活性炭过滤器(20)，利用活性炭的强吸附性能进一步除去杂质和初步除去杂味，从前置活性炭过滤器(20)出来的水在增压泵(6)的作用进入一级反渗透系统(8)进行膜过滤，使得出来的水得到进一步净化，无论是杂质还是微生物，都已经基本符合或已经符合相关标准了。由一级反渗透系统出来的水经过电导率仪(24)检测，当电导率测定结果＜10μs/cm时，合格水电磁阀(25)处于开通状态，合格水即源源不断地进入储水桶(13)或直接再经过后置活性过滤器(16)彻底除去杂味，流经紫外杀菌器(21)进行最终杀灭微生物，从最终出水口(15)流出的就是完全符合国家标准的对人体无毒害作用的可直接饮用的纯净水。
当整个装置系统待机时(即系统既不产水也不再生时也不清洗)时，合格水电磁阀(25)处于常开状态、再生配液电磁阀(31)处于断开状态，此时需从出水口(15)取水时，只需开启紫外杀菌器(21)，打开储水桶球阀(12)，则可以从储水桶(13)中放出储存的水，经过后置活性炭过滤器(16)的彻底除味和紫外杀菌器(21)的杀菌，最终从出水口(15)流出的水仍是符合标准的饮用纯净水。
当达到再生周期时，系统自动断开图2中的自锁工作按钮(2)，闭合自锁再生按钮(3)，控制系统转入再生状态。与此同时，图1中的进水电磁阀(4)、再生逆止电磁阀(23)自动关闭，再生配液电磁阀(31)、再生进液电磁阀(22)、再生排污电磁阀(27)自动开启，储水桶(13)中的水自动流入再生箱(29)，溶解预先放入的NaCl，由再生箱(29)中的浮阀(32)控制进入再生箱(29)中的水量，当达到2000ml，将再生液的浓度调配成5％时，浮阀(32)浮起，相关联地使再生配液电磁阀(31)自动关闭，再生泵(28)自动开启，将再生液吸出对阳离子交换纤维过滤器(18)中的阳离子交换纤维进行再生，再生废液经过已经打开的再生排污电磁阀(27)再排入中水箱(30)。
在再生箱(29)中的再生液全部吸完后，浮阀(32)落下，同时再生泵(28)停止工作，再生配液电磁阀(31)自动开启，又将储水桶(13)中的纯净水流入再生箱(29)，至再生箱(29)中的水量达到2000ml时，浮阀(32)浮起，使再生配液电磁阀(31)自动关闭，再生泵(28)自动开启工作，将再生箱(29)中的水吸出对阳离子交换纤维过滤器(18)中的阳离子交换纤维进行清洗，清洗液也排入中水箱(30)。如此反复，清洗3次(次数预先设定，数据输入控制系统)后停止。
清洗完毕，系统自动闭合图2中的自锁工作按钮(2)，自动断开自锁再生按钮(3)，控制系统恢复产水工作状态。与此同时，图1中的进水电磁阀(4)、再生逆止电磁阀(23)自动打开，再生进液电磁阀(22)、再生排污电磁阀(27)、再生配液电磁阀(31)均自动关闭，产水过程持续进行。再生完后图2中断开自锁再生按钮(3)，自锁再生按钮(3)指示灯熄灭，提醒用户往图1中再生箱(29)中加入NaCl固体100g。
在持续产水过程中，图1中的电导率仪(24)始终处于工作状态。正常情况下，合格水电磁阀(25)常通，而不合格水电磁阀(26)常断，当电导率仪检测到水流过时的电导率数据＞10μs/cm时，控制系统立即关闭合格水电磁阀(25)，而打开不合格水电磁阀(26)，将不合格水排入中水箱(30)。
权利要求
1.饮用纯净水产生装置，包括PPF过滤器(17)、精密活性炭过滤器(20)、一级反渗透系统(8)、后置活性炭过滤器(16)，其特征在于在PPF过滤器(17)与精密活性炭过滤器(20)之间有可再生的阳离子交换纤维过滤器(18)。
2.根据权利要求1所述的饮用纯净水产生装置，其特征在于再生周期为饮用纯净水的产生量与阳离子交换纤维的量之比达到2500～5000g/g。
3.根据权利要求1或2所述的饮用纯净水产生装置，其特征在于再生液为钠离子或钾离子的水溶性盐的水溶液。
4.根据权利要求3所述的饮用纯净水产生装置，其特征在于再生液为5～10％重量浓度的NaCl或KCl，用量为阳离子交换纤维量的10～20ml/g。
5.根据权利要求1或2所述的饮用纯净水产生装置，其特征在于有按照预先设置而对操作进行自动控制的控制系统。
6.根据权利要求1所述的饮用纯净水产生装置，其特征在于在出水口(15)之前有紫外杀菌器(21)。
7.根据权利要求1所述的饮用纯净水产生装置，其特征在于在一级反渗透系统(8)之后的出水管道上有电导率仪(24)及可自动开启或关闭的安置在排污旁路上的不合格水电磁阀(26)。
8.根据权利要求1所述的饮用纯净水产生装置，其特征在于装置中配备有与阳离子交换纤维过滤器(18)的排污管道，废水比例器(10)的排污管道和不合格水电磁阀(26)所在的排污旁路相连接的中水箱(30)。
全文摘要
本发明涉及纯水设备，具体是饮用纯净水产生装置。本发明在PPF过滤器与精密活性炭过滤器之间有可再生的阳离子交换纤维过滤器，在最终出水口之前有紫外杀菌器，在一级反渗透系统之后有电导率仪和排污旁路，有回收各种废水的中水箱，产水、再生、清洗、排污、排浓水等各项操作均由控制系统控制而自动进行。本发明的饮用纯净水产生装置能有效除去水中的金属离子，特别是重金属离子，有效地控制水质，有效地杀灭水中微生物，从而提供保障人体健康的符合国家标准的饮用纯净水。同时还能回收废水综合利用。
文档编号C02F1/28GK101028942SQ20061002042
公开日2007年9月5日 申请日期2006年3月4日 优先权日2006年3月4日
发明者郑波, 周定怀, 杨伟华, 龙乾运, 杨卫来, 曾桂生 申请人:桂林正翰科技开发有限责任公司