水过滤系统和方法与流程

相关申请的交叉引用

本发明要求于2015年7月27日提交的美国专利申请no.14/809,526的优先权和权益，该专利申请以引用方式全部并入本文。

本发明总体上涉及水过滤，更具体地涉及用于反渗透水过滤的系统和方法。

背景技术：

由于供水中发现的化学物质引起的毒性水平增加，净水器在许多家庭中已经普遍存在。使用点式(pou，point-of-use)水处理装置设计用于处理家中使用的饮用水。这些设备可以连接到水龙头上和/或安装在水槽下方。它们与集中处理式(poe，point-of-entry)设备不同，poe设备在供水管线进入家庭时安装于其上，并且处理建筑物中的所有水。

现在许多家庭都安装了反渗透(ro)单元。这些设备使用膜来筛滤化学物质，例如氯化物和硫酸盐以及供水中发现的大多数其他污染物。ro系统通常是多级系统，并且由于ro不能去除挥发性有机化合物，其还包括活性炭过滤器。反渗透系统可以去除低至1埃的颗粒。然而对于每加仑被处理的水，pouro系统均会产生大量浪费。这是因为正常水压下的ro净化效率大约为20％。因此，能够提供过滤水同时最大程度减少水的浪费的pouro系统成为市场所需。

附图简略说明

具体实施方式参考附图进行说明。使用的相同附图标号可以指示相似或相同的项。各种实施方案可以利用除附图中示出的元件和/或部件之外的元件和/或部件，并且一些元件和/或部件可以不存在于各种实施方案中。图中的元件和/或部件未必按比例绘制。贯穿于本公开，取决于上下文，单数和复数术语可以互换使用。

图1示意性地描绘了根据本公开的一个或多个实施例的水过滤系统。

图2示意性地描绘了根据本公开的一个或多个实施例的水过滤系统。

图3示意性地描绘了根据本公开的一个或多个实施例的水过滤系统。

具体实施方式

以下描述的是水过滤系统(以及水过滤系统的单个部件)的实施例。同时公开了使用水过滤系统的方法。若干情形下，水过滤系统可以包括在所述水槽下方的ro水过滤系统，所述过滤系统被插设入建筑物的供水系统中。例如，所述水过滤系统可以包括至少部分地安装于水槽下方的ro装置，其中所述自来水直接垂直连接到所述水槽冷水供应管线，并且废水排放管线直接连接到所述水槽排水口，例如p型存水弯。水过滤系统可能使用膜来筛滤化学物质，例如氯化物和硫酸盐以及供水中发现的大多数其他污染物。水过滤系统可用于过滤任何污染物。以这种方式，水过滤系统可提供供应过滤水的技术优点和/或解决方案。此外，水过滤系统可提供几乎没有废水的技术优点和/或解决方案。所述这些以及其他技术优点和/或解决方案在整个公开中将变得显而易见。

在一个实施例中，如图1所示，水过滤系统可以包括反渗透水处理系统100。系统100可以包括水源102，如来自水槽的冷水供应管线104的自来水。文中所述任何均可使用水源102。系统100还可包括水箱106、过滤系统108、过滤水水箱110、泵112和阀114。水箱106可包括第一入口116、第二入口118和出口120。水箱106的第一入口116可通过管122与水源102流体连通。以这种方式，水箱106可存储水于其中。

过滤系统108可包括入口124、第一出口126和第二出口128。过滤系统108的入口124可通过管130与水箱106的出口120流体连通。而且，过滤系统108的第一出口126可通过管132与水箱106的第二入口118流体连通。以这种方式，过滤系统108的第一出口126可将来自过滤系统108的废水供应至水箱106。因此，水箱106可包含来自水源102的水和来自过滤系统108的废水的混合物。

过滤水水箱110可包括入口134和出口136。若干情形下，过滤水水箱110的入口134和出口136可能是同一个，例如是一个双向阀等。在其他情形下，过滤水水箱110的入口134和出口136可以是分离的部件。过滤水水箱110的入口134可通过管138与过滤系统108的第二出口128流体连通。以这种方式，过滤系统108的第二出口128可将过滤水供应至过滤水水箱110。另外，过滤水水箱110的出口136可通过管142与水龙头140流体连通。以这种方式，过滤水水箱110的出口136可以将过滤水供应至水龙头140。

泵112可沿管130设置为在水箱106和过滤系统108之间流体连通。此外，阀114可沿管130设置为在泵112和过滤系统108之间流体连通。阀114还可通过排放管146与排放管144流体连通。若干情形下，阀114可能是三通阀等。阀114可以通过管130将水的第一部分从水箱106转移至过滤系统。若干情形下，水的第一部分可包括进入阀114的约95％的水。此外，阀114可以通过排水管146将水的第二部分从水箱106转移至排水管144。若干情形下，水的第一部分可包括进入阀114的约5％的水。可将任何百分比的水供应至过滤系统108或转移至排水管144。在一个优选的实施例中，系统100中的大部分水被过滤，最少量的水通过排水管144被处理。

若干情形下，过滤系统108可包括第一过滤器148、第二过滤器150和第三过滤器152。第一过滤器148可配置为接收来自过滤系统108的入口124的水。第一过滤器148可过滤水并将第一过滤水输送至第二过滤器150。第二过滤器150可配置为接收来自第一过滤器148的第一过滤水。第二过滤器150可将第一过滤水分成第一部分和第二部分。第二过滤器150可能是反渗透过滤器等。第一过滤水的第一部分可供应至过滤系统108的第一出口126。以这种方式，第一过滤水的第一部分可包括通过管132输送回水箱106的废水。第一过滤水的第二部分可供应至第三过滤器152。第三过滤器152可配置为接收来自第二过滤器150的过滤水以进一步过滤水，并将过滤水输送至过滤系统108的第二出口128。以这种方式，由第一过滤器148、第二过滤器150和第三过滤器152共同过滤的第一过滤水的第二部分包括通过管138供应至过滤水水箱110的过滤水。

在某些实施例中，第一过滤器148可包括沉淀过滤器、碳过滤器、kdf过滤器或其组合。第二过滤器150可包括反渗透膜。第三过滤器152可包括碳过滤器、离子交换过滤器、再矿化元件或其组合。其他情形下，可省略第三过滤器152。在此类情形下，第二过滤器150可配置为过滤第一过滤水的第二部分并将其输送至过滤水水箱110。在其他情形下，可在过滤水水箱110之前的第三过滤器150的下游设置额外的过滤器。这里可以使用任何数量、类型和/或组合的过滤器。

在某些实施例中，进入第一过滤器148的100％的水可传递至第二过滤器150。在其他情形下，进入第二过滤器150的少于100％的水传递至第三过滤器152。例如，进入第二过滤器150的约1％至约30％的水可传递至第三过滤器152，剩余的水构成通过管132输送回到水箱106的废水。在另一个实施例中，进入第三过滤器152的100％的水可通过管138传递至过滤水水箱110。任何百分比的水可进入第一过滤器148、第二过滤器150或第三过滤器152。

在运作过程中，水经由管122从水源102供应至水箱106。水源102可根据需要连续地供给水箱106，在水箱106内留下至少一些空间用于存储来自过滤系统108的废水。若干情形下，可沿管122设置阀以控制流体到水箱106的流动。泵112可以将来自水箱106的源水和废水的混合物泵送到阀114中。然后，阀114可将小部分水分流到排水管144中，并将大部分水分流到过滤系统108中。以这种方式，大部分水过滤并供应至过滤水水箱110以由水龙头140分配。一小部分废水通过管132循环回到水箱106以与源水混合并继续循环。

系统100可包括附加的组件和功能。例如，系统100可包括uv处理装置、加热器、冷却器和/或碳酸化器。另外，系统100可包括能够将维生素加入水中和/或使矿物质再矿化的装置。在某些实施例中，系统100可包括电力供应、电子控制器以及一个或多个传感器，以监测和控制过滤水的分配。

图2描绘了包括反渗透水处理系统200的水过滤系统的另外的实施例。系统200可包括水源202，如来自水槽的冷水供应管线204的自来水。文中所述任何均可使用水源202。系统200还可包括水箱206、过滤系统208、过滤水水箱210、第一泵212和第二泵214。水箱206可包括第一入口216、第二入口218、第一出口220和第二出口222。水箱206的第一入口216可通过管224与水源202流体连通。

过滤系统208可包含入口226、第一出口228和第二出口230。过滤系统208的入口226可通过管232与水箱206的第一出口220流体连通。另外，过滤系统208的第一出口228可通过管254与水箱206的第二入口218流体连通。以这种方式，过滤系统208的第一出口228可经由管254将废水供应至水箱206。因此，水箱206可包含来自水源202的水和来自过滤系统208的废水的混合物。

过滤水水箱210可包括入口234和出口236。若干情形下，过滤水水箱210的入口234和出口236可能是同一个，例如是一个双向阀等。在其他情形下，过滤水水箱210的入口234和出口236可以是分离的部件。过滤水水箱210的入口234可通过管238与过滤系统208的第二出口230流体连通。以这种方式，过滤系统208的第二出口230可经由管238将过滤水供应至过滤水水箱210。另外，过滤水水箱210的出口236可通过管242与水龙头240流体连通。以这种方式，过滤水水箱210的出口236可以经由管242将过滤后的水供应至水龙头240。

第一泵212可沿管232设置为在水箱206和过滤系统208之间流体连通。第一泵212可促进水箱206与过滤系统208之间的流动。第二泵214可设置为在水箱206和排水口244之间流体连通。例如，水箱206的第二出口222可与第二泵214流体连通。第二泵214可配置为通过排水管246将来自水箱206的一部分水供应至排水口244。

若干情形下，过滤系统208可包括第一过滤器248、第二过滤器250和第三过滤器252。第一过滤器248可配置为接收来自过滤系统208的入口226的水。第一过滤器248可过滤水并将第一过滤水输送至第二过滤器250。第二过滤器250可配置为接收来自第一过滤器248的第一过滤水。第二过滤器250可将第一过滤水分成第一部分和第二部分。第二过滤器250可能包括反渗透过滤器等。第一过滤水的第一部分可供应至过滤系统108的第一出口228。以这种方式，第一过滤水的第一部分可包括通过管254输送回水箱206的废水。第一过滤水的第二部分可供应至第三过滤器252。第三过滤器252可配置为接收来自第二过滤器250的过滤水以进一步过滤水，并将过滤水输送至过滤系统208的第二出口230。以这种方式，由第一过滤器248、第二过滤器250和第三过滤器252共同过滤的第一过滤水的第二部分包括通过管238供给过滤水水箱210的过滤水。

在某些实施例中，第一过滤器248可包括沉淀过滤器、碳过滤器、kdf过滤器或其组合。第二过滤器250可包括反渗透膜。第三过滤器250可包括碳过滤器、离子交换过滤器、再矿化元件或其组合。其他情形下，可省略第三过滤器252。在此类情形下，第二过滤器250可配置为过滤第一过滤水的第二部分并将其输送至过滤水水箱210。在其他情形下，可在过滤水水箱210之前的第三过滤器250的下游设置额外的过滤器。这里可以使用任何数量、类型和/或组合的过滤器。

在某些实施例中，进入第一过滤器248的100％的水可传递至第二过滤器250。在其他情形下，进入第二过滤器250的少于100％的水传递至第三过滤器252。例如，进入第二过滤器250的约1％至约30％的水可传递至第三过滤器252，剩余的水构成通过管254输送回到水箱206的废水。在另一个实施例中，进入第三过滤器252的100％的水可通过管238传递至过滤水水箱210。任何百分比的水可进入第一过滤器248、第二过滤器250或第三过滤器252。

在运作过程中，水经由管224从水源202供应至水箱206。水源202可根据需要连续地供给水箱206，在水箱206内留下至少一些空间用于存储来自过滤系统208的废水。若干情形下，可沿管224设置阀以控制水到水箱206的流动。第一泵212可将来自水箱206的源水和废水的混合物泵送到过滤系统208。如上所述，过滤系统208可过滤一部分水，水的一部分可供应至过滤水水箱210以由水龙头240分配。来自过滤系统208的所有废水都可以经由管254再循环回到水箱106以与源水混合并继续循环。第二泵214可以通过管246将水箱206的一部分水排空至排水口244。

系统200可包括附加的组件和功能。例如，系统200可包括uv处理装置、加热器、冷却器和/或碳酸化器。另外，系统200可包括能够将维生素加入水中和/或使矿物质再矿化的装置。在某些实施例中，系统200可包括电力供应、电子控制器以及一个或多个传感器，以监测和控制过滤水的分配。

图3描绘了包括反渗透水处理系统300的水过滤系统的另外的实施例。系统300可包括水源302，如来自水槽的冷水供应管线304的自来水。文中所述任何均可使用水源302。系统300还可包括第一三通阀306、过滤系统308、过滤水水箱310、泵312和第二三通阀314。第一三通阀306可包括第一入口316、第二入口318和出口320。第一三通阀306的第一入口316可通过管322与水源302流体连通。

过滤系统308可包括入口324、第一出口326和第二出口328。过滤系统308的入口324可通过管330与第一三通阀306的出口320流体连通。另外，过滤系统308的第一出口326可通过管332与第一三通阀306的第二入口318流体连通。以这种方式，过滤系统308的第一出口326可将来自过滤系统308的废水供应至第一三通阀306。第一三通阀306可混合来自水源302的水和来自过滤系统308的废水。若干情形下，第一三通阀306可包括水箱等。

过滤水水箱310可包括入口334和出口336。若干情形下，过滤水水箱310的入口334和出口336可能是同一个，例如是一个双向阀等。在其他情形下，过滤水水箱310的入口334和出口336可以是分离的部件。过滤水水箱310的入口334可通过管338与过滤系统308的第二出口328流体连通。以这种方式，过滤系统308的第二出口328可经由管338将过滤水供应至过滤水水箱310。另外，过滤水水箱310的出口336可通过管342与水龙头340流体连通。以这种方式，过滤水水箱310的出口336可以经由管342将过滤后的水供应至水龙头340。

泵312可沿管332设置为在第一三通阀306和过滤系统308之间流体连通。另外，第二三通阀314可沿管332设置为在第一三通阀306和过滤系统308之间流体连通。第二三通阀314可通过排放管344与排水口342流体连通。第二三通阀314可包括第一入口346、第一出口348和第二出口350。以这种方式，第二三通阀314可通过第二出口350将来自过滤系统308的第一部分水转移至第一三通阀306。若干情形下，水的第一部分可包括进入第二三通阀阀314的约75％的水。此外，第二三通阀314可通过第一出口348和管344将水的第二部分从过滤系统308转移至排水口342。若干情形下，水的第二部分可包括进入第二三通阀阀314的约25％的水。可将任何百分比的水供应至第一三通阀306或转移至排水口342。以这种方式，系统300中的大部分水被过滤，最大限度减少水的浪费量。

若干情形下，系统300可包括减压器352，其沿管322设置为在水源302与第一三通阀306之间流体连通。减压器352可在适当压力(如80psi)下将源水302提供给第一三通阀306。文中所述可以使用任何压力。

若干情形下，过滤系统308可包括第一过滤器354、第二过滤器356和第三过滤器358。第一过滤器354可配置为接收来自过滤系统308的入口324的水。第一过滤器354可过滤水并将第一过滤水输送至第二过滤器356。第二过滤器356可配置为接收来自第一过滤器354的第一过滤水。第二过滤器356可将第一过滤水分成第一部分和第二部分。第二过滤器356可能包括反渗透过滤器等。第一过滤水的第一部分可供应至过滤系统308的第一出口326。以这种方式，第一过滤水的第一部分可包括通过管332输送回第一三通阀306的废水。第一过滤水的第二部分可供应至第三过滤器358。第三过滤器358可配置为接收来自第二过滤器356的过滤水以进一步过滤水，并将过滤水输送至过滤系统308的第二出口328。以这种方式，由第一过滤器248、第二过滤器250和第三过滤器252共同过滤的第一过滤水的第二部分包括通过管338供给过滤水水箱310的过滤水。

在某些实施例中，第一过滤器354可包括沉淀过滤器、碳过滤器、kdf过滤器或其组合。第二过滤器356可包括反渗透膜。第三过滤器358可包括碳过滤器、离子交换过滤器、再矿化元件或其组合。其他情形下，可省略第三过滤器358。在此类情形下，第二过滤器356可配置为过滤第一过滤水的第二部分并将其输送至过滤水水箱310。在其他情形下，可在过滤水水箱310之前的第三过滤器358的下游设置额外的过滤器。这里可以使用任何数量、类型和/或组合的过滤器。

在某些实施例中，进入第一过滤器354的100％的水可传递至第二过滤器356。在其他情形下，进入第二过滤器356的少于100％的水传递至第三过滤器358。例如，进入第二过滤器356的约1％至约30％的水可传递至第三过滤器358，剩余的水构成通过管332输送回到第一三通阀306的废水。在另一个实施例中，进入第三过滤器358的100％的水可传递至过滤水水箱310。任何百分比的水可进入第一过滤器354、第二过滤器356或第三过滤器358。

在运作过程中，水经由管322从水源302供应至第一三通阀306。减压器352可在合适的压力下将水提供给第一三通阀306。水源302可根据需要连续供给第一三通阀306。来自过滤系统308的废水可与来自第一三通阀306中的水源302的水混合。例如，如上所述，过滤系统308可过滤一部分水，水的一部分可供应至过滤水水箱310以由水龙头340分配。来自过滤系统308的一小部分废水可通过管332再循环回到第一三通阀306以与源水混合并继续循环。第二三通阀314可将来自过滤系统308的一部分废水经由排水管344转移至排水口342。

系统300可包括附加的组件和功能。例如，系统300可包括uv处理装置、加热器、冷却器和/或碳酸化器。另外，系统300可包括能够将维生素加入水中和/或使矿物质再矿化的装置。在某些实施例中，系统300可包括电力供应、电子控制器以及一个或多个传感器，以监测和控制过滤水的分配。

与常规ro系统相比，图1-3中的水过滤系统可以显着降低操作成本以及废水的环境影响。例如，图1-3中描述的系统提供在水槽下方的ro系统，其比常规ro系统浪费更少的水。在某些情形下，传统的反渗透系统可能在水处理过程中浪费70％至90％的水。然而，本系统可以将水的浪费大大减少到约10％至30％。

尽管本文描述了具体实施方案，但许多其他修改或另选的实施方案同样处于本公开的范围内。例如，结合特定设备或组件描述的功能中的任一项可以由任何其他设备或部件来执行。此外，尽管本文已经描述了具体装置特性，但是本公开的实施例可涉及许多其他装置特性。此外，尽管在语言上针对结构特征和/或方法步骤阐述了实施方案，但是应当理解，本公开不一定限于所述的具体特征或步骤。相反，本发明所公开的具体特征和步骤仅作为实现实施方案的例示性形式。除非另外特别说明，否则条件措词，诸如“能够″、“可″、“可能″或“可以″等在其所用的上下文中应当被理解为通常旨在表达某些实施方案可以包括而其他实施方案可能不包括某些特征、元素和/或步骤。因此，此类条件措辞通常并非旨在以任意方式暗示一个或多个实施方案所需的特征、元素和/或步骤。