一种净水滤头和多级净水设备的制作方法

1.本实用新型涉及废水净化处理技术领域，具体涉及一种净水滤头和多级净水设备。


背景技术：

2.我国淡水资源十分匮乏，所以，将各种家庭废水进行集中回用具有十分重要的意义。在各类家庭废水中，家庭除尘废水占据了很大比例。直接将除尘废水由下水道排出，不但浪费水资源，而且还会造成二次污染或多次污染。
3.现有的大量净水滤头主要针对水龙头、饮水机及淋浴喷头等，所设置的结构是与水龙头紧密结合的一个净水过滤装置，处理对象为自来水和纯净水，并未涉及到家用除尘废水等生活污水净化领域。而在日常生活中，反复更换除尘废水不仅繁琐，而且浪费大量的淡水资源，
4.目前的净水过滤头为了提高过滤效果盲目设置了多层结构，极大的影响了出水速度，且在使用一段时间后，水质状况和流速显著降低，使用寿命较短。此外，这种多层结构还具有进水压力较大的缺点，整套设备占用空间大。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种净水滤头和多级净水设备，以克服上述技术问题。
6.为了解决上述问题，从本实用新型一方面，本实用新型公开了一种净水滤头，包括：
7.壳体，所述壳体内自上而下设置有布水区域和净水区域，所述布水区域在所述壳体的轴向上具有预设厚度；
8.多级净化单元，设置于所述净水区域中，用于对流经所述净水区域内的水流进行多级过滤；
9.进水管，所述进水管一端设置于所述壳体内且与所述布水区域相通，另一端为进水口且竖直向下；
10.出水管，所述出水管的一端设置于所述壳体的底端且与所述净水区域相通，另一端为出水口且竖直向下。
11.在本实用新型一实施例中，所述多级净化单元包括：
12.沿水流方向依次设置的低密度过滤用聚合物纤维层、低密度改性硅胶层、多孔纳米材料层、高密度改性硅胶层以及高密度过滤用聚合物纤维层。
13.在本实用新型一实施例中，所述低密度过滤用聚合物纤维层的孔径范围为10-35um；
14.所述低密度改性硅胶层的孔径范围为8-20um；
15.所述多孔纳米材料层的孔径范围为7-16um；
16.所述高密度改性硅胶层的孔径范围为5-12um；
17.所述高密度过滤用聚合物纤维层的孔径范围为1-5um。
18.在本实用新型一实施例中，所述低密度过滤用聚合物纤维层的厚度范围为2-20mm；
19.所述低密度改性硅胶层的厚度范围为3-25mm；
20.所述多孔纳米材料层的厚度范围为3-25mm；
21.所述高密度改性硅胶层的厚度范围为2-15mm；
22.所述高密度过滤用聚合物纤维层的厚度范围为5-15mm。
23.在本实用新型一实施例中，还包括：
24.初级处理单元，设置于所述布水区域内，至少用于将流入所述净水区域前的废水水流均匀布水。
25.在本实用新型一实施例中，所述初级处理单元包括沿水流方向依次设置的截流均匀布水槽、细格栅以及布水穿孔引流板；其中：
26.所述截流均匀布水槽，用于将流入所述布水区域内的废水水流均匀布水；
27.所述细格栅，用于对废水水流进行初次过滤；
28.所述布水穿孔引流板，用于将经过所述初次过滤后的水流均匀布水。
29.在本实用新型一实施例中，所述布水区域为梯形盒体结构，所述净水区域为椭圆柱形结构，所述布水区域位于所述净水区域的上方；其中，所述梯形盒体结构为透明结构。
30.在本实用新型一实施例中，所述布水区域沿竖直方向上的厚度为 5-50mm。
31.在本实用新型一实施例中，所述壳体一体化成型。
32.为了解决上述问题，从本实用新型另一方面，本实用新型还公开了一种多级净水设备，包括：
33.提升泵、如本实用新型所述的净水滤头；
34.所述提升泵与所述净水滤头的出水口连接。
35.本实用新型包括以下优点：
36.在本实用新型中，净水滤头包括：壳体、多级净化单元、进水管以及出水管，所述壳体内自上而下设置有布水区域和净水区域，所述布水区域在所述壳体的轴向上具有预设厚度；所述多级净化单元设置于所述净水区域中，用于对流经所述净水区域内的水流进行多级过滤；所述进水管一端设置于所述壳体内且与所述布水区域相通，另一端为进水口且竖直向下；所述出水管的一端设置于所述壳体的底端且与所述净水区域相通，另一端为出水口且竖直向下；本实用新型基于布水区域的设置，可以保证水流均匀分散地进入多级净化单元；而由于布水区域在壳体的轴向上具有预设厚度，因此能够增强进水压力，提高出水效率；而基于进水口与出水口的同向设置，实现了同侧进水出水，此种结构的进水滤头可以应用于进水方向有特定需求的装置结构中，并能在一定程度上防止灰尘进入壳体内，减小安装净水滤头所占用的空间；
37.在本实用新型中，净水滤头内的多级净化单元设置于所述净水区域中，包括沿水流方向依次设置的低密度过滤用聚合物纤维层、低密度改性硅胶层、多孔纳米材料层、高密度改性硅胶层以及高密度过滤用聚合物纤维层，该多级过滤单元在过滤时各层级滤料沿水流方向自动形成先疏后密状态，有利于在各种运行条件下保证出水水质，可以有效地去除水中的悬浮物及粘胶质颗粒，从而使水的浊度降低，具有结构简单、纳污能力强、出水速度
快、出水水质好以及使用寿命长等优点。
38.由于本实用新型的净水滤头具有布水区域，可以为壳体内的多级过滤单元提供一定的进水压力，且因净水滤头具有较优的出水水质和流速，所以相比现有技术，本实用新型采用小型低压提升泵即可实现，整个装置可以在较低的压力下确保较快过滤速度和出水水质，从而实现除尘废水的多次循环利用。
附图说明
39.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1是本实用新型一种净水滤头的透视结构示意图；
41.图2a是本实用新型梯形盒体结构的透视结构示意图；
42.图2b是本实用新型壳体底端面的结构示意图；
43.图3是本实用新型一种净水滤头的剖面结构示意图。
44.附图标记说明：
45.1-壳体；2-多级净化单元；3-进水管；4-出水管；5-初级处理单元；101
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布水区域；102-净水区域；201-低密度过滤用聚合物纤维层；202-低密度改性硅胶层；203-多孔纳米材料层；204-高密度改性硅胶层；205-高密度过滤用聚合物纤维层；501-截流均匀布水槽；502-细格栅；503-布水穿孔引流板。
具体实施方式
46.下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
47.针对本实用新型的技术问题，第一方面，本实用新型提供了一种净水滤头，参照图1，可以包括：
48.壳体1，壳体1内自上而下设置有布水区域101和净水区域102，布水区域101在壳体1的轴向上具有预设厚度；
49.多级净化单元2，设置于净水区域102中，用于对流经净水区域102内的水流进行多级过滤；
50.进水管3，进水管3一端设置于壳体1内且与布水区域101相通，另一端为进水口且竖直向下；
51.出水管4，出水管4的一端设置于壳体1的底端且与净水区域102相通，另一端为出水口且竖直向下。
52.其中，壳体1内自上而下设置有布水区域101和净水区域102，废水水流从进水管3进入后在重力作用下自上而下下落，以此经过布水区域101和净水区域102。由于净水区域102内的多级净化单元2孔隙较小，因此，从进水管3进入的水流并不会全部下落于净水区域
102中，而是会累积于布水区域101内。废水水流在布水区域101内沿壳体1的横向截面布满，可以保证水流均匀分散地进入多级净化单元2；而由于布水区域101在壳体1的轴向上具有预设厚度，因此能够增强进水压力，提高出水效率。
53.在本实用新型一实施例中，布水区域101可以为梯形盒体结构，净水区域102为椭圆柱形结构，布水区域101位于净水区域102的上方；其中，梯形盒体结构为透明结构。实际中，滤头外径尺寸可以根据使用者的实际需求进行调整，净水滤头总高度15mm-150mm，内部横截面为两个半圆形半径为20-75mm，结合一个边长为40-150mm的正方形，以形成该椭圆柱形结构。梯形盒体结构的下端与椭圆柱形结构的上端相互匹配，以构成该壳体1。梯形盒体结构为透明结构，便于观察布水区域101内部状况，及时便于发现堵塞现象，也便于对堵塞的布水区域101进行疏通。
54.优选的，布水区域101沿竖直方向上的厚度为5-50mm。在该厚度范围内，进水压力和整个净水滤头空间可以获得较好的平衡，仍然能保持较小的体积。
55.壳体1可以由梯形盒体结构与椭圆柱形结构组装成型，也可以经过一体化成型，一体化成型的壳体1能够有效保证整个净水滤头内部环境相对密封。壳体1可以采用可塑材料或不锈钢等金属材料。可选的，壳体1采用丙烯腈
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丁二烯-苯乙烯共聚物材料一体化成型。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物也称 abs树脂，是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料，采用该材料加工为本实用新型净水滤头的壳体1，加工难度低，成型效果好。如图2a所示，为本实用新型梯形盒体结构的透视结构示意图；如图2b所示，为本实用新型壳体1的底端面结构示意图。
56.如图1、图2a以及图2b所示，进水管3为一个90
°
弯管，进水管3的一端穿透梯形盒体结构的底端并置于布水区域101中，进水管3的弯曲段置于布水区域101内。出水管4安装于壳体1底端，即净水区域102底端，以此进水管3的进水口和出水管4的出水口呈同向设置，进出水方式为同侧进水出水，相比传统的水流上进下出，本实用新型此种结构的进水滤头可以应用于进水方向有特定需求的装置结构中。且进水口和出水口均竖直向下，可在一定程度上防止灰尘进入壳体1内，减小安装净水滤头所占用的空间。
57.多级过滤单元位于净水区域102中，可有效地对进入净水区域102中的废水多级过滤，然后将过滤后的洁净水流从出水口排出。实际中，多级过滤单元中的多层滤料可通过压缩工艺成型再设置于壳体1内，可保证整个净水滤头过滤的稳定性。
58.参照图3，在本实用新型中，该多级净化单元2可以包括：沿水流方向依次设置的低密度过滤用聚合物纤维层201、低密度改性硅胶层202、多孔纳米材料层203、高密度改性硅胶层204以及高密度过滤用聚合物纤维层 205。
59.其中，低密度过滤用聚合物纤维层201的低密度是相对高密度过滤用聚合物纤维层205的高密度而言，两者材质一致，孔隙密度不同。低密度过滤用聚合物纤维层201和高密度过滤用聚合物纤维层205均基于物理过滤原理进行过滤，所采用原材料均包括：高分子聚合纤维。
60.高分子聚合纤维具有极高的利用率和纳污能力，材料非常紧密，可以轻松的过滤掉悬浮颗粒如食物残渣等细小颗粒悬浮固体，以充分发挥其后过滤材料的净水作用，避免滤头过早地过度堵塞、出现出水流速降低等问题。高分子聚合纤维在一般的过滤环境下可全面替代无纺布及玻璃纤维覆盖粗、中、高效全系列过滤产品，和其他同级别的滤材相比具
有阻力小、重量轻、容量大、环保(可焚烧)、价格适中、透水性好、不易损坏、不易脱落、不褪色、不对水质造成二次污染等优点。
61.可选的，高分子聚合纤维采用聚对苯二甲酸乙二醇酯制成。该高分子聚合纤维的比重为1.38，熔点255～260℃，在205℃时开始粘结，安全使用温度为135℃以下。实际中，可人为对合成后的高分子聚合纤维进行密度调节，以形成本实用新型的低密度过滤用聚合物纤维层201或高密度过滤用聚合物纤维层205。
62.其中，低密度改性硅胶层202的低密度是相对高密度改性硅胶层204的高密度而言，两者材质一致，孔隙密度不同。低密度改性硅胶层202和高密度改性硅胶层204的材质均为改性硅胶。改性硅胶通过滤料的截留、沉降和吸附作用，达到净水的目的。改性硅胶具有过滤阻力小，比表面积大，耐酸碱性强，抗污染性好等优点，该滤料对原水浓度、操作条件、预处置工艺等具有很强的自适应性，即在过滤时与各层级滤料自动形成上疏下密状态，有利于在各种运行条件下保证出水水质。
63.在本实用新型中，低密度改性硅胶层202可以将经过低密度过滤用聚合物纤维层201过滤后水中已经絮凝的污染物进一步去除，高密度改性硅胶层 204可以将经过多孔纳米材料层203过滤后水中的杂质进一步吸附。
64.其中，多孔纳米材料层203采用多孔纳米材料制成，属于一种多孔材料，具有孔隙结构发达和比表面积较大等特点，多孔材料对污染物质的吸附效果主要取决于其比表面积的大小与孔隙结构的丰富程度，与表面官能团的吸附性质也有一定关系。然而目前常规多孔材料的比表面积为由于比表面积小较小，吸附容量有限，不能满足各方面应用的要求。在本实用新型中，多孔纳米材料层203的比表面积大于2000m2/g，可以高达 2300m2/g，除了具有比表面积大的优点外，还具有化学稳定性好、吸附容量大等优点，可以更有效的吸附废水中的色素、cod(chemical oxygendemand，重铬酸钾耗氧量)、可溶性苯酚类和氯乙烯类等有机污染物、硝酸盐和氧化砷等无机污染物质以及重金属离子等污染物质。
65.本实用新型通过将低密度过滤用聚合物纤维层201、低密度改性硅胶层202、多孔纳米材料层203、高密度改性硅胶层204以及高密度过滤用聚合物纤维层205进行组合并沿水流方向依次设置，所形成的多级过滤单元可对废水中的悬浮物、有机物、胶体、泥沙等进行逐级过滤，基于物理性质的过滤原理，不伤水质，对环境友好。
66.在本实用新型中，该多级过滤单元在过滤时，低密度过滤用聚合物纤维层201、低密度改性硅胶层202、多孔纳米材料层203、高密度改性硅胶层 204以及高密度过滤用聚合物纤维层205的孔径范围逐级减小，以此沿水流方向自动形成先疏后密状态，各级滤料层的孔径范围优选为：低密度过滤用聚合物纤维层201的孔径范围为10-35um；低密度改性硅胶层202的孔径范围为8-20um；多孔纳米材料层203的孔径范围为7-16um；高密度改性硅胶层204的孔径范围为5-12um；高密度过滤用聚合物纤维层205的孔径范围为1-5um。上述孔径范围能有效增加多级过滤单元中各滤材的纳污能力和出水水质，且能降低多级过滤单元中各级滤料被堵塞的概率。
67.各级滤料层的厚度范围优选为：低密度过滤用聚合物纤维层201的厚度范围为2-20mm；低密度改性硅胶层202的厚度范围为3-25mm；多孔纳米材料层203的厚度范围为3-25mm；高密度改性硅胶层204的厚度范围为 2-15mm；高密度过滤用聚合物纤维层205的厚度
范围为5-15mm。出水水质与滤材厚度息息相关，滤材厚度过低，会导致水样在相应滤材处停留时间过短，过滤效果变差；厚度过厚，会导致成本的浪费，当厚度达到一定值时，在增加厚度对过滤效果的影响不大。经过创造性劳动，本实用新型将多级净化单元2各级滤料层的厚度设置在上述范围，既能保证整个多级净化单元2 的纳污能力和过水速度，也能维持较低的成本。
68.在本实用新型中，净水滤头还可以包括：初级处理单元5，初级处理单元5设置于布水区域101内，至少用于对流入净水区域102前的废水水流进行均匀布水。
69.其中，预处理单元可以是一个均匀布水结构，可以将废水水流均匀分散，使得多级过滤单元能够均匀的对废水进行过滤，避免出现多级过滤单元某一区域使用过度而其他区域未使用的现象。预处理单元也可以是一个过滤结构，如细格栅，该过滤结构能将废水中大的杂质、絮状物等进行过滤，以防止多级过滤单元堵塞，可提高多级过滤单元的使用寿命。当然，预处理单元还可以是均匀布水结构与过滤结构的组合，既能将固体悬浮物进行均匀的初次过滤，也能保证均匀布水，防止多级过滤单元局部堵塞，增强其使用寿命，提高其复用性，减少一体化多级净化滤头的频繁更换，降低滤头成本。
70.在本实用新型一实施例中，初级处理单元5包括沿水流方向依次设置的截流均匀布水槽501、细格栅502以及布水穿孔引流板503；其中：截流均匀布水槽501，用于将流入布水区域101内的废水水流均匀布水；细格栅502，用于对废水水流进行初次过滤；布水穿孔引流板503，用于将经过初次过滤后的水流均匀布水。
71.在本实施例中，截流均匀布水槽501可以将水流截止再将其分布均匀，关于截流均匀布水槽501的具体结构，本实用新型在此不作限定，能实现本实用新型的发明目的即可。细格栅502由一组(或多组)栅条与框架组成，可以对废水中头发等较大的固体悬浮物进行均匀的初次过滤。布水穿孔引流板 503可以为一个板材结构，在该板材结构上均匀开有多个引流孔，能将进入多级过滤单元前的水流均匀布水。当废水水流在重力作用下自上而下下落时，截流均匀布水槽501、细格栅502以及布水穿孔引流板503也均自上而下依次设置，以对流入多级过滤单元前的废水水流完成均匀布水、初级过滤以及再均匀布水。
72.接下来，以一具体示例对本实用新型净水滤头的净水过程进行说明。
73.在本示例中，净水滤头总高度80mm，内径73mm，上层布水区域101 厚度为15mm，出水管4长度为10mm。
74.净水滤头中所采用的多级过滤单元包括沿水流方向依次设置的低密度过滤用聚合物纤维层201、低密度改性硅胶层202、多孔纳米材料层203、高密度改性硅胶层204以及高密度过滤用聚合物纤维层205，水流方向在重力作用下下落的方向。其中，上层低密度过滤用聚合物纤维层201的厚度为10mm，粒径为28um；其下低密度改性硅胶层202的厚度为25mm，粒径为 10um；多孔纳米材料层203的厚度为13mm，粒径为9um，高密度改性硅胶层204的厚度为15mm，粒径为5um；最下层的高密度过滤用聚合物纤维层 205的厚度为7mm，粒径为2um。
75.随水流方向整个过滤流程为：清洗废水由进水口进入，首先经过布水区域101内的截流均匀布水槽501，以将废水水流均匀布水。接着，均匀布水后的废水水流进入预处理单元中的细格栅502，细格栅502可以对废水中头发等较大固体悬浮物进行均匀的初次过滤。然后，经过细格栅502的水流在重力作用和提升泵的抽吸下继续下落，再经过布水穿孔引流板503使其均匀布水，可防止本实用新型的多级过滤单元提前局部堵塞，同时增强其使用寿
命，可有效提高多级过滤单元的复用性，减少本实用新型净水滤头的频繁更换，降低成本。废水经过多级过滤单元过滤后再经由细格栅502从出水口排出，实现清洗废水的循环净化，减少人力消耗和资源浪费。为确保本实用新型净水滤头重复使用的极限次数，在极端环境下使用净水滤头进行持续过滤，出水水质指标汇总如表1所示。
76.表1
[0077][0078]
在上表中，一个循环按1.75l水量计算。通过浊度仪测定，原水浊度为 150.0ntu，经第1次循环，第5次循环，第10次循环，第15次循环，第20次循环的出水浊度分别为17.2、17.7、11.2、13.1、12.3ntu。在循环过程中，在第1次循环，第5次循环，第10次循环，第15次循环，第20次循环内的瞬时流速分别37.0、37.0、35.0、34.0、32.0ml/min。可见在20个循环后，本实用新型的净水滤头水质状况及流速仍然十分理想。
[0079]
第二方面，本实用新型还提供了一种多级净水设备，可以包括：
[0080]
提升泵、如本实用新型的净水滤头；
[0081]
提升泵与净水滤头的出水口连接。
[0082]
在本实用新型中，净水滤头在使用时与提升泵一起配合使用，提升泵与净水滤头的出水口连通，在抽吸过程中可为水流提供吸力，加快出水速度。提升泵与净水滤头的出水口连通相比与进水口连通的方式，由于从出水口流出的水质更优，可避免提升泵堵塞。提升泵在抽吸过程中，可以使净水滤头的壳体1内部形成负压，提高净水滤头内部密封性，达到负压出水的效果。
[0083]
需要说明的是，由于本实用新型因具有布水区域101，可以为壳体1内的多级过滤单元提供一定的进水压力，且因多级过滤单元采用低密度过滤用聚合物纤维层201、低密度改性硅胶层202、多孔纳米材料层203、高密度改性硅胶层204以及高密度过滤用聚合物纤维层205等组合结构，各级滤料层具有优选范围的孔径和厚度，能保证整个净水滤头的出水水质和流速，所以相比现有技术，本实用新型采用小型低压提升泵即可实现。整个装置可以在 2-10v交变电压下即可确保较快过滤速度和出水水质，从而实现除尘废水的多次循环利用。
[0084]
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0085]
还需要说明的是，在本文中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要
求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
[0086]
以上对本实用新型所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型，在具体实施方式及应用范围上均会有不同形式的改变之处，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。