专利名称：一种可用于高硬水的节水型反渗透净水机的制作方法
技术领域：
一种饮用水水质处理器，特别是涉及一种可用于高硬水的节水型反渗透净水机。
背景技术：
根据国家卫生部2001年颁布的《生活饮用水水质处理器卫生规范》和相关标准， 家庭和集团用水质处理器按功能评价标准划分为直饮型和非直饮型两大类。膜分离单元是直饮型水质处理器的核心，按截留物质精度等级分主要有微滤(MF) <超滤(UF) <纳滤 (NF) <反渗透(RO)。各类净水机中，反渗透截留物质的精度等级最高，可高效去除微生物、 有机物、重金属等有害物质，还具有脱盐功能，对处理高硬水、苦涩水，去除多余的矿物盐、 硬度、改善口感具有独特的优势，欧美日韩等国反渗透净水机占各类净水机总数的70%以上，现已成为家用净水设备的主流。根据2003年国家地下水资源评估资料，我国地下水资源占全国水资源总量的 1/3，其中适宜饮用的水占80%。地下水通常污染小，但矿物盐含量高、硬度高。按国际标准划分水质硬度200 300mg/L为高硬水，> 300mg/L为极硬水，可溶性总固体(矿化度、TDS) > 500mg/L为高矿化度水。这类水感官舒适性差，有苦涩味，严重影响饭菜味道和质量；沐浴时头发干涩，伤害皮肤；洗涤时浪费肥皂，损坏衣物；由于水垢重，增加热耗，堵塞管道， 损伤生产和生活设施，未经处理不宜饮用。各国饮用水硬度标准世界卫生组织(WHO)推荐饮水标准< 100mg/L、优质水< 50mg/L ；美国供水工程协会80 100mg/L ；日本自来水 < 300mg/L，舒适水10 100mg/L ；欧盟60 200mg/L ；中国彡450mg/L，大大超过发达国家标准。我国可饮用的地下水中，硬度大于300mg/L的极硬水占可饮用地下水的70%以上。 东北、华北(包括北京)、西北和西南地区有50%城市自来水的硬度已接近甚至超过450mg/ L标准限值，降水充沛的南方和沿海地区，饮用高硬水的居民也为数不少。不良饮水造成的困扰已成为社会关注的焦点，开发推广适宜处理高硬水、苦涩水的反渗透净水机是改善饮水质量的有效途径。据调查，目前我国家用反渗透净水机市场基本以美式产品为主。主要用于自来水终端净化制备水质较纯口感较好的饮用水，因此国内将其定名为纯水机。迄今我国尚无家用净水机国家标准，国家卫生部“涉水卫生许可批件”将纯水机使用范围定为“以市政自来水为原水”，对出水水质卫生指标作出了规定，但无水质纯度指标的内容(硬度、矿化度、电导率等)，而生产企业大多将纯净水标准作为纯水机水质标准。美式净水机基本上是采用一级单膜反渗透结构，由于制水流程短，水质纯度要求较高，因此产品水回收率低，仅15 20 %，废水排放占80 85%。在美国，自来水硬度低，用一级反渗透制备纯净水是没有问题的，但在我国高硬水占的比例很大，即使用符合标准的自来水，也不一定能产出纯净水。根据国家标准纯净水电导率为< 10 μ s/cm(水质纯度、矿物盐含量的表征性指标)，电导率的高低取决于反渗透脱盐率的高低。目前进口和国产家用反渗透膜脱盐率大多在98 %，按照纯净水电导率要求可计算出原水电导率应小于500 μ s/cm ；按电导率同矿化度、硬度的比例关系计算，矿化度大致在360mg/L、硬度在220mg/L左右。以上数据表明我国可饮用地下水中，有70%以上不适合用传统纯水机生产纯净水。用高硬水制备纯净水不仅质量难以保证，而且会造成反渗透膜的结垢污堵，使设备无法正常运行。根据技术规范，一级反渗透只适用于可溶性总固体彡500mg/L，硬度彡220mg/L的原水生产纯净水，超过这一限值，应采用经二次渗透过滤的二级反渗透，并需对原水进行软化处理，才能达到纯净水的工艺要求。 二级反渗透比一级反渗透技术结构复杂，使用维护难度大，成本为一级反渗透的3. 5倍，由于技术经济原因，迄今尚未发现有家用二级反渗透净水机产品。按照国际水质标准电导率小于2yS/cm的水才可称为纯水，截止目前无论是用多少级反渗透都难以达到纯水标准， 反渗透只是作为制备纯水的前置工艺。只有一级反渗透的纯水机无论如何也无法制出真正意义上的纯水，纯水机之说缺乏科学依据，值得商榷。优质饮用水不仅要求不得含有危害人体健康的有害物质，而且要有适量的健康因子。饮用水不是越纯越好，纯度高水中缺乏人体需要的矿物质和微量元素，不仅不利于健康，而且回收率低，浪费水资源，生产效率低，适用范围窄。因此从国情出发适当降低水的纯度将脱盐率控制在合理水平，是扩大反渗透适用范围，提高回收率的前提条件。美式反渗透净水机通常不配软化装置，即使有也多是树脂软化，这种工艺使用周期短，再生频繁，操作麻烦，耗费食盐，质量不易控制，难以在家庭使用。
发明内容为了克服传统反渗透纯水机水质纯，水中缺乏人体所需的矿物质，回收率低、浪费水资源，适用范围窄，不能用于高硬水、苦涩水净化之不足，本实用新型提供一种可用于高硬水净化和矿物质调节的节水型反渗透净水机。其特征是①以符合集中式生活饮用水水源标准的水为原水，产品水执行GB19298瓶(桶) 装饮用水卫生标准，并参照世卫组织(WHO)、美、日等优质饮用水国际标准中与健康和感官舒适性有关的指标，以低硬度、低矿化度为特征，新增和修订了部分水质指标，作为本净水机的水质标准。本实用新型产品定名为“反渗透净水机”，与传统纯水机在使用范围，产品性能上有实质性区别(表一)国际优质饮用水与本实用新型新增、修订部分指标对比(表一)
项目技术要求国际中国实用新型独度(NTU)彡0.3 (美)，彡1.0 (欧〉(饮用净水)<0.1矿化度(TDS) mg/L30 200 (日)，50 100 (美) 500 <侧净水)20 200硬度(以CaCo3计> mg/L10 15 (日),50 (WHO), 80~lG0 C|i)实450 (自籴水)10 100②以多膜串联的长流程、浓水循环、系统减阻增流等高回收低排放技术替代传统的单膜短流程、浓水全排放、动力损耗大的低回收高排放工艺；③用可调式浓水、废水调节阀取代传统固定式废水比，以调控矿物质含量和运行参数；④用可调时冲洗电磁阀替代传统的不可调时冲洗电磁阀，以改善设备运行工况；⑤用自动控制缓释阻垢技术替代适用性差的树脂软化工艺，为处理高硬水、苦涩水扩大水源适用范围创造条件。本实用新型解决技术问题采用以下方案①.多膜串联反渗透装置。膜的串联使给水流程增加，回收率高。工业反渗透系统一个膜壳可串联六只膜，由于膜元件多，流程长，回收率高达75 %或更高。家用反渗透膜串联回收率尚无相关资料。膜的串联在增加回收率的同时，也会增加水中盐的浓缩度，使脱盐率下降，渗透压增加，加重设备负荷。膜数越多浓缩度越高，如果难溶盐浓度超过饱和值， 就会在膜的表面沉积结垢，造成污堵。因此在系统设计时，必须对盐的饱和度(朗格里尔指数LSI)及运行参数进行测试，以判断盐的沉积结垢倾向，为确定膜的配置方式和回收率提供依据。根据膜生产厂家提供的参数和长时间强化运行试验结果，得出家用反渗透膜回收率(表二)。不同条件下家用反渗透膜串联产品水回收率(表二)
权利要求1.一种可用于高硬水的节水型反渗透净水机，其特征是产品结构由二支或三支反渗透膜串联的反渗透装置、浓水循环系统、可调时冲洗电磁阀及缓释阻垢装置构成。
2.根据权利要求1所述的可用于高硬水的节水型反渗透净水机，其特征是反渗透膜的串联方式是将第一支膜(1)进口用管道与与增压泵(21)出口连接、浓水出口用管道与第二支膜(3)进口连接、再将第二支膜浓水出口用管道与第三支膜(4)进口连接，如果是不同规格的膜则按先大后小的顺序以同样方式连接。
3.根据权利要求1或2所述的可用于高硬水的节水型反渗透净水机，其特征是浓水经最后一支反渗透尾膜流出后用管道与浓水汇集三通(5)连接，汇集三通将浓水分为两路一路为废水排放管路、另一路为循环浓水管路，废水管路上串联一支带锁紧螺母的废水调节阀(7)，浓水管路上串联一支带锁紧螺母的浓水调节阀(6)，浓水调节阀出口用管道与 Y型三通(20)进口连接，经过预处理的原水管道也与Y型三通进口连接，浓水与原水在Y型三通汇集后进入增压泵吸程入口，构成浓水循环系统。
4.根据权利要求1所述的可用于高硬水的节水型反渗透净水机，其特征是可调时冲洗电磁阀(8)的进口与带锁紧螺母的浓水调节阀进口前端的浓水管道连接、出口与带锁紧螺母的废水调节阀出口后端的废水管道连接，冲洗电磁阀上安装有调时旋钮，冲洗电磁阀与增压泵电源并联、受低压开关(13)和高压开关(12)控制。
5.根据权利要求1所述的可用于高硬水的节水型反渗透净水机，其特征是用净水机标准滤筒作为阻垢滤筒(15)，滤筒内装有缓释阻垢剂，阻垢滤筒的进口与进水电磁阀出口连接、出口与活性炭滤筒(18)进口连接，滤筒下端装有排水电磁阀(17)，上端装有排气电磁阀(16)，两支电磁阀电源与DC24V电源相接，由同一个中间继电器控制，中间继电器、进水电磁阀与增压泵电源并联，受低压开关和高压开关控制。
专利摘要一种可用于高硬水的节水型反渗透净水机，其特征是将第一支反渗透膜的浓水出口与第二支膜的进水口连接，再将第二支膜的浓水出口与第三支膜进水口连接，以实现双膜或多膜串联；将尾膜浓水分流一部分进入增压泵进口，进行浓水循环，以提高回收率、节水，并可调节矿物质含量。在装有缓释阻垢剂的滤筒进水口安装进水电磁阀，滤筒的上端安装排气电磁阀，下端安装排水电磁阀，与中间继电器和压力开关组成自动控制系统。制水时，进水电磁阀打开，排气和排水电磁阀关闭，将阻垢剂释放于水中；停止制水时，进水电磁阀关闭，排水和排气电磁阀打开，放掉滤筒里的水，阻垢剂停止释放。缓释阻垢可用于高硬水处理。
文档编号B01D61/08GK201959724SQ20102010247
公开日2011年9月7日 申请日期2010年1月27日 优先权日2010年1月27日
发明者杜弘道 申请人:杜弘道