专利名称：直饮水装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及水处理技术，更具体地说，涉及一种可将普通自来水处理成可直接饮用之纯净水的直饮水装置。
背景技术：
目前，食用水源的污染非常严重，但人们对此缺乏清楚的认识，普通家庭对于必须运用哪些综合技术才能将自来水净化为直饮水更是缺乏科学的概念，所以，许多家庭愿意花几十万元去买房子，再用几十万元去买汽车，却不愿意用几千元去购买能保护全家人的健康和生命的反渗透直饮装置。多数家庭通常是用上几十元或者几百元钱，随便在市场上购买一个初级过滤的活性炭过滤器，误认为它可以当作直饮水装置，将其安装在自来水管上，把过滤出来的水当作纯净水直接饮用，岂不知这种简单处理是远远达不到净化作用的。也有人认为将水煮开就可以安全饮用了，其实并不然。
人们应清醒地认识到食用水源污染的严重性，根据美国环境保护协会的统计，目前世界上的水源包含着13000多种潜在的化学毒素，而且每年至少又有600多种新的化学物质加入到水源污染的行列中去。自来水厂为了杀菌，普遍采用水中加氯(Cl2)的办法。但是，水中的氯与水中的有机物发生作用后，会形成有毒的三卤化甲烷(THM’S)，这些都是致癌物质。
另外，美国环保局(EPA)制定的安全饮用水法令中，限定了饮用水中的八十种主要污染物的最大允许残留量及其处理方法。从安全饮用水标准中可清楚地看到这些潜在毒素的严重危害性(其中许多是致癌物质，还有许多会对人体各部产生严重危害)。简单地把水煮开，只能杀死其中的细菌，而对这些潜在毒素是毫无用处的，要清除这些有害毒素，必须用更科学的技术才能达到清除之目的。
特别应该提醒的是，有些物质，例如被广泛运用的某些除虫剂和除草剂，在饮用水中的含量不得超过百亿万分之2(百万分之0.0002)到百亿万分之4(百万分之0.0004)！如果超标就有可能致癌！根据世界有关部门统计，每年至少有上千万人是由于饮用了被污染的水而引起严重疾病，其中有300万到400万人因此而死亡。
但是，正如前面所述，目前市面上大部分饮用水装置仅有简单的砂滤、活性碳过滤等处理方法，它们是绝对达不到制造直饮水的要求的。
市面上现有的大部分直饮水装置，其水处理流程仅是本专利发明的前处理过程，详细请看以下水处理流程图。
发明内容
针对上述现有产品的技术缺陷，本发明要运用二十世纪最伟大的技术突破之一——反渗透技术，以及其它综合技术来解决现有的直饮水装置仅有简单的活性碳过滤处理，不能满足安全饮用水要求的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种直饮水装置，其中包括用于输入外部水源的水源输入管，用于对输入水源进行净化处理的活性碳过滤器，以及用于输出纯净水的纯净水输出管；其中还包括用于对输入水源做进一步净化处理的KDF过滤器，以及，采用反渗透交叉流薄膜对输入水源做进一步净化处理的反渗透处理器。
本发明的一种优选方案是采用一级反渗透处理器，为达到进一步的净化效果，另一种优选方案是采用两级反渗透处理器。此时需在第一、第二级反渗透处理器之间串接一个纯净水加压水泵。
本发明中，还可增设一个自动关闭阀和一个自来水加压泵；所述自动关闭阀是一个四通阀，其第a、第b两端串接在所述水源输入管上，其第c、第d两端串接在所述纯净水输出管上；所述自来水加压泵串接在所述自动关闭阀的第b端之后的那一段水源输入管上。另外，还可在所述自动关闭阀的第d端之后的那一段纯净水输出管上串接一个用于检测纯净水水压的压力开关，它可根据检测到的纯净水水压情况自动控制自来水加压泵、纯净水加压泵以及自动关闭阀的关、开状态。
本发明中，所述反渗透处理器的浓缩水输出端经浓缩水输出管连接到相应的浓缩水回收装置。所述浓缩水回收装置可以是普通储水桶或专用的回收加压罐，还可在所述浓缩水输出管与所述回收加压罐之间串接一个回水加压水泵。
本发明中，还可将所述活性碳过滤器、KDF过滤器、以及反渗透处理器都装在一个便携式箱体中，组成一个便携式直饮水装置；所述水源输入管、纯净水输出管以及浓缩水输出管设在所述箱体的侧壁。
可见，本发明以反渗透技术为核心，根据不同的自来水水质，在设计上可采用一级或二级反渗透、KDF过滤器、以及活性碳过滤器等多级净化处理，可滤除普通水源中的绝大部分毒素和杂质，为使用者提供安全、纯净、无毒的直饮水；其浓缩水还可回收利用，做到不浪费一滴水。为适应非常广泛的不同用户的需要，本发明还具有轻便、可携带、可组合等独特的优点。必要时还可用多个便携式直饮水装置组合成不同规模的直饮水生产基地。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是现有技术中自来水净化装置的原理简图；图2是本发明中一级反渗透直饮水装置的原理图；图3是本发明中二级反渗透直饮水装置的原理图。
具体实施例方式
本发明第一个优选实施例的原理如图2所示，它是一个一级反渗透直饮水装置。其中的KDF活性炭过滤器1是由KDF过滤器和活性碳过滤器组成的，两者之间相互串联组成一体结构。KDF过滤器是由美国KDF流体处理公司(KDF Fluid Treatment，Inc.)发明的一种铜锌合金过滤器，将其设计于纯净水处理过程中，可以全部或部分地将氯、铅、砷、镉、铬VI、铬III、硒、水银、细菌、碳酸钙、镁、以及含砒霜素的物质清除掉(参见KDF公司网址http//www.kdfft.com)。而活性炭过滤器则可将水中的氯和多种农药、除虫剂、除草剂清除掉。活性炭过滤器主要是靠微细孔吸附作用来达到过滤效果，所以需要经常(几个月)更换。
从图2中可以看出，本发明在KDF活性炭过滤器1的基础上，还采用了一个反渗透处理器作为其核心。反渗透技术又称逆渗透技术，它被认为是二十世纪最伟大的技术突破之一。二次世界大战后，美国政府投巨资来寻找处理饮用水的最佳方法，经过多学科互动，受仿生学启发，最后找到反渗透技术这个最可靠又最经济的方法(参见网址http//www.ext.nodak.edu)。反渗透技术是利用反渗透交叉流薄膜，靠水的工作压力来分离和排除广谱杂质的。当输入的水源在特定工作水压的作用下流经此反渗透交叉流薄膜时，就会形成交叉流现象。在交叉流中，输入的水被分离成两股水流其一是由水分子渗透进入反渗透交叉流薄膜后聚集而成的纯净水流，它经中心净水管集中取得；其二是浓缩水流，它在工作水压的推动下流经反渗透交叉流薄膜外并自动带走被反渗透交叉流薄膜拒渗于膜外表的广谱杂质，所以，此处的浓缩水实际上是含有广谱杂质的非饮用水。交叉流设计的优点是可以自动清洗反渗透交叉流薄膜外表，且其能耗低、效率高，并能在离子、分子、纳米级和超微分子级进行精确的流体分离。由于反渗透交叉流薄膜的渗透孔径只有5埃到20埃，因此，除水分子能渗透进反渗透交叉流薄膜而聚集成纯净水流以外，几乎所有的金属离子，溶于水中的盐，所有无机物以及绝大多数分子重量超过100的有机物质(MW)，其中包括三卤化甲烷，各种农药、除虫剂、除草剂、各种细菌和病毒，即99.8％以上的各种杂质，都会被拒渗于反渗透交叉流薄膜以外并被自动清洗。
从图2中可以看出，本发明实施例一中的直饮水装置主要由依次串联的KDF活性碳过滤器1、反渗透处理器2和活性碳过滤器5组成。
工作时，城市自来水经水表10、可选用的家用活性碳过滤器11和阀12流入，经水源输入管23流入自动关闭阀9的a端输入，再由b端输出到自来水加压泵21加压后，送入KDF活性碳过滤器1；然后依次流经反渗透处理器2、活性碳过滤器5进行过滤处理，即可得到所需的纯净水；所述纯净水经自动关闭阀9的c、d端输出，经压力开关6输送到直饮水龙头7或直饮水压力储水罐8，所述直饮水压力储水罐可以是一个3.2加仑压力储水罐。
其中，自动关闭阀9是一个机械四通阀；压力开关6则用于检测纯净水的水压，当水压上升到预定值(例如40PSI)时，压力开关会切断自来水加压泵和纯净水加压泵的电源，并使自动关闭阀9处于关断状态，此时整个装置会暂停生产纯净水。当水压降低(例如因直饮水龙头被打开)到预定值时，压力开关6会重新接通自来水加压泵的电源，并使自动关闭阀9的a、b之间接通、且c、d之间接通，此时整个装置又重新开始生产纯净水。
从图2中可以看出，反渗透处理器2所产生的浓缩水可经浓缩水输出管24直接回收到家用储水桶15、洗衣机14等回收装置，让用户可利用这些浓缩水洗衣服或冲马桶等。另外，还可通过回水加压水泵17将浓缩水送入回收加压罐18内，该回收加压罐还与家用自来水系统连接，且与整个直饮水装置的输入水源之间通过一个单向阀13隔离开来，当家庭厕所或洗衣机等需要用水时，回收加压罐18内的浓缩水就可混同城市自来水而被用去。
本发明第二个优选实施例的原理如图3所示，它是一个两级反渗透直饮水装置。其中，活性碳过滤器5接在自来水加压泵21的输出端与第一级反渗透处理器2的输入端之间，在第一级反渗透处理器2的纯净水输出端还接有一个纯净水加压泵3，KDF活性碳过滤器1则接在纯净水加压泵3的输出端与第二级反渗透处理器4的输入端之间，第二级反渗透处理器4的纯净水输出端则接自动关闭阀9的c端。第一、第二级反渗透处理器的浓缩水输出端则分别经浓缩水输出管24连接到相应的浓缩水回收装置。
采用两级反渗透的原因，是由于某些自来水中含氯的量很大(例如上海等城市)，加上活性炭很容易失效，如没能及时更换，则氯气就会进入反渗透交叉流薄膜并破坏反渗透交叉流薄膜的微孔，因此造成一定量的有毒物质或杂质渗透进反渗透交叉流薄膜，从而污染了纯净水。这样，就有可能危害用户的健康和生命。为确保直饮水装置的可靠性，我们将第一级反渗透处理器2输出的纯净水经过净水加压泵3加压后，再送入第二级反渗透处理器4，经过两级反渗透来制造纯净水，从而可确保其最高质量。
本发明中，可将图3中所示的KDF活性碳过滤器1、第一、第二级反渗透处理器2、4都装在一个便携式塑料箱体中，组成一个便携式直饮水装置，其总重量只有三公斤左右，体积也很小，便于出差旅游携带。每个独立的便携式直饮水装置每天可产纯净水80加仑。因为它体积小重量轻，因此可将它安放在任何方便的地方，也可将它挂在某处。在箱体上设有四个快速接头，可将水源输入管、两个浓缩水输出管以及纯净水输出管分别连接到相应的设备去。
另外，还可以将几个甚至几十个独立的便携式直饮水装置组合起来，组成不同规模的直饮水生产基地，以满足服务业、餐饮业、美容院、直饮水店、机关、学校、托儿所、飞机、汽车、轮船、多种公共场所等非常广泛的不同用户的需要。
本发明的便携式直饮水装置可组合成不同的生产规模，可附带不同的浓缩水回收装置，因此其应用范围是非常广阔的。它能适用于千万家庭和办公室；它能适用于直饮水店、美容院、咖啡店、托儿所、学校、快餐店、酒店、酒吧、宾馆等；也可将它安装在飞机、长途卡车、汽车上，安装在火车餐厅和江河湖海轮船餐厅内，安装在飞机场、汽车站、轮船码头、公园、游乐场、剧院等公共场所。
权利要求
1.一种直饮水装置，其中包括用于输入外部水源的水源输入管(23)，用于对输入水源进行净化处理的活性碳过滤器，以及用于输出纯净水的纯净水输出管(22)；其特征在于，其中还包括用于对输入水源做进一步净化处理的KDF过滤器，以及，采用反渗透交叉流薄膜对输入水源做进一步净化处理的反渗透处理器。
2.根据权利要求1所述的直饮水装置，其特征在于，所述KDF过滤器与活性碳过滤器相互串联并组成一体结构的KDF活性碳过滤器(1)，所述直饮水装置中只设有一级反渗透处理器(2)；所述KDF活性碳过滤器的输入端从所述水源输入管引入外部水源，其输出端连接到所述反渗透处理器的输入端；所述反渗透处理器的纯净水输出端则向所述纯净水输出管输出纯净水。
3.根据权利要求2所述的直饮水装置，其特征在于，在所述反渗透处理器的纯净水输出端与所述纯净水输出管之间还串接有第二活性碳过滤器(5)。
4.根据权利要求1所述的直饮水装置，其特征在于，所述KDF过滤器与活性碳过滤器相互串联并组成一体结构的KDF活性碳过滤器(1)，所述直饮水装置中设有两级反渗透处理器；其中第一级反渗透处理器(2)的输入端从所述水源输入管引入外部水源，其纯净水输出端经一个纯净水加压泵(3)连接到所述KDF活性碳过滤器(1)的输入端；第二级反渗透处理器(4)的输入端连接到所述KDF活性碳过滤器的输出端，其纯净水输出端则向所述纯净水输出管输出纯净水。
5.根据权利要求4所述的直饮水装置，其特征在于，所述第一级反渗透处理器(2)的输入端经第二活性碳过滤器(5)从所述水源输入管引入外部水源。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的直饮水装置，其特征在于，其中还设有一个自动关闭阀(9)和一个自来水加压泵(21)；所述自动关闭阀是一个四通阀，其第a、第b两端串接在所述水源输入管上，其第c、第d两端串接在所述纯净水输出管上；所述自来水加压泵串接在所述自动关闭阀的第b端之后的那一段水源输入管上。
7.根据权利要求6所述的直饮水装置，其特征在于，在所述自动关闭阀的第d端之后的那一段水源输入管上还串接有一个用于检测纯净水水压的压力开关(6)；当检测到的纯净水水压高于预定值时，所述压力开关控制所述自来水加压泵和纯净水加压泵停止工作，并使自动关闭阀的各端之间处于关断状态；当检测到的水压低于预定值时，所述压力开关控制所述自来水加压泵和纯净水加压泵开始工作，并使自动关闭阀的第a、第b端之间接通且第c、第d端之间接通。
8.根据权利要求7所述的直饮水装置，其特征在于，所述反渗透处理器的浓缩水输出端经浓缩水输出管(24)连接到相应的浓缩水回收装置。
9.根据权利要求8所述的直饮水装置，其特征在于，所述浓缩水回收装置是普通储水桶或专用的回收加压罐(18)，在所述浓缩水输出管与所述回收加压罐之间还串接有一个回水加压水泵(17)。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的直饮水装置，其特征在于，所述活性碳过滤器、KDF过滤器、以及反渗透处理器都被装在一个便携式箱体中，组成一个便携式直饮水装置；所述水源输入管、纯净水输出管以及浓缩水输出管设在所述箱体的侧壁。
全文摘要
本发明涉及一种直饮水装置，为解决现有的直饮水装置不能满足安全饮用水要求的问题，本发明在传统活性碳过滤器的基础上，增设KDF过滤器，并再增设反渗透处理器作进一步的净化处理；其中优选的方案是采用两级反渗透处理器，并由第二级反渗透处理器输出安全的纯净直饮水；且第一、第二级反渗透处理器输出的浓缩水可送入相应的回收装置回收利用。本发明的直饮水装置可滤除普通水源中的绝大部分毒素和杂质，为使用者提供安全、纯净、无毒的饮用水。为适应非常广泛的不同用户的需要，本发明还具有轻便、可携带、可组合等独特的优点。必要时还可用多个便携式直饮水装置组合成不同规模的直饮水生产基地。
文档编号C02F1/44GK1699202SQ20041004545
公开日2005年11月23日 申请日期2004年5月19日 优先权日2004年5月19日
发明者周建吾 申请人:周建吾