专利名称：模块化反渗透水处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及去除化学物质和其它杂质的水处理设备，更具体地，涉及
反渗透水过滤系统(reverse osmosis water filtration system )。
背景技术：
反渗透(RO)水处理系统通常位于厨房中的台面或洗涤盆下或者邻近需 要提供净化水的其它位置。典型系统包括前过滤器，该前过滤器使用常规 的过滤介质，从而在全部被处理水经过该介质时除去较大的颗粒。水离开 前过滤器并进入反渗透装置。
反渗透是在高于正常渗透压的压力下使溶剂(例如水)流经膜 (membrane)从而从溶液中分离溶质的方法。反渗透现象表现为;容剂经过 半透膜从渗透压较高的区域扩散到渗透压较低的区域。在溶剂扩散经过膜 时，溶解物质例如盐类、矿物质和其它污染物留下，使得渗透压较低的区 域中溶解物质的浓度较低。将残留的溶解物质从膜的较高压力侧通过受限 排放孔冲出，从而在装置内产生增大的压力。可将来自排放孔的流体送至 排污系统，或通过泵循环通过水处理系统以减少水的浪费。
离开反渗透装置的净化水可经过任选的后过滤器来改善水的口味。还 可在处理设备的出口上设置储槽以储存净化水。需要时从储槽汲取净化水。
根据具体设施中未处理水的特性，可使用多个前过滤器并可并联连接 或串联连接多个反渗透装置，以处理水并提供所需的流量。因而，需要对 反渗透水处理系统的组件进行设计，所述组件能够以各种组合和数量连接 以达到具体设施所要求的必要处理水平。
发明内容
水处理系统包括过滤器模块和固定到该过滤器模块的反渗透模块。过 滤器模块具有第 一歧管，该第 一歧管上安装有第 一过滤筒和第二过滤筒。 该第 一歧管具有过滤器输入端口和过滤器输出端口 。第 一过滤筒具有与过
滤器输入端口连接的第 一入口并具有第 一 出口 。第二过滤筒具有第二入口 和与过滤器输出端口连接的第二出口 。
第一反渗透模块固定在过滤器模块上并包括具有第一 RO输入端口 、第
一 RO输出端口和第一排放端口的第二歧管，该第一 RO输入端口与过滤器 模块连接并接收来自该过滤器模块的水。
水处理系统的模块化能够实现将过滤器模块的多个不同配置连接在第 一反渗透模块上。在一种方案中，过滤器模块配置有第一过滤筒，该第一 过滤筒作为第 一反渗透模块的前过滤器，并连接第二过滤筒作为后过滤器。 在另一方案中，两个过滤筒串联连接作为两级前过滤器。模块化还能够实 现以菊花链方式连接多个反渗透模块，以提高系统的水处理能力。
图1是具有反渗透模块的第一水处理系统的方框示意图，该反渗透模 块具有包括前过滤器和后过滤器的过滤器模块； 图2是第一水处理系统的等视图3是穿过位于过滤器模块上部的第一歧管(manifold)的截面图； 图4是垂直穿过过滤器模块的截面图； 图5是穿过位于反渗透模块上部的第二歧管的截面图； 图6是具有两级前过滤器模块和两个反渗透模块的第二水处理系统的 方框示意图7是第二水处理系统的等视图8是穿过两级前处理模块歧管的截面图。
具体实施例方式
首先参考图1,第一水处理系统10包括过滤器模块12和反渗透(RO) 模块14。过滤器模块12在过滤器输入端口 16接收来自源头的未处理水， 该过滤器输入端口 16与前过滤筒18的第一入口 17连接。前过滤筒18包 含过滤介质，例如大量泡沫纤维材料，水流经该过滤介质，从而捕获相对 较大的颗粒。前过滤筒18的输出水从第一出口 19流至过滤器模块12的第 一中间端口 20。过滤器模块还具有与后过滤筒24的第二入口 23连接的第 二中间端口 22，该后过滤筒24包含过滤介质例如活性炭以改善水的口味和
气味。在第一水处理系统10向终端用户供应净化水的情况下，后过滤筒24
的输出从第二出口 25流至过滤器输出端口 26。
过滤器模块12的第一中间端口 20通过管32与反渗透才莫块14的第一 RO输入端口 30连接，反渗透模块14由此接收来自前过滤筒18的水。反 渗透模块14具有入口与第一R0输入端口 30连接的第一反渗透筒34和第 二反渗透筒36。两个反渗透筒每一个都具有常规的对流经的水进行过滤的 半透膜。将净化水输送至连接到第一 RO输出端口 42的反渗透筒出口 38 和40。第一RO输出端口 42通过管43与过滤器模块12的第二中间端口 22 连接。因而，经过后过滤筒24将在两个反渗透筒34和36中经处理的水回 送(fed back),以在过滤器输出端口 26处产生净化水。反渗透筒34和36 各自还具有排出口 35， 一部分携带高浓度溶质的未处理水从该排出口 35离 开反渗透筒。排出口 35与反渗透模块14的第一和第二排放端口 44连接。
第一水处理系统10具有图2所示的模块化配置，其中过滤器模块12 和反渗透模块14相互对接且流体连接。过滤器模块12的两个柱状过滤筒 18和24安装在过滤歧管50上，该过滤歧管50中设置有过滤器输入端口 16、过滤器输出端口 26、第一中间端口 20和第二中间端口 22。过滤歧管 50具有使选定端口与前过滤筒18和后过滤筒24互连的内部通路。参考图 3，过滤器输入端口 16通往第一输入通道52，该第一输入通路52通向孔 54，该孔54穿过歧管底部并通往前过滤筒18内的外围部分。穿过过滤歧 管50底部的第二孔56位于前过滤筒18中央并处于通向第一中间端口 20 的第一输出通路58内。
参考图3和图4，经由过滤器输入端口 16进入过滤器模块12的流体流 经第一孔54进入前过滤筒18并环绕其中的过滤介质65。前过滤筒18中的 水经过过滤介质65到达筒的中腔68，然后向上经过第二孔56，经由与过 滤器输入端口 16相对的过滤器模块12—侧上的第一中间端口 20离开过滤 器模块12。
所述过滤器模块12相对侧上的第二中间端口 22与第二输入通路60连 通，该第二输入通路60连接到过滤歧管50底部中的第三孔62上，该第三 孔62通向后过滤筒24的周围的内部。水在经过后过滤筒24中的过滤介质 69之后流过过滤歧管50底部中位于中央的第四孔64。该第四孔64经由歧 管50中的第二输出通路66与过滤器输出端口 26连接。
图5示例了作为反渗透模块14 一部分的第二歧管72的内部通路。第 一RO输入端口 30通向与第一RO孔82连通的内部RO输入通路80,该第 一 RO孔82穿过笫二歧管72的底部并通往图2中的第一反渗透筒34。 RO 输入通路80也经由第二 RO孔84通向第二反渗透筒36。 RO输入通^各80 通向第二歧管72的第二RO输入端口 31。从而，第一RO孔82和第二RO 孔84提供反渗透筒34和36两者的RO入口。第一RO输入端口 30和第二 RO输入端口 31直接流体连接，在本申请中所用的直接流体连接是指这些 端口通过管道连接在一起而没有任何中间元件。反渗透筒34的出口 38和 40分别与歧管72底部中的第一 RO输出孔86和第二 RO输出孔90连通。 RO输出孔86和90通过RO输出通路88与第二歧管72相对侧上的第一 RO 输出端口 42和第二RO输出端口 41连接。排放通路92穿过第二歧管沿蛇 形轨迹巻绕，从而提供第一和第二排放端口 44和45的直接流体连接。一 对排放孔94和96穿过第二歧管的底部通往排放通路92，所述排放孔94和 96提供反渗透筒34和36两者的排出口 35。
应当注意的是，在反渗透模块14的相对侧上存在输入端口 、输出端口 和排放端口，从而能够实现多个反渗透模块并排连接。这种菊花链(daisy chainning)能够实现多个反渗透筒并联连接，从而提高水净化能力。在具 体应用中，可以通过塞堵封闭任何未使用的端口。端口布置还有利于在模 块化配置中将过滤器模块12连接到反渗透模块14。
如图2所示，水处理系统的独立模块具有用于将它们连在一起成为单 个结构组件的托架。具体地，过滤器模块12具有在过滤歧管50四边周围 延伸并向外伸出的第一托架70。反渗透模块14的第二歧管72包括类似的 在其四边周围延伸并向外伸出的第二托架74。参考图3和图5，第一和第 二托架组件70和74在一侧上具有环形凸起状的销(key ) 71且相对侧具有 孔73,设置孔的尺寸以容纳销。从而，在组装第一水处理系统10时，将反 渗透模块14的托架销71装配到过滤器模块12的托架孔73中，以保证模 块的正确定向。多组螺母和螺栓76穿过托架凸起和孔，以将相邻的模块固 定在一起。
当两个模块12和14直接固定在一起时，过滤器模块12的第 一 中间端 口 20对准反渗透模块14的第一 RO输入端口 30。如本申请所用，术语"直 接固定"是指连接两个组件，在此为两个模块12和14，使一个组件接触另一组件，而不是将各组件分别连接在一个或多个中间元件上而由中间元件
连接两个组件。作为直接固定的结果，直管32固定在前述各端口中以提供 两模块之间的管道。反渗透模块14的第一RO输出端口 42类似地对准过滤 器模块12的第二中间端口 22，从而另 一直管43提供所述端口之间的管道。 对接托架70和74提供对准端口之间的固定间隔，从而可向安装者提供预 切割为合适长度的管32和43。两模块12和14的端口 16、 20、 22、 26、 30、 42和44每一个都优选使用标准压制零件。
第二水处理系统100的另一种模块配置的实例示于图6和图7,其中复 式前过滤器模块102与两个反渗透模块131和132以串联连接的方式组合。 具体地，复式前过滤器模块102具有两个串联连接的过滤筒105和106。通 常，第一前过滤筒105具有去除较大颗粒的介质，而第二前过滤筒106的 介质去除较小颗粒。
参考图8，复式前过滤器模块102的歧管112具有接收要被处理的水源 水的过滤器输入端口 108。输入通路114将水从过滤器输入端口 108输送到 第一输入孔116，进入第一前过滤筒105的第一入口 IOI(图6),水流经过第 一出口 103离开第一前过滤筒105,经由第一输出孔118回到歧管中。中间 通路120将第一输出孔118连接到与第二前过滤筒106连通的第二输入孔 122上。经过滤的水经由歧管中的第二出口 109和第二输出孔124离开第二 前过滤筒106,行进通过输出通路126，经由过滤器输出端口 IIO离开复式 前过滤器模块102。
再参考图6和图7,复式前过滤器模块102的过滤器输出端口 110通过 管138与第一反渗透模块131的第一RO输入端口 30连接。反渗透模块131 和132两者具有与前述第一水处理系统10的反渗透模块14相同的配置。 然而，在第二水处理系统的模块化配置中，第一反渗透模块131的第一和 第二反渗透筒134和135以及第二反渗透模块132的第三和第四反渗透筒 136和137全部并联连接。
关于并联连接，第一反渗透模块131的第一 RO输入端口 30通过RO 输入通路80与模块的第二RO输入端口 31连接。第二RO输入端口 31通 过管140与第二反渗透模块132的第一 RO输入端口 30连接。类似地，第 一反渗透模块131的第二RO输出端口 41通过第二管142与第二反渗透模 块132的第一 RO输出端口 42连接，第一反渗透模块的第一排放端口 44
通过第三管143与第二反渗透模块上的第二排放端口 45连接。第二反渗透 模块132的第一排放端口 44与第二水处理系统100的排放管线连接，第二 反渗透模块132的第二RO输出端口 41为净化水提供出口。
第一和第二反渗透模块131和132还可以其它配置连接。例如，第一 反渗透模块131的第二RO输出端口41可与第二反渗透模块132的第一 RO 输入端口30连接，以使两模块串联连接。或者，第一反渗透模块的第一排 放端口 44可与第二反渗透冲莫块132的第一RO输入端口 30连接。在该实施 方案中，第一反渗透模块131的第二RO输出端口 41与第二反渗透模块132 的第一RO输出端口 42连接。此处第二反渗透模块132对第一RO模块的 排放水的一部分进行处理，使得流入排放系统的水较少，从而节约用水。
可将附加的反渗透模块连接在一起。本发明的水处理系统的模块化配 置能够实现将不同数量的前过滤筒、后过滤筒、反渗透筒连接在一起，以 提供满足具体设施要求的水处理容量。
以上说明主要涉及本发明的优选实施方案。尽管对本发明范围内的各 种替换性方案给予了 一定的关注，但应当预期本领域技术人员将类似地实 现其它替换性方案，根据所披露的本发明的实施方案，替换性方案是显而 易见的。因而，本发明的范围应当由权利要求确定而不受限于以上内容。
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权利要求
1. 一种水处理系统，包括:具有第一歧管的过滤器模块，所述第一歧管上安装有第一过滤筒和第二过滤筒，所述第一歧管包括过滤器输入端口和过滤器输出端口，所述第一过滤筒具有与所述过滤器输入端口连接的第一入口并具有第一出口，以及所述第二过滤筒具有第二入口和与所述过滤器输出端口连接的第二出口；和固定在所述过滤器模块上并包括第二歧管的第一反渗透模块，所述第二歧管具有第一RO输入端口、第一RO输出端口和第一排放端口，所述第一RO输入端口与所述过滤器模块连接并接收来自所述过滤器模块的水。
2. 如权利要求1的水处理系统，其中所述过滤器模块还包括第一中间 端口和第二中间端口 ，所述第一中间端口与所述第一出口和所述第一RO输 入端口连接，所述第二中间端口与所述第二入口和所述第一 RO输出端口连 接。
3. 如权利要求1的水处理系统，其中所述第一过滤筒的第一出口与所 述第二过滤筒的第二入口连接，并且所述过滤器输出端口与所述第一 RO输 入端口连接。
4. 如权利要求1的水处理系统，其中所述第一反渗透模块还包括安装 在所述第二歧管上并每一个都具有半透膜的第一反渗透筒和第二反渗透拔同。
5. 如权利要求1的水处理系统，其中所述第一反渗透模块还包括与所 述第一 RO输入端口流体连接的第二 RO输入端口和与所述第一 RO输出端 口流体连接的第二 RO输出端口 。
6. 如权利要求5的水处理系统，还包括第二反渗透模块，所述第二反 渗透模块具有与所述第 一反渗透模块的第二 RO输入端口连接的另一 RO输 入端口并且具有与所述第 一反渗透模块的第二 RO输出端口连接的另一 RO 專t出端口 。
7. 如权利要求6的水处理系统，其中所述第二反渗透模块还包括第一 排放端口 ，以及与所述第一反渗透模块的第一排放端口连接的第二排放端 口 。
8. 如权利要求1的水处理系统，还包括第二反渗透模块，所述第二反渗透模块与所述第一反渗透模块连接并且具有接收来自所述第一反渗透模块的水的另一 RO输入端口 。
9. 如权利要求1的水处理系统，其中所述过滤器模块包括第一安装托 架，并且所述第一反渗透模块包括与所述第一安装托架邻接的第二安装托架。
10. 如权利要求9的水处理系统，其中所述第一安装托架和所述第二安 装托架中的一个包括第 一销，并且所述第 一安装托架和所述第二安装托架 中的另 一个包括容纳所述第 一销的第 一孔，以使所述过滤器模块和所述第 一反渗透模块相对于彼此定向。
11. 如权利要求10的水处理系统，还包括第二反渗透模块，所述第二 反渗透模块与所述第 一反渗透模块流体连接并且包括与所述第二安装托架 邻接的第三安装托架，其中所述第二安装托架和所述第三安装托架中的一 个包括第二销，并且所述第二安装托架和所述第三安装托架中的另 一个包 括容纳所述第二销的第二孔，以使所述第一反渗透模块和所述第二反渗透 模块相对于彼此定向。
12. —种水处理系统，包括具有第一歧管的过滤器模块，所述第一歧管具有输入端口、输出端口 以及包含过滤介质并连接在所述输入端口和所述输出端口之间的第 一过滤 筒；和固定到所述过滤器模块并包括第二歧管的第 一反渗透模块，所述第二 歧管具有直接流体连接的第一 RO输入端口和第二 RO输入端口 、直接流体 连接的第一 RO输出端口和第二 RO输出端口 、以及直接流体连接的第 一排 放端口和第二排放端口 ，所述第一反渗透模块具有在所述第一 RO输入端口 和所述第一 RO输出端口之间连接到所述第二歧管的第 一反渗透筒；其中所述过滤器模块的输出端口与所述第一反渗透模块的第一 RO输 入端口对准并流体连接。
13. 如权利要求12的水处理系统，其中所述第一反渗透模块还包括安 装在所述第二歧管上并与所述第一反渗透筒并联地流体连接的第二反渗透 同。
14. 如权利要求12的水处理系统，其中所述过滤器模块还包括第二过 滤筒，所述第二过滤筒包含另 一种过滤介质并在所述输入端口和所述输出 端口之间与所述第 一过滤筒串联流体连接。
15. 如权利要求12的水处理系统，还包括第二反渗透模块，所述第二 反渗透模块具有与所述第 一反渗透模块的第二 RO输入端口连接的另一 RO 输入端口 ，以及与所述第 一反渗透模块的第二 RO输出端口连接的另一 RO 丰#出端口 。
16. 如权利要求12的水处理系统，其中所述过滤器模块包括第一安装 托架，并且所述第 一反渗透模块包括接触所述第 一安装托架的第二安装托 架，其中所述第一安装托架和所述第二安装托架中的一个包括销，并且所 述第一安装托架和所述第二安装托架中的另一个包括孔，该孔容纳所述销 以使所述过滤器模块和所述第一反渗透模块相对于彼此定向。
17. —种水处理系统，包括包括第一歧管的过滤器模块，所述第一歧管具有输入端口、第一中间 端口、第二中间端口和输出端口，所述过滤器模块具有流体连接在所述输 入端口和所述第 一 中间端口之间的第 一过滤筒，以及流体连接在所述第二 中间端口和所述输出端口之间的第二过滤筒；和固定到所述过滤器模块并包括第二歧管的第一反渗透模块，所述第二 歧管具有直接流体连接的第一 RO输入端口和第二 RO输入端口 、直接流体 连接的第一 RO输出端口和第二 RO输出端口 、以及直接流体连接的第 一排 放端口和第二排放端口，所述第一反渗透模块具有安装在所述第二歧管上并流体连接在所述第一 RO输入端口和所述第一 RO输出端口之间的第 一反 渗透筒；其中所述过滤器模块的第 一 中间端口与所述第 一反渗透模块的第一 RO输入端口对准并流体连接，以及所述第 一反渗透^^莫块的第一 RO输出端 口与所述过滤器模块的第二中间端口对准并流体连接。
18. 如权利要求17的水处理系统，其中所述第一反渗透模块还包括安 装在所述第二歧管上并与所述第一反渗透筒并联流体连接的第二反渗透拔同。
19. 如权利要求17的水处理系统，还包括第二反渗透模块，所述第二 反渗透模块具有与所述第 一反渗透模块的第二 RO输入端口连接的另一 RO 输入端口 ，以及与所述第 一反渗透模块的第二 RO输出端口连接的另一 RO 输出端口 。
20. 如权利要求19的水处理系统，其中所述第一反渗透模块和所述第 二反渗透模块每一个还都包括第一排放端口和第二排放端口 ，其中所述第 一反渗透模块的第一排放端口与所述第二反渗透模块的第二排放端口连接。
21. 如权利要求17的水处理系统，其中所述过滤器模块包括第一安装 托架，以及所述第一反渗透模块包括接触所述第一安装托架的第二安装托 架，其中所述第一安装托架和所述第二安装托架中的一个具有销，并且所 述第一安装托架和所述第二安装托架中的另一个包括孔，该孔容纳所述销 以使所述过滤器模块和所述第一反渗透模块相对于彼此定向。
全文摘要
本发明披露一种水处理系统。该水处理系统包括过滤器模块(12)和固定到过滤器模块(12)的反渗透模块(14)。过滤器模块(12)包括两个过滤筒(18，24)。组件的模块化结构使过滤器模块(12)能够具有作为独立的前过滤器和后过滤器连接的两个过滤筒(18，24)或者作为单个两级过滤器串联连接的两个过滤筒(18，24)。类似地，模块化允许多个反渗透模块以菊花链方式连接以提高处理能力。新型托架结构使过滤器模块(12)的端口与反渗透模块(14)上的相应端口对准。
文档编号C02F9/00GK101379001SQ200780004931
公开日2009年3月4日 申请日期2007年1月22日 优先权日2006年2月7日
发明者杜安·S·弗赖穆思, 理查德·M·雷金, 肯尼思·J·西思 申请人:Ge奥斯莫尼克斯公司