本发明涉及净水领域，特别是一种净水系统及其控制方法。
背景技术：
传统净水系统的反渗透膜过滤装置的浓水出口直接连接排污管路，存在着回收率低，浓水排放量多的缺点。为提高净水系统的回收率，现有技术中对传统净水系统进行了结构上的改进，在反渗透膜过滤装置的浓水出口处连接一个排污管路和一个回水管路，排污管路进行浓水的排放，回水管路将浓水引入反渗透膜过滤装置的进水口进行再利用，通过交替打开排污管路和回水管路的方式使得部分浓水能够被引入反渗透膜过滤装置进行过滤，从而提高了净水系统的回收率。但是在水质较差的应用环境中，利用回水管路进行回水极容易造成反渗透膜的脏堵，严重缩减了反渗透膜的使用寿命。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种能够延长过滤装置的滤材使用寿命的净水系统及其控制方法。
为达上述目的，一方面，本发明采用如下技术方案：
一种净水系统，包括过滤装置，所述过滤装置具有进水口、浓水出口和净水出口，所述浓水出口连接有浓水排放单元，所述浓水排放单元包括多条支路，在所述多条支路中能够形成回水流路和第一排水流路，所述回水流路将所述过滤装置的浓水出口和进水口连通，所述第一排水流路用于将所述过滤装置的浓水排出，所述浓水排放单元还包括能够进行反冲洗的回水过滤单元，所述回水流路和所述第一排水流路均流经所述回水过滤单元，且所述回水流路在所述回水过滤单元中的流动方向与所述第一排水流路在所述回水过滤单元中的流动方向相反。
优选地，所述回水流路为节流状态；和/或，
所述第一排水流路为节流状态；和/或，
所述多条支路中能够形成全开的内循环冲洗流路，所述内循环冲洗流路将所述过滤装置的浓水出口和所述进水口连通；和/或，
所述多条支路中能够形成全开的排废流路，所述排废流路用于将所述过滤装置的浓水排出。
优选地，所述回水过滤单元包括滤材、位于滤材一侧的第一侧空间和位于滤材另一侧的第二侧空间，所述浓水排放单元还包括排水管，所述多条支路包括第一支路、第二支路、第三支路和/或第四支路，
所述第一支路的第一端与所述过滤装置的浓水出口连通，第二端与所述第一侧空间连通；
所述第二支路的第一端与所述过滤装置的浓水出口连通，第二端与所述第二侧空间连通；
所述第三支路的第一端与所述第一侧空间连通，第二端连接所述排水管；
所述第四支路的第一端与所述第二侧空间连通，第二端接入所述过滤装置的进水口的上游侧管路。
优选地，所述回水过滤单元内具有相互独立的第一过滤支路和第二过滤支路，所述第一支路与所述第一过滤支路的一端连接，所述第四支路与所述第一过滤支路的另一端连接，所述第三支路与所述第二过滤支路的一端连接，所述第二支路与所述第二过滤支路的另一端连接。
优选地，所述第一侧空间选择性地与所述第一支路或所述第三支路连通；和/或，
所述第二侧空间选择性地与所述第二支路或所述第四支路连通。
优选地，所述第一支路上设置有第一开关装置，所述第三支路上设置有第三开关装置；或者，
所述第一侧空间通过第一切换阀分别连接所述第一支路和所述第三支路。
优选地，所述第二支路上设置有第二开关装置，所述第四支路上设置有第四开关装置或者单向装置，所述单向装置仅允许水流向所述过滤装置的进水口方向流动水支路；或者，
所述第二侧空间通过第二切换阀分别连接所述第二支路或所述第四支路。
优选地，所述多条支路还包括连接支路，所述连接支路具有节流状态，
节流状态的连接支路、第一支路、回水过滤单元和第四支路形成所述回水流路，节流状态的连接支路、第二支路、回水过滤单元和第三支路形成所述第一排水流路。
优选地，所述连接支路具有全开状态，所述连接支路的一端连接所述过滤装置的浓水出口，另一端分别连接所述第一支路和所述第二支路，全开状态的连接支路、第一支路和第三支路形成所述排废流路，全开状态的连接支路、第二支路和第四之路形成所述内循环冲洗流路；或者，
所述连接支路的一端连接所述第二侧空间，另一端分别连接所述第二支路和所述第四支路，所述第一支路和所述第三支路形成所述排废流路，所述第二支路和所述第四支路形成所述内循环冲洗流路。
优选地，所述第一支路或所述第四支路上设置有第一节流装置；和/或，
所述第二支路或者所述第三支路上设置有第二节流装置。
优选地，所述浓水排放单元还包括第五支路，所述第五支路的一端与所述过滤装置的浓水出口连通，另一端连接所述排水管，所述第五支路能够形成所述净水系统的第二排水流路，所述第五支路构造为具有节流状态。
优选地，所述第五支路上设置有第三节流装置。
优选地，所述第三节流装置包括第三废水比或者第二废水比电磁阀。
另一方面，本发明采用如下技术方案：
一种用于控制如上所述的净水系统的控制方法，所述净水系统具有脉冲回流制水模式，所述控制方法包括：在所述脉冲回流制水模式下，控制所述净水系统在第一状态和第二状态之间交替运行，在所述第一状态，控制所述第一排水流路流通，所述回水流路截止，在所述第二状态，所述第一排水流路截止，所述回水流路流通。
优选地，所述净水系统具有冲洗模式，所述控制方法包括：在所述冲洗模式下，控制所述净水系统在第三状态和第四状态之间交替运行，在所述第三状态，控制所述内循环冲洗流路流通，所述排废流路截止，在所述第四状态，控制所述内循环冲洗流路截止，所述排废流路流通。
本发明提供的净水系统中具有回水流路和第一排水流路，回水流路和第一排水流路均流经回水过滤单元，且回水流路在回水过滤单元中的流动方向与第一排水流路在回水过滤单元中的流动方向相反，从而使得回水过滤单元对回水流路上的浓水进行过滤，以延长过滤装置的使用寿命，在排水时对回水过滤单元进行反向冲洗，以延长回水过滤单元的使用寿命。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出本发明具体实施方式提供的净水系统的示意图之一；
图2示出本发明具体实施方式提供的净水系统的示意图之二；
图3示出本发明具体实施方式提供的净水系统的示意图之三；
图4示出本发明具体实施方式提供的净水系统的示意图之四；
图5示出本发明具体实施方式提供的净水系统的示意图之五；
图6示出本发明具体实施方式提供的净水系统的示意图之六；
图7示出本发明具体实施方式提供的净水系统的示意图之七；
图8示出本发明具体实施方式提供的净水系统的示意图之八。
图中，103、进水阀；104、稳压泵；105、水质检测装置；106、第二逆止阀；200、预处理单元；300、反渗透膜过滤装置；400、浓水排放单元；411、第一支路；412、第一开关装置；421、第二支路；422、第二开关装置；431、第三支路；432、第三开关装置；441、第四支路；442、第四开关装置；443、逆止阀；451、第五支路；452、第三废水比；453、第二废水比电磁阀；461、连接支路；462、第一废水比电磁阀；471、排水管；481、第五开关装置；482、第六开关装置；483、第一废水比；484、第二废水比；485、第一切换阀；486、第二切换阀；49、回水过滤单元；491、第一过滤支路；492、第二过滤支路；500、出水单元；511、压力桶管道；512、压力桶；513、高压开关；521、纯水管道；522、鹅颈水龙头；523、后处理单元。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
可以理解的是，本申请中所述的废水比指的是在净水设备正常使用过程中节流程度不可调的节流装置。
本申请提供了一种净水系统，典型地，如图1所示，包括经管路依次连接预处理单元200、过滤装置、浓水排放单元400以及出水单元500。预处理单元200优选经减压阀连接原水进口，原水经减压阀减压后进入预处理单元200进行预处理，然后经过滤装置进行过滤，过滤后的净水进入出水单元500，浓水进入浓水排放单元400。其中，预处理单元200可以采用串联或并联方式，包括但不限于是pp棉+活性炭、折纸滤芯+活性炭、超滤膜+活性炭和两支gac并联等。预处理单元200依次经低压开关102、进水阀103和稳压泵104与过滤装置连接。过滤装置例如可以为反渗透膜过滤装置300，当然，可以理解的是，反渗透膜过滤装置300也可以由其他具有过滤功能的结构替代。反渗透膜过滤装置300具有进水口、浓水出口和净水出口，其中，进水口与稳压泵104连接，净水出口连接出水单元500，出水单元优选包括两条支路，一条为压力桶管道，压力桶管道的末端连接压力桶，压力桶管道上优选设置有高压开关；另一条为纯水管道521，纯水管道521的末端连接鹅颈水龙头522，纯水管道521上优选设置有后处理单元523，后处理单元523例如可以为复合滤芯(例如碳棒+超滤膜)或者后置活性炭滤芯，经处理后的净水可经压力桶管道进入压力桶中储存，也可经纯水管道521以及鹅颈水龙头522流出供用户使用。在其他的实施例中，也可以省去压力桶。
浓水出口连接浓水排放单元400，浓水排放单元400包括多条支路，在多条支路中能够形成回水流路和第一排水流路，其中，回水流路将反渗透膜过滤装置300的浓水出口和进水口连通，第一排水流路用于将反渗透膜过滤装置300的浓水排出净水系统。
为了避免水质较差时回水引起反渗透膜过滤装置300的脏堵，浓水排放单元400还包括能够进行反冲洗的回水过滤单元49，回水流路和第一排水流路均流经回水过滤单元49，且回水流路在回水过滤单元49中的流动方向与第一排水流路在回水过滤单元49中的流动方向相反，如此，利用回水过滤单元49对回水流路上的浓水进行过滤，以延长反渗透膜过滤装置300的使用寿命，在排水时对回水过滤单元49进行反向冲洗，以延长回水过滤单元49的使用寿命。
优选地，回水流路和第一排水流路为节流状态。为进一步提高对反渗透膜过滤装置300的冲洗效果，进一步优选地，在多条支路中还形成有全开的内循环冲洗流路和全开的排废流路，内循环流路将反渗透膜过滤装置300的浓水出口和进水口连通，排废流路用于将反渗透膜过滤装置300的浓水排出，如此，在对反渗透膜过滤装置300进行冲洗时，能够使得水流在进水口、反渗透膜的进水侧空间以及浓水出口之间形成高速的循环流动，由于内循环冲洗流路为全开状态，使得水在滤材表面形成高流速，堆积在滤材表面的污垢很容易被高速流动的水冲刷掉，冲掉的污垢可经排废流路排出净水系统，从而能够有效延长反渗透膜过滤装置300的使用寿命，另外，由于是通过水的内循环对滤材进行冲洗，有效节约水资源。内循环冲洗流路和排废流路可以流经回水过滤单元，以通过回水过滤单元对流经其的水中的赃物进行一定的拦截，当然，可以理解的是，内循环冲洗流路和排废流路也可以不流经回水过滤单元，以增大水流的流速。
如此，使得净水系统可以根据具体工况进行各种模式的切换，例如，净水系统具有冲洗模式，在冲洗模式下，控制净水系统在第三状态和第四状态之间交替运行，在第三状态，控制内循环冲洗流路流通，排废流路截止，使得水流在进水口、反渗透膜的进水侧空间以及浓水出口之间形成高速的循环流动，实现对反渗透膜的有效冲洗，在第四状态，控制内循环冲洗流路截止，排废流路流通，从而将冲洗后的污垢迅速排出净水系统。
再例如，净水系统还具有脉冲回流制水模式，在脉冲回流制水模式下，控制净水系统在第一状态和第二状态之间交替运行，在第一状态，控制第一排水流路流通，回水流路截止，此时排出的浓水流量较大，回收率较低，在该状态下，第一排水流路还能够对回水过滤单元49进行反冲洗，在第二状态，第一排水流路截止，回水支路流通，由浓水出口排出的浓水经回水过滤单元49过滤后返回到反渗透膜过滤装置300的进水口重新进行过滤，此时回收率较高。通过控制净水系统在第一状态和第二状态之间交替运行，一方面能够扰乱反渗透膜结垢，另一方面能够保持反渗透膜的膜前压力稳定，另外，通过控制第一状态和第二状态的运行时间能够调节净水系统的回收率(后面有具体介绍)。
多条支路的设置方式以及连接方式不限，能够形成上述的流路即可，例如，在图1所示的实施例中，回水过滤单元49包括滤材、位于滤材一侧的第一侧空间和位于滤材另一侧的第二侧空间，浓水排放单元400还包括排水管471，多条支路包括第一支路411、第二支路421、第三支路431和第四支路441，其中，第一支路411的第一端与反渗透膜过滤装置300的浓水出口连通，第二端与第一侧空间连通，第二支路421的第一端与反渗透膜过滤装置300的浓水出口连通，第二端与第二侧空间连通，第三支路431的第一端与第一侧空间连通，第二端连接排水管471，第四支路441的第一端与第二侧空间连通，第二端接入反渗透膜过滤装置300的进水口的上游侧管路，如此，第一侧空间选择性地与第一支路411或第三支路431连通，第二侧空间选择性地与第二支路421或第四支路441连通，以形成上述的第一排水流路、回水流路、排废流路以及内循环冲洗流路。
实现第一侧空间选择性地与第一支路411或第三支路431连通，第二侧空间选择性地与第二支路421或第四支路441连通的方式例如可以是如图1所示，在第一支路411上设置第一开关装置412、第二支路421上设置第二开关装置422、第三支路431上设置第三开关装置432、第四支路441上设置第四开关装置442，通过第一至第四开关装置的开关来实现第一侧空间与第一支路411和第三支路431的选择性连通以及第二侧空间与第二支路421和第四支路441的选择性连通。
第四开关装置442可以由单向装置替代，例如，单向装置为图4所示的逆止阀443。
在替代的实施例中，第一开关装置412和第三开关装置432可由第一切换阀485替代，第一侧空间通过第一切换阀485分别连接第一支路411和第三支路431，例如，在图5所示的实施例中，第一切换阀485的a口连接第一侧空间，b口连接第一支路411，c口连接第三支路431，a口能够在b口和c口之间切换连通。类似地，第二开关装置422和第四开关装置442可以由第二切换阀486替代，第二侧空间通过第二切换阀486分别连接第二支路421和第四支路441，例如，在图5所示的实施例中，第二切换阀486的d口连接第二侧空间，e口连接第二支路421，f口连接第四支路441，d口能够在e口和f口之间切换连通。
进一步地，多条支路还包括连接支路461，该连接支路461具有节流状态，如此，节流状态的连接支路461、第一支路411、回水过滤单元49和第四支路441形成回水流路，节流状态的连接支路461、第二支路421、回水过滤单元49和第三支路431形成第一排水流路。进一步地，连接支路461还具有全开状态，如此，全开状态的连接支路461、第一支路411和第三支路431形成排废流路，全开状态的连接支路461、第二支路421和第四支路441形成内循环冲洗流路，此时，如图1、2、4、5和8所示，连接支路461的一端连接反渗透膜过滤装置300的浓水出口，另一端分别连接第一支路411和第二支路421，连接支路461上设置有第一废水比电磁阀462，第一废水比电磁阀462构造为通电全开，断电节流，通过控制第一废水比电磁阀462的通断电来控制连接支路461的节流和全开状态。
在替代的实施例中，如图3所示，连接支路461也可以设置在第二侧空间与第二支路421、第四支路441之间，即，连接支路461的一端连接第二侧空间，另一端分别连接第二支路421和第四支路441，此时，第一支路411和第三支路431形成排废流路，第二支路421和第四支路441形成内循环冲洗流路。
进一步优选地，浓水排放单元400还包括第五支路451，第五支路451的一端与反渗透膜过滤装置300的浓水出口连通，另一端连接排水管471，第五支路451形成净水系统的第二排水流路，第五支路451具有节流状态和全开状态，例如，在图1所示的实施例中，第五支路451上设置有第二废水比电磁阀453，第二废水比电磁阀453构造为通电全开，断电节流，系统在脉冲回流制水模式下，第五支路451处于节流状态并能够持续进行排废，系统还可将全开状态下的第五支路451形成排废流路进行排废，当然，可以理解的是，第二废水比电磁阀453也可以替换为如图2所示的第三废水比452，而利用系统中的其他管路形成全开的排废流路，例如，利用图1中的连接支路461、第一支路411、第三支路431和排水管471形成全开的排废流路。
进一步优选地，如图6至图8所示，回水过滤单元49内具有相互独立的第一过滤支路491和第二过来支路492，第一过滤支路491的一端连接第一支路411，另一端连接第四支路441，第二过滤支路492的一端连接第三支路431，另一端连接第二支路421，如此，仅在第一支路411和第四支路441的两者任一上设置一个第五开关装置481，第二支路421和第三支路431两者任一上设置一个第六开关装置482即可。为了保证第一支路411和第四支路441能够形成节流的回水流路，第二支路421和第三支路431能够形成节流的第一排水流路，可以在第一支路411和第四支路441两者任一上设置第一节流装置，第二支路421和第四支路441两者任一上设置第二节流装置，例如，在图6所示的实施例中，第一废水比483和第五开关装置481均设置在第一支路411上，第二废水比484和第六开关装置482均设置在第二支路421上，或者，在图7所示的实施例中，第一废水比483设置在第三支路431上，第二废水比484设置在第四支路441上，第五开关装置481设置在第一支路411上，第六开关装置482设置在第二支路421上。替代的实施例中，如图8所示，也可以通过设置连接支路461并在连接支路461上设置第一废水比电磁阀462的方式实现回水流路和第一排水流路的形成。
下面以图1所示的净水系统具体介绍其控制方法，图2至图8所示结构形式的净水系统的控制方法与图1类似，不再赘述。
在净水系统运行脉冲回流制水模式时，控制第一废水比电磁阀462断电节流，控制净水系统在第一状态与第二状态之间交替运行，在第一状态，打开第二开关装置422和第三开关装置432，关闭第一开关装置412和第四开关装置442，反渗透膜过滤装置300的浓水出口流出的水依次经连接支路461、第二支路421、回水过滤单元49、第三支路431和排水管471排出净水系统，在第二状态，关闭第二开关装置422和第三开关装置432，打开第一开关装置412和第四开关装置442，反渗透膜过滤装置300的浓水出口流出的水依次经连接支路461、第一支路411、回水过滤单元49和第四支路441返回到反渗透膜过滤装置300的进水口重新进行过滤。如此，使得反渗透膜表面的水质环境不断发生变化，即可扰乱反渗透膜结垢，从而有效保护反渗透膜，同时，在两种状态下，流经稳压泵的水流量基本不变，因此能够保持反渗透膜的膜前压力稳定。优选地，当净水系统进入脉冲回流制水模式时首先在第一状态下运行。
在净水系统运行冲洗模式时，控制第一废水比电磁阀462通电全开，控制净水系统在第三状态和第四状态之间交替运行，在第三状态，打开第二开关装置422和第四开关装置442，关闭第一开关装置412和第三开关装置432，反渗透膜过滤装置300的浓水出口流出的水依次经连接支路461、第二支路421和第四支路441返回到反渗透膜过滤装置300的进水口，从而形成水流的高速循环流动，以对反渗透膜的有效冲洗，在第四状态，打开第一开关装置412和第三开关装置432，关闭第二开关装置422和第四开关装置442，反渗透膜过滤装置300的浓水出口流出的水依次经连接支路461、第一支路411、第三支路431和排水管471排出净水系统，从而将冲洗后的污垢迅速排出净水系统。在替代的实施例中，在净水系统运行冲洗模式时，还可以控制净水系统进入第五状态，第五状态下，第一开关装置412和第四开关装置442打开，第二开关装置422和第三开关装置432关闭，如此，反渗透膜过滤装置300的浓水出口流出的水依次经连接支路461、第一支路411、回水过滤单元49和第四支路441返回到反渗透膜过滤装置300的进水口，从而形成水流的高速循环流动，以对反渗透膜的有效冲洗。优选地，当净水系统进入冲洗模式模式时首先在第四状态下运行。
上述对各个电磁阀的控制可由控制单元来实现，控制单元的具体结构不限，能够实现上述的控制功能即可，例如可以为单片机、控制芯片等。
进一步优选地，净水系统还包括用于检测原水或反渗透膜过滤装置300排出的浓水的tds值的水质检测装置105，从而可根据检测的tds值对浓水排放单元400进行控制(后面有具体介绍)。
进一步地，由于第一状态下的回收率较低，而第二状态下的回收率较高，因此，可通过控制第一状态和第二状态的持续时间即可对净水系统的整体回收率进行精确的调节，并可实现无级调节且调节范围广，从而适应不同水质的需求。
具体地，通过控制第一状态下的持续时间a和第二状态下的持续时间b来调节综合回收率。优选地，时间b与时间a的比值b/a随检测的tds值增大而减小，即，tds值越大，说明水质越差，则控制第一状态的持续时间增加，以避免反渗透膜结垢。例如，将tds值划分为4个范围，不同的tds值范围与时间比的对应关系如下表所示。
表中，t1<t2<t3，0＜k1＜k2＜k3＜k4。
在替代的实施例中，也可以通过水质监测装置检测的tds值确定净水系统的回收率，例如，将tds划分为4个范围，不同的tds范围与回收率的对应关系如下表所示。
表中，t1<t2<t3，n＞m1＞m2＞m3＞m4＞m。其中，m为第一状态下的回收率，n为第二状态下的回收率，且m＜n，再根据设定的回收率通过电控程序选择a和b的比例，在一个具体的实施例中，设第一状态下的纯水流量为v1、浓水+纯水流量为w1，第二状态下的纯水流量为v2，浓水+纯水流量为w2，回收率x＝(v1*a+v2*b)/(w1*a+w2*b)，则得到b/a＝(x*w1-v1)/(v2-x*w2)。
本申请提供的净水系统及其控制方法可广泛应用于各种净水产品中，例如净水机、饮水机等。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。