专利名称：可有效并可靠地去除不同大小的各种污染物的净水系统的制作方法
各种污染物的净水系统本发明涉及用于净化原水如自来水和地下水以为生活或商业用途提供饮用水的净水系统。
在这类净水系统中，以各种方式进行原水的灭菌。作为当今一种技术趁势，已广泛使用中空纤维膜组件(市面有售)来杀灭微生物和细菌并抑制其生长或繁殖。同时也使用一种装置来进行原水的电解和/或使用另一种装置以产生适宜量的氯。
一般情况下，原水如自来水和地下水含有各种污染物即残余氯如次氯酸(HClO-)、霉味、三卤甲烷、氯化有机化合物、颜料等。在作为水处理系统的净水系统中，人们将原水通过过滤器(一般是活性炭过滤器)以被吸附物质的形式将上述污染物吸附并去除。因此，通过过滤器原水被过滤或净化成过滤水。
随着时间的推移，被吸附物质将在过滤器上累积，而微生物和细菌也将在过滤器中生长。被吸附物质的累积和微生物及细菌的生长使得原水不能均匀流过过滤器。这导致过滤器性能变坏。关于这一点，可在上述净化操作持续一段预定时间后进行一再生操作。在再生操作中，将一电压施加到过滤器以产生焦耳热。这种在过滤器的发热用来从过滤器中解吸已吸附物质并杀灭和解吸生长在过滤器的微生物和细菌。通过与过滤器连接的排放管将解吸物质以及已被杀灭和解吸的微生物和细菌排出。
然而，上述常规净水系统仅有一个安置在系统中的过滤器。假设将该过滤器设计成以除去氯化有机化合物为一主要目标，并且过滤器具有大量的流水通道，那么每一个流水通道的直径相应于所述氯化有机化合物。在这种情况下，尺寸较小的标准玻璃碟计数细菌可允许通过该过滤器。这就导致细菌在过滤器下游的管中生长。
另一方面，周期性进行的再生操作要求一相对较长的时间以完全除去吸附在过滤器上的氯化有机化合物。再生操作期间，净化水的供应被中断。从使用性能的角度来看，再生操作的时间间隔不能被缩短。然而如果延长该时间间隔，则可能导致发生上述细菌在过滤器中生长的情况。
为了避免再生操作间隔时间细菌的生长，我们建议除了再生操作外，再结合一灭菌操作。通过一在段短的时间内将一电压施加到过滤器来进行灭菌操作。
然而，虽然可以有效地杀灭细菌，但灭菌操作的这种结合都带来另外一个问题，即灭菌操作后净化水供应期间被杀灭的细菌将混进净化水中。
因而本发明的一个目的是提供可有效并可靠地从原水中除去各种污染物以生产净化水的净水系统。
本发明的另一目的是提供上述类型的净水系统，它可杀灭包含在各种污染物或原水中的细菌。
本发明的再一目的是提供上述类型的净水系统，它可防止被杀灭的细菌混进净化水中。
随着本说明书叙述的进行，本发明的其它目的将变得显而易见。
根据本发明，提供一净水系统，包括用于过滤原水的放置在原水流中的第一过滤器以制得过滤水。该第一过滤器是导电的，并具有许多原水流经其中的流水通道。每一流水通道具有第一直径。该净系统还包括与第一过滤器相连接的电压施放装置，用于将电压施加到第一过滤器上以杀灭被第一过滤器捕获的细菌，以及安置在第一过滤器的下游，用于过滤所述过滤水的第二过滤器。第二过滤器具有大许多所述过滤水通过其中的流水通道，第二过滤器每一个所述流水通道具有比第一直径小的第二直径。
图1是根据本发明一实施方案的净水系统的截面图。
现在将参照附图对本发明的一优选实施方案进行描述。
参照图1，根据本发明一实施方案的净水系统1用于从原水中去除各种污染物如三卤甲烷及有机物质，它包括用于贮存原水如自来水的圆筒形水槽10。该水槽10具有分别被上盖和下盖11和12封闭的上端和下端。水槽10以及上下盖11和12都用绝缘材料如聚丙烯树脂制成。上盖11装有与水龙头相连(图中未示出)、用于以本领域公知的方式提供净化水的出口水门11a。下盖12装有用于将原水导入所述水槽10的入口水门12a。入口水门12a与带有供水阀13a、预过滤器13b和止回阀13c的供水管13相连。供水阀13a用来允许和原水和通过。止回阀13c用于防止水从水槽10中倒流。入口水门12a同时与带有排出阀14a的排放管14相连。另一方面，出口水门11a与带有导气阀15a的导气管15相连。当导气阀15a和排出阀14a关闭而供水阀13a开启时，原水被送进水槽10中。反之，当导气阀15a和排出阀14a开启出从水阀13a关闭时，原水则从水槽10中排出。
圆筒状的第一过滤器20被置于水槽10中以过滤原水来制得过滤水。第一过滤器20由具有导电性的活性炭纤维以及大量的流水通道组成，每一个流水通道的第一直径在400-500μm之间。第一过滤器20具有被上盖11通过扁平状的第一电极21托住的上端以及被夹架23通过扁平状的第二电极22托住的下端。第一和第二电极21和22的组合称为电压施加装置。
夹架23由例如聚亚苯基树脂的绝缘材料制成。当在预定的时间间隔在第一和第二电极21和22之间施加一交流电压时，第一过滤器20产生焦耳热以解吸已被第一过滤器20吸附的三卤甲烷和各种有机物质并杀灭和解吸生长在第一过滤器20上的细菌。
环形通道24被限定在第一过滤器20的外表面和水槽10的内表面之间，以和入口水门12a相连接。水槽10内，经入口水门12a导入的原水经通道24流进第一过滤器20。在第一过滤器20的下端和上盖12之间插入一导电线圈弹簧25。所述线圈弹簧25用于将第一过滤器20推向上盖11，使得第一过滤器20被固定地夹在水槽10中。第一过滤器20装有温度传感器26以检测第一过滤器20的温度。
在第一过滤器20内放置一柱形第二过滤器27以过滤所述过滤水制得净化水。第二过滤器27具有大量的流水通道，每一个流水通道具有不大于0.5μm的第二直径。这即意味着第二直径小于第一直径。
第二过滤器27包括一个中空纤维膜过滤器。所述中空纤维膜过滤器包含一束数以万计的中空纤维，每一根中空纤维外径为45μm，内径为24μm。所述中空纤维由耐热和耐压树脂材料制成，具有从原水中分离污染物或过滤原水的能力。因而，第二过滤器27用于捕获致病细菌如埃希氏大肠杆菌(在2μm的数量级)和葡萄状球菌(4μm)。
以下将描述所述净水系统的净化、再生和灭菌操作。
在净化操作中，导气阀15a和排出阀14a关闭而供水阀13a开启。随后原水经供水阀13a、预过滤器13b和止回阀13c进入水槽10。在水槽10内，原水经通道24流进第一过滤器20中。尺寸相对较大的各种污染物作为捕获物质为第一过滤器20所捕获，然后原水流进第二过滤器27以捕获相对尺寸较小的各种细菌，如致病细菌如埃希氏大肠杆菌和葡萄状球菌。因此原水被第一和第二过滤器20和27净化成净化水。净化水经出口水门11a通过水龙头(图中未示出)向外供应。
作为对水龙头开启时产生的供水信号的回应，上述净化操作重复进行。随着时间的推移，被捕获物质累积在第一过滤器20中，导致细菌的生长或繁殖。被捕获物质的累积和细菌的生长使菌原水不能均匀地流经第一过滤器20。这导致第一过滤器20性能的变坏。由于以上原因，必须将被捕获物质和细菌从第一过滤器20中除去以再生第一过滤器20。到此时，上述净化操作持续了一段预定的时间后进行再生操作。
在再生操作中，导气阀15a的排出阀14a开启而供水阀13a关闭。随后水槽10内的原水经排出阀14a排出。原水排出后，在第一和第二电极21和22之间施加一交流电压以加热第一过滤器20。当加热第一过滤器20时，吸附在或累积在第一过滤器20上的三卤甲烷、有机物质以及其它各种污染物被解吸，并且生长在第一过滤器20上的细菌被杀灭和解吸。施加交流电压后，导气阀15a及排出阀14a关闭而供水阀13a重新开启。随后经供水阀13a预过滤器13b和止回阀13c将预定量的原水送进水槽10中。当预定量原水被送进水槽10后，开启导气阀15a和排出阀14a而关闭供水阀13a。随后将水槽10中的原水经排出阀14a排出。因此，三卤甲烷、有机物质以及被杀灭的细菌与原水一起被排放。经过预定一系列时间重复进原水和排放原水，第一过滤器20被清洗。在上述再生操作中也同时加热第二过滤器27，这是因为当第一过滤器20如上述般被加热时，水槽10的温度将上升。因而吸附到第二过滤器27的细菌也被杀灭。
以预定的时间间隔重复上述再生操作。然而在每次间隔中细菌可能被吸附到第一吸附器20上。考虑到这一点，对第一过滤器20进行灭菌操作。当再生操作停止以及供水阀13a关闭时，通过在第一和第二电极21和22之间施加一所需时间的交流电压进行灭菌操作。通过灭菌操作，第一过滤器20被加热并以类似于再生操作的方式进行灭菌。如果灭菌期间被杀灭的细菌从第一过滤器20中解吸出来，它们将被第二过滤器27所捕获。因此可防止被杀灭细菌混合在随后进行的净化操作的净化水中。
根据所述净水系统1，原水中各种污染物和细菌可有效地被第一和第二过滤器20和27所捕获。因此可避免细菌在第一和第二过滤器20和27的管下游处的生长。另外，被捕获的细菌皆不浓集于第一和第二过滤器20和27上，因而避免了第一和第二过滤器为被捕获的细菌所填满而阻碍原水通过其中的均匀流动。此外，从第一过滤器20解吸下来的被杀灭细菌为第二过滤器27所捕获，从而避免了混进净化水中。
在净水系统1中，再生操作排出的原水通过开启导气阀15a和排出阀14a得以自由地或自然地流下。如果在排出阀14a旁安置一吸气器(图中未示出)以抽吸水槽10中的空气，则通过使用该吸气器可将水槽10中的原水排出。
虽然本发明迄今已连同其单一优选实施方案进行了描述，但本领域技术人员将可以容易地将本发明付诸于各种其它形式的实践上。第二过滤器不受上述中空纤维膜过滤器的限制，也可使用其它类型，只是要确保流水通道的直径不大于0.5μm。如可利用包含大量片状过滤薄膜堆积形成环形结构的层压过滤器。或者也可使用包含在其管壁带有一系列流水通道的耐热耐压管以及附在该管上的片状过滤薄膜的管式薄膜过滤器。过滤器可用金属材料如不锈钢代替树脂材料来成型。或者可利用由压力成型的活性炭粉末获得的压缩活性炭过滤器。
权利要求
1.一净水系统，包括置于原水流中用于将所述原水过滤产生过滤水的第一过滤器，所述第一过滤器是导电的并具有许多所述原水流过其中的流水通道，每个所述第一过滤器的流水通道具有第一直径；与所述第一过滤器连接的电压施加装置，用于将一电压施加到所述第一过滤器上以灭杀被所述第一过滤器捕获的细菌；和置于所述第一过滤器下游、用来过滤所述过滤水的第二过滤器，所述第二过滤器具有许多所述过滤水流经其中的流水通道，每个所述第二过滤器的流水通道具有小于所述第一直径的第二直径。
2.如权利要求1所述的净水系统，其中所述第一过滤器为圆筒形，所述第二过滤器置于所述第一过滤器内。
3.如权利要求2所述的净水系统，其中所述原水流被导向所述第一过滤器的外围。
4.如权利要求1所述的净水系统，共中所述第一过滤器包含大量活性碳纤维，所述第一过滤器的流水通道位于所述活性碳纤维的中间。
5.如权利要求4所述的净水系统，其中所述第一直径在400-500μm之间。
6.如权利要求1所述的净水系统，其中所述第二过滤器包含大量中空纤维，它们由能够过滤所述原水的树脂材料所构成。
7.如权利要求6所述的净水系统，其中所述第二直径不大于0.5μm。
全文摘要
在一净水系统中,第一过滤器(20)被置于原水流中以将原水过滤产生过滤水,第二过滤器(27)被置于第一过滤器的下游以过滤所述过滤水。第一过滤器是导电的并具有大量原水流经其中的流水通道。第个第一过滤器的流水通道都具有第一直径。在操作间隔时,将一电压施加到第一过滤器上灭杀被第一过滤器所捕获的细菌。第二过滤器具有大量过滤水流经其中的流水通道。每个所述第二过滤器的流水通道具有小于第一直径的第二直径。
文档编号C02F1/48GK1182055SQ97121579
公开日1998年5月20日 申请日期1997年10月28日 优先权日1996年10月29日
发明者佐藤元春, 渡边一重, 须贺隆明 申请人:三电有限公司