净水器陶瓷滤芯过滤及反冲方法

专利名称：净水器陶瓷滤芯过滤及反冲方法
技术领域：
本发明与水处理行业有关，具体涉及到饮用水的深度过滤、净化方面。
背景技术：
目前，净水器在国内使用已比较普及。在使用饮用水时，采用净水器对水中及输水 管路引起杂质等进行深度过滤，较好地保护了使用者的健康。然而，随着净水器的推广，它 们在应用方面的缺陷以及不足也逐步暴露出来了。净水器的滤芯在使用一段时间后，滤芯 滤料的被杂质逐渐堵塞及吸附在滤料外表面导致过滤、吸附效果明显下降，而且，随着滤芯 截留下来的杂质越来越多，往往会使该滤芯杂质的“污染”程度超过饮用水本身的“污染”程 度，从而使滤芯成为新的“污染”源。特别是在一些采用PP、PE、PTFE纤维熔喷滤芯、折叠滤 芯、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜的较精细滤芯，由于筛网孔径极小，使用时很容易产生堵塞现 象，影响滤芯寿命。具有反冲功能的净水器，可以对滤芯滤料进行反向冲洗，实现由出水口 向进水口的反向冲洗，将截留在滤芯里的杂质冲出、延长滤芯寿命。然而，对于净水器采用 孔径在1微米以上的微滤级滤芯而言，虽然其滤层承受的反冲水压可以满足滤芯反向冲洗 时的水压要求，但其筛网孔径相对较大，过滤截留杂质的等级较低。而对于具有较高过滤截 留等级的精细滤芯，如采用带支承体的折叠滤芯以及有正、反向压差的超滤膜、纳滤膜压力 式膜组件，其滤芯所能承受的反向反冲洗水压小于正向过滤承受水压。一旦将净水器滤芯 在过滤过程中所承受的工作水压，作为滤芯反向冲洗时的反冲水压，很容易超出精细滤芯 滤层所能承受的水压，使得滤料层受损，出现漏洞导致滤芯失效。由于净水器滤芯处于封闭 状态，使用者很难发现滤芯滤料层经过反冲清洗后是否出现漏洞，导致造成极大隐患，因此 很难对精细滤芯采用反冲洗技术。此外，目前净水器普遍存在“跑炭”现象作为处理有机 物杂质最有效的活性炭滤料中的微粒在饮用水处理过程中，受水压作用影响逐渐向后端移 动渗透。由于现有净水器在颗粒活性炭滤芯与超滤膜、纳滤膜或反渗透膜等精细滤芯之间 通常只设置孔径为1微米的纤维熔喷滤芯或烧结活性炭滤芯过滤截留水中杂质的同时，对 活性炭微粒也起到一定的截留作用。但是，由于孔径相对较大，其截流效果有限，导致活性 炭微粒还是会逐渐堵塞、渗透在精细滤芯的滤层中。同理，位于精细滤芯后面的后置活性炭 滤芯也存在“跑炭”现象，直接影响处理后的饮用水品质。上述缺陷及不足致使净水器很难 得到更广泛普及。

发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种简单实用的净水器陶瓷滤芯过滤及反冲 方法，以克服上述缺陷及不足。本发明所涉及的水处理装置管路中包括水路切换器和受其控制的陶瓷滤芯装置； 该水路切换器设置有反冲排水口，其连接盘的进、出水切换水口串接连通在水处理装置管 路中；其受控盘的进、出切换水口连通受控陶瓷滤芯装置的进、出水口 ；连接盘与受控盘之 间构成密封切换界面，并在对应等分切换位置上分别设置相关切换水口 ；通过连接盘与受控盘上各切换水口的位置相对移动，分别构成受控陶瓷滤芯装置的过滤通道和反冲通道。在正常运行的过滤状态下，连接盘进、出切换水口与受控盘的进、出水口分别密封 对接。自来水由机座进水口进入，经连接盘进水切换水口、受控盘进水切换水口、受控陶瓷 滤芯装置的进、出水口，以及受控盘和连接盘的出水切换水口，最终由机座出水口流出。此 时，水路切换器的反冲排水口被封闭，反冲通道不导通。当水路切换器的连接盘与受控盘沿 密封切换界面相互移动，各对应切换水口切换到反冲位置重新密封对接，使相应受控制的 陶瓷滤芯装置处于反冲通道中水路切换器受控盘的出水切换水口连通连接盘进水切换水 口，构成自来水由机座进水口进入，经连接盘进水切换水口、受控盘出水切换水口、受控陶 瓷滤芯装置的出水口、滤层、进水口、受控盘进水口，再经水路切换器的反冲排水口流出的 反冲水路通道。此时，水路切换器的连接盘出水口被封闭，相应后续过滤通道不导通。在反 冲模式下，受控盘反冲切换进水口，连通受控陶瓷滤芯装置滤层的出水侧端口。该出水侧端 口既可以是二 口滤芯的滤层出水侧端口，也可以是三口滤芯双滤层的中间水口及第二滤层 出水侧端口。相应地，截流在受控陶瓷滤芯装置滤层进水侧以及渗透在滤层中的杂质通过 受控陶瓷滤芯装置进水口、受控盘进水口，以及切换导通的水路切换器反冲排水口管路排 出。对于二水口受控陶瓷滤芯装置，其配套的水路切换器既可以分别采用由连接盘、受控盘 构成的双盘三等分位置、四等分位置或五等分位置模式中的一种，也可以采用由上、下连接 盘、中间受控盘构成的三盘四等分位置或五等分位置模式中的一种。当水路切换器采用双 盘模式时，通常连接盘为动盘；当水路切换器采用三盘模式时，上连接盘的进、出水切换水 口串接在水处理装置管路中；下连接盘的进、出切换水口连通受控陶瓷滤芯装置的进、出水 口 ；位于上、下连接盘之间的中间受控盘为动盘，与上、下连接盘之间构成双密封切换界面； 其进、出切换水口通过下连接盘的切换水口连通受控陶瓷滤芯装置的进、出水口。通过改变 连接盘与受控盘之间的相对位置，分别构成受控陶瓷滤芯装置的过滤通道和反冲通道。所述水路切换器的连接盘与受控盘设置的等分切换位置是对应相同的。不论水路 切换器采用双盘模式还是采用三盘模式，各盘上的切换水口都位于等分切换位置上；各盘 之间的相对移动是以等分位置为单位进行切换的。所述水路切换器既可以仅限于与受其控制的陶瓷滤芯装置配套设置使用，也可以 扩展为与其他受其控制的滤芯装置配套设置使用。根据陶瓷滤层具有孔径小、承受的工作水压高、表面光滑易冲洗的特点，将陶瓷 滤层作为主滤层，设置在微滤滤层与超滤或纳滤滤层之间，承担大部分原来由精细滤芯处 理的较大尺寸杂质截留过滤工作量，并配以相应的水路切换器对陶瓷膜进行经常性反冲清 洗，将杂质反向冲洗排出，从而既保证了过滤精度，又便于反复反冲清洗，显著减轻后置精 细滤芯的过滤负担。所述的受控陶瓷滤芯装置是陶瓷膜层与超滤膜层组合构成的组合精细滤芯。所述的受控陶瓷滤芯装置是陶瓷膜层与纳滤膜层组合构成的组合精细滤芯。以构 成带“梯度”的两级精细过滤通道。所述的受控陶瓷滤芯装置是陶瓷膜层与活性炭滤层组合构成的组合滤芯。既可以 采用管式陶瓷膜，也可以采用板式陶瓷膜与颗粒活性炭或烧结活性炭的组合模式，将陶瓷 膜设置在活性炭滤层的后面，并控制较小的陶瓷膜孔径以便有效截留活性炭滤料中的细微 颗粒，消除“跑炭”对饮用水的影响。在此基础上还可以在活性炭滤层与陶瓷膜滤层之间设置中间水口，使该组合滤芯成为三水口滤芯，以便更容易将杂质或活性炭微粒由中间水口 直接排出。鉴于每个活性炭滤芯中的小尺寸微粒部分的量有限，因此在排除一定量的活性炭 微粒后便不会再出现“跑炭”现象了。为了防止杂质或活性炭微粒堵塞活性炭滤层后面的陶瓷膜，也可以对位于活性炭 滤芯后面的陶瓷膜层设置相应的水路切换器，以便对陶瓷膜进行反冲清洗。所述的受控陶瓷滤芯装置是陶瓷膜层滤芯。既可以采用一种孔径范围的陶瓷膜， 也可以采用不同孔径范围的陶瓷膜，构成带“梯度”的多级过滤通道，以增强过滤效果。此外，受控陶瓷滤芯装置还可以是带中间水口的三水口两级陶瓷膜层滤芯。本发明还可以以成本较低、机械强度更高的多孔纤维超滤膜滤芯取代单孔纤维超 滤膜滤芯，以获得比单孔纤维更精密的过滤效果、更高的机械强度和更低的成本，并与前置 的陶瓷膜层滤芯构成两级精细过滤滤芯。上述的受控陶瓷滤芯装置是三水口双滤层滤芯。将组合陶瓷滤芯装置设置为两个 滤层，并在两滤层之间设置中间水口。对于采用三水口受控陶瓷滤芯装置，相应的水路切换 器可以采用双盘四等分位置、八等分位置，以及三盘五等分位置、八等分切换位置四种模式 中的一种，在等分切换盘上设置一个运行位置和两个反冲位置。通过两次反冲位置切换，依 次对三水口受控陶瓷滤芯装置进行逐级反冲清洗。当水路切换器恢复到过滤通道的运行位 置后，便可以恢复对饮用水的过滤处理。与两水口滤芯相比，采用水路切换器与三水口双滤 层滤芯配套使用，既可以显著提高过滤及反冲质量及效率，又可以节省滤芯空间，以便设置 更多的功能滤芯，其消除“跑炭”效果也更加明显。此外，水路切换器也可以只针对三水口受控陶瓷滤芯装置的陶瓷膜进行单独反冲 处理，此时只设置一个运行位置和一个反冲位置，既充分利用受控陶瓷滤芯装置的滤层空 间，又简化了水路切换器的结构。通过控制上述水路切换器连接盘与受控盘之间的密封切换位置，相应构成的过滤 通道和反冲通道只能择一开通其中一条通道导通的同时，另一条通道则被封闭。在此结构 下，水路切换器的反冲排水口与末级滤芯净水出水管路连通，从而使受控陶瓷滤芯装置滤 层截留的杂质在反冲模式下沿反冲通道，经该水路切换器的反冲排水口、末级滤芯净水出 水管路并最终由净水龙头流出，虽然可以接触水路切换器的反冲排水口，但不能回流，从而 使过滤管路成为单向管路。上述的受控陶瓷滤芯装置陶瓷膜层的公称孔径范围可以是0.便于使用者直接观 察反冲效果。在过滤模式下，末级滤芯净水出水管路中的净水03 0. 5微米，根据陶瓷膜 层的烧结材料及工艺、质量、成本，以及对过滤截留成分及流通量的不同要求，可以选择0.2 微米、0. 1微米和0. 05微米。鉴于受控陶瓷滤芯装置的陶瓷膜能承受较高的正、反向水压， 表面光滑易冲洗，非常适于反冲清洗，其膜层孔径可以做到超滤膜等级范围的特点，因此可 以通过净水器各滤芯滤层孔径的搭配组合，将陶瓷滤层作为主过滤层与水路切换器配套使 用，分担原来由超滤膜滤芯所承担的大部分作用，再配以后置精细滤芯的模式，可以显著提 高净水器的过滤水平、延长精细滤芯寿命、有效消除“跑炭”对饮用水的影响。上述受控陶瓷滤芯装置的陶瓷滤层的烧制材料包括硅藻土、矽藻土材料。本发明与现有饮用水处理方法相比具有以下优点构造简单实用、成本低廉、过滤及反冲效果好；有效消除“跑炭”对饮用水的影响；避免后置精细滤芯因过滤截留负担过 重，以及反冲水压过大出现漏洞导致滤芯失效的现象发生，确保后置精细滤芯使用安全，并 相应延长其寿命。
具体实施例方式本发明的最优实施方式是采用包括陶瓷滤芯膜在内的五级基础过滤通道，并由水 路切换器对受控陶瓷滤芯膜进行反冲清洗的饮用水处理模式采用5 10微米PP纤维滤 芯作为第一级滤芯，过滤截留固体沉淀物、杂质、悬浮物等大颗粒胶体；采用颗粒活性炭作 为第二级滤芯，处理有机物、藻类杂质等；采用孔径为0. 05 0. 5微米的管状陶瓷膜与烧 结活性炭组合滤芯作为第三级主过滤滤芯；采用孔径为0. 005 0. 1微米的超滤膜滤芯 作为第四级精细滤芯；第三、四级滤芯主要用于截留去除水中的悬浮物、胶体微颗粒、细菌 和病毒等物质。采用后置活性炭与陶瓷膜组合滤芯作为第五级后置滤芯，其陶瓷膜孔径为 0.03 0. 1微米，用于去除异味，改善口感并消除“跑炭”对饮用水的影响。本实施方式中 第三、五级组合滤芯均配置相应的水路切换器。通过各水路切换器对相应的受控陶瓷膜组 合滤芯进行反冲清洗，改善过滤效果、延长超滤膜滤芯寿命、消除“跑炭”对饮用水的影响。本发明的第二实施方式是在最优实施方式的基础上，以孔径为0. 001 0. 003微 米的纳滤膜滤芯取代超滤膜滤芯以满足过滤等级更高的饮用水处理需要。本发明的第三实施方式是采用PP纤维滤芯、颗粒活性炭、烧结活性炭，以及采用 两级陶瓷膜构成的陶瓷组合滤芯、超细活性炭与陶瓷膜的后置组合滤芯构成的五级基础滤 芯水处理模式。其中，陶瓷组合滤芯的第一级陶瓷膜孔径为0. 1 0. 5微米；第二级陶瓷膜 孔径为0. 03 0. 05微米；后置组合滤芯的陶瓷膜孔径为0. 03 0. 1微米。本发明的第四实施方式是采用5 10微米PP纤维滤芯、颗粒活性炭、孔径为 0. 2 3的折叠滤芯，以及采用0. 05 0. 2微米陶瓷膜与0. 005 0. 05微米超滤膜构成的 陶瓷组合滤芯、超细活性炭与陶瓷膜的后置组合滤芯构成的五级基础滤芯水处理模式。作为上述实施方式的改进，所述的超滤膜滤芯采用多孔纤维超滤膜，其分离的组 分直径在0. 02 0. 03微米之间.对于颗粒、胶体、蛋白质、微生物和大多数病毒等具有极 高的去除率。作为上述实施方式的进一步改进，所述的多孔纤维超滤膜滤芯的超滤膜层为七孔 纤维超滤膜，其公称孔径为0. 03微米。采用七孔纤维超滤膜具有比单孔膜更高的机械强度 以及更低的成本，更有利于推广。作为上述实施方式的进一步改进，上述实施方式所涉及的组合滤芯均可以采用三 水口双滤层滤芯，并以相应的水路切换器与之配套使用。作为上述实施方式的更进一步改进，上述实施方式中涉及的五级滤芯均配置相应 的水路切换器。通过各水路切换器对相应的受控滤芯进行逐级单独反冲清洗，可以改善过 滤效果、延长各滤芯寿命、消除“跑炭”对饮用水影响。对于采用多个水路切换器的饮用水处理装置，各水路切换器的反冲排水口可以通 过排放管路连通，并且与末级滤芯净水出水管路连通，从而使受控陶瓷滤芯装置滤层截留 的杂质在反冲模式下沿反冲通道，经该级水路切换器的反冲排水口、末级滤芯净水出水管 路最终由净水龙头流出，便于使用者直接观察反冲效果。
本发明不限于上述实施方式，不论在过滤滤芯的滤层滤料或数量上作任何变化， 凡是在带陶瓷滤芯装置的饮用水处理管路中设置水路切换器，并由该水路切换器对受控的 陶瓷膜滤芯进、出水管路进行密封切换，分别构成受控陶瓷滤芯装置的过滤通道和反冲通 道的家用净水器水处理方法均落在本发明保护范围之内。
权利要求
一种净水器陶瓷滤芯过滤及反冲方法，其特征在于水处理装置主管路中包括水路切换器和受其控制的陶瓷滤芯装置；该水路切换器设置有反冲排水口，其连接盘的进、出水切换水口串接连通在水处理装置主管路中；其受控盘的进、出切换水口连通受控陶瓷滤芯装置的进、出水口；连接盘与受控盘之间构成密封切换界面，并在对应等分切换位置上分别设置相关切换水口；通过连接盘与受控盘上各切换水口的位置相对移动，分别构成受控陶瓷滤芯装置的过滤通道和反冲通道。
2.如权利要求1所述的净水器陶瓷滤芯过滤及反冲方法，其特征在于所述的受控陶瓷 滤芯装置是陶瓷膜层与超滤膜膜层组合构成的两级精细过滤组合滤芯。
3.如权利要求1所述的净水器陶瓷滤芯过滤及反冲方法，其特征在于所述的受控陶瓷 滤芯装置是陶瓷膜层与纳滤膜膜层组合构成的两级精细过滤组合滤芯。
4.如权利要求1所述的净水器陶瓷滤芯过滤及反冲方法，其特征在于所述的受控陶瓷 滤芯装置是陶瓷膜层与活性炭滤层组合构成的组合滤芯。
5.如权利要求1所述的净水器陶瓷滤芯过滤及反冲方法，其特征在于所述的受控陶瓷 滤芯装置是陶瓷膜层滤芯。
6.如权利要求2或5所述的净水器陶瓷滤芯过滤及反冲方法，其特征在于还包括多孔 纤维超滤膜滤芯；该多孔纤维超滤膜滤芯与陶瓷滤芯膜层构成两级精细过滤组合滤芯。
7.如权利要求2、3、4或5所述的净水器陶瓷滤芯过滤及反冲方法，其特征在于所述的 受控陶瓷滤芯装置是三水口双滤层滤芯。
8.如权利要求1所述的净水器陶瓷滤芯过滤及反冲方法，其特征在于所述的水路切换 器为三盘结构上连接盘的进、出水切换水口串接在水处理装置主管路中；下连接盘的进、 出切换水口连通受控陶瓷滤芯装置的进、出水口 ；位于上、下连接盘之间的中间受控盘为动 盘，其进、出切换水口通过下连接盘连通受控陶瓷滤芯装置的进、出水口 ；水路切换器各盘 的相关切换水口均位于等分切换位置上。
9.如权利要求1、2、3、4、5或8所述的净水器陶瓷滤芯过滤及反冲方法，其特征在于所 述水路切换器构成的过滤通道和反冲通道择一开通；该水路切换器的反冲排水口与末级滤 芯净水出水管路连通。
10.如权利要求1、2、3、4、5或8所述的净水器陶瓷滤芯过滤及反冲方法，其特征在于所 述的受控陶瓷滤芯装置陶瓷膜层的公称孔径为0. 03 0. 5微米。全文摘要
本发明与水处理行业有关，具体涉及到饮用水的深度过滤、净化方面。本发明公开一种净水器陶瓷滤芯过滤及反冲方法，其水处理装置管路中包括水路切换器和受其控制的陶瓷滤芯装置；该水路切换器设置有反冲排水口，其连接盘的进、出水切换水口串接连通在水处理装置管路中；其受控盘的进、出切换水口连通受控陶瓷滤芯装置的进、出水口；连接盘与受控盘之间构成密封切换界面，并在对应等分切换位置上分别设置相关切换水口；通过连接盘与受控盘上各切换水口的位置相对移动，分别构成受控陶瓷滤芯装置的过滤通道和反冲通道。本发明具有以下优点构造简单实用、成本低廉、过滤及反冲效果好；有效消除“跑炭”对饮用水的影响；延长后置精细滤芯寿命。
文档编号B01D61/00GK101954242SQ20091016470
公开日2011年1月26日 申请日期2009年7月14日 优先权日2009年7月14日
发明者冉伊虹, 杜也兵 申请人:杜也兵