一種可拆卸衝洗式多級過濾淨水系統的製作方法

2023-10-24 11:57:12 1

本發明涉及淨水設備
技術領域：
，具體涉及一種可拆卸衝洗式多級過濾淨水系統。
背景技術：
：膜分離技術以壓力為驅動力，通過膜孔徑尺寸和表面親和性對混合液體進行選擇性分離，與傳統的分離方法相比，膜分離具有選擇性高、能耗低、分離效率高和便於實現自動化等優點。家用多級淨水系統基於膜過濾技術，配合前端的活性炭、PP棉吸附等預處理工藝和尾端活化、調節口感、礦元素功能化等單元組合成各種不同處理效果和不同功能化的高、中、低端淨水設備。家用淨水器利用吸附和過濾有效去除水中的細菌、懸浮物、泥沙鐵鏽膠體、重金屬和溶解性小分子等，並通過濾料調節口感，增加礦物質元素，為人們實時提供安全、健康的飲用水。這種淨水器吸附和過濾被認為是解決飲用水安全、緩解安全用水不足最佳的方式。國外發達國家家用淨水器普及率已經高達85％，而國內還不到10％，但是近幾年國內家用淨水市場發展迅速，尤其是在品質方面，不再滿足簡單的過濾或者吸附功能，更注重水質的淨化指標和使用體驗。現有的多級淨水系統前置預處理裝置均採用燒結PP棉和活性炭，PP棉過濾孔徑大於5微米，截留性能有限，淨化質量沒有保證；且PP棉主要通過吸附作用清除水中雜質，使用壽命短，需要不斷地更換增加維護成本，且吸附飽和後不及時更換會造成水質的二次汙染。在多級淨水系統中，預處理決定後續過程的效率和使用壽命，所以預處理是對整個淨水系統的核心關鍵部分。技術實現要素：有鑑於此，有必要針對現有多級淨水系統中燒結PP棉和活性炭預處理精度不足，淨化質量不穩定，使用壽命短以及可能造成的二次汙染等問題，提供一種可拆卸衝洗式多級過濾淨水系統。為實現上述目的，本發明採取以下的技術方案：本發明的可拆卸衝洗式多級過濾淨水系統，包括：與進水管道依次相連接的第一過濾單元和出水管道；所述第一過濾單元為可拆卸設置；所述第一過濾單元本體設置有聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜組件、第一過濾單元頂蓋設置顆粒活性炭、活性炭纖維、活性炭或PP棉片對自來水進行過濾。進一步的，為了適應不同的進水質量，滿足不同品質的出水要求，所述過濾淨水系統還包括第二過濾單元、第三過濾單元、第四過濾單元中的至少一個與所述第一過濾單元相串聯組合。為提高通用性，所有過濾單元的連接均採用標準管道和接口連接。進一步的，所述第二過濾單元本體中設置活性炭、活性炭纖維或超濾膜組件；所述第三過濾單元頂蓋處設置顆粒活性炭或載銀活性炭纖維；第三過濾單元本體設置超濾過濾膜、納濾過濾膜、反滲透過濾膜(RO膜)、麥飯石或質量比為1:1的離子交換樹脂和活性炭；所述第四過濾單元本體和/或頂蓋設置活性炭、活性炭纖維、載銀活性炭、載銀活性炭纖維、離子交換樹脂或麥飯石中的一種或以上。上述第一過濾單元、第二過濾單元為預處理系統；所述第三過濾單元為深度淨化系統；第四過濾單元作為後置過濾系統。本發明為了適應不同的進水質量，滿足不同品質的出水要求，可以靈活地將第一過濾單元與後續過濾單元中的一個或多個組合串聯使用，即可以為多個第二、第三或第四過濾單元與第一過濾單元相串聯，或者可以是多個不同的第二、第三或第四過濾單元相混合串聯再與第一過濾單元相串聯組合方式。進一步的，在所述第一過濾單元與出水管道之間還設置有增壓泵。進一步的，在所述出水管道出口處還設置有檢測水質TDS和水溫的傳感器。本發明所述超低壓內襯增強型聚偏氟乙烯中空纖維膜具有梯度孔結構、薄的單分離皮層，組件出水壓力低至0.5-1atm，力學強度大於10MPa，在自來水壓力下能夠保持較大的出水通量，標準條件下滲透通量2500-3500LMH，能夠去除水中的全部懸浮物、泥沙鐵鏽膠體、溶解性大分子雜質。所述超低壓內襯增強型聚偏氟乙烯中空纖維膜組件可以拆下來清洗後多次使用，通過自來水衝洗或者其他常規衝洗方法恢復通量。本發明低壓內襯增強型聚偏氟乙烯中空纖維膜組件使用過程中力學強度高，過濾壓力低，預處理不會產生如活性炭或者PP棉預處理中吸附飽和問題，膜被汙染後拆開衝洗或者搓洗後可反覆使用，過濾精度高，使用壽命長，可大大降低更換引起的二次汙染、更換成本高和更換麻煩等問題；以低壓內襯增強型聚偏氟乙烯中空纖維膜組件為預處理的起始單元能夠有效保護後續活性炭和膜過濾部件，延長其使用壽命，保持系統水處理質量的穩定。本發明的有益效果為：1、本發明低壓內襯增強型聚偏氟乙烯中空纖維膜具有梯度孔結構、薄的單分離皮層，封裝成快接接口的U型膜組件，該膜組件力學強度高，過濾壓力低，可拆洗後反覆使用，維護成本低，滿足常規家用淨水設備的使用需求。2、本發明的預處理技術能夠有效去除水中懸浮物，泥沙鐵鏽膠體，溶解性大分子雜質，過濾性能穩定，保護後續過濾膜，保證出水品質。3、膜處理技術以孔徑篩原理分離去除水中的大尺寸雜質，不會產生二次汙染。附圖說明圖1是本發明可拆卸衝洗式多級過濾淨水系統的其中一種實施方式的結構示意圖；圖2是本發明可拆卸衝洗式多級過濾淨水系統的其中一種實施方式的結構示意圖；圖3是本發明可拆卸衝洗式多級過濾淨水系統的其中一種實施方式的結構示意圖。附圖標記：1、第一過濾單元；11、第一過濾單元頂蓋；12、第一過濾單元本體；2、第二過濾單元；22、第二過濾單元本體；3、第三過濾單元；31、第三過濾單元頂蓋；32、第三過濾單元本體；4、進水管道；5、出水管道；6、增壓泵；7、第四過濾單元；71、第四過濾單元頂蓋；72、第四過濾單元本體。具體實施方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例，對本發明的技術方案作進一步清楚、完整地描述。需要說明的是，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。目前，輸送自來水的管道由於長年累月的泡在水中，密封在牆體或者地下，沒有有效的維護方法，且很難實現定期維護。家用淨水方案是最有效的解決飲用水安全的方法，流水不腐。家用淨水設備通過人工定期拆開清洗或者更換部件和管道，及時將沉積物清除，保持內部水路的清潔和暢通，保證持續提供安全健康的飲用水；同時淨化的僅僅是進入人體的水，佔家居用水的2％左右，家用其他的清潔用水不需要做任何處理，節約了水處理的成本。本發明結合目前市場上家用淨水產品的特徵，以內襯支撐的PVDF低壓過濾膜為預處理關鍵部件，設計了一種可拆卸衝洗式多級過濾淨水系統。實施例1參見圖1，可拆卸衝洗式多級過濾淨水系統，包括與進水管道4依次相連接的第一過濾單元1、第二過濾單元2、第三過濾單元3、出水管道5。其中，第一過濾單元本體12中設置超低壓內襯增強型PVDF中空纖維膜組件，第一過濾單元頂蓋11上設置活性炭纖維，第二過濾單元本體22設置超濾膜組件，第三過濾單元頂蓋31上設置顆粒活性炭，第三過濾單元本體32中設置超濾過濾膜。其中進水管道4直接與市政自來水出水閥門連接，水進入淨水系統後首先通過超低壓內襯增強型PVDF中空纖維膜組件預過濾以去除其中的泥沙、鐵鏽、大分子懸浮物和大部分細菌。然後再依次經過活性炭纖維、超濾膜組件、顆粒活性炭和超濾過濾膜，淨化水的同時部分去除其中的鈣鎂離子，調整水的硬度，由出水管道5流出供飲用。根據進水水質的差異，淨水系統運行一段時間(3-6個月)後，在第一過濾單元1會積累許多汙染物，單位時間出水量也逐漸降低，當出水通量降低到起始通量的50％以下時拆開第一過濾單元頂蓋11，將膜組件取出來在自來水龍頭下強烈的衝洗8-15分鐘，並使勁用手搓洗，直到表面的顏色變回原來的白色，或者衝洗幾次後沒有汙垢出來。然後用自來水衝洗封裝端1-2分鐘，重新將組件安裝回去即可繼續使用。由於預處理的PVDF中空纖維膜組件能夠徹底的清除原水中的顆粒狀雜質和大分子懸浮物，後續的活性炭纖維、超濾膜組件、顆粒活性炭、超濾過濾膜承接的汙染物少，使用更換周期大大延長，根據水質差異可以10-15個月更換一次。實施例2參見圖1，實施例2與實施例1的區別僅在於過濾單元中設置的過濾組件不同，具體是：第一過濾單元本體12中設置超低壓內襯增強型PVDF中空纖維膜組件，第一過濾單元頂蓋11上設置顆粒活性炭，第二過濾單元本體22設置活性炭，第三過濾單元頂蓋31上設置載銀活性炭纖維，第三過濾單元本體32中設置麥飯石。進水管道4中的自來水依次流經可拆卸的超低壓內襯增強型PVDF中空纖維膜組件、顆粒活性炭、活性炭、載銀活性炭纖維及麥飯石後，由出水管道5流出供飲用。本實施例在淨化水的同時，利用麥飯石不斷向水中緩慢釋放有益的微量礦物元素，調整水礦化度，增加飲用營養。實施例3參見圖1，本實施例3與實施例1和2的區別僅在於過濾單元中設置的過濾組件的不同，具體是：第一過濾單元本體12中設置超低壓內襯增強型PVDF中空纖維膜組件，第一過濾單元頂蓋11上設置顆粒活性炭，第二過濾單元本體22設置活性炭纖維，第三過濾單元頂蓋31上設置載銀活性炭纖維，第三過濾單元本體32中設置質量比為1:1的離子交換樹脂和活性炭。進水管道4中的自來水依次流經可拆卸的超低壓內襯增強型PVDF中空纖維膜組件、顆粒活性炭、活性炭纖維、載銀活性炭、離子交換樹脂和活性炭(質量比1:1)後，由出水管道5流出供飲用。本實施例在淨化的同時軟化並徹底去掉水中的小分子物質，處理後的水可以直接飲用。實施例4參見圖2，本實施例與上述實施例1-3的區別在於，過濾單元中設置的過濾組件的不同，在所述第三過濾單元3與所述出水管道5之間還設置有第四過濾單元7，所述第四過濾單元7作為後置過濾系統對水質進一步過濾；並且本實施例中還增設一個增壓泵6，所述增壓泵6設置於第二過濾單元2與所述第三過濾單元3之間的管道上。具體是：第一過濾單元本體12中設置超低壓內襯增強型PVDF中空纖維膜組件，第一過濾單元頂蓋11上設置顆粒活性炭；第二過濾單元本體22設置超濾膜組件；第三過濾單元本體32中設置納濾過濾膜；第四過濾單元本體72中設置有麥飯石，第四過濾單元頂蓋71上設置有載銀活性炭。進水管道4中的自來水依次流經可拆卸的超低壓內襯增強型PVDF中空纖維膜組件、顆粒活性炭、超濾膜組件、增壓泵、納濾過濾膜、麥飯石、載銀活性炭後，由出水管道5流出供飲用。由於納濾過濾膜的驅動壓力較高(0.25MPa以上)，一般情況下自來水壓力難以達到，所以本實施例在管路上增加加壓泵，以備壓力不足的時候使用。本實施例在淨化的同時軟化並徹底去掉水中的小分子物質，時利用麥飯石不斷向水中緩慢釋放有益的微量礦物元素，調整水礦化度，增加飲用營養，處理後的水可以直接飲用。實施例5參見圖3，本實施例5與實施例1的差別在於，過濾單元中設置的過濾組件的不同，並且本實施例中還增設一個增壓泵6，所述增壓泵6設置於第二過濾單元2與所述第三過濾單元3之間的管道上。具體是：第一過濾單元本體12中設置超低壓內襯增強型PVDF中空纖維膜組件，第一過濾單元頂蓋11上設置顆粒活性炭，第二過濾單元本體22設置活性炭，第三過濾單元本體32中設置RO膜。進水管道4中的自來水依次流經可拆卸的超低壓內襯增強型PVDF中空纖維膜組件、顆粒活性炭、活性炭、增壓泵、RO膜後由出水管道5流出供飲用。作為進一步的優化方案，本發明還可以在出水管道5出口處設置傳感器，以檢測水質TDS和水溫，並提醒用戶定期更換和維護，提高使用的體驗性。對比例參見圖1，為採用PP棉替代本發明中的PVDF中空纖維膜組件進行過濾，具體是：第一過濾單元本體12中設置PP棉，第一過濾單元頂蓋11上設置顆粒活性炭，第二過濾單元本體22設置活性炭，第三過濾單元頂蓋31上設置活性炭纖維，第三過濾單元本體32中設置超濾過濾膜。淨化過程中進水管道中的自來水依次流經PP棉、顆粒活性炭、活性炭、活性炭纖維、超濾過濾膜後到達出水管道。為進一步說明本發明系統的效果，以下作進一步性能測試：測試條件測試過程中採用水質穩定的市政自來水進行連續測試，當淨化水滲透量降低到起始通量的50％，視為淨水系統使用壽命結束，需要清洗膜組件，當清洗後濾芯滲透通量低於起始通量的60％時，認為濾芯壽命終了需要更換，記錄開始測試到壽命終了階段系統淨化水量(L)，即為淨化系統的使用壽命；更換頻率按照每個家庭日均消耗飲用水20L計算；TDS測試採用常規的TDS測試筆進行，測試每個實施例起始階段的TDS記為系統的TDS；菌落數利用菌落總數快速檢測試紙進行，記錄其陰性(-)或陽性(+)即可。測試過程中原水TDS為96ppm，測試結果如下表1所示：表1不同實施例測試結果實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5對比例1使用壽命(L)386039203680353636501690更換頻率(天)19319618417618284出水TDS25.335.126.83.50.360菌落-------+註：--表示經過培養後試紙上肉眼看不到菌落染色區域，與陰性對照組沒有區別；-表示經過培養後試紙上肉眼能夠看到極少量菌落染色區域，與陰性對照組沒有區別小；+表示經過培養後試紙上肉眼能夠看到少量菌落染色區域，與陰性對照組有明顯區別。由上表1可知，本發明過濾性能穩定，保護後續過濾膜，保證出水品質並且延長膜的使用壽命。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp