微排放純水機的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種微排放純水機，該純水機包括電解單元、反滲透膜處理單元和成品水箱；電解單元包括至少一對陰陽電極和源水箱，成對的陰、陽電極之間設(shè)有透水性隔膜，透水性隔膜具有均勻孔徑的微孔，源水箱的側(cè)壁上開設(shè)有窗口，透水性隔膜滿敷布設(shè)在窗口上，陰電極和陽電極分別設(shè)于源水箱的內(nèi)、外部；源水箱內(nèi)設(shè)有成塊的多孔性吸附材料，反滲透膜處理單元設(shè)有第二進水口、純水出口和濃水出口，第一出水口與第二進水口連通，反滲透膜處理單元的純水出口與成品水箱連通，反滲透膜處理單元的濃水出口與源水箱連通。該純水機不但可以提高源水凈化的效果，而且可以大幅提高凈水的出水效率，僅僅有微量廢水排放，從而可以節(jié)約源水資源。
【專利說明】
微排放純水機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種微排放純水機，屬于飲用水終端水質(zhì)處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，水環(huán)境加劇惡化，飲用水質(zhì)衛(wèi)生安全事故頻發(fā)，已經(jīng)嚴(yán)重危及人的生存。水污染主要是由人類活動產(chǎn)生的污染物造成，它包括工業(yè)污染源，農(nóng)業(yè)污染源和生活污染源三大部分。日趨加劇的水污染，已對人類的生存安全構(gòu)成重大威脅，成為人類健康、經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重大障礙。據(jù)世界權(quán)威機構(gòu)調(diào)查，每年因飲用不衛(wèi)生水至少造成全球2000萬人死亡，因此，水污染被稱作〃世界頭號殺手〃。
[0003]國內(nèi)外大多數(shù)自來水廠至今仍采用沉淀、過濾、加氯消毒的陳舊工藝方法，將江河水或地下水簡單加工成可飲用水。然而，面對工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水和生活污水猖獗泛濫涌入生活水源，自來水廠已經(jīng)不堪重負無能為力。再加上自來水從水廠經(jīng)輸水管網(wǎng)及高層儲水箱到達飲用水終端所帶來的附加污染，市政自來水已不敢說是衛(wèi)生的了。尤其是，自來水加氯雖然可有效殺除病菌，但同時也會產(chǎn)生較多的鹵代烴化合物，這些含氯有機物的含量成倍增加，是引起人類患各種疾病的重大根源。即使是把自來水煮沸了，上述殘留物仍驅(qū)之不去，還會使亞硝酸鹽與三氯甲烷等致癌物增加。亦即，即便飲用開水的安全系數(shù)也是不高的。
[0004]現(xiàn)有水質(zhì)凈化產(chǎn)品或涉水產(chǎn)品，主要為介質(zhì)吸附或采用各種孔徑的過濾膜將水中的有害物加以攔截濾除的物理方式處理工藝。由于活性炭類吸附材料很容易飽和失效，而各種過濾膜又很容易被細菌污染或有機物阻塞或破損，因此實際情況是并不能如理論設(shè)計所期望那樣作到對水中污染物的充分凈化。面對日益嚴(yán)重的源水污染，現(xiàn)有的物理方式處理工藝已經(jīng)遠遠不能保證水質(zhì)達標(biāo)。但物理方式水處理工藝也有一個優(yōu)點，就是不會生成毒副產(chǎn)物。因此傳統(tǒng)的RO膜反滲透過濾方法生產(chǎn)的水質(zhì)最為安全，但為保安全所換取的代價則是高達40%_70%甚至更多的逆反濃水被白白浪費排入下水管道，造成巨大的水資源和電能浪費，而且RO膜堵塞后更換的成本非常高。為減少乃至達到零廢水排放，節(jié)約水資源，迄今已研發(fā)出各種專利技術(shù)。例如，將逆反濃水儲存它用，或?qū)馑械奈廴疚锵冉?jīng)分子篩等過濾后循環(huán)回用，或調(diào)整廢水比例，或通過電氣控制減少清洗排污時間，或經(jīng)逆止閥直接返回自來水主管路中稀釋，或以“雙膜雙水”模式，分質(zhì)用水，等等。這些技術(shù)的共同不足，一是未從系統(tǒng)整體設(shè)計考慮，只是局部單一措施，往往使系統(tǒng)整體工作失衡;其二是均未考慮從改善膜元件的進水工況入手，減輕膜元件的工作負荷，可以說是“治標(biāo)不治本”，故而迄今還未見真正實用商品化的產(chǎn)品問世。
[0005]相比而言，化學(xué)水處理工藝雖然具有廉價簡單高效等諸多優(yōu)點，是一種優(yōu)良的高級氧化工藝，但電化學(xué)處理本身存在一系列問題，不宜在民用終端生活飲用水處理場合單獨使用，迄今尚未見有在日常生活用水處理場合廣泛應(yīng)用。究其原因，一是化學(xué)水處理工藝需要足夠的反應(yīng)時間，而在日常生活用水場合，凈水器從開機到出水僅僅數(shù)秒鐘，污染物在凈水器中停留時間太短，根本來不及完成相關(guān)化學(xué)反應(yīng)處理;其二是，化學(xué)水處理工藝有可能伴隨一定的毒副作用。例如，盡管化學(xué)氧化反應(yīng)工藝可強效滅活細菌，深度降解有機物，去除水中的各種有害物質(zhì)，但化學(xué)氧化法所生成的各類強氧化因子基本是無選擇性、不可控的，若處理不當(dāng)極可能產(chǎn)生源水中沒有的新物質(zhì)，反而危及飲水安全;正因為如此，在民眾日常生活飲用水凈化處理場合，對于化學(xué)水處理工藝的應(yīng)用可以說是慎之又慎。
[0006]然而，在水環(huán)境前所未有嚴(yán)重污染、傳統(tǒng)物理凈水器已力不從心的今天，重新審視關(guān)注化學(xué)水處理在生活飲用水凈化處理應(yīng)用的可能性，創(chuàng)新開發(fā)一種既能高效除去水中污染物又無毒副產(chǎn)物、高度安全的化學(xué)氧化水質(zhì)凈化方法與裝置，將物理吸附-過濾處理工藝與電化學(xué)處理工藝聯(lián)用，發(fā)揮各自優(yōu)勢，取長補短，確保民眾生活飲用水質(zhì)安全，具有十分重要的現(xiàn)實意義。
[0007]目前市售的電解離子水機水處理系統(tǒng)本質(zhì)上雖然可視為將物理吸附-過濾處理工藝與電化學(xué)處理工藝聯(lián)用，但是其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為物理吸附-膜過濾前置處理與電解制水單元后置的組合。遺憾的是，就水質(zhì)凈化而言，這種“本末倒置”結(jié)構(gòu)方式，沒有克服單純物理吸附-膜過濾處理能力的不足，例如通常用于前處理的活性炭，其多孔性高比表面積非極性吸附特性，具有較好的除臭、脫色、去除余氯、過濾懸浮物，以及濾除分子量大于3000的有機物效果。然而，對過濾膜的保護不夠，一些有機物吸附在過濾膜上不能分解造成膜失效，活性碳極易受細菌污染而飽和失效，甚至變成細菌滋生的溫床從而進一步堵塞過濾膜，等等。前處理不合格，使得反滲透膜或超濾膜受嚴(yán)重污染而破損失效。后置電化學(xué)處理工藝也會帶來諸多新問題，例如陰極還原會生成亞硝酸鹽、重金屬離子不能過濾掉而導(dǎo)致重金屬超標(biāo)等，最終導(dǎo)致凈水器不達標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型要解決技術(shù)問題是:提供一種廢水排放量少、凈水指標(biāo)好、工作可靠且使用壽命長的純水機。
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出的技術(shù)方案是:一種微排放純水機，包括電解單元、反滲透膜處理單元和成品水箱;所述電解單元包括至少一對陰陽電極、為所述陰陽電極供電的電解電源和源水箱，成對的陰電極和陽電極之間設(shè)有透水性隔膜，所述透水性隔膜是非導(dǎo)電性材料制成的透水性隔膜;所述源水箱上設(shè)有第一進水口和第一出水口，所述透水性隔膜將陽電極與所述源水箱隔開，所述陰電極位于源水箱內(nèi)；所述源水箱內(nèi)設(shè)有成塊的多孔性吸附材料，所述第一出水口設(shè)置在多孔性吸附材料上;所述反滲透膜處理單元設(shè)有第二進水口、純水出口和濃水出口，所述第一出水口與第二進水口連通，所述反滲透膜處理單元的純水出口與成品水箱連通，所述反滲透膜處理單元的濃水出口與源水箱連通;在使用時，所述陰電極與所述源水箱內(nèi)的水直接接觸，所述陽電極僅與所述源水箱通過透水性隔膜滲出的滲透水接觸。
[0010]需要說明的是，本實用新型處理的對象是市供自來水，正如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)在水污染日益嚴(yán)重，市供自來水已經(jīng)成為一種微污染水(或者說是特殊污染水)，其污染源包括環(huán)境污染(如農(nóng)藥殘留等)、氯消毒產(chǎn)生的污染以及管道二次污染等。
[0011 ]上述本實用新型的工作機理及有益效果具體陳述如下:
[0012]本實用新型中所述源水箱以透水性隔膜為分界，成對的陰電極和陽電極分設(shè)在透水性隔膜兩側(cè)，所述陰電極在源水箱內(nèi)，所述陽電極在源水箱外。當(dāng)然，如源水箱內(nèi)部設(shè)有空腔，透水性隔膜設(shè)置在空腔殼體上，則設(shè)置在空腔內(nèi)的陽電極視為設(shè)置在源水箱外。
[0013]本實用新型中所述陽電極僅與源水箱內(nèi)滲透通過透水性隔膜的滲透水接觸(陽電極不與源水箱的水直接接觸)，把陽極直接氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)移到源水箱外進行，陽極反應(yīng)產(chǎn)物在容器外排走，不致再返回容器內(nèi)污染水質(zhì)。同時，水中的陰性污染物例如余氯、各種有害陰離子等，受陽電極電壓作用，也可以從容器內(nèi)水中透過透水性隔膜，迀移到源水箱外隨滲透水排出。
[0014]因此，在使用時源水中的各種陰陽離子在電解反應(yīng)過程中，從源水箱內(nèi)穿過透水性隔膜，迀移到源水箱外排掉。而水中的陰陽離子是構(gòu)成水的TDS(即溶解性固體總量)的主要因素，在電解作用下，水中的陰陽離子主要透過陰、陽電極間的透水性隔膜隨外排廢水排出，這樣，源水箱中水的TDS就得以下降，從而維持了系統(tǒng)中水的TDS相比市供自來水源水沒有顯著升高。以中國大連地區(qū)為例，市供自來水的TDS為100~150mg/L，而濃縮外排廢水的TDS 高達 14000mg/L。
[0015]本實用新型中透水性隔膜的結(jié)構(gòu)在微觀上表現(xiàn)為無數(shù)透水微孔的過水通道區(qū)域，由于透水性隔膜是非導(dǎo)電性材料制成，因而在透水微孔的過水通道內(nèi)產(chǎn)生電壓降，即當(dāng)電解電源的電解電壓施加于外電極(陽電極)和內(nèi)電極(陰電極)后，形成如下的電壓降落關(guān)系:透水性隔膜外陽電極(+) —陽電極與透水性隔膜之間水膜的電壓降U1—透水性隔膜自身阻抗產(chǎn)生的壓降U2—透水性隔膜與源水箱內(nèi)的陰電極之間水阻抗產(chǎn)生的電壓降U3。
[0016]而陽電極僅與透水性隔膜的滲透水接觸，即陽電極貼近透水性隔膜，這樣水電解時的析氫、析氧反應(yīng)生成的氣體很容易進入透水微孔的過水通道內(nèi)并在過水通道內(nèi)的水中生成氣泡，在透水性隔膜的透水微孔的過水通道內(nèi)的狹小環(huán)境中氣泡很容易破碎從而產(chǎn)生局部高溫高壓，進而以極小電壓激發(fā)出高效的水體等離子放電，在透水性隔膜中及透水性隔膜周邊區(qū)域水中生成羥基自由基類暫態(tài)氧化因子的等離子體(等離子體是和固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)處于同一層次的物質(zhì)第四態(tài)，低溫等離子體富含電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子，電子與離子有很高的反應(yīng)活性，可以使通常條件下難以進行或速度很難的化學(xué)反應(yīng)變得十分迅速，通過水體放電生成等離子群，可以大大提高水體中污染物的降解效率)，該羥基自由基暫態(tài)氧化因子的氧化性極強(超過臭氧)，同時在水中的存在時間又極短，因此可以在產(chǎn)生后迅速對水中有機物(如細菌)等污染物形成極強的降解作用并自身迅速氧化后直接還原為水，不留任何毒副作用。
[0017]本實用新型在使用時，源水首先經(jīng)所述電解單元進行電化學(xué)處理，滅活細菌，深度降解去除源水中的有機物等主要污染物，所述多孔性吸附材料對電化學(xué)處理后的水進一步進行粗過濾處理，最后經(jīng)所述反滲透膜處理單元進一步物理攔截濾除水中殘留有害物質(zhì)，而且也濾除所述電解單元工作過程中可能產(chǎn)生導(dǎo)致生物指標(biāo)變差的次生物質(zhì)，即本實用新型采用“前置電化學(xué)處理與物理吸附-膜過濾后置處理”的組合，從而克服了【背景技術(shù)】中“物理吸附-膜過濾前置處理與電解制水單元后置處理”的組合的各種缺陷(比如現(xiàn)有技術(shù)中提到的過濾膜容易破損失效、重金屬超標(biāo)等)，得到所需的純凈水。本實用新型中反滲膜處理單元為純物理處理方式，確保了出水水質(zhì)尤其是生物指標(biāo)的高度安全性，而本實用新型源水中的污染物在進入反滲透膜處理單元之前已經(jīng)基本處理干凈，因此反滲透膜處理單元的工作負荷大大減輕，相應(yīng)地，反滲透膜處理單元的使用壽命大大延長。
[0018]現(xiàn)有的反滲透膜由其工作機理所決定必須要有濃水排放才能正常工作，且產(chǎn)品水與濃水的比例一般為3:7左右。但本實用新型中反滲透膜處理單元的濃水側(cè)出水并未直接廢棄，而是回流到源水箱內(nèi)作二次處理與循環(huán)利用。就整個純水機而言，真正外排廢棄的僅僅是從源水箱外側(cè)排出的極少量污水。本實用新型的樣機分別在中國若干典型城市，以當(dāng)?shù)厥泄┳詠硭疄樵此?，所作得長期、大量運行考核實驗數(shù)據(jù)表明，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作及出水水質(zhì)凈化安全指標(biāo)的前提下，可控制和實現(xiàn)產(chǎn)品純水與外排廢水的比例優(yōu)于8:2。以中國大連地區(qū)為例(市供自來水的TDS在100?150mg/L)，實際的產(chǎn)品純水與廢水比例大于9:1。因此，本實用新型中的廢水排放量極少，出水效率大大提高。
[0019]另外特別需要說明的是，傳統(tǒng)的反滲透凈水系統(tǒng)的產(chǎn)品水偏酸性，而本實用新型得益于電解單元的引入，產(chǎn)品水趨于弱堿性，而且氧化還原電位較低(小于零毫伏)，有益健康養(yǎng)生。
[0020]優(yōu)選的，所述透水性隔膜的透水微孔的孔徑大小和形狀基本相同。
[0021]本實用新型中，如果透水性隔膜的透水微孔的孔徑過大(即過水通道過大)等效于變相增大了電極直徑(電極曲率半徑)致使水中放電起始激發(fā)電壓增高，并且使產(chǎn)生氣泡體積變大減小了氣液兩相接觸反應(yīng)的比表面積。透水微孔的孔徑過小(即過水通道過小)，會使電解產(chǎn)氣無法進入微孔的透水孔徑(也就無法在過水通道內(nèi)生成氣泡)，從而使等離子放電無法正常進行。因此，經(jīng)過實用新型人的反復(fù)試驗，所述透水性隔膜的透水微孔的孔徑小于2毫米且大于I納米，所述透水性隔膜的透水微孔的孔徑尺寸相互之間彼此相差小于20%。
[0022]優(yōu)選的，所述透水性隔膜為親水性的透水性隔膜。親水性膜表面能與水形成氫鍵有序結(jié)構(gòu)，可以改善膜孔充水浸潤狀態(tài)，有利于膜中等離子放電過程持續(xù)進行。
[0023]另外，由于透水性隔膜得到成對電極的夾持保護，試驗證明，該透水性隔膜在使用過程中不會因破損或阻塞等提前失效報廢，始終保持穩(wěn)定可靠工作狀態(tài)；即使在透水性隔膜和電極表面偶有結(jié)垢也是較松散的浮垢，因此在電解過程中適當(dāng)?shù)箵Q施加給透水性隔膜兩側(cè)的成對電極的電解電壓極性，就可以很容易的去除陰、陽離子析出物在電極和透水性隔膜表面的沉積結(jié)垢。
[0024]上述技術(shù)方案的進一步改進是:所述源水箱的外側(cè)設(shè)有包圍源水箱下部的殼體，所述殼體、源水箱和透水性隔膜之間形成包圍陽電極的封閉空間，所述殼體的上部設(shè)有開口，所述開口形成所述源水箱的第一進水口 ；所述殼體的底部設(shè)有第一排污口。
[0025]這樣，市供自來水源水從第一進水口注入封閉空間，并在自來水壓力下通過設(shè)于殼體和源水箱之間的透水性隔膜進入源水箱。源水中的各種污染物被透水性隔膜阻隔過濾直至源水箱注滿水后，打開第一排污口并保持適當(dāng)?shù)拈_度，并開始電解過程。源水箱內(nèi)水中離子(既包括原有溶解于源水中的離子，也包含對水電解的離子生成物)選擇性地從透水性隔膜的內(nèi)側(cè)透出到膜外側(cè)進入封閉空間，并隨透水性隔膜的滲透出水，從底部的第一排污口排出，從而使源水箱內(nèi)的水質(zhì)不斷得到凈化。
[0026]優(yōu)選的，所述電解電源是高電平窄脈寬的直流脈沖電源或正向電壓電平大于反向電壓電平的交變脈沖電源。這樣可以提高電解效率。
[0027]上述技術(shù)方案的進一步改進是:所述第一出水口和反滲透膜處理單元之間設(shè)有保安過濾器，所述保安過濾器的濾芯以錯流方式工作;所述保安過濾器設(shè)有第三進水口、第二出水口和排污出口，所述第三進水口與第一出水口連通，所述第二出水口與第二進水口連通，所述排污出口與源水箱連通;所述保安過濾器的排污出口與源水箱之間串接有第一廢水比，所述第一廢水比由第一電磁閥和第一節(jié)流閥并聯(lián)而成。本實用新型中保安過濾器的濾芯優(yōu)選超濾膜或微濾膜替代傳統(tǒng)使用的微濾濾芯，這樣不僅能對后級反滲透膜處理單元構(gòu)成更好保護，而且避免了濾芯的頻繁更換。實際測試證明，本實用新型裝置在達到額定總制水量后保安過濾器的濾芯仍處于良好狀態(tài)，通水量沒有明顯下降。所述保安過濾器的排污出口與源水箱之間串接有第一廢水比，這樣可以在實際制水前使第一廢水比的電磁閥開啟從而對保安過濾器的濾芯也進行沖洗，可以大大延長保安過濾器的濾芯的工作壽命。
[0028]上述技術(shù)方案的進一步改進是:所述反滲透膜處理單元的濃水出口與源水箱之間串接有第二廢水比，所述第二廢水比由第二電磁閥和第二節(jié)流閥并聯(lián)而成。通過開啟第二廢水比的電磁閥可以利用保安過濾器的凈水輸出(即第二出水口的出水)對反滲透膜處理單元的反滲透膜表面進行沖洗，除去附著在膜表面沉積物。
[0029]為了提高本實用新型裝置中的電解效率，所述成對的陰電極和陽電極至少有兩對，所述多孔性吸附材料填充在源水箱內(nèi)的陰電極之間。
[0030]本實用新型中多孔吸附材料主要起吸附作用，由于多孔吸附材料受到電解單元的保護，具有一定的自凈再生作用;尤其在多孔吸附材料優(yōu)選采用活性炭填充層或多層活性炭纖維疊加塊的情況下，受電解絮凝影響而結(jié)垢板結(jié)情況大大緩解，只需定期取出清洗，即可重新使用，使用壽命大大延長。
[0031]上述技術(shù)方案的進一步改進是:所述多孔性吸附材料位于源水箱的中部從而將源水箱分成上、下兩部分，所述反滲透膜處理單元的濃水出口與源水箱的連接處位于源水箱的下半部分。另外，還可以將所述保安過濾器的排污出口與源水箱連接處設(shè)置在源水箱的下半部分。這樣，所述反滲透膜處理單元的濃水和所述保安過濾器的排污水返回源水箱時，首先從源水箱的側(cè)壁陰、陽電極間流過，由于成對的陰、陽電極的持續(xù)電解去離子作用，有相當(dāng)部分的水中離子透過陰、陽電極間的透水性隔膜排出，可以更好的保護后級反滲透膜處理單元，從而提高了凈化效果。
[0032]上述技術(shù)方案的進一步改進是:膜微孔的形狀均勻性以及孔徑大小的均勻性，對膜中等離子放電影響甚大，因此本實用新型優(yōu)選所述透水性隔膜在使用時，每個透水微孔中均形成等離子放電。這樣在使用放電時，陰陽電極間的電場方向可以透過每個透水微孔的等離子群，將等離子放電引導(dǎo)到透水性隔膜的所有過水通道內(nèi)進行，從而以極小電壓即可激發(fā)出水體等離子放電，在水中生成大量極具殺菌能力的暫態(tài)氧化因子，可以大大提高水體中污染物的降解效率，更好的進行殺菌消毒等。
【附圖說明】
[0033]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0034]圖1是本實用新型實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖2是本實用新型實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0036]實施例一
[0037]本實施例的微排放純水機如圖1所示，包括電解單元、反滲透膜處理單元9和成品水箱10;電解單元包括至少一對陰陽電極(圖1中所示為兩對電極對)、為陰陽電極供電的電解電源2和源水箱I，成對的陰電極3-1和陽電極3-2之間設(shè)有透水性隔膜5-1;源水箱I上設(shè)有第一進水口 1-1和第一出水口 1-2，透水性隔膜5-1為非導(dǎo)電材料制成，源水箱I的側(cè)壁上開設(shè)有窗口，透水性隔膜5-1滿敷布設(shè)在窗口上，陰電極3-1設(shè)于源水箱I內(nèi)部且陽電極3-2設(shè)于源水箱I外部;源水箱I內(nèi)設(shè)有成塊的多孔性吸附材料30，第一出水口 1-2位于多孔性吸附材料30的中心位置;反滲透膜處理單元9設(shè)有第二進水口 9-1、純水出口 9-2和濃水出口 9-3，第一出水口 1-2與第二進水口 9-1連通，反滲透膜處理單元9的純水出口 9-2與成品水箱1連通，反滲透膜處理單元9的濃水出口 9-3與源水箱I連通;第一出水口 1-2與第二進水口 9-1之間的管路上設(shè)有增壓栗6。
[0038]在使用時，源水箱I內(nèi)的水通過透水性隔膜5-1滲出，并在透水性隔膜5-1與陽電極3-2之間夾持有一層水膜(當(dāng)然，透水性隔膜5-1與陽電極3-2之間也可能通過滲透水點接觸或面接觸)，即陰電極3-1與源水箱I內(nèi)的存水直接接觸，陽電極3-2僅與源水箱I通過透水性隔膜5-1滲出的滲透水接觸。源水首先經(jīng)電解單元進行電化學(xué)處理，滅活細菌并深度降解去除源水中的有機物等主要污染物。然后多孔性吸附材料30進一步物理攔截濾除水中殘留有害物質(zhì)，也包括濾除電解工作過程中可能產(chǎn)生導(dǎo)致生物指標(biāo)變差的次生物質(zhì)，最后水從置于多孔吸附材料30中心的出水口輸出至反滲透過濾單元9，從而得到所需的純凈水。反滲透膜處理單元9的濃水出口 9-3與源水箱I連通，使反滲透膜處理單元9的濃水返回源水箱I進一步電解去離子，減少了水資源的浪費。
[0039]本實施例中多孔性吸附材料30優(yōu)選活性炭填充層或多層活性炭纖維疊加塊;透水性隔膜5-1優(yōu)選透水微孔的孔徑大小和開關(guān)基本相同的隔膜;進一步的，優(yōu)選透水性隔膜的透水微孔的孔徑小于2毫米且大于I納米的隔膜，且透水性隔膜5-1的透水微孔的孔徑尺寸相互之間彼此相差小于20%。
[0040]為了得到孔徑均勻的透水微孔，本實施例中透水性隔膜5-1優(yōu)選采用以下改性方法制得的隔膜:
[0041 ] I)將納米二氧化鈦溶液在溫度為40°C_60°C的紫外箱內(nèi)輻照10-30分鐘；
[0042]2)由以下質(zhì)量比的原料組成膜液:
[0043]PVDF:20%-30%
[0044]致孔劑:2-5%
[0045 ]步驟I)輻照后的納米二氧化鈦:2%-4%
[0046]表面活性劑:3%_5%
[0047]溶劑:70%-80%;
[0048]3)將配置好的膜液通過超聲波振蕩20-40分鐘；
[0049]4)用刮膜機刮成液膜，將液膜在空氣中靜置10-30秒，然后浸入凝固液中凝固成透水性隔膜；
[0050]5)所述隔膜在濃度為10%酒精水溶液中浸泡10-40分鐘，然后放入去離子水中漂洗；
[0051]6)將所述隔膜置于施加有1kv直流脈沖高壓的純水箱內(nèi)處理I小時。
[0052]本實施例還可以作以下改進:
[0053]I)源水箱I的外側(cè)設(shè)有包圍源水箱I下部的殼體20，殼體20、源水箱I和透水性隔膜5-1之間形成封閉空間，陽電極3-2位于該封閉空間內(nèi)，殼體20的上部設(shè)有開口 20-1，該開口20-1形成源水箱I的第一進水口 1-1;殼體20的底部設(shè)有第一排污口 20-2。
[0054]這樣，市供自來水源水從第一進水口1-1注入封閉空間，并在自來水壓力下通過透水性隔膜5-1進入源水箱I。制水時，關(guān)閉進水閥停止進水，打開第一排污口20-2，向成對陰陽電極3-1、3-2施加電解電壓，開始電解過程。源水箱I內(nèi)水中離子(既包括原有溶解于源水中的離子，也包含對水電解的離子生成物)從透水性隔膜5-1進入封閉容器，并隨透水性隔膜5-1的滲透出水，從底部的第一排污口 20-2排出，源水箱I內(nèi)的水質(zhì)不斷得到凈化。
[0055]2)在電解過程中，在透水性隔膜5-1的兩側(cè)陰陽電極間生成氫氣和氧氣向上逸出，產(chǎn)生一定的氣浮絮凝作用，加速電極與透水性隔膜5-1之間水中離子析出等懸浮物聚集成團而沉淀，累積沉積在源水箱I的底部。因此，可設(shè)置源水箱I的底部呈一定的斜坡錐度，并在源水箱I底部設(shè)有第二排污口 1-3，這樣絮凝物逐步滑向底部中心的第二排污口 1-3，視絮凝物沉積情況，可定期手動打開排渣口旋塞將絮凝物排出。
[0056]3)窗口至少有兩個，每個窗口均滿敷布設(shè)有透水性隔膜5-1，陰陽電極對的數(shù)量與窗口的數(shù)量相同，多孔性吸附材料30填充在源水箱I內(nèi)的多個陰電極3-1之間。其中多孔吸附材料30主要起吸附作用，由于多孔吸附材料30受到電解單元的保護，具有一定的自凈再生作用；尤其在多孔吸附材料30優(yōu)選采用活性炭填充層或多層活性炭纖維疊加塊的情況下，受電解絮凝影響而結(jié)垢板結(jié)情況大大緩解，只需定期取出清洗，即可重新使用，使用壽命大大延長。
[0057]4)多孔性吸附材料30位于源水箱I的中部從而將源水箱I分成上、下兩部分，其中源水箱I的上半部分位于窗口以上，源水箱I的下半部分位于窗口以下;反滲透膜處理單元9的濃水出口 9-3與源水箱I的連接處位于源水箱I的下半部分。這樣，反滲透膜處理單元9排出的濃水返回源水箱I時，首先從源水箱I的側(cè)壁陰、陽電極間流過，由于成對的陰、陽電極的持續(xù)電解去離子作用，有相當(dāng)部分的水中離子透過陰、陽電極間的透水性隔膜5-1排出。
[0058]5)為了提高電解效率，電解電源2采用高電平窄脈寬的直流脈沖電源或正向電壓電平大于反向電壓電平的交變脈沖電源。
[0059]實施例二
[0060]本實施例的微排放純水機是在實施例一基礎(chǔ)上的改進，與實施例一的不同之處在于:如圖2所示，增壓栗6和反滲透膜處理單元9之間設(shè)有保安過濾器7，保安過濾器的濾芯以錯流方式工作;保安過濾器設(shè)有第三進水口 7-1、第二出水口 7-2和排污出口 7-3，第三進水口 7-1與增壓栗6的出口連通，第二出水口 7-2與第二進水口 9-1連通，排污出口 7-3與源水箱I連通;保安過濾器7的排污出口 7-3與源水箱I之間串接有第一廢水比，第一廢水比由第一電磁閥11-1和第一節(jié)流閥11-2并聯(lián)而成。
[0061]優(yōu)選的，當(dāng)多孔性吸附材料30位于源水箱I的中部從而將源水箱I分成上、下兩部分時，排污出口 7-3與源水箱I連接處也設(shè)置在源水箱I的下半部分。
[0062]本實施例還可以作以下改進:I)反滲透膜處理單元9的濃水出口9-3與源水箱I之間串接有第二廢水比，第二廢水比由第二電磁閥8-1和第二節(jié)流閥8-2并聯(lián)而成。
[0063]2)保安過濾器7的濾芯是微濾膜或超濾膜。
[0064]本實施例的微排放純水機工作過程分為四個階段，具體分析如下:
[0065]一、進水階段
[0066]此時前置電解單元和后置的反滲透膜處理單元9和增壓栗6均不送電。市供自來水經(jīng)第一進水口通過透水性隔膜5-1，進入源水箱I的內(nèi)腔直至達到給定注水位(源水箱注滿)。
[0067]二、預(yù)處理階段
[0068]前置電解單元開始工作，同時增壓栗6啟動，保安過濾器7的第一廢水比的第一電磁閥11-1開通，水路循環(huán)為:
[0069]第一出水口 1-2出水—增壓栗6—保安過濾器7—第一廢水比旁路第一電磁閥11-1—源水箱I下半部分濃水回流進水—源水箱I內(nèi)的陰電極3-1與透水性隔膜5-1的間隙—源水箱I上半部分。在此循環(huán)過程中，源水水質(zhì)不斷得到凈化，水中各種污染物、尤其是各種陰陽離子得到充分降解，為反滲透膜處理單元9創(chuàng)造了極其輕松的工作條件。
[0070]在此循環(huán)中，保安過濾器7的濾芯也同時得到(正向)沖洗。
[0071]三、制水階段
[0072]此時水流循環(huán)為:
[0073]I)制水回路:第一出水口 1-2出水—增壓栗6—保安過濾器的第二出水口 7-2—反滲透膜處理單元9的第二進水口 9-1—反滲透膜處理單元9的純水出口 9-2—成品水箱10;
[0074]2)濃水回流:
[0075]保安過濾器7的排污出口7-3—第一廢水比的節(jié)流閥11-2—源水箱底部回流進水；
[0076]反滲透膜處理單元的濃水出口 9-3—第二廢水比節(jié)流閥8-2—源水箱底部回流進水。
[0077]在本循環(huán)中，從入水側(cè)來看，源水箱I中的水量逐漸減少，同時由于電解單元的持續(xù)電解去離子作用，有相當(dāng)部分的水中離子透過陰陽電極間的透水性隔膜5-1，排入封閉空間。因此盡管源水箱I中水的TDS有所升高，但不會無限累積。從保安過濾器7和反滲透膜處理單元9入水側(cè)來看，由于水中的細菌、有機物等膠體生成物已經(jīng)預(yù)先在源水箱I中得到有效去除，即便水中的鈣鎂等離子會在膜表面臨時沉積，也不易結(jié)成硬垢，很容易在制水結(jié)束后的反沖洗循環(huán)中去除。
[0078]四、反滲透膜處理單元沖洗循環(huán)
[0079]當(dāng)制水結(jié)束后，轉(zhuǎn)入反滲透膜處理單元9沖洗循環(huán)。第二廢水比的電磁閥8-1接通。水流循環(huán)路線為:第一出水口 1-2出水—增壓栗6—保安過濾器7的第二出水口 7-2—反滲透膜處理單元9的第二進水口 9-1—反滲透膜處理單元9的濃水出口 9-3—第二廢水比的電磁閥8-1—源水箱I底部濃水回流進水。在此循環(huán)中，利用保安過濾器7的凈水輸出(即第二出水口的出水)對反滲透膜處理單元9的反滲透膜表面進行沖洗，除去附著在膜表面沉積物。
[0080]本循環(huán)完成后，又轉(zhuǎn)入進水循環(huán)和預(yù)處理循環(huán)，為下一次制水做好準(zhǔn)備。
[0081]本實用新型不局限于上述實施例所述的具體技術(shù)方案，除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均為本實用新型要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種微排放純水機，包括電解單元、反滲透膜處理單元和成品水箱;其特征在于:所述電解單元包括至少一對陰陽電極、為所述陰陽電極供電的電解電源和源水箱，成對的陰電極和陽電極之間設(shè)有非導(dǎo)電性材料制成的透水性隔膜;所述源水箱上設(shè)有第一進水口和第一出水口，所述透水性隔膜將陽電極與所述源水箱隔開，所述陰電極位于源水箱內(nèi)；所述源水箱內(nèi)設(shè)有成塊的多孔性吸附材料，所述第一出水口設(shè)置在多孔性吸附材料上;所述反滲透膜處理單元設(shè)有第二進水口、純水出口和濃水出口，所述第一出水口與第二進水口連通，所述反滲透膜處理單元的純水出口與成品水箱連通，所述反滲透膜處理單元的濃水出口與源水箱連通;在使用時，所述陰電極與所述源水箱內(nèi)的水直接接觸，所述陽電極僅與所述源水箱通過透水性隔膜滲出的滲透水接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微排放純水機，其特征在于:所述源水箱的外側(cè)設(shè)有包圍源水箱下部的殼體，所述殼體、源水箱和透水性隔膜之間形成包圍陽電極的封閉空間，所述殼體的上部設(shè)有開口，所述開口形成所述源水箱的第一進水口 ；所述殼體的底部設(shè)有第一排污□O3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微排放純水機，其特征在于:所述第一出水口和反滲透膜處理單元之間設(shè)有保安過濾器，所述保安過濾器的濾芯以錯流方式工作;所述保安過濾器設(shè)有第三進水口、第二出水口和排污出口，所述第三進水口與第一出水口連通，所述第二出水口與第二進水口連通，所述排污出口與源水箱連通;所述保安過濾器的排污出口與源水箱之間串接有第一廢水比，所述第一廢水比由第一電磁閥和第一節(jié)流閥并聯(lián)而成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微排放純水機，其特征在于:所述反滲透膜處理單元的濃水出口與源水箱之間串接有第二廢水比，所述第二廢水比由第二電磁閥和第二節(jié)流閥并聯(lián)而成。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之任一所述的微排放純水機，其特征在于:所述成對的陰電極和陽電極至少有兩對，所述多孔性吸附材料填充在源水箱內(nèi)的陰電極之間；所述多孔性吸附材料位于源水箱的中部從而將源水箱分成上、下兩部分，所述反滲透膜處理單元的濃水出口與源水箱的連接處位于源水箱的下半部分。6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的微排放純水機，其特征在于:所述成對的陰電極和陽電極至少有兩對，所述多孔性吸附材料填充在源水箱內(nèi)的陰電極之間；所述多孔性吸附材料位于源水箱的中部從而將源水箱分成上、下兩部分，所述保安過濾器的濾芯是微濾膜或超濾膜，所述保安過濾器的排污出口與源水箱的連接處位于源水箱的下半部分。7.根據(jù)權(quán)利要求1-4之任一所述的微排放純水機，其特征在于:所述透水性隔膜的透水微孔的孔徑大小和形狀基本相同。8.根據(jù)權(quán)利要求1-4之任一所述的微排放純水機，其特征在于:所述透水性隔膜是親水性的透水性隔膜。9.根據(jù)權(quán)利要求1-4之任一所述的微排放純水機，其特征在于:所述多孔性吸附材料是活性炭填充層或多層活性炭纖維疊加塊。10.根據(jù)權(quán)利要求1-4之任一所述的微排放純水機，其特征在于:所述源水箱的底部設(shè)有第二排污口。
【文檔編號】C02F9/06GK205528170SQ201620297091
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】肖志邦, 李燁, 滕茂友
【申請人】大連雙迪創(chuàng)新科技研究院有限公司