专利名称：高新空气介质储能、储压式反渗透水质处理机技术
技术领域：
本发明涉及一种反渗透水质处理装置，其特征是把不可压缩的水转换成可压缩的空气，通过这个介质转换，使增压泵后的水体积的可变性实现储水，并通过压缩空气的形式储能、储压。储压减少泵的工作时间，储水、储压延长膜的产水时间；水体积的可变性实现间隙排废水的功能，从而减少废水排放，达到增效、节能、节水、提高可靠性等多重效果。
背景技术：
传统家用反渗透水质处理机均是使用膜片增压泵升压，反渗透处理水，废水比调节控制浓缩水比例的流程工艺。反渗透膜工作需要一定的工作压力，所以其工艺流程必然要增压泵对水加压；水的体积不能压缩，在反渗透制水速度缓慢的情况下，必然是一边泄压的流程方式带走富含矿物质的浓缩水；其浓缩水与纯水的比例是3/1左右，造成水的极大浪费。另外一方面，泄压方式使增压泵压力不能有效存储，反渗透膜的工作压力随增压泵的运转周期动态变化，造成增压泵和反渗透这两个工作单元效能让人不容易觉察的隐性低下。反渗透的作用是除盐，但实验表明。如果我们用这样的反渗透水质处理机处理没有仟何矿物质的纯水，其浓缩水的比例还是3/1略低些，同样处理硬度在70ppm或600ppm差异如此大的水，其废水比例还是3/1左右，说明其工艺流程结构决定浓缩水比例，而不是反渗透材料本身。另外，温度对反渗透膜的产水影响非常大，在北方低温地区，废水比例最高可以达到7/1，在水资源极其匮乏的今天是不能让人接受的方式，但北方的水多地下水，水硬度高，反渗透又是不得不的选择。目前反渗透的工作方式是弹簧片压力开关控制方式，造成反渗透工作状态不稳定的现象。
发明内容
本发明针对反渗透膜的特点，通过介质转换，创造性的把不可压缩的水转换成可压缩的空气，实现储水、储能、储压；及其配套的多重压力控制方式和间歇排废水方式的构成完善的流程结构。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是原水经去除泥沙、铁锈、氯等的一般水质处理工艺后，依次接增压泵和单向阀，再通过三通，一端接压缩空气储能压力罐，另一端接反渗透的进水。反渗透纯水端接储水罐，造好的水储存在其中备用。在反渗透的浓缩水端接一电磁阀，该电磁阀根据使用地区的水的矿物质含量高低设置一定时间间隔进行数秒的排水。增压泵运转后，其能量以压缩空气的形式储存在压缩空气储能罐，储存了增压泵的能源，在增压泵停止后持续对反渗透膜供水。本发明的有益效果是通过介质的转换，能量以压缩空气的形式储存在压缩空气储能罐。空气的可压缩性及单向阀设计，对于增压泵，能产生类似高压气筒省时、省力、高效效果。充分发挥了增压泵的性能，提高了效率，节约了能源。增压泵运行的时间是传统工艺运行时间的5/2左右储水、储能、储压使反渗透膜表面有相对恒定的压力，符合反渗透膜的制水原理，提高了反渗透纯水端的产水速度。实验表明，压力与反渗透的产水并不是直线比例关系，而是呈抛物曲线比例关系，说明水分子通过反渗透材料分子的间隙并不是单纯的物理孔径选择性拦截作用。一般认为，还有反渗透膜分子材料表面的荷电极性吸引等，水分子要通过反渗透材料的分子间隙必须克服电荷吸引力的临界点。本发明针对水分子通过反渗透材料的分子间隙的缓慢过程的特点。储水、储压提高了反渗透与水接触的压力和有效时间，从而提高了反渗透的制水产水量和产水率，达到增效节能的目的。
从实际使用环境的角度，传统的反渗透净水机在家庭使用环境的平均工作时间约
I.2小时左右，其工作状态中增压泵持续进行，废水持续排放，造成资源的极大浪费。而本发明的空气压力的储能方式使增压泵并不需要连续工作，却使水与反渗透膜的有效接触时间延长，有效接触时间根据用水水量延长5倍左右；这彻底改变了传统反渗透的使用方式1，膜长时间工作换取产水量，不必要考虑产水速度，反渗透膜可以工作在低压区；2，利用了传统反渗透膜的空余时间，在必要的情况下，甚至可以是全天24小时的工作；结合间歇排废水，使反渗透尽可能的制取每滴可以使用的干净水，达到增效节水的目的；低废水排放，使用户不必要考虑成本和资源浪费的问题，使整个厨房用水，甚至全屋反渗透净化成为可能，改变了用户得用水方式；3，对于北方低温地区，本发明以延长反渗透膜工作时间换水量和间歇排废水的方法，废水比例的制约因素变成是人工调节的时间间歇参数，其废水比多少不受温度制约，废水的量依原水的矿物质含量减少至15/1-10/1左右。有效解决北方低温排废水多的问题。从其增压泵和反渗透膜的工作时间对比，和废水比例对比可以知道本发明克服了传统反渗透水质处理机性能隐性低下的问题。空气的可压缩性实现了本发明间歇排废水的功能，相比废水的持续排放，间歇排废水是较好的节约水的方式。另外，本发明原理要求的多重压力控制系统构成流畅的制水方式，消除传统反渗透水质处理机即使用户只取0.5升以内的水也会频繁启动；及在水快满时，临界压力点使增压泵频繁启动关闭的稳定性的问题。在排浓缩水的时候，通过压缩空气能量的瞬间释放，快速冲刷膜表面，效果更佳。
下面结合附图对本发明进一步说明。图I是本发明的原理图。图2是本发明的电气连接图。图I中，I. PP棉，2.活性炭，3.无水保护开关，4.进水电磁阀，5.增压泵，6.单向阀，7.压缩空气储能罐，8.低压开关，9.高压开关，10.反渗透，11.排水电磁阀，12.单向阀，13.高压开关，14.储水罐，15.后置活性炭，16.净水龙头。
具体实施方式
在图I中，PP棉(1)，活性炭(2)，进水电磁阀(4)，增压泵(5)，单向阀(6)，低压开关(8)，高压开关(9)，反渗透(10)，单向阀(12)，高压开关(13)后置活性炭(15)，净水龙头
(16)，依次首尾相联，其中反渗透(10)的纯水端接单向阀(12)前端。在进水电磁阀(4)的前端通过三通连接无水保护开关(3)。避免无水长时间运行损坏机器。也可以省略，该功能由高压开关(9)运行时间计算所得代替，由电路控制更精确。在单向阀(6)的后端通过三通安装压缩空气储能罐(7)，该压缩空气储能罐(7)可以为常见的可充气气囊式储水罐，俗称压力桶，其内为橡胶气囊，这是最适合本发明原理的结构。容积依使用条件2升到30升之间任意选择。其工作在一定的压力范围，增压泵(5)的低压启动功能由低压开关(8)控制，高压停止功能由高压开关(9)和高压开关(13)串联 控制。这(8) (9)两个开关的压力触发的参数均可调节。在反渗透的浓缩水端接一排水电磁阀(11)，该排水电磁阀为内置程序的间歇排水电磁阀。可以设置程序为每隔10分钟排水2-5秒。或其他的时间组合，时间参数可调。空气体积的可压缩性使间歇排废水功能成为可能，压缩空气储能与间歇排废水构成完美的流程结构，但间歇排水功能非本发明的必须结构。间歇排水功能的电磁阀(11)也可以是限流阀，其单位时间流量可调，相比传统的废水比控制方式，其单位时间流量要求小的多，约5/1。限流阀的好处是结构简单。在高压开关(13)的后端通过三通连接储水罐(14)该储水罐可以为压缩空气气囊式，也可以开放式，如果为开放式，则高压开关(13)应为水位液位开关。设备安装好后，增压泵(5)运行，分别对压缩空气储能罐(7)和反渗透(10)加压供水，当压缩空气储能罐(7)的压力达到高压开关(9)设定的数值要求时，增压泵(5)停止运行。压缩空气储能罐(7)继续对反渗透(10)供水，当压缩空气储能罐(7)内压力下降到低压开关(8)的启动数值时，增压泵启动。如此反复。在设备运行一段时间后，储水罐(14)水满，高压开关(13)断开。整个机器不再工作。如果净水龙头(16)开启，导致储水罐(14)水位或压力下降，则高压开关(13)闭合。但如果压缩空气储能罐(7)压力没有触发低压开关(8)，则增压泵(5)不一定运行。由压缩空气储能罐(7)对反渗透(10)供水。因为后端的压力控制方式，及排水电磁阀(11)具有断水功能，进水电磁阀⑷非本发明必备结构，但在后端工艺排水电磁阀(11)改使用限流排废水时一定需要安装。限流排废水不改变本发明原理。通过引入可压缩的空气介质，及其配套的低压开关(8)高压开关(9)多重压力控制方式，结合间歇排废水方式，构成了与传统的反渗透完全不同的流程结构。其各个部件的运行发生根本性的改变，泵的运行减少到了 5/2，反渗透膜的运行时间却延长了 3-8倍，甚至全天侯的，结合间歇排废水设计，废水的排放减少至15/1-10/1左右。因为其膜的工作时间可以是无限长，而其废水的排放又取决于废水排放电磁阀的程序，而不是温度因素，通过时间换产水量，从原理上根本性消除了北方温度低对废水排放多的影响。传统的反渗透机使用50加仑规格的反渗透膜。好马配好鞍，本发明推荐的最佳配置为75-100加仑或更高，更能发挥本发明的优势。较大的产水能力和速度、极少的废水排放，使全厨房用水，甚至全屋都用反渗透完全净化成为可能。
空气储能也可以是弹簧储能，不改变本发明改变水的不压缩性及储能技术特点。纳滤膜也称低压反渗透，均用于水除盐，本发明原理应用到纳滤膜有完全相同效果。实际的应用中，可以在反渗透的前端增加超滤和KDF铜锌合金来提升反渗透的性能，更合理，但不改变本发明技术特点。图2为本发明的电器原理连接图在图2中，高压开关(13)，无水保护开关(3)，低压开关(8)，高压开关(9)串联使用，控制进水电磁阀(4)，增压泵(5)的电力供应。 低压开关(8)为内置继电器，其工作方式是低压触发后持续闭合工作状态，增压泵(5)持续工作，直到高压开关(9)断电使其复位，等待下个低压触发信号，如此反复。其多重压力控制方式、结合间歇排废水方式构成流畅反渗透水质处理流程。其中排水电磁阀(11)电源由高压开关(13)控制。排水电磁阀(11)内置程序，程序设置为每间隔数分钟排水数秒，并且这些时间参数可以人工调节。本发明构思主要立意是改变水的不可压缩性制约，通过压缩空气的体积变化储水，空气的压缩能量实现储压、储能，提高泵的效能，延长膜的工作时间从而提高产水量和产水率。相比传统的反渗透和目前有的节水型反渗透，本发明构思的最大亮点是1，膜长时间的工作换取产水率和产水量，2，空气的可压缩性实现间歇排废水提高产水率，3，消除温度等因素对产水率的影响。
权利要求
1.一种反渗透水质处理机，前置预处理主要由PP棉(1)，活性炭(2)等可能的前置预处理工艺和活性炭(15)后置工艺构成。其特征是增压泵(5)，单向阀￠)，低压开关(8)，高压开关(9)，反渗透(10)，单向阀(12)，高压开关(13)，依次首尾相联，其中反渗透(10)，的纯水端接单向阀(12)前端；在单向阀￠)的后端通过三通连接压缩空气储能罐(7);单向阀(12)的后端通过三通连接储水罐(14);反渗透(10)浓缩水端接间歇排水功能的电磁阀(11);增压泵(5)运行对水加压后，通过介质转换，把不可压缩的水转换成压缩空气储能罐(7)中的压缩空气，达到储能、储压的目的，结合间歇排水功能的电磁阀(11)间歇排水构成完善的水质处理系统。
2.根据权利要求I所述的反渗透水质处理机，其特征是低压开关(8)，高压开关(9)高压开关(13)多重压力控制方式控制压缩空气储能罐(7)和储水罐(14)内的压力，结合单向阀(6)单向阀(12)的单向功能决定机器的运转状态。
3.根据权利要求I所述的反渗透水质处理机，其特征是压缩空气储能罐(7)、空气压缩储能原理可以依据需要设计成弹簧储能或其他储能形式。
4.根据权利要求I所述的反渗透水质处理机，其特征是间歇排水功能的电磁阀(11)可以是限流阀，不改变其通过储能、储压的提升效能的设计原理。
5.根据权利要求I所述的反渗透水质处理机，其特征是反渗透(10)可以为纳滤，反渗透(10)的前端可以依工艺改进要求，添加连接超滤滤芯或铜锌合金材料滤芯提升反渗透(10)的性能，不改变其通过储能、储压的提升效能的设计原理。
全文摘要
本发明涉及一种反渗透水质处理装置，其特征是把不可压缩的水转换成可压缩的空气，通过这个介质转换，实现储水、储压、储能。以反渗透膜长时间的工作换取产水率和产水量，结合间歇排废水方式尽可能的从原水中制取每滴可以使用的干净水，达到节水的目的。其储水、储能和多重压力控制方式构成流畅的反渗透水质处理系统，区别于目前常见的反渗透流程系统。
文档编号C02F9/02GK102642939SQ201110042910
公开日2012年8月22日 申请日期2011年2月18日 优先权日2011年2月18日
发明者卢发平 申请人:卢发平
