專利名稱：使用炭塊預(yù)濾器的水凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種水凈化系統(tǒng)，具體地說，涉及一種使用炭塊預(yù)濾器的兩級反滲透過濾工藝。
背景技術(shù)：
反滲透裝置已經(jīng)使用多年，以凈化居民、市政、和工業(yè)用水。一些系統(tǒng)是整裝的，且通常設(shè)計成通過連接至市政用水供應(yīng)線而根據(jù)需要提供飲用水。這些系統(tǒng)設(shè)立用于凈化水或飲用水的待用蓄水池，或者通過重力流或通過承壓箱(confined tank)內(nèi)的由氣囊后面壓縮的空氣的膨脹所驅(qū)動的流動，可將飲用水分送給用戶。其它的系統(tǒng)設(shè)計成置于工作臺面上或直接連接于水龍頭。
反滲透膜分離裝置通常基于在隔膜(membrane barrier)進(jìn)口側(cè)(經(jīng)常稱為供給側(cè))與隔膜的相對側(cè)(已知為產(chǎn)出側(cè))之間采用大的流體壓差而起作用。該壓差促進(jìn)了流體流過隔膜微孔，同時通常又阻止了鹽和礦物溶質(zhì)流過薄膜。在一些小型或家用類型的薄膜分離系統(tǒng)中，設(shè)置有聚液容器或罐，從薄膜凈化裝置排出的所需的滲過物被引入到該聚液容器或罐中。這種罐的設(shè)置是為了在水龍頭或其它使用點處可快速分配大量產(chǎn)物液體。而且，由于可以在不使用水的期間反復(fù)填充該罐或容器至其所需容量，所以該設(shè)置允許使用小型、經(jīng)濟(jì)型薄膜分離裝置，其中該薄膜分離裝置具有相對較低的產(chǎn)物流速且該產(chǎn)物流是直接型的。已經(jīng)開發(fā)了各種系統(tǒng)，以增加反滲透裝置的效率和有效性，但對于改進(jìn)的研究一直在繼續(xù)。

發(fā)明內(nèi)容
水凈化系統(tǒng)包括活性炭過濾器和反滲透(RO)過濾器?；钚蕴窟^濾器通常形成有用于容納中央管上部的中心孔。設(shè)置于活性炭過濾器下游的RO過濾器可以形成在中央管的穿孔部分周圍。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括頭部，該頭部的結(jié)構(gòu)設(shè)計成容納包含活性炭過濾器和RC過濾器以及中央管的貯罐(sump)。形成于頭部中的進(jìn)口使得未凈化的供給水流入活性炭過濾器。第一通道由形成于活性炭過濾器中的環(huán)形表面以及中央管的外表面限定，該第一通道使得水流入RO過濾器。中央管內(nèi)的通道使得水從RO過濾器流出，流經(jīng)中央管的穿孔部分，并且流入形成于頭部內(nèi)的出口。


從以下結(jié)合附圖對優(yōu)選實施例的描述中，本發(fā)明的上述和其它方面、特征、和優(yōu)點將變得更顯而易見，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的水凈化系統(tǒng)的橫截面圖；圖2是構(gòu)成圖1所示水凈化系統(tǒng)的各個部件的分解橫截面圖；圖3是與傳統(tǒng)家用龍頭連接的圖1的水凈化系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖4是可以用在圖1和圖2的水凈化系統(tǒng)中的可替換頭部的橫截面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明可替換實施例的多級水凈化系統(tǒng)的側(cè)視圖；
圖6是使用了可安裝在龍頭上的貯罐的多級水凈化系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于凈化水的方法的流程圖；以及圖8是根據(jù)本發(fā)明可替換實施例的水凈化系統(tǒng)的橫截面圖。
具體實施例方式
在下面的詳細(xì)描述中，對構(gòu)成本說明書一部分的附圖進(jìn)行描述，該附圖是通過示出本發(fā)明特定實施例的方式進(jìn)行顯示的。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，可以使用其它實施例，并且在不背離本發(fā)明范圍的前提下，可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)、電、以及程序方面的改變。
如這里所使用的，術(shù)語“下游”表示經(jīng)過系統(tǒng)的水流動方向，而“上游”表示經(jīng)過系統(tǒng)的與流動方向相反的方向。術(shù)語“供給水”表示引入到系統(tǒng)中的未凈化水，而術(shù)語“滲過水”表示已經(jīng)通過RO過濾器過濾的凈化水。此處使用的術(shù)語“聚積水”用來表示由于RO過濾器所提供的過濾過程而產(chǎn)生的未凈化水或鹽水。
為了清楚起見以及易于示出，相對于周圍結(jié)構(gòu)，放大了各個水通道、管道、孔、和管。在實際應(yīng)用中，這些水通路通常比圖中所示的小得多。此外，使用各種箭頭來表示經(jīng)過系統(tǒng)的水的大體流動方向。
現(xiàn)在參照圖1，示出了本發(fā)明的水凈化系統(tǒng)10的一個實施例的橫截面圖。系統(tǒng)10包括可選的可拆卸頭蓋12，頭蓋部分地封閉頭部14。未凈化的供給水可以經(jīng)由螺紋進(jìn)口16和供給管18引入到系統(tǒng)中。通過凹部20可通到該進(jìn)口。
通常表示為壓力容器的貯罐22包括圓柱形狀的不漏水的(watertight)外殼，該外殼具有容納各種過濾部件的腔體。貯罐可以利用已知技術(shù)可拆卸地與頭部連接，并且該貯罐包含一個或多個水過濾器(諸如活性炭過濾器24和反滲透(RO)過濾器26)。中央管28的下部被示出為與螺旋卷繞的RO過濾器26相接觸，并且中央管的上部延伸穿過形成于活性炭過濾器24中的軸向開口。中央管的底端被封閉，但在頂端具有通向出口30的開口。該出口用于凈化水(這里也指滲過水)的流出。通常，出口30連接至集液容器或罐(未示出)，該集液容器或罐用作排放滲過水的儲存容器。滲過水儲存容器的規(guī)格對本發(fā)明來說不關(guān)鍵，所以不必進(jìn)一步描述。
使用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)(諸如頂蓋32和底蓋34)可以實現(xiàn)活性炭過濾器24相對于中央管的定位，但也可以使用其它合適的固定裝置。頂蓋和底蓋的尺寸都設(shè)置成容納活性炭過濾器24。這種設(shè)置將活性炭過濾器固定在貯罐22的內(nèi)部腔體內(nèi)，并形成了近側(cè)通道36和遠(yuǎn)側(cè)通道38?；钚蕴窟^濾器可以使用能夠在系統(tǒng)工作壓力下提供可靠防漏連接的任何技術(shù)而連接于頂蓋和底蓋。即，供給水應(yīng)該僅徑向向內(nèi)流過炭塊，而應(yīng)該沒有水流經(jīng)活性炭過濾器與頂蓋和頂蓋之間。頂蓋和底蓋可以使用粘合劑或通過用熱連接結(jié)構(gòu)的方式而連接于活性炭過濾器。另一可選方法是對這些結(jié)構(gòu)的尺寸進(jìn)行設(shè)置以使它們形成摩擦緊密結(jié)合。
如果需要，一個或多個橡膠的或彈性的O形環(huán)墊圈可以用來防止過濾的各個階段期間水的混合。例如，O形環(huán)40可以定位于中央管28的上部上，鄰近頭部14的限定內(nèi)表面。O形環(huán)40有助于中央管與頭部的連接，并防止供給水與滲過水混合。類似地，O形環(huán)42可以定位于中央管上，鄰近頂蓋32，進(jìn)一步固定活性炭過濾器和中央管的相對位置。O形環(huán)42防止供給水與通過活性炭過濾器24過濾的水相混合。O形環(huán)44定位在底蓋34的外表面周圍，與貯罐22的內(nèi)壁接觸。類似于O形環(huán)42，O形環(huán)44也防止供給水與通過活性炭過濾器24過濾的水相混合。如果需要，RO過濾器26可以進(jìn)一步包括人字形密封(chevron seal)45，該密封與底蓋34的底表面接觸。人字形密封防止了通過活性炭過濾器24過濾的水與不能經(jīng)過RO過濾器的未凈化水混合。
使用傳統(tǒng)活性炭過濾裝置可以實現(xiàn)活性炭過濾器24。通常，活性炭過濾器應(yīng)該包含足量的活性炭或木炭，該活性炭或木炭從供給水中去除所需標(biāo)準(zhǔn)的氯。在非限制性實例中，活性炭過濾器可以填充有大約20至80克的活性炭，該活性炭具有在約0.1微米至約50微米之間的微粒尺寸以及大約1-50微米的微孔尺寸。
RO過濾器26可以使用已知的反滲透過濾材料來構(gòu)造。例如，RO過濾器可以包括螺旋纏繞薄膜式膜片46，該膜片具有很小的微孔，使得僅微小的純凈水分子經(jīng)過孔48，進(jìn)入中央管的內(nèi)部50。具體地，膜片46可以包括介于兩層反滲透半透性膜片之間的、由多孔材料形成的封套，其中該封套螺旋纏繞在中央管的周圍，該中央管具有分隔鄰近封套的分隔柵。根據(jù)一些實施例，對于每立方厘米的RO過濾器體積，膜片46包括約2cm2至約10cm2的半透性膜片表面面積。
操作期間，純凈水以相對較低的速度(與正常家用自來水的流速相比)徑向向內(nèi)、朝向中央管28地穿過膜片46。同時，引入到系統(tǒng)內(nèi)的供給水的一部分隨同污染物一起不能經(jīng)過膜片46，因而軸向向下流經(jīng)多孔材料并進(jìn)入貯罐22的底部52。為了利用供給水?dāng)y帶留在后面的污染物，系統(tǒng)壓力迫使供給水以足夠的流速向下經(jīng)過RO過濾器，這造成了未凈化水聚積在貯罐的底部中。
所示的中央管28的底部具有與支撐件56接觸的支撐隔板54。這些隔板具有開口，該開口使得聚積水從貯罐的底部流過出口58，在出口處聚積水被排放到排放出口60。通過出口58的內(nèi)徑和長度的尺寸來保持并控制貯罐壓力。根據(jù)一些實施例，限流器62定位在出口58內(nèi)，提供用于適當(dāng)?shù)木鄯e水排放所需的背壓。使用位于限流器上游的可選網(wǎng)篩64可以過濾該聚積水。該網(wǎng)篩對于可能以其它方式滯留于由限流器形成的相對較窄通道中的微粒進(jìn)行過濾。限流器、網(wǎng)篩、或者這兩種結(jié)構(gòu)一起可以與貯罐殼體形成整體?？商鎿Q地，這些結(jié)構(gòu)中的一個或兩個是可拆卸的，以允許用戶維修該系統(tǒng)。系統(tǒng)的各種結(jié)構(gòu)部件，諸如頭蓋、頭部、頂蓋和底蓋、中央管、以及貯罐，可以使用幾乎任何類型的剛性、或?qū)嶋H上剛性的、塑料或模制材料(諸如聚丙烯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS))形成。
水凈化系統(tǒng)10的操作可以如下進(jìn)行。仍舊參照圖1，通過諸如連接于進(jìn)口16的家用龍頭(未在圖中示出)的增壓水源將未凈化的供給水引入到系統(tǒng)中。供給水流入供給管18內(nèi)，并向下流入遠(yuǎn)側(cè)通道38內(nèi)，再被迫使徑向向內(nèi)流過活性炭過濾器24?；钚蕴窟^濾器通常去除諸如氯、異味、氣味、重金屬、揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)、泡沫等等的污染。過濾氯的活性炭過濾器位于RO過濾器的上游，以保護(hù)RO過濾器免受與氯或其它污染物接觸所可能造成的任何損壞。這種布置延長了RO過濾器的使用壽命，使之超過沒有炭塊預(yù)濾器時的可能壽命。
過濾后的供給水流入近側(cè)通道36內(nèi)，并被迫向下經(jīng)過孔47，進(jìn)入RO過濾器的膜片46內(nèi)。水在壓力的驅(qū)動下經(jīng)過膜片的多孔材料，同時膜片的半透性部分防止溶解材料經(jīng)過。凈化后的水通過螺旋路徑進(jìn)入膜片46的內(nèi)部，并通過中央管28中存在的開口(諸如穿孔或孔48)離開。凈化后的水繼續(xù)向上流經(jīng)中央管的內(nèi)部，并最終經(jīng)過出口30而退出系統(tǒng)。同時，未凈化水的一部分向下在膜片46的纏繞路徑之間流動，并攜帶雜質(zhì)進(jìn)入貯罐的底部52。通常，所聚積的聚積水經(jīng)由出口58和出口60從系統(tǒng)中出來?？赡芙?jīng)過膜片46或者可能在反滲透工藝期間形成的任何較大顆?？梢员豢蛇x的網(wǎng)篩64捕獲。
圖2是構(gòu)成水凈化系統(tǒng)10的各個部件的分解橫截面視圖。示出了頭蓋12從其在頭部14上的位置處被拆卸下來，同時活性炭過濾器24已經(jīng)與中央管28分離。該附圖示出了形成于頭部中的鄰近出口30的腔體80。腔體80的尺寸設(shè)計成容納中央管的頂部。頂蓋32具有位于中央的孔82，且底蓋34具有位于中央的孔84。這些孔中的每一個均設(shè)計成容納中央管。
通常，活性炭過濾器24和RO過濾器26是獨立的部件。通過從頭部14上擰松貯罐并去除用舊的過濾器，可以容易地實現(xiàn)更換這些過濾器中的任一個。為了僅更換活性炭過濾器，對于用戶來說，盡管可以，但不必附加地去除RO過濾器以及所連接的中央管。這種結(jié)構(gòu)簡化了活性炭過濾器更換過程。而且，由于活性炭過濾器和RO過濾器可以是獨立的部件，所以消費者僅需要更換用舊的過濾器(或者是活性炭過濾器或者是RO過濾器)，而不是如傳統(tǒng)系統(tǒng)中那樣需要更換兩個過濾器。因此，當(dāng)需要更換活性炭過濾器時，消費者不必過早地更換仍然起作用的且昂貴的RO過濾器。
可以通過將活性炭過濾器和RO過濾器構(gòu)造成獨立的部件而實現(xiàn)的另一優(yōu)點在于，當(dāng)不再需要或期望特定過濾器的功能時，可以將這些過濾器中的任一個從貯罐上拆卸下來。拆除的過濾器可以儲存起來以備后來使用，因此延長了該過濾器的總有效壽命。
已經(jīng)描述了水凈化系統(tǒng)的幾個實施例，但其它變型也是可以的，且在本公開的宗旨范圍內(nèi)。例如，活性炭過濾器24和RO過濾器26的相對尺寸可以調(diào)節(jié)以滿足特殊需求。在遭受了水嚴(yán)重氯化問題的地區(qū)中，可以使用較大的活性炭過濾器以及相應(yīng)較小的RO過濾器。相反，在氯化程度較低的地區(qū)中，使用較小的活性炭過濾器以及相應(yīng)較大的RO過濾器就足夠。進(jìn)一步注意到，雖然將活性炭過濾器和RO過濾器構(gòu)造成獨立的部件在經(jīng)濟(jì)上可能是有利的，但可替換地，也可以將這些部件整體形成為單體結(jié)構(gòu)。
作為另一實例，可以省去活性炭過濾器，僅留下RO過濾器26作為唯一的過濾部件。在該實施例中，RO過濾器將通常具有比圖1和圖2中目前示出的過濾器更長的長度，且將延伸并覆蓋中央管28外部的主要(substantial)部分。具體地，合適的RO過濾器將從中央管的底部延伸到O形環(huán)墊圈40和42之間的某處。當(dāng)不再需要或期望炭塊過濾器的預(yù)過濾能力時(例如，供給水未含有不期望的含氯水平或者這種水已經(jīng)通過另一過濾部件進(jìn)行了預(yù)過濾)，可以實施這種單個過濾器設(shè)計。
另一實施例從系統(tǒng)中省去了RO過濾器26，留下活性炭過濾器24作為唯一的過濾部件。與單個RO過濾器實施例相似，該單個活性炭過濾器實施例將通常需要比圖中目前示出的過濾器更長的活性炭過濾器。適當(dāng)尺寸的活性炭過濾器將從中央管的底部延伸到O形環(huán)墊圈40和42之間的某處。
根據(jù)其它實施例，活性炭過濾器24、RO過濾器26、以及這些過濾器的延伸長度可以以個別或集中的方式更換成其它類型和尺寸的濾水器，以適應(yīng)改變的水條件或滿足消費者的不斷變化的需要。這種可替換過濾器的實例包括空心纖維過濾器和沉淀物過濾器。空心纖維過濾器有效地除去生物污染物，而沉淀物過濾器除去不需要的顆粒物質(zhì)。將結(jié)合圖5和圖6更詳細(xì)描述這些實施例。
已經(jīng)描述了這樣的系統(tǒng)10，其使用頂蓋32和底蓋34而在結(jié)構(gòu)上將活性炭過濾器24定位在貯罐內(nèi)?？商鎿Q實例是形成活性炭過濾器，使得其形狀被設(shè)置成有效地包括頂蓋和底蓋的結(jié)構(gòu)并實現(xiàn)它們的功能?？商鎿Q地，頂蓋32和底蓋34每一個均可以使用與構(gòu)成活性炭過濾器24的材料相同或類似的材料制成。
圖3是與傳統(tǒng)的家用龍頭90結(jié)合操作的水凈化系統(tǒng)10的側(cè)視圖。所示的系統(tǒng)通過使用例如快拆連接件92等而可拆卸地連接于龍頭。該連接將包括流體地連接龍頭和頭部14的必要結(jié)構(gòu)。合適的連接包括與螺紋進(jìn)口16(圖1和圖2)配合的螺紋結(jié)構(gòu)。在操作期間，龍頭供應(yīng)供給水，根據(jù)前面所述的過濾工藝來過濾該供給水，使得滲過水和未凈化的聚積水分開排放。
在一些實施例中，系統(tǒng)設(shè)計成與位于水槽或水池上方的傳統(tǒng)的家用或商用龍頭配合使用。這樣，水凈化系統(tǒng)10的總尺寸將最好使得用戶可以將系統(tǒng)直接安裝在龍頭上，而不必改動水槽或水池。為了適應(yīng)這些尺寸限制，系統(tǒng)10可以以這種方式構(gòu)造，即該系統(tǒng)具有從頭蓋12的頂部延伸到貯罐22的底部的總長度是從約5英寸到約11英寸。這里將這種實施例稱為“龍頭安裝”系統(tǒng)。
作為龍頭安裝設(shè)計的可替換實例，該系統(tǒng)可以構(gòu)造成使用例如柜臺下方(UC)系統(tǒng)來過濾來自其它類型水源的水。具體地，可以對圖1-3中所示的水凈化系統(tǒng)10進(jìn)行更改，使得該系統(tǒng)可以安裝在柜臺下方或安裝在其它偏遠(yuǎn)的位置。在一些情況下，柜臺下方系統(tǒng)可能需要更改頭部和頭蓋，如下面將要描述的。
現(xiàn)在參照圖4，示出了部分封閉頭部96的頭蓋94的橫截面視圖。與圖1的頭蓋和頭部相對照，頭部96不通過螺紋進(jìn)口接收供給水。取而代之，頭部96通過進(jìn)口98接收水。進(jìn)口可以連接至水源，諸如局部水供應(yīng)線、家用或商用水線，其它類型的水過濾器、以及未在此處一一列舉的類似物。除了結(jié)構(gòu)上的改變以適應(yīng)進(jìn)口之外，頭部96基本上與頭部14相同。因此，頭部96的尺寸設(shè)計成容納貯罐22以及包含在貯罐內(nèi)的各種過濾部件。以類似于上述技術(shù)的方式實現(xiàn)利用頭部96來過濾供給水。
圖5是多級水凈化系統(tǒng)100的側(cè)視圖。示出的系統(tǒng)100具有三個分離的水凈化系統(tǒng)，簡單表示為過濾器102、104、和106，它們流體地串聯(lián)連接。這些過濾器中的每一個均可通過使用結(jié)合圖1、圖2和圖8所述的各種過濾部件和結(jié)構(gòu)中的任一個而被構(gòu)造，并被更改成根據(jù)本圖的實施例而進(jìn)行操作。構(gòu)成系統(tǒng)100的每個過濾器均可以包括分離且不同類型的過濾器。因此，總的說來，系統(tǒng)100將使用兩個或更多個不同類型的過濾部件來過濾供給水。
例如，對于第一過濾階段，過濾器102可以配有沉淀物或空心纖維過濾器。在第二過濾階段，過濾器104可以僅包括活性炭過濾器24，省去了RO過濾器，而在第三階段，過濾器106僅包括RO過濾器26。對于這些過濾器設(shè)計的各種結(jié)構(gòu)已經(jīng)結(jié)合圖2進(jìn)行了描述。
在操作過程中，未凈化的供給水在進(jìn)口98處進(jìn)入過濾器102，且由例如包含在該過濾器內(nèi)的沉淀物或空心纖維過濾器過濾。過濾后的水在出口30處流出過濾器102，該出口將水供應(yīng)到第二階段過濾器104。過濾器104使用活性炭過濾器來提供過濾，并且其輸出水被供應(yīng)到第三階段過濾器106。在過濾器106內(nèi)使用的RO過濾器提供最終階段的過濾，使得產(chǎn)生滲過水。不期望的聚積水可以經(jīng)由出口60排出。注意到，過濾器102和104不需要貯罐22底部處的出口，這是由于這些過濾器不產(chǎn)生聚積水。
系統(tǒng)100的每種不同過濾器設(shè)置的數(shù)量、類型、以及順序可以根據(jù)需要或期望而改變。例如，過濾器102可以可替換地位于組成系統(tǒng)100的過濾器系列中的最后。另一可替換方法是將過濾器104設(shè)置在過濾器系列中的最后一個。另一個可替換的方式是將過濾器104置放在該過濾器系列中的第一個。為了保護(hù)過濾器106中的RO過濾器不受有害氯的損壞，期望將過濾器106設(shè)置在包含去除氯的活性炭過濾器的過濾器104之后。
另一實施例利用串聯(lián)結(jié)合在一起的多于三個的過濾器。一個實例是將附加的沉淀物過濾器、空心纖維過濾器、或活性炭過濾器設(shè)置在過濾器106之后。使用圖5所示的過濾器結(jié)構(gòu)作為實例，附加的過濾器將從過濾器106的出口30接收滲過水，然后使用包含在該過濾器中的特殊的過濾元件(例如，沉淀物過濾器)來過濾滲過水。
圖5已經(jīng)描述了關(guān)于包含單一類型過濾元件的各種過濾器，但本發(fā)明不限于此，也可以是其它結(jié)構(gòu)。例如，單獨的過濾器(諸如過濾器102)可以包括活性炭過濾器以及沉淀物過濾器。另一可替換方法是在單個過濾器(諸如過濾器106)內(nèi)使用與RO過濾器組合的沉淀物過濾器。因此，這里所述的各種過濾器中的任一個，包括活性炭過濾器、沉淀物過濾器、空心纖維過濾器、RO過濾器等等，均可以在包含并設(shè)置在單個過濾器(諸如過濾器102)內(nèi)。
此外，由于多級水凈化系統(tǒng)100設(shè)計成用于柜臺下方或在遠(yuǎn)距離處使用，所以其不受與圖3所示龍頭安裝系統(tǒng)有關(guān)的尺寸限制。因此，與龍頭安裝系統(tǒng)相比，組成系統(tǒng)100的每一個過濾器通常具有更長的總長度。這種過濾器長度的增加使得可以使用更大、更高容量的內(nèi)部過濾器。
對于消費者來說，通常首先購買和使用龍頭安裝系統(tǒng)，諸如圖3所示的系統(tǒng)。在一段時間之后，消費者可能希望將他們的水凈化系統(tǒng)升級成圖5所示的多級系統(tǒng)。為了嘗試減小多級系統(tǒng)的總費用，可提供給消費者的一種選擇是，他們的新多級過濾系統(tǒng)應(yīng)該能夠使用他們的龍頭安裝系統(tǒng)的貯罐以及相關(guān)過濾部件。這種系統(tǒng)的實例在圖6中示出，該圖是多級水凈化系統(tǒng)110的側(cè)視圖。系統(tǒng)110在多個方面類似于圖5所示的系統(tǒng)。主要區(qū)別在于圖6的系統(tǒng)包括了設(shè)計成用于龍頭安裝用途的一個或多個過濾器(過濾器112)的使用，并且該過濾器與顯著較長的過濾器102和104結(jié)合使用。在該實施例中，過濾器112可以包含RO過濾器26，并且如果需要，也可以包含活性炭過濾器24。
例如，如圖6所示，過濾器112包括在長度上相對較小的貯罐，這里稱為龍頭安裝貯罐。所以這是可能的，因為龍頭安裝系統(tǒng)和多級水凈化系統(tǒng)使用相同或類似尺寸的頭部。因此，可以將設(shè)計為用于多級水凈化系統(tǒng)的相對較長的貯罐更換成設(shè)計為用于龍頭安裝系統(tǒng)的龍頭安裝貯罐。即，設(shè)計成與可以連接于家用龍頭的頭部相匹配的貯罐，將也與多級水凈化系統(tǒng)中使用的頭部相匹配。傳統(tǒng)的多級凈化系統(tǒng)目前不會提供這種靈活性。
圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于凈化水的方法的流程圖。在方框200處，將未凈化的供給水引入到活性炭過濾器內(nèi)。然后，在方框210處，供給水徑向向內(nèi)流動，或在一些實施例中向下流動，流過活性炭過濾器。然后可以將活性炭過濾水引入到RO過濾器內(nèi)，該RO過濾器通常位于下游且處于普通貯罐內(nèi)，如活性炭過濾器，如方框220所示。在方框230中，RO過濾后的水作為滲過水被引出龍頭安裝水凈化系統(tǒng)。
圖8是水凈化系統(tǒng)300的橫截面圖。系統(tǒng)300在多個方面類似于圖1所示的水凈化系統(tǒng)10。這些系統(tǒng)之間的主要區(qū)別在于系統(tǒng)10徑向向內(nèi)引導(dǎo)供給水經(jīng)過活性炭過濾器。相反，系統(tǒng)300向下引導(dǎo)供給水經(jīng)過活性炭過濾器。
仍舊參照圖8，活性炭過濾器305可以利用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)(諸如頂蓋310和底蓋315)相對于中央管28而定位，但也可以使用其它適當(dāng)?shù)墓潭ㄑb置。頂蓋和底蓋的尺寸都設(shè)置成容納活性炭過濾器305。類似于圖1所示的實施例，活性炭過濾器305可以使用如下的任何技術(shù)連接于頂蓋310和底蓋315，所述技術(shù)將在系統(tǒng)的工作壓力下提供基本防漏連接。即，供給水應(yīng)該僅向下流經(jīng)活性炭過濾器305，而不應(yīng)該有水流經(jīng)活性炭過濾器與中央管28的外壁或貯罐22的內(nèi)壁之間。頂蓋310和底蓋315可以使用前面結(jié)合系統(tǒng)10討論的任何技術(shù)連接于活性炭過濾器305。
類似于系統(tǒng)10的活性炭過濾器，可以使用傳統(tǒng)的活性炭過濾裝置實現(xiàn)活性炭過濾器305。如果需要，活性炭過濾器305的內(nèi)壁317和外壁320可以使用不透水的材料形成。這將有助于由活性炭過濾器305過濾的水沿朝向RO過濾器26的向下路徑流動。可替換或附加地，活性炭過濾器305的尺寸可以設(shè)置成使得內(nèi)壁317與中央管28的外壁接觸，并且外壁320與貯罐22的內(nèi)壁接觸。
水凈化系統(tǒng)300的操作以在一些方面類似于系統(tǒng)10的方式操作。仍舊參照圖8，未凈化的供給水被增壓水源(在圖中未示出)引入系統(tǒng)。供給水流入供給管18內(nèi)，并流入空間(void)或腔體325內(nèi)。然后使用例如形成于頂蓋310中的穿孔或孔330，供給水被引入活性炭過濾器305。
相比于其它實施例，系統(tǒng)300的供給水被迫向下經(jīng)過去除污染(諸如氯、異味、氣味、重金屬、揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)、泡沫等等)的活性炭過濾器305。過濾后的供給水向下流入形成于底蓋315中的穿孔或孔335內(nèi)，且被引導(dǎo)到RO過濾器的膜片46內(nèi)。該過濾過程以類似于前面所述的方式繼續(xù)進(jìn)行，使得凈化后的水最終經(jīng)過出口30流出系統(tǒng)300，并且聚積水經(jīng)過出口60排出系統(tǒng)。
如果需要，活性炭過濾器305可以更換成能夠提供向下過濾水的其它類型的過濾裝置。各種類型的可替換過濾裝置和材料包括樹脂、金屬、陶瓷、氧化物等等。這些類型材料中的每一種均過濾特定類型的污染物，如同水過濾和凈化系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員所理解的。應(yīng)該意識到，系統(tǒng)300還可以使用結(jié)合圖1和圖2所描述的各種過濾部件和結(jié)構(gòu)中的任一種來構(gòu)造，例如，被更改成適應(yīng)活性炭過濾器305所提供的向下過濾工藝。
圖8示出了供給水經(jīng)由孔330被引入到活性炭過濾器305，但這不是必需的，并且可以使用將供給水引導(dǎo)到活性炭過濾器的幾乎任何機(jī)構(gòu)。例如，頂蓋310可以可替換地形成為包括與供給管18連通的單個通道。該實施例將不需要腔體325。類似地，也不需要孔330，并且可以使用將活性炭過濾后的水引導(dǎo)到膜片46內(nèi)的幾乎任何機(jī)構(gòu)(例如，單個管道)。另一可替換方法是省去頂蓋310、底蓋315、或省去兩者。該實施例通常需要將活性炭過濾器305的尺寸設(shè)置成使得其與中央管28的外壁和貯罐22的內(nèi)壁接觸。
盡管已經(jīng)參照公開實施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在本發(fā)明范圍內(nèi)的各種變更是顯而易見的。可以認(rèn)識到，相對于一個實施例所描述的特征通?？梢赃m用于其它實施例。因此，本發(fā)明僅參照權(quán)利要求來適當(dāng)?shù)貥?gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種水凈化系統(tǒng)，包括中央管，具有穿孔部分；活性炭過濾器，具有尺寸設(shè)置成容納所述中央管的一部分的中央孔；反滲透(RO)過濾器，形成于所述中央管的所述穿孔部分的周圍，所述RO過濾器位于所述活性炭過濾器的下游；貯罐，包含所述活性炭過濾器、所述RO過濾器、和所述中央管；頭部，適于連接至所述貯罐；進(jìn)口，形成于所述頭部中，使得未凈化的供給水可以流入所述活性炭過濾器內(nèi)；第一通道，形成于所述中央管內(nèi)，使得水從所述RO過濾器流出，并且經(jīng)過所述中央管的所述穿孔部分；以及出口，形成于所述頭部中，使得由所述RO過濾器過濾的水從所述第一通道流出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述中央管的上部容納在所述頭部內(nèi)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括O形環(huán)，位于所述上部上，并鄰近所述頭部的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括頂蓋，與所述活性炭過濾器的頂側(cè)接觸，且與所述中央管的外表面接觸；以及底蓋，與所述活性炭過濾器的底側(cè)接觸，且與所述貯罐的內(nèi)表面接觸，所述底蓋具有孔，所述孔使得由所述活性炭過濾器過濾后的水可以流入所述反滲透(RO)過濾器內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括O形環(huán)，位于所述中央管的上部上，并鄰近所述頂蓋的表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括O形環(huán)，位于所述底蓋的外表面上，并鄰近所述貯罐的所述內(nèi)表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括頂蓋，與所述活性炭過濾器的頂側(cè)、所述貯罐的內(nèi)表面、和所述中央管的外表面接觸，所述頂蓋具有至少一個孔，所述孔使得所述供給水可以向下流入所述活性炭過濾器內(nèi)；以及底蓋，與所述活性炭過濾器的底側(cè)、所述貯罐的內(nèi)表面、和所述中央管的外表面接觸，所述底蓋具有至少一個孔，所述孔使得由所述活性炭過濾器過濾后的水可以流入所述反滲透(RO)過濾器內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述反滲透(RO)過濾器螺旋纏繞在所述中央管的所述穿孔部分周圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述活性炭過濾器位于所述貯罐內(nèi)，使得所述未凈化的供給水可以徑向向內(nèi)流經(jīng)所述活性炭過濾器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述活性炭過濾器位于所述貯罐內(nèi)，使得所述未凈化的供給水可以向下流經(jīng)所述活性炭過濾器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述反滲透(RO)過濾器位于所述貯罐內(nèi)，使得由所述RO過濾器過濾后的水可以徑向向內(nèi)流經(jīng)所述RO過濾器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述反滲透(RO)過濾器位于所述貯罐內(nèi)，使得由所述RO過濾器過濾后的含有污染物的水可以向下流經(jīng)所述RO過濾器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)的尺寸設(shè)計成可以有效地與位于水池上方的龍頭連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述進(jìn)口適于容納快拆連接件。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述貯罐可拆卸地連接于所述頭部。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述貯罐和頭部包括配合的螺紋，所述螺紋有助于所述貯罐與所述頭部的所述連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述進(jìn)口適于連接至與所述供給水的水源連通的進(jìn)口。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述活性炭過濾器和所述反滲透(RO)過濾器是獨立的結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述活性炭過濾器和所述反滲透(RO)過濾器是一體的，形成單一結(jié)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括排放出口，形成在所述貯罐中，使得由所述反滲透(RO)過濾器過濾后的水和污染物可以從所述貯罐流出。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括網(wǎng)篩，位于所述排放出口內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括限流器，位于所述排放出口內(nèi)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二通道，由形成于所述活性炭過濾器中的內(nèi)環(huán)形表面以及所述中央管的外表面限定，所述第二通道使得由所述活性炭過濾器過濾后的水流入所述反滲透(RO)過濾器內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括頂蓋，與所述活性炭過濾器的頂側(cè)接觸，且與所述中央管的外表面接觸；底蓋，與所述活性炭過濾器的底側(cè)接觸，且與所述貯罐的內(nèi)表面接觸，所述底蓋具有孔，所述孔使得由所述活性炭過濾器過濾后的水可以流入所述反滲透(RO)過濾器內(nèi)；O形環(huán)，位于所述中央管的上部上，并鄰近所述頂蓋的表面；O形環(huán)，位于所述底蓋的外部上，并鄰近所述貯罐的所述內(nèi)表面；其中，所述RO過濾器螺旋纏繞在所述中央管的所述穿孔部分周圍，且位于所述貯罐內(nèi)，使得由所述活性炭過濾器過濾后的水可以徑向向內(nèi)流經(jīng)所述RO過濾器；以及其中，所述活性炭過濾器位于所述貯罐內(nèi)，使得所述未凈化的供給水可以徑向向內(nèi)流經(jīng)所述活性炭過濾器。
24.一種多級水凈化系統(tǒng)，包括多個獨立的過濾部件，流體地串聯(lián)連接，其中，所述多個過濾部件中的每一個均包括通用頭部，其尺寸設(shè)計成可以互換地容納安裝在龍頭上的且較長尺寸的貯罐；貯罐，可拆卸地與所述通用頭部連接，且包含至少一個水過濾元件；進(jìn)口，形成于所述頭部中，使得未凈化的供給水可以流入所述至少一個水過濾元件內(nèi)；以及出口，形成于所述頭部中，使得由所述至少一個水過濾元件過濾后的水可以流出所述頭部。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括三個獨立的過濾部件；其中，用于所述三個過濾部件中的第一過濾部件的所述至少一個水過濾元件包括沉淀物過濾器；其中，用于所述三個過濾部件中的第二過濾部件的所述至少一個水過濾元件包括活性炭過濾器；以及其中，用于所述三個過濾部件中的第三過濾部件的所述至少一個水過濾元件包括反滲透(RO)過濾器。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中，所述第一過濾部件在所述串聯(lián)方式中位于第一，所述第二過濾部件在所述串聯(lián)方式中位于第二，并且所述第三過濾部件在所述串聯(lián)方式中位于第三。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中，所述第二過濾部件在所述串聯(lián)方式中位于第一，所述第一過濾部件在所述串聯(lián)方式中位于第二，并且所述第三過濾部件在所述串聯(lián)方式中位于第三。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中，所述第二過濾部件在所述串聯(lián)方式中位于第一，所述第三過濾部件在所述串聯(lián)方式中位于第二，并且所述第二過濾部件在所述串聯(lián)方式中位于第三。
29.一種水凈化系統(tǒng)，包括活性炭過濾裝置，用于過濾未凈化的供給水；反滲透(RO)過濾裝置，用于過濾由所述活性炭過濾裝置過濾后的水；一裝置，用于將包含所述活性炭過濾裝置的整體貯罐與所述RO過濾裝置連接；第一通道裝置，使得未凈化的供給水可以流入所述活性炭過濾裝置內(nèi)；第二通道裝置，使得由所述活性炭過濾裝置過濾后的水可以流入所述RO過濾器內(nèi)；第三通道裝置，使得水可以流出所述RO過濾器；以及出口裝置，使得由所述RO過濾器過濾后的水可以流出所述第三通道裝置。
30.一種用于在龍頭安裝系統(tǒng)中凈化水的方法，包括將未凈化的供給水引入到活性炭過濾器內(nèi)；使所述供給水流經(jīng)所述活性炭過濾器；將活性炭過濾后的水引入到反滲透(RO)過濾器內(nèi)，所述RO過濾器位于下游，且位于與所述活性炭過濾器共同的貯罐內(nèi)；以及將由所述RO過濾器過濾后的水作為滲過水引導(dǎo)出所述系繞。
全文摘要
一種水凈化系統(tǒng)，包括活性炭過濾器和反滲透(RO)過濾器?；钚蕴窟^濾器通常形成有用于容納中央管的上部的中央孔。位于活性炭過濾器下游的RO過濾器可以形成在中央管的穿孔部分周圍，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括頭部，該頭部被構(gòu)造成容納包含活性炭過濾器和RO過濾器以及中央管的貯罐，形成于頭部中的進(jìn)口使得未凈化水可以流入到活性炭過濾器內(nèi)。由形成于活性炭過濾器中的環(huán)形表面以及中央管的外表面限定的第一通道，使得水可以流入到RO過濾器內(nèi)。中央管內(nèi)的通道使得水可以從經(jīng)過中央管的穿孔部分的RO過濾器中流出，并且流入到形成于頭部內(nèi)的出口內(nèi)。
文檔編號B01D61/00GK101027114SQ200580032103
公開日2007年8月29日 申請日期2005年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者邁克爾·貝爾德 申請人:國際環(huán)境技術(shù)有限責(zé)任公司