專利名稱：用于水處理的氣囊及帶氣囊的凈水裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于水處理技術領域，涉及水流緩沖與凈水反沖洗技術，尤其涉及用于水處理的氣囊及帶氣囊的凈水裝置。
背景技術：
膜分離處理技術是以壓力為推動力、利用濾膜的孔徑對液體進行分離的物理篩分技術，可適用于從無機物到有機物、從細菌到病毒、從微粒到分子、離子的廣泛分離。膜分離技術屬于物理過程，不需加入化學藥劑，不會產生二次污染，屬于“綠色”水質處理技術，廣泛應用于水質的凈化處理。
在膜分離處理的過程中，存在下列兩方面的問題
1、由于濾膜的截留作用，部分被截留物會附著在濾膜表面，膜孔也會被更為細小的被截留物堵塞，造成濾膜的膜通量下降；
2、進水壓力上升過快，會損傷濾膜，特別是內壓中空纖維超濾膜，水壓上升過快，會沖破、沖斷中空纖維膜絲，原水直接通過破損的膜絲進入凈水中，影響凈水質量。為了保持濾膜良好的膜通量，需要定期對濾膜進行清洗。清洗的方法包括表面沖洗、反沖洗、化學清洗等。表面沖洗，是指讓原水快速沖刷濾膜表面，沖掉并帶走附著在濾膜表面的污垢。反沖洗，是指讓水流按正常過濾的反方向透過濾膜，沖掉并帶走堵塞在膜孔內的污垢和附著在膜表面的污垢。濾膜的表面沖洗，只要在安裝濾膜的濾殼上增加一個排污口和排污閥就能實現，沖洗不掉堵塞在膜孔中的細小污垢，效果有限。使用多個閥門或多路閥用原水進行反沖洗，不僅管路復雜，還會對濾膜的凈水側造成污染。中國專利文獻[公開號CN1147971]公開的“水凈化裝置”，采用在凈水裝置的凈水管路上連接一個凈水儲壓裝置實現了凈水反沖洗。該凈水儲壓裝置是一個內置水囊的、填充非活性氣體的密封罩，凈水經導管進入凈水儲壓裝置的水囊內，同時壓縮密封罩內的非活性氣體。根據需要，水囊內存儲的凈水在密封罩內非活性氣體的擠壓下，可以逆流到過濾材料上，對過濾材料進行沖洗。中國專利文獻[公開號CN2635197]公開的“帶自動清洗功能的超濾機”，采用在超濾膜的凈水管路中，連接一個壓力儲水罐，用壓力儲水罐提供反沖洗水流，實現了超濾膜的凈水反沖洗。上述兩種反沖洗方案，具有下列問題
(1)凈水儲壓裝置、壓力儲水罐中儲存的凈化水流動性差，易滋生細菌、造成二次污
染；
(2)凈水儲壓裝置、壓力儲水罐的體積大、成本高，不適合在體積、成本受限的凈水裝置中采用。中國專利文獻[公開號CN102247722A]公開的“一種不溶解空氣式永久性反沖洗過濾器”，用置于濾芯凈化腔中的氣囊實現了對濾芯的凈水反沖洗。該技術方案“為讓反沖洗達到較好的效果，氣密性彈性隔膜隔氣材料層最好采用硅膠等優質彈性材料，也可采用其他無毒或食品級彈性橡膠，也可采用其他彈性氣密性材料如塑料等”。事實上，采用橡膠、塑料薄膜制作的氣囊，氣囊內的氣體會透過薄膜向外滲透，食品級橡膠(如硅膠)、彈性塑料薄膜的氣體阻透性能都很差，彈性越好、壓力越大，氣體滲透逸失率就越高。采用上述專利[公開號CN102247722A]技術方案制作的氣囊，置于O. 2
O.3MPa的水中3個月，氣囊內的氣體會滲透逸失一半左右，達不到該專利說明書所寫的“可以克服傳統利用空氣進行反沖洗的不足，將空氣與凈水隔開，不讓水和空氣接觸以避免空氣溶解到凈水中，達到空氣永久性保存”的有益效果，雖然能減少“定期更換濾芯的次數”和“手動反沖洗的麻煩”，但增加了定期更換氣囊的次數和成本。比超濾膜孔徑更小的反滲透膜，更容易受污垢的堵塞。在反滲透膜工作的過程中，會產生大量的濃縮水，即時帶走被分離的溶質，防止被分離濃縮的溶質在反滲透膜表面沉積結垢。在反滲透制水過程結束后，反滲透膜內的濃縮水，如果不能及時沖洗排出，也會在反滲透膜表面沉積結垢，影響反滲透膜的膜通量和使用壽命。在采用浮球閥、壓力開關控制的反滲透凈水裝置中，由于浮球滴漏、管路滲水，進水閥會頻繁關閉與導通、增壓泵會頻繁啟動與停止，反滲透凈水裝置不能正常結束制水過程，影響進水閥、增壓泵的使用壽命。

發明內容
本發明的目的，旨在提供一種用于緩存水流和壓力的高阻透性氣囊，有效減緩氣囊內的氣體向水中溶解逸失。本發明的第二個目的，旨在提供一種體積小、成本低、易實現的濾膜反沖洗技術，實現濾膜的凈水反沖洗，延長濾膜的使用壽命。本發明的第三個目的，旨在提供水壓緩沖功能，解決浮球閥滴漏、管路滲水造成進水閥頻繁開閉、增壓泵頻繁啟動的問題。本發明的第四個目的，旨在提供水流、水壓緩沖技術，消解水錘、緩沖進水壓力，防止水錘與水壓上升過快沖擊、損壞濾膜。本發明把高阻透性氣囊安裝濾膜的凈水管路空間中，利用氣囊的受壓收縮緩存凈水、膨脹排出凈水，實現了凈水逆流、反沖洗濾膜的發明目的。本發明把高阻透性氣囊安裝在反滲透凈水裝置中與壓力開關連通的管路空間中，利用氣囊緩存凈水和壓力，解決了進水閥頻繁開閉、增壓泵頻繁啟動的問題。本發明把高阻透性氣囊安裝在濾膜的進水管路空間中，利用氣囊緩沖水流和水壓，實現消解水錘、緩沖進水壓力、保護濾膜的發明目的。本發明的核心是氣囊。薄膜材料都有一定的透氣性，氣囊內的氣體在會透過薄膜逸失。選擇高阻透性薄膜制作氣囊，充入低透過率氣體，減緩氣囊內氣體的逸失速率，是本發明方案是否實用的關鍵。以填滿通用2” X 10”濾殼的氣囊為例，氣囊的容積約530cm3，表面積約O. 041m2,按氣囊內的氣體在0. 3 MP a、2 5 °C的水中每年逸失IO %計算，薄膜材料的氣體透過濾率為530X 10%/0· 041/365=3. 54cm3/m2/ 天。·
表I :各種塑料薄膜的阻透性能__
權利要求
1.一種用于水處理的氣囊，其特征是所述的氣囊由高阻透性塑料薄膜制成，用于水處理裝置中緩存水流、緩沖水壓；所述的高阻透性塑料薄膜，置于O. 3MPa、25°C的水中，氣體透過率濾< 10cm3/m2/天,優選< 3cm3/m2/天，再優選< IcmVm2/天。
2.一種帶氣囊的凈水裝置，包括濾殼、濾芯和權利要求I所述的氣囊，濾芯和氣囊安裝在濾殼內，其特征是所述的濾芯包括但不限于超濾濾芯、反滲透膜、納濾膜、不銹鋼濾網；所述氣囊的安裝空間連通到所述濾芯的進水和/或凈水的管路中。
3.根據權利要求2所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的濾芯包括超濾濾芯(22)，所述的氣囊包括氣囊(63);超濾濾芯(22)為內壓中空纖維超濾濾芯，設有進水口、凈水口和沖洗口，氣囊(63)裝在與超濾濾芯(22)的凈水口連通的濾殼空間內。
4.根據權利要求3所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括活性炭濾芯(34);活性炭濾芯(34)包括但不限于活性炭纖維濾芯、燒結活性炭濾芯、顆粒活性炭濾芯、活性炭+KDF復合濾芯；超濾濾芯(22)的凈水口連通到活性炭濾芯(34)的進水口，氣囊(63)裝在超濾濾芯(22)的凈水口與活性炭濾芯(34)的進水口之間的濾殼空間內。
5.根據權利要求4所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括精濾濾芯(33);精濾濾芯(33)包括但不限于超濾濾芯、硅藻土陶瓷濾芯，精濾濾芯(33)的進水口連通到活性炭濾芯(34)的出水口。
6.根據權利要求4所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括超濾濾殼(21)，超濾濾殼(21)的一端設有進水口和沖洗口，另一端設有凈水口 ；超濾濾芯(22)安裝在超濾濾殼(21)內的進水口處，超濾濾芯(22)的進水口連通到超濾濾殼(21)的進水口，超濾濾芯(22)的沖洗口連通到超濾濾殼(21)的沖洗口，超濾濾芯(22)的凈水口開放在超濾濾殼(21)內，活性炭濾芯(34)安裝在超濾濾殼(21)內的凈水口處，氣囊￠3)裝在超濾濾殼(21)內、超濾濾芯(22)與活性炭濾芯(34)之間。
7.根據權利要求2所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的濾芯包括不銹鋼濾網(13)，所述的氣囊包括氣囊(62)，所述的凈水裝置還包括粗濾器(12);粗濾器(12)設有進水口、凈水口和排污口，不銹鋼濾網(13)為圓筒形，裝在粗濾器(12)內，不銹鋼濾網(13)的中心空腔連通到粗濾器(12)的凈水口，氣囊(62)裝在不銹鋼濾網(13)的中心空腔內。
8.根據權利要求3至6任一權利要求所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的濾芯還包括不銹鋼濾網(13)，所述的氣囊還包括氣囊(62)，所述的凈水裝置還包括粗濾器(12);粗濾器(12)設有進水口、凈水口和排污口，凈水口連通到超濾濾芯(22)的進水口 ；不銹鋼濾網(13)為圓筒形，裝在粗濾器(12)內，不銹鋼濾網(13)的中心空腔連通到粗濾器(12)的凈水口，氣囊(62)裝在不銹鋼濾網(13)的中心空腔內。
9.根據權利要求2所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的濾芯包括反滲透膜或納濾膜，所述的氣囊包括氣囊￠4)和/或氣囊(65)，所述的凈水裝置還包括反滲透組件(50)、限流閥(45)、單向閥(61)、凈水閥(47);反滲透組件(50)設有進水口、凈水口和濃水口，包括至少一個反滲透元件，反滲透元件內裝有至少一支反滲透膜或納濾膜；凈水閥(47)包括但不限于水龍頭、球閥、浮球閥、電磁閥、帶液位控制的電磁閥；反滲透組件(50)的凈水口通過單向閥(61)連通到凈水閥(47);氣囊(65)安裝在與單向閥(61)的出水口連通的濾殼空間中并且/或者氣囊(64)安裝在與反滲透組件(50)的凈水口連通的濾殼空間中、通過單向閥￠0)連通到反滲透組件(50)的進水口 ；反滲透組件(50)的濃水口連通到限流閥(45)。
10.根據權利要求9所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括壓控閥(43);壓控閥(43)設有進水口、出水口和控制口，壓控閥(43)的出水口連通到反滲透組件(50)的進水口，壓控閥(43)的控制口連通到單向閥(61)與凈水閥(47)之間的管路中。
11.根據權利要求10所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括微濾濾芯(32)和活性炭濾芯(34);微濾濾芯(32)包括但不限于PP濾芯、超濾濾芯、硅藻土陶瓷濾芯，串接在壓控閥(43)的進水管路中；活性炭濾芯(34)為活性炭纖維濾芯或燒結活性炭濾芯，串接在微濾濾芯(32)的出水口與壓控閥(43)的進水口之間。
12.根據權利要求11所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括精濾濾芯(33)，所述的微濾濾芯(32)為PP濾芯；精濾濾芯(33)為外壓超濾濾芯或硅藻土陶瓷濾芯，串接在微濾濾芯(32)與活性炭濾芯(34)之間。
13.根據權利要求10所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的濾芯還包括超濾濾芯(22)，所述的氣囊還包括氣囊(63)，所述的凈水裝置還包括沖洗閥(25)和活性炭濾芯(34);超濾濾芯(22)為內壓中空纖維超濾濾芯，設有進水口、凈水口和沖洗口 ；活性炭濾芯(34)為活性炭纖維濾芯或燒結活性炭濾芯；活性炭濾芯(34)串接在壓控閥(43)的進水管路中，超濾濾芯(22)的凈水口連通到活性炭濾芯(34)的進水口，氣囊￠3)裝在與超濾濾芯(22)的凈水口連通的濾殼空間內，超濾濾芯(22)的沖洗口連通到沖洗閥(25)。
14.根據權利要求13所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的濾芯還包括不銹鋼濾網(13)，所述的氣囊還包括氣囊(62)，所述的凈水裝置還包括粗濾器(12)和排污閥(15);粗濾器(12)設有進水口、凈水口和排污口，凈水口連通到超濾濾芯(22)的進水口，排污口連通到排污閥(15);不銹鋼濾網(13)為圓筒形，裝在粗濾器(12)內，不銹鋼濾網(13)的中心空腔連通到粗濾器(12)的凈水口，氣囊(62)裝在不銹鋼濾網(13)的中心空腔內。
15.根據權利要求10至14任一權利要求所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括低壓開關(91)、增壓泵(42)、高壓開關(93);增壓泵(42)串接在壓控閥(43)的進水口，低壓開關(91)連通到增壓泵(42)的進水口，高壓開關(93)連通到壓控閥(43)的控制口 ；低壓開關(91)的信號線、高壓開關(93)的信號線、增壓泵(42)的電源線串聯在一起，或者連接到電控板(90)。
16.根據權利要求9所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括微濾濾芯(32)、增壓泵(42)和高壓開關(93);微濾濾芯(32)包括但不限PP濾芯、PP-石英砂組合濾芯、PP-活性炭組合濾芯、硅藻土陶瓷濾芯、壓外超濾濾芯，增壓泵(42)為自吸泵，增壓泵(42)的出水口連通到反滲透組件(50)的進水口，微濾濾芯(32)串接在增壓泵(42)的進水管路中，高壓開關(93)連通到單向閥(61)與凈水閥(47)之間的管路中；高壓開關(93)的信號線與增壓泵(42)的電源線串聯在一起，或者連通到電控板(90)。
17.根據權利要求16所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括精濾濾芯(33)，所述的微濾濾芯(32)為PP濾芯、PP-石英砂組合濾芯；精濾濾芯(33)為超濾濾芯或硅藻土陶瓷濾芯，串接在微濾濾芯(32)和增壓泵(42)之間。
18.根據權利要求16所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括活性炭濾芯(34);活性炭濾芯(34)為活性炭纖維濾芯或燒結活性炭濾芯，串接在微濾濾芯(33)和增壓泵(42)之間。
19.根據權利要求17所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括活性炭濾芯(34);活性炭濾芯(34)為活性炭纖維濾芯或燒結活性炭濾芯，串接在精濾濾芯(33)和增壓泵(42)之間。
20.根據權利要求9所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括低壓開關(91)、進水電磁閥(41)、增壓泵(42)和高壓開關(93);進水電磁閥(41)通過增壓泵(42)連通到反滲透組件(50)的進水口，低壓開關(41)連通到進水電磁閥(41)的進水口，高壓開關(93)連通到單向閥(61)與凈水閥(47)之間的管路中；低壓開關(91)的信號線、高壓開關(93)的信號線、進水電磁閥(41)的電源線、增壓泵(42)的電源線串聯在一起，或者連接到電控板(90)。
21.根據權利要求20所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括微濾濾芯(32)、活性炭濾芯(34);微濾濾芯(32)為PP濾芯，串接在進水電磁閥(41)的進水管路中；活性炭濾芯(34)為活性炭纖維濾芯或燒結活性炭濾芯，串接在微濾濾芯(32)與進水電磁閥(41)之間。
22.根據權利要求21所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括精濾濾芯(33);精濾濾芯(33)為外壓中空纖維超濾濾芯或硅藻土陶瓷濾芯，串接在微濾濾芯(32)和活性炭濾芯(34)之間。
23.根據權利要求20所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的濾芯還包括超濾濾芯(22)，所述的氣囊還包括氣囊(63)，所述的凈水裝置還包括沖洗閥(25)和活性炭濾芯(34);超濾濾芯(22)為內壓中空纖維超濾濾芯，設有進水口、凈水口和沖洗口；活性炭濾芯(34)為活性炭纖維濾芯或燒結活性炭濾芯，串接在進水電磁閥(42)的進水管路中，超濾濾芯(22)的凈水口連通到活性炭濾芯(34)的進水口，氣囊(63)裝在與超濾濾芯(22)的凈水口連通的濾殼空間內，超濾濾芯(22)的沖洗口連通到沖洗閥(25)。
24.根據權利要求23所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的濾芯還包括不銹鋼濾網(13)，所述的氣囊還包括氣囊(62)，所述的凈水裝置還包括粗濾器(12)和排污閥(15);粗濾器(12)設有進水口、凈水口和排污口，凈水口連通到超濾濾芯(22)的進水口，排污口連通到排污閥(15);不銹鋼濾網(13)為圓筒形，裝在粗濾器(12)內，不銹鋼濾網(13)的中心空腔連通到粗濾器(12)的凈水口，氣囊(62)裝在不銹鋼濾網(13)的中心空腔內。
25.根據權利要求23所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括電控板(90)，所述的沖洗閥(25)為常閉型電磁閥；低壓開關(91)、高壓開關(93)的信號線和進水電磁閥(41)、增壓泵(42)、沖洗閥(25)的電源線連接到電控板(90);所述的凈水裝置在①接通水源和電源后、②低壓開關(91)由斷開變為導通后、③連續凈化制水工作I 4小時后、或④累計凈化制水工作2 8小時后，電控板(90)就啟動下述超濾沖洗程序①關閉進水電磁閥(41)和增壓泵(42)，②延時10 20秒后開啟沖洗閥(25) 5 10秒，③重復執行②2 4次；低壓開關(91)在5分鐘內斷開、導通，啟動超濾沖洗程序2 4次后仍然在5分鐘內斷開、導通，電控板(90)關閉進水電磁閥(41)和增壓泵(42)，并進行故障提/Jn ο
26.根據權利要求24所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括電控板(90)，所述的沖洗閥(25)為常閉型電磁閥；低壓開關(91)、高壓開關(93)的信號線和進水電磁閥(41)、增壓泵(42)、沖洗閥(25)的電源線連接到電控板(90);所述的凈水裝置在①接通水源和電源后、②低壓開關(91)由斷開變為導通后、③連續凈化制水工作I 4小時后、或④累計凈化制水工作2 8小時后，電控板(90)就啟動下述超濾沖洗程序①關閉進水電磁閥(41)和增壓泵(42)，②延時10 20秒后開啟沖洗閥(25) 5 10秒，③重復執行②2 4次；低壓開關(91)在5分鐘內斷開、導通，啟動超濾沖洗程序2 4次后仍然在5分鐘內斷開、導通，電控板(90)關閉進水電磁閥(41)和增壓泵(42)，并進行故障提示。
27.根據權利要求25所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括沖洗電磁閥(46);沖洗電磁閥(46)為常閉型電磁閥，連通到反滲透組件(50)的濃水口 ；沖洗電磁閥(46)的電源線連接到電控板(90);所述的凈水裝置在連續制水工作O. 5 2小時后、以及制水結束關閉進水電磁閥(41)和增壓泵(42)之前，電控板(90)開啟沖洗電磁閥(46)10 30 秒。
28.根據權利要求26所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括沖洗電磁閥(46);沖洗電磁閥(46)為常閉型電磁閥，連通到反滲透組件(50)的濃水口 ；沖洗電磁閥(46)的電源線連接到電控板(90);所述的凈水裝置在連續制水工作O. 5 2小時后、以及制水結束關閉進水電磁閥(41)和增壓泵(42)之前，電控板(90)開啟沖洗電磁閥(46)10 30 秒。
29.根據權利要求16至28任一權利要求所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的凈水裝置還包括回流閥(44)，回流閥(44)為限流閥，回流閥(44)的進水口連通到反滲透組件(50)的濃水口，回流閥(44)的出水口連通到增壓泵(42)的進水口。
30.根據權利要求16至28任一權利要求所述的帶氣囊的凈水裝置，其特征是所述的反滲透組件(50)包括至少兩組反滲透元件，設有進水口、凈水口和濃水口，每組反滲透元件包括至少一個反滲透元件，反滲透元件內裝有反滲透膜或納濾膜，前一組反滲透元件的濃水口連通到后一組反滲透元件的進水口，最前一組反滲透元件的進水口連通到反滲透組件(50)的進水口，最后一組反滲透元件的濃水口連通到反滲透組件(50)的濃水口，所有反滲透元件的凈水口連通到反滲透組件(50)的凈水口 ；前一組反滲透元件與后一組反滲透元件的膜通量之比在I: I至2:1之間,優選I. 2:1至I. 5:1之間。
全文摘要
本發明屬于水處理技術領域，涉及水流緩沖與凈水反沖洗技術，尤其涉及用于水處理的氣囊及帶氣囊的凈水裝置。本發明采用高阻透性塑料薄膜制成氣囊，用于水處理裝置中緩存水流、緩沖壓力。本發明把氣囊安裝在與濾芯凈水口連通的濾殼空間內，利用氣囊的受壓收縮緩存凈水，利用氣囊的膨脹排出凈水，實現了凈水逆流、反沖洗濾芯的發明目的。本發明把氣囊安裝在反滲透凈水裝置中與壓力開關連通的濾殼空間內，利用氣囊緩存凈水和壓力，解決了進水閥頻繁開啟、增壓泵頻繁啟動的問題。本發明把氣囊安裝在濾芯的進水管路中，實現了消解水錘、緩沖進水壓力的發明目的。
文檔編號C02F9/02GK102910752SQ20121030614
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月27日 優先權日2012年8月27日
發明者段成同 申請人:段成同