申请日2000.07.06
公开(公告)日2002.01.30
IPC分类号C02F1/00; C02F1/44; C02F1/28
摘要
本发明公开了一种家庭自来水处理系统。系统由三循环洗澡水净化单元和饮用水深度净化器组成。三循环洗澡水净化单元可在净水、反冲洗、正向排污三种工作位置之间转换,总净化量可达12万加仑,它不仅完成洗澡水净化,还对饮用水深度净化进行预处理。由于洗澡水和饮用水均已净化,杜绝水中有毒物质通过饮用、呼吸、皮肤三条途径侵入人体,洗澡水还有显著的美容美发功效。住宅商品房、美容美发店、宾馆客房及普通家庭均可使用。
摘要附图
权利要求书
1、一种家庭自来水处理系统，包括三循环洗澡水净化单元和饮用水深 度净化器两部分组成，其特征在于：
上述三循环洗澡水净化单元由三循环五通阀和洗澡水过滤柱组组合而 成，
三循环五通阀设有自来水进道、自来水出道、滤水进道、滤水出道和排 污道，该三循环五通阀通过旋转控制手柄可在下述三种不同工作位置之间相 互转换：净水工作位置，反冲洗工作位置，正向排污工作位置，
洗澡水过滤柱组入水口与三循环五通阀自来水出道相连接，洗澡水过滤 柱组出水口与三循环五通阀滤水进道相连接，三循环五通阀自来水进道与自 来水水源相连接，
因此，当三循环五通阀处于净水位置时，自来水进水首先通过洗澡水过 滤柱组入水口正向流经洗澡水过滤柱组，再通过洗澡水过滤柱组出水口，最 后从三循环五通阀滤水出道流出;当三循环五通阀处于反冲洗位置时，自来 水进水首先通过洗澡水过滤柱组出水口反向流经洗澡水过滤柱组，再通过洗 澡水过滤柱组入水口，最后从三循环五通阀排污道排出;当三循环五通阀处 于正向排污位置时，自来水进水首先通过洗澡水过滤柱组入水口正向流经洗 澡水过滤柱组，再通过洗澡水过滤柱组出水口，最后从三循环五通阀排污道 排出。
上述三循环洗澡水净化单元中的三循环五通阀滤水出道与一只三通进水 口相连接，三通的一个出水口与洗澡水进水管道入水口相连接，三通另一出 水口则与饮用水深度净化器的进水口相连接，这样，当三循环五通阀处于净 水位置时，三循环洗澡水净化单元不仅完成洗澡水的净化，同时又担当饮用 水深度净化的前置予处理器。
2、根据权利要求1所述的家庭自来水处理系统，其特征是：三循环五通 阀由阀体、阀芯、密封套和控制手柄组成;阀体上设有自来水进道、自来水 出道、滤水进道、滤水出道和排污道，阀芯上设有自来水连通道、滤水连通 道和排水连通道，阀芯置于阀体内并与控制手柄相连接，旋转控制手柄可将 阀芯分别置于净水、反冲洗、正向排污三种不同工作位置。
3、根据权利要求1所述的家庭自来水处理系统，其特征是：洗澡水过滤 柱组由三级过滤柱串联而成，第一级装填0.5毫米粒度石英砂，滤除水中泥 沙、铁锈及大颗粒胶体物，降低进水浊渡;第二级装填高纯度铜锌合金，去 除水中余氯，重金属离子，灭菌除藻，软化水质;第三级装填烧结微孔滤 管，滤除水中细小颗粒污染物。
4、根据权利要求1所述的家庭自来水处理系统，其特征是：饮用水深度 净化器由活性碳滤柱、纳滤膜组件、浮球阀密封贮水器串联而成;活性碳用 于吸附水中有机物污染及不良嗅味，纳滤膜可去除水中各种有机物污染及细 菌污染，浮球阀密封贮水器确保饮用水不受二次污染，并实现当天制水当天 饮用，水质新鲜。
5、根据权利要求1所述的家庭自来水处理系统，其特征是：在自来水源 污染较轻的地区，饮用水深度净化仅采用活性碳过滤柱，以吸附水中有机物 及不良气味。
说明书
家庭自来水处理系统
本发明涉及一种管道自来水终端净化处理系统，具体说是一种家庭自来 水处理系统。该家庭自来水处理系统包括三循环洗澡水净化单元和饮用水深 度净化器两部份组成。
受环境和技术制约，与欧美发达国家相比，我国管道自来水质量存在差 距已是不争的事实。差距表现为：一是感管指标较差，浊度高，嗅味大;二是有 机污染物及余氯含量较高;三是出水压力普遍偏低。上述国情，使得我国已成 为世界上水净化商品的最大市场。
迄今为止，我国市场上用于消费者日常使用的水净化商品仅限于饮用范 畴。包括各类净水器、逆渗透纯水机、桶装饮用水和管道纯净水。其中净水器 和纯水机用于家庭或小型团体自行制作净化水，由于自来水进水质量不高， 无论国产还是进口机型，都面临必须频繁更换滤芯的难题，使用成本高，使用 不方便，因而市场日渐萎缩。相比之下，桶装饮用水无需用户一次性投资，使 用方便，几年时间里迅速走红我国大江南北。“家中有水买水喝，百步必有卖 水店”这是当今世界我国一道独特的风景线。
其实，桶装饮用水本是舶来品，制作纯水的逆渗透技术最早由美国人发 明，与桶装水配套使用的饮水机上的聪明座由德国人发明，然而时至今日，桶 装水在欧美国家也仅限办公楼之类的公共场所使用。家庭饮水直接使用自来 水，或者安装一台净水装置。道理很简单新米做饭最香，新鲜蔬菜营养最好， 同样，新鲜水的亲合力最强，最利人体新陈代谢。而维持人体新陈代谢可以说 是饮用水的唯一功能。近年来，上海、深圳等地试点在新建居民小区安装管道 纯水，铺设双供水管道导致固定投资增加的问题暂不考虑，专 家指出漫长的纯水输送管路极易发生细菌污染而又难以消毒处理的难题才是 管道纯水的最大隐患。
让我们再讨论有关洗澡水的净化。
水中有害有毒物质可以通过饮用、呼吸、皮肤三条途径进入人体。洗 澡、洗发，尤其是热水浴时，这些有害有毒物质则是经由呼吸和皮肤侵入人 体。
管道自来水中的有害有毒物质有两条来源，一条来源于原水中的污染及 传输管路的二次污染，另一条则来源于自来水厂加氯消毒后的附产物。加氯 消毒是当今世界上所有自来水厂必不可少的关键工序，目的是用氯杀灭原水 中的病菌和病毒，防止在自来水传输过程中继续繁衍。这对确保饮用水的卫 生安全，杜绝流行性传染病发生是至关重要的。然而，氯气消毒的负效应是 水中余氯与有机物结合，生成三氯甲烷、三氯乙烯等有毒致突变物质。美 国著名水化学家Martin博士在“健康的水与长寿”一书中指出“管道自来水 的氯化对您的健康而言，假若不说是致命的，起码也是危险的。”法国市政 环境研究所所长T-Mayo更是一针见血地指出：“从饮用水中已经发现的致癌 物质看，它们都是水氯化的直接结果。”
研究结果同时表明，加氯消毒后的附产物对健康的影响洗澡比饮用更为 严重。美国“新科学”1986年9月18日的文章说：“长时间热水浴，对健康 有害。淋浴或在小浴室洗澡，人体大面积曝露在水中有毒化学物之中，此时 人体从弥漫在浴室中的有毒化学物质的摄入量是饮水时的6～100倍。”湖南 科技出版社2000年知识台历祝您健康版1月13日背页详细指出“据英国水化 学教授安德尔曼在研究室实验测定：在淋浴中，有50%的三氯甲烷和30%的 三氯乙烯变成蒸汽。盆浴时，这两种物质也分别有40%和25%变成蒸汽。同 时还发现，淋浴时间越长，水温越高，空气中蒸发的有毒化学物质便越多。 淋浴10分钟后，浴室内有毒气体的浓度要比淋浴5分钟的浓度高4倍。在这种 环境下，人体受到水中有毒物质三氯乙烯和三氯甲烷影响的程度远比饮水时 大得多。高温淋浴时，有毒化学物质可以从热水中充分挥发出来，并由于此 时人体毛细血管扩张，血流量大大加快，这些有毒物质极易被人体大量吸 收。”
以上论述可以看出，自来水中的余氯是产生有毒致突变物质的根源，最 大限度去除余氯必然成为洗澡用自来水净化的主要任务。活性碳具有吸附余 氯和有机物的双重功能。然而活性碳在高氯水中消耗很快，使用寿命极其有 限，采用活性碳处理用量浩大的洗澡水，在经济上及用户可操作性上都是不 可取的。因此，洗澡水净化长期不能得到有效解决。
1987年，美国发明了KDF水处理介质。KDF是一种高纯度铜锌合金，利 用氧化还原工作机理，对氯气、重金属离子的去除率可达99%，同时还具备 灭菌除藻，软化水质的功能。与活性碳相比，KDF介质的最大优势是使用寿 命长，在一定的水流速率下，只要合理配置相应数量的KDF介质，其有效使 用寿命超过10年。对于上述KDF的净化功能，本发明人曾于1995年4月20日 将一台装有KDF介质的净水装置送中国予防医学科学院环境卫生监测所委托 检验，根据该所对加标原液及净化后的水检测后的对比数据，完全得到充分 验证。但是，必须强调指出，在净化过程中，KDF介质表面将沉积非溶性氧 化铁、硫化铜颗粒，只有采用定期反冲洗工艺将其排除，否则将会严重影响 净化功能和使用寿命。
正是由于KDF介质的出现，近年来，在自来水普遍达到生饮标准的美 国，兴起了一场洗澡水净化的革命，各种采用高纯度铜锌合金(即KDF)去除 余氯的洗澡水净化装置应运而生。由于余氯去除，不仅避免高温淋浴或盆浴 时有毒物质的侵害，同时可以消除皮肤干燥、头屑多、皮肤发痒等症状，避 免了对眼睛、鼻窦、肺部的刺激，使头发柔软有光泽，易梳理;肥皂、洗发 液及护发素的用量减少至最低限度，也即具有显著的美容美发功效。
早在几年前，我国一些有远见的企业，就着手引进美国淋浴过滤器技 术。1997年，一家美国公司驻沪办事处少量进口了一批美国市场流行的淋浴 过滤器，其中6只提供给和平饭店(五星级宾馆)客房试用。但结果令人失望， 刚一装上就发现出水速度太慢(每分钟不足4升)，半个月后，所有淋浴过滤器 都因水中杂质堵塞而失效。上海两家净水器厂本已按照美国样机制作了全套 模具，准备国内生产，一看美国原装机都无法使用，只好放弃投产计划。其 实原因很简单，美国生产的沐浴过滤器是根据美国管道自来水的质量状况而 设计的。根据美国环保署标准，美国自来水厂的水源质量要求很高，而且美国 自来水厂末级处理均采用活性碳吸附，因而自来水中有机物和余氯含量比我 国低得多，美国管自来水终端出水压力普遍达到70PSI(约5Kg/cm2)。相比之 下，我国自来水浊度高，余氯含量高，出水压力低(一般只有1.5Kg/cm2，高层 水箱供水仅为0.4—1Kg/cm2)。在这样的进水条件下，美国生产的沐浴过滤器 必然出现出水慢、易堵塞、余氯去除率低等弊端。
综上所述，有以下两点结论
一是对人体健康而言，只有当饮用水和洗澡水同时得到净化，才有可能 实现符合绿色环保要求的水环境;二是针对我国管道自来水的质量现状，水 净化设备必须着力解决因浊度高、含氯量高、出水压力低而引发的必须频繁 更换过滤滤芯的技术难题。
本发明的目的在于提供一种全新设计的家庭自来水处理系统;本发明的 再一目的在于上述家庭自来水处理系统，将洗澡水净化与饮用水深度净化两 项功能科学组合，向用户提供符合健康要求的洗澡水和饮用水，洗澡水同时 具有美容美发功效;本发明的再一目的，在于该家庭自来水处理系统采用三 循环式洗澡水净化单元，它既完成洗澡水净化，又担当饮用水深度净化的前 置予处理器，成功解决频繁更换前置过滤滤芯的技术难题，大幅度延长系统 使用寿命，降低使用成本，并使水净化质量稳定可靠。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种家庭自来水处理系统， 包括三循环洗澡水净化单元和饮用水深度净化器两部分组成。其特征在于：
上述三循环洗澡水净化单元由三循环五通阀和洗澡水过滤柱组组合而 成，
三循环五通阀设有自来水进道、自来水出道、滤水进道、滤水出道和排 污道;三循环五通阀可在下述三种不同工作位置之间相互转换;净水位置、 反冲洗位置、正向排污位置，
洗澡水过滤柱组入水口与三循环五通阀自来水出道相连接，洗澡水过滤 柱组出水口与三循环五通阀滤水进道相连接，三循环五通阀自来水进道与自 来水水源相连接，
因此，当三循环五通阀处于净水位置时，自来水进水将首先通过洗澡水 过滤柱组入水口正向流经洗澡水过滤柱组，再通过洗澡水过滤组出水口，最 后从三循环五通阀的滤水出道流出;当三循环五通阀处于反冲洗位置时，自 来水进水将首先通过洗澡水过滤组出水口反向流经洗澡水过滤柱组，再通过 洗澡水过滤柱组入水口，最后从三循环阀排污道排出;当三循环五通阀处于 正向排污位置时，自来水进水首先通过洗澡水过滤柱组入水口，正向流经洗 澡水过滤柱组，再通过洗澡水过滤柱组出水口，最后也从三循环五通阀排污 道排出。
上述三循环洗澡水净化单元中的三循环五通阀滤水出道与一只三通的进 水口相连接，三通的一个出水口与洗澡水进水管道的入水口相连接，三通的 另一个出水口与饮用水深度净水器的进水口相连接，这样，当三循环五通阀 处于净水位置时，洗澡水净化单元不仅完成洗澡水净化，同时又担当饮用水 深度净化的前置予处理器。
三循环五通阀由阀体、阀芯、密封套、控制手柄组成;阀体上设有自来 水进道、自来水出道、滤水进道、滤水出道和排污道;阀芯上设有自来水连 通道、滤水连通道和排水连通道;阀芯置于阀体内并与控制手柄相连接，转 动控制手柄可将阀芯分别置于净水、反冲洗、正向排污三种不同工作位置。
洗澡水过滤柱组由三级过滤柱串联而成，第一级装填粒状石英砂，滤除 水中泥沙、铁锈、大颗粒胶体，降低进水浊度;第二级装填高纯度铜锌合 金，去除水中余氯及重金属离子，灭菌除藻，降低水质硬度;第三级装填烧 结微孔水过滤介质，滤除水中细小污染物。
饮用水深度净化器由活性碳柱，纳滤膜组件，浮球阀密封贮水器三级串 联而成;活性碳用于吸附水中较大颗粒有机物胶体及不良嗅味，保护纳滤膜 不受堵塞;纳滤膜则用于滤除水中90%以上各种有机物污染及细菌污染;浮 球阀密封贮水器确保饮用水不受二次污染，并实现当天制水当天饮用，确保 水质新鲜。
在自来水水源污染较轻的地区，饮用水深度净化也可仅仅使用活性碳柱 完成。
本发明与前述净水器、逆渗透纯水机、桶装饮用水、管道纯净水、美国 生产的淋浴过滤器等现有技术相比具有以下显而易见的优点，第一，该发明 首创洗澡水净化与饮用水深度净化两种功能组合，真正实现了绿色环保的用 水环境;二是三循环洗澡水净化单元可在净水、反冲洗、正向排污三种工作 位置之间相互转换，用户每周仅需进行一次如下操作：将三循环五通阀控制 手柄从净水位置旋至反冲洗位置，反冲洗5～10分钟，再旋至正向排污位 置，排污2分钟，最后再将其恢复到原净水位置。经过这样一次三循环，所 有滤柱中的污染杂质，包括净水过程中淤积的污染物杂质和反冲洗过程反向 残留的污染杂质，都从三循环五通阀排污道彻底排出，所有滤材又可恢复到 原有质量状况，高纯度铜锌合金水处理介质的装填数量是一般美国淋浴过滤 器的6倍，因而洗澡水净化效果更好，总处理水量可达12万加仑，一般家庭 使用，换料周期超过5年，这是现有技术所无法比拟的;第三，三循环洗澡 水净化单元不仅完成洗澡水净化，同时又是饮用水净度净化的前置予处理 器，出水中余氯已彻底去除，大小固体颗粒污染物也已滤除，这无疑减轻了 饮用水深度净化的负荷，使活性碳柱和纳滤膜组件的使用寿命大大延长，实 现了1+1>2的倍增效应;第四，纳滤膜的采用，使饮用水净化质量完全达到 逆渗透膜制作的纯净水的水平，水中却同时保留了适量人体必需的微量元 素;第五，饮用水贮存在浮球阀密封贮水器内，无二次污染，实现当天制水 当天饮用，水质新鲜。