申请日2011.12.29
公开(公告)日2013.08.28
IPC分类号C02F1/469; C02F1/42; B01D35/16; B01D35/06; C02F1/28
摘要
本发明提供了一种水处理设备。在该水处理设备中，过滤单元包括第一电化学过滤器和第二电化学过滤器，用以过滤原水。控制单元驱动第一电化学过滤器和第二电化学过滤器。第一电化学过滤器和第二电化学过滤器并联安装。控制单元控制第二电化学过滤器，以便在第一电化学过滤器需要再循环时执行净水操作。
权利要求书
1.一种水处理设备，包括：
过滤单元，所述过滤单元包括第一电化学过滤器和第二电化学过滤器， 用以过滤原水;以及
控制单元，所述控制单元驱动所述第一电化学过滤器和所述第二电化 学过滤器，
其中，所述第一电化学过滤器和所述第二电化学过滤器并联安装，并 且
所述控制单元控制所述第二电化学过滤器，以便在所述第一电化学过 滤器需要再循环时执行净水操作。
2.如权利要求1所述的水处理设备，其特征在于，所述控制单元控制 所述第一电化学过滤器，以便在所述第二电化学过滤器需要再循环时执行 净水操作。
3.如权利要求1所述的水处理设备，其特征在于，当所述第一电化 学过滤器执行所述再循环操作时，所述控制单元控制所述第二电化学过滤 器执行所述净水操作，并且
当所述第一电化学过滤器完成所述再循环操作时，所述控制单元控制 所述第一电化学过滤器执行所述净水操作。
4.如权利要求3所述的水处理设备，其特征在于，所述第一电化学过 滤器和所述第二电化学过滤器构造成使得在所述第一电化学过滤器执行所 述净水操作时，所述第二电化学过滤器的再循环已完成。
5.如权利要求4所述的水处理设备，其特征在于，根据经过的电化学 过滤器净水时间、由所述电化学过滤器过滤的净化水的总溶解固定(TDS) 数值、或者由所述电化学过滤器过滤的净化水的电流数值来确定所述电化 学过滤器再循环的时间点。
6.如权利要求4所述的水处理设备，其特征在于，所述第二电化学过 滤器的容量小于所述第一电化学过滤器的容量。
7.如权利要求1所述的水处理设备，其特征在于，还包括：
第一出水管道，已流过所述第一电化学过滤器的水通过所述第一出水 管道排出;
第二出水管道，已流过所述第二电化学过滤器的水通过所述第二出水 管道排出;
净化水管道，所述净化水管道连接于所述第一出水管道和所述第二出 水管道，且所述净化水流过所述净化水管道;以及
排水管道，所述排水管道连接于所述第一出水管道和所述第二出水管 道，且在所述电化学过滤器的再循环过程中产生的废水通过所述排水管道 排放至外部。
8.如权利要求7所述的水处理设备，其特征在于，还包括：第一流 道切换阀，所述第一流道切换阀设置在连接有所述第一出水管道、所述净 化水管道以及所述排水管道的分支点处，以将所述第一出水管道选择性地 连接于所述净化水管道或所述排水管道;以及
第二流道切换阀，所述第二流道切换阀设置在连接有所述第二出水管 道、所述净化水管道以及所述排水管道的分支点处，以将所述第二出水管 道选择性地连接于所述净化水管道或所述排水管道。
9.如权利要求8所述的水处理设备，其特征在于，当所述第一电化学 过滤器执行所述净水操作而所述第二电化学过滤器执行所述再循环操作 时，所述控制单元切换所述第一流道切换阀的流道，使得从所述第一出水 管道流出的水供给至所述净化水管道，并且切换所述第二流道切换阀的流 道，使得从所述第二出水管道流出的水排放至所述排水管道。
10.如权利要求8所述的水处理设备，其特征在于，当所述第二电化 学过滤器执行所述净水操作而所述第一电化学过滤器执行所述再循环操作 时，所述控制单元切换所述第二流道切换阀的流道，使得从所述第二出水 管道流出的水供给至所述净化水管道，并且切换所述第一流道切换阀的流 道，使得从所述第一出水管道流出的水排放至所述排水管道。
11.如权利要求8所述的水处理设备，其特征在于，当切换所述第一 电化学过滤器和所述第二电化学过滤器之间的所述净水操作和所述再循环 操作时，所述控制单元执行切换操作，使得执行所述净水操作的电化学过 滤器在预定时间段内持续执行所述净水操作，而在经过预设时间段之后， 设置在所述出水管道连接于再循环电化学过滤器的分支点处的流道切换阀 沿所述净化水管道的方向切换，以使得保留在连接于再循环电化学过滤器 的出水管道中的废水通过所述排水管道排出。
12.如权利要求1所述的水处理设备，其特征在于，当所述第一电化 学过滤器执行所述再循环操作时，所述控制单元将由所述第二电化学过滤 器过滤的净化水量供给至所述第一电化学过滤器，用以使所述第一电化学 过滤器再循环。
13.如权利要求12所述的水处理设备，其特征在于，还包括：
流道切换阀，所述流道切换阀设置在分支出第一连接管道和第二连接 管道的位置处，且所述第一连接管道连接成使得水供给至所述第一电化学 过滤器，而所述第二连接管道从所述第一连接管道连接于所述第二电化学 过滤器;
第一截流阀，所述第一截流阀连接在所述第一连接管道和排水管道之 间;
第二截流阀，所述第二截流阀连接在所述第二连接管道和所述排水管 道之间;以及
第三截流阀和第四截流阀，所述第三截流阀和所述第四截流阀分别设 置在连接于所述第一电化学过滤器的第一出水管道处和连接于所述第二电 化学过滤器的第二出水管道处。
14.如权利要求13所述的水处理设备，其特征在于，当所述第一电化 学过滤器执行所述再循环操作时，所述控制单元切换所述流道切换阀的流 道，使得水供给至所述第二连接管道。
15.如权利要求14所述的水处理设备，其特征在于，
所述控制单元使所述第一截流阀打开而使所述第二截流阀关闭，使得 在所述第一电化学过滤器再循环过程中产生的废水通过所述排水管道排放 至外部;并且
所述控制单元使所述第二截流阀打开而使所述第一截流阀关闭，使得 在所述第二电化学过滤器再循环过程中产生的水通过所述排水管道排放至 外部。
16.如权利要求15所述的水处理设备，其特征在于，
当所述第一电化学过滤器的再循环已完成时，所述控制单元使所述第 三截流阀关闭;以及
当所述第二电化学过滤器的再循环已完成时，所述控制单元使所述第 四截流阀关闭。
17.如权利要求13所述的水处理设备，其特征在于，还包括：止回阀， 所述止回阀设置在所述第一连接管道和所述第二连接管道中，以防止在所 述第一和第二电化学过滤器再循环过程中产生的废水流回到所述第一连接 管道和所述第二连接管道。
18.如权利要求1至17中任一项所述的水处理设备，其特征在于，所 述过滤单元还包括预碳化过滤器，所述预碳化过滤器位于所述第一和第二 电化学过滤器的前端处，且由所述预碳化过滤器过滤的水供给至所述第一 和第二电化学过滤器。
19.如权利要求1至17中任一项所述的水处理设备，其特征在于，所 述过滤单元还包括后碳化过滤器，所述后碳化过滤器位于所述第一和第二 电化学过滤器的后端处。
20.如权利要求1至17中任一项所述的水处理设备，其特征在于，还 包括流量传感器，所述流量传感器安装在所述第一和第二电化学过滤器的 后端处的水流道上。
21.如权利要求1至17中任一项所述的水处理设备，其特征在于，还 包括第一导电性传感器，所述第一导电性传感器安装在所述第一和第二电 化学过滤器的前端处的流道上，且所述控制单元根据由所述第一导电性传 感器测得的数值来控制施加于所述第一和第二电化学过滤器的电压量值。
22.如权利要求1至17中任一项所述的水处理设备，其特征在于，还 包括第二导电性传感器，所述第二导电性传感器安装在所述第一和第二电 化学过滤器的后端处的流道上，且所述控制单元根据由所述第二导电性传 感器测得的数值来控制施加于所述第一和第二电化学过滤器的电压量值。
23.如权利要求1至17中任一项所述的水处理设备，其特征在于，所 述第一和第二电化学过滤器利用电容去离子(CDI)单元实施。
24.一种通过过滤单元净化原水的水处理方法，所述过滤单元包括第 一电化学过滤器和第二电化学过滤器，且所述水处理方法包括：
将原水供给至所述第一电化学过滤器和所述第二电化学过滤器中的至 少一个;
确定所述第一电化学过滤器是否需要再循环;
当所述第一电化学过滤器需要再循环时，控制所述第一电化学过滤器 执行再循环操作，而控制所述第二电化学过滤器执行净水操作;以及
当所述第一电化学过滤器无需再循环时，控制所述第一电化学过滤器 执行净水操作。
25.如权利要求24所述的水处理方法，其特征在于，还包括：
当所述第一电化学过滤器的再循环已完成时，确定所述第二电化学过 滤器是否需要再循环;
当所述第二电化学过滤器需要再循环时，控制所述第二电化学过滤器 执行再循环操作，而控制所述第一电化学过滤器执行净水操作;以及
当所述第二电化学过滤器无需再循环时，控制所述第一电化学过滤器 处于闲置状态，而控制所述第二电化学过滤器持续执行所述净水操作。
26.如权利要求24所述的水处理方法，其特征在于，还包括：
当所述第一电化学过滤器处于再循环过程中时，确定所述第一电化学 过滤器的再循环是否已完成;
当所述第一电化学过滤器的再循环已完成时，控制所述第一电化学过 滤器执行所述净水操作，而控制所述第二电化学过滤器执行所述再循环操 作;以及
当所述第一电化学过滤器的再循环未完成时，控制所述第一电化学过 滤器持续执行所述再循环操作，而控制所述第二电化学过滤器持续执行所 述净水操作。
27.如权利要求24所述的水处理方法，其特征在于，
流量传感器还安装在所述第一和第二电化学过滤器的后端处的水流道 中;以及
根据由所述流量传感器探测到的数据来确定所述第一和第二电化学过 滤器再循环的必要性。
28.如权利要求24所述的水处理方法，其特征在于，
第一导电性传感器还安装在所述过滤单元的前端处;
第二导电性传感器还安装在所述过滤单元的后端处;以及
根据由所述第一和第二电化学过滤器探测到的总溶解固体(TDS)之 间的差值来确定所述第一和第二电化学过滤器再循环的必要性。
29.如权利要求24所述的水处理方法，其特征在于，通过所述第一和 第二电化学过滤器的许可净水时间来确定所述第一和第二电化学过滤器再 循环的必要性。
30.如权利要求24所述的水处理方法，其特征在于，通过由所述第一 和第二电化学过滤器过滤的净化水的电流数值来确定所述第一和第二电化 学过滤器再循环的必要性。
说明书
水处理设备和使用该水处理设备的水处理方法
技术领域
本发明涉及一种水处理设备和使用该水处理设备的水处理方法，并且 更确切地涉及一种能够甚至在电化学过滤器的再循环过程中持续操作而不 会停止水净化操作的水处理设备和使用该水处理设备的水处理方法。
背景技术
随着工业社会的发展，对于自然环境的污染、例如水污染和土壤污染 已日益加剧。因此，在这些社会中，通常获取原水，对原水进行净化，然 后将净化后的原水供给至使用者。在家庭中广泛地使用净水器以净化自来 水并供给清洁的饮用水是最近的趋势。
此类净水器被设计成对自来水中剩余的各种杂质或细菌进行净化和消 毒。对此，已介绍了一种反渗透(RO)净水器，且已广泛地采用通过使 用紫外线(UV)消毒灯的消毒工艺来净化水的方法。该净水器设有膜式 过滤器，用以从供给至该过滤器的原水中去除污染物、重金属和/或细菌。
反渗透净水器比使用非膜式过滤器的一般净水器具有高得多的净水效 率。然而，该反渗透净水器需要原水中具有合适的水压，以使原水保持预 定的净化水平。此外，由于经净化的水的流量会相当低，因而反渗透净水 器可设有储水箱，并且供给作为净化水存储在其中的水。因此，反渗透净 水器可具有若干问题，例如所存储的水由于空气中的细菌而二次污染，需 要清洁被污染的膜以及需要周期性更换膜。
为了解决传统的脱盐技术的这些问题，最近研究了一种使用双电层原 理的电容去离子(CDI)工艺并适用于脱盐工艺。
图1是CDI工艺的示意图。CDI工艺使用如下特征：基于电容器工艺 中使用的双电层原理，当向水中的电极表面通电时，相反极性的离子会吸 附到水中的电极表面上。在图1所示的净水操作中示出，当包含阳离子和 阴离子的溶液在两个多孔碳电极层之间流动时，通过施加静电力来去除容 纳在水溶液中的离子。
如上所述，CDI工业使用通过当向电极表面施加电势时、在形成于电 极表面上的双电层中的电吸引力产生的离子吸附反应。因此，CDI由于可 在低电极电势(约1-2V)下操作被示为下一代低能耗脱盐工艺，因此与其 它脱盐工艺相比，能显著地降低能耗。
用在CDI工艺中的CDI电极结构包括多层单元，该多层单元通过如下 方式制造：形成正电极和负电极以具有平板形状并且将间隔器插在正电极 和负电极之间以使得水流过其中。
此外，如图1所示，使用此种CDI工艺的净水系统可仅仅通过交换电 极极性来执行净水操作和再循环操作。
此外，阳离子交换树脂20设置在负电极中，而阴离子交换树脂10设 置在正电极中。因此，在交换过程中可去除水中的阳离子和阴离子。
阳离子交换树脂20可与吸附在负电极上的阳离子交换，而阴离子交换 树脂10可与吸附在正电流上的阴离子交换。
然而，在此类CDI单元的情形中，例如图1所示的再循环操作中的描 述，在已部分地执行净水操作之后，需要执行再循环操作来去除吸附在电 极上的材料。因此，难以持续地抽出净化水，且在再循环操作中，无法向 使用者供给净化水。
发明内容
技术问题
本发明一方面提供了一种水处理设备以及一种使用该水处理设备的水 处理方法，该水处理设备能易于执行交换操作，而不会停止实施电化学过 滤器的净水设备的操作。
本发明另一方面提供了一种水处理设备以及一种使用该水处理设备的 水处理方法，该水处理设备能持续地操作并且能制造成具有较小的尺寸。
问题的解决方案
根据本发明的一方面，提供了一种水处理设备，包括：过滤单元，该 过滤单元包括第一电化学过滤器和第二电化学过滤器，用以过滤原水;以 及控制单元，该控制单元驱动第一电化学过滤器和第二电化学过滤器，其 中，第一电化学过滤器和第二电化学过滤器并联安装，该控制单元控制第 二电化学过滤器，以便在第一电化学过滤器需要再循环时执行净水操作。
控制单元可控制第一电化学过滤器，以在第二电化学过滤器需要再循 环时执行净水操作。
当第一电化学过滤器执行再循环操作时，控制单元可控制第二电化学 过滤器执行净水操作。当第一电化学过滤器完成再循环操作时，控制单元 可控制第一电化学过滤器执行净水操作。
第一电化学过滤器和第二电化学过滤器可构造成使得在第一电化学过 滤器执行净水操作时、第二电化学过滤器的再循环已完成。
根据经过的电化学过滤器净水时间、由电化学过滤器过滤的净化水的 总溶解固定(TDS)数值或者由电化学过滤器过滤的净化水的电流数值来 确定电化学过滤器再循环的时间点。
第二电化学过滤器的容量可小于第一电化学过滤器的容量。
水处理设备还可包括：第一出水管道，已流过第一电化学过滤器的水 通过第一出水管道排出;第二出水管道，已流过第二电化学过滤器的水通 过第二出水管道排出;净化水管道，净化水管道连接于第一出水管道和第 二出水管道，且净化水流过净化水管道;以及排水管道，排水管道连接于 第一出水管道和第二出水管道，且在电化学过滤器的再循环过程中产生的 废水通过排水管道排放至外部。
水处理设备还可包括：第一流道切换阀，第一流道切换阀设置在连接 有第一出水管道、净化水管道以及排水管道的分支点处，以将第一出水管 道选择性地连接于净化水管道或排水管道;以及第二流道切换阀，第二流 道切换阀设置在连接有第二出水管道、净化水管道以及排水管道的分支点 处，以将第二出水管道选择性地连接于净化水管道或排水管道。
当第一电化学过滤器执行净水操作而第二电化学过滤器执行再循环操 作时，控制单元可切换第一流道切换阀的流道，使得从第一出水管道流出 的水供给至净化水管道，并且切换第二流道切换阀的流道，使得从第二出 水管道流出的水排放至排水管道。
当第二电化学过滤器执行净水操作而第一电化学过滤器执行再循环操 作时，控制单元可切换第二流道切换阀的流道，使得从第二出水管道流出 的水供给至净化水管道，并且切换第一流道切换阀的流道，使得从第一出 水管道流出的水排放至排水管道。
当切换第一电化学过滤器和第二电化学过滤器之间的净水操作和再循 环操作时，控制单元可执行切换操作，使得执行净水操作的电化学过滤器 在预定时间段内持续执行净水操作，而在经过预设时间段之后，设置在出 水管道连接于再循环电化学过滤器的分支点处的流道切换阀沿净化水管道 的方向切换，以使得保留在连接于再循环电化学过滤器的出水管道中的废 水通过排水管道排出。
当第一电化学过滤器执行再循环操作时，控制单元可将由第二电化学 过滤器过滤的净化水量供给至第一电化学过滤器，用以使第一电化学过滤 器再循环。
水处理设备还可包括：流道切换阀，流道切换阀设置在分支出第一连 接管道和第二连接管道的位置处，且第一连接管道连接成使得水供给至第 一电化学过滤器，而第二连接管道从第一连接管道连接于第二电化学过滤 器;第一截流阀，第一截流阀连接在第一连接管道和排水管道之间;第二 截流阀，第二截流阀连接在第二连接管道和排水管道之间;以及第三截流 阀和第四截流阀，第三截流阀和第四截流阀分别设置在连接于第一电化学 过滤器的第一出水管道处和连接于第二电化学过滤器的第二出水管道处。
当第一电化学过滤器执行再循环操作时，控制单元可切换流道切换阀 的流道，使得水供给至第二连接管道。
控制单元可打开第一截流阀并关闭第二截流阀，使得在第一电化学过 滤器再循环过程中产生的废水可通过排水管道排放至外部。控制单元可打 开第二截流阀并关闭第一截流阀，使得在第二电化学过滤器再循环过程中 产生的废水可通过排水管道排放至外部。
当第一电化学过滤器的再循环已完成时，控制单元可使第三截流阀关 闭。当第二电化学过滤器的再循环已完成时，控制单元可使第四截流阀关 闭。
水处理设备还可包括止回阀，止回阀设置在第一连接管道和第二连接 管道中，以防止在第一和第二电化学过滤器再循环过程中产生的废水流回 到第一连接管道和第二连接管道。
过滤单元还可包括预碳化过滤器，预碳化过滤器位于第一和第二电化 学过滤器的前端处，且由预碳化过滤器过滤的水可供给至第一和第二电化 学过滤器。
过滤单元还可包括后碳化过滤器，后碳化过滤器位于第一和第二电化 学过滤器的后端处。
水处理设备还可包括流量传感器，流量传感器安装在所述第一和第二 电化学过滤器的后端处的水流流路上。
水处理设备还可包括第一导电性传感器，第一导电性传感器安装在第 一和第二电化学过滤器的前端处的流道上，且控制单元可根据由第一导电 性传感器测得的数值来控制施加于第一和第二电化学过滤器的电压量值。
水处理设备还可包括第二导电性传感器，第二导电性传感器安装在第 一和第二电化学过滤器的后端处的流道上，且控制单元可根据由第二导电 性传感器测得的数值来控制施加于第一和第二电化学过滤器的电压量值。
第一和第二电化学过滤器可利用电容去离子(CDI)单元实施。
根据本发明的另一方面，提供一种通过过滤单元净化原水的水处理方 法，过滤单元包括第一电化学过滤器和第二电化学过滤器，且水处理方法 包括：将原水供给至第一电化学过滤器和第二电化学过滤器中的至少一 个;确定第一电化学过滤器是否需要再循环;当第一电化学过滤器需要再 循环时，控制第一电化学过滤器执行再循环操作，而控制第二电化学过滤 器执行净水操作;以及当第一电化学过滤器无需再循环时，控制第一电化 学过滤器执行净水操作。
水处理设备还可包括：当第一电化学过滤器的再循环已完成时，确定 第二电化学过滤器是否需要再循环;当第二电化学过滤器需要再循环时， 控制第二电化学过滤器执行再循环操作，而控制第一电化学过滤器执行净 水操作;以及当第二电化学过滤器无需再循环时，控制第一电化学过滤器 处于闲置状态，而控制第二电化学过滤器持续执行净水操作。
水处理设备还可包括：当第一电化学过滤器处于再循环过程中时，确 定第一电化学过滤器的再循环是否已完成;当第一电化学过滤器的再循环 已完成时，控制第一电化学过滤器执行净水操作，而控制第二电化学过滤 器执行再循环操作;以及当第一电化学过滤器的再循环未完成时，控制第 一电化学过滤器持续执行再循环操作，而控制第二电化学过滤器持续执行 净水操作。
流量传感器还可安装在第一和第二电化学过滤器的后端处的水流道 中，且可基于由流量传感器探测到的数据来确定第一和第二电化学过滤器 的再循环必要性。
第一导电性传感器还可安装在过滤单元的前端处，而第二导电性传感 器还可安装在过滤单元的后端处。可根据由第一和第二电化学过滤器探测 到的总溶解固体(TDS)之间的差值来确定第一和第二电化学过滤器再循 环的必要性。
可通过第一和第二电化学过滤器的许可净水时间来确定第一和第二电 化学过滤器再循环的必要性。
可通过由第一和第二电化学过滤器过滤的净化水的电流数值来确定第 一和第二电化学过滤器再循环的必要性。
本发明的有利效果
根据本发明示例实施例，多个电化学过滤器并联安装。在其中一个电 化学过滤器执行再循环操作的同时，另一个电化学过滤器可执行净水操作。 因此，电化学过滤器的再循环操作可易于执行，而不会停止净水器的净水 操作。于是，可持续地执行净水操作。
此外，一个电化学过滤器可仅仅在另一电化学过滤器执行再循环操作 时操作。因此，整个净水器可制造成具有较小的尺寸。
