中央凈水器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種中央凈水器，具體為一種安裝在中小型用戶(例如家庭、別墅等)入戶總進(jìn)水端的水質(zhì)凈化裝置，屬于生活飲用水水質(zhì)深度處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，水環(huán)境加劇惡化，但國(guó)內(nèi)外大多數(shù)自來(lái)水廠至今仍采用沉淀、過(guò)濾、加氯消毒的陳舊工藝方法，將江河水或地下水簡(jiǎn)單加工。然而，面對(duì)工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水和生活污水猖獗泛濫涌入生活水源并造成水源的一次污染，自來(lái)水廠已經(jīng)不堪重負(fù)無(wú)能為力。
[0003]氯化消毒是我國(guó)沿用多年且仍然普遍采用的自來(lái)水消毒技術(shù)，對(duì)于滅活水中微生物、病毒菌等起到關(guān)鍵作用。故國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求市供自來(lái)水到達(dá)居民飲用水終端時(shí)水中仍應(yīng)保持適量的余氯。這不僅是為降低市供自來(lái)水經(jīng)輸水管網(wǎng)輸送過(guò)程中的二次污染，也是防止市供自來(lái)水到達(dá)居民飲用水終端后在家庭飲用水管路系統(tǒng)內(nèi)可能發(fā)生微生物、病毒菌的“三次污染”(注:“三次污染”系本發(fā)明為敘述方便所獨(dú)創(chuàng)的專(zhuān)有名詞)。
[0004]不幸的是，近二十年來(lái)人們逐漸發(fā)現(xiàn)，氯化消毒同時(shí)，氯還可與水中的有機(jī)物反應(yīng)生成一系列消毒副產(chǎn)物(強(qiáng)致癌物)，主要分為:(I)揮發(fā)性鹵代有機(jī)物。主要有三鹵甲烷類(lèi)，包括氯仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和溴仿；(2)非揮發(fā)性鹵代有機(jī)物。主要有鹵代乙酸類(lèi)，如氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、溴乙酸、二溴乙酸、三溴乙酸、溴氯乙酸、二溴一氯乙酸、二氯一溴乙酸等;此外還有鹵代醛、鹵代酚、鹵代腈，鹵代酮、鹵代羥基呋喃酮(如3-氯-4-二氯甲基-5-羥基-2 (5氫)呋喃，簡(jiǎn)稱(chēng)MX )等，對(duì)人體健康構(gòu)成潛在的危脅。另外，人體皮膚對(duì)氯幾乎是全部吸收，長(zhǎng)期洗浴含氯水，容易誘發(fā)多種皮膚疾病乃至癌癥。因此，從健康角度考慮，市供自來(lái)水到達(dá)居民飲用水終端后，首先應(yīng)將水中余氯徹底除去，其通常做法是在入戶總進(jìn)水端安裝中央凈水器。
[0005]早期的中央凈水器僅僅是填充石英砂、活性炭等濾料，將水中肉眼可見(jiàn)物去除，同時(shí)吸附水中余氯，除色除臭。但隨著供水水質(zhì)嚴(yán)重惡化以及民眾飲用水安全意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)中央凈水器的水質(zhì)凈化性能要求越來(lái)越高，結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，導(dǎo)致設(shè)備造價(jià)及制水成本越來(lái)越昂貴，還帶來(lái)資源的無(wú)謂消耗(例如，家庭用水中，沖廁水占據(jù)總水量消耗的相當(dāng)部分，完全可以利用家庭廢水)，故障頻發(fā)、維護(hù)難度加大。但最根本的還是:余氯去除后，如何防止家庭飲用水管路系統(tǒng)內(nèi)可能滋生的微生物、病毒菌“三次污染”，迄今尚未見(jiàn)有任何解決方案，或者說(shuō)，這樣的中央凈水器尚未出現(xiàn)。
[0006]家庭用水的另一個(gè)問(wèn)題是水的硬度。所謂水的硬度是指水中多價(jià)陽(yáng)離子數(shù)量的總和，通常是指水中鈣、鎂離子的含量。飲水硬度高低也和健康息息相關(guān)。和飲水硬度關(guān)系最為密切的健康問(wèn)題是心血管疾病，硬水也容易引起泌尿系統(tǒng)結(jié)石。除對(duì)健康的影響外，水的硬度過(guò)高，會(huì)給日常生活帶來(lái)多方面的不利影響。如用硬水泡茶，會(huì)使茶水變味；用以烹調(diào)食物，會(huì)降低營(yíng)養(yǎng)價(jià)值;用以洗衣，會(huì)增加肥皂消耗，并影響紡織物的色澤和柔軟性;硬水煮沸，會(huì)在水壺和鍋爐內(nèi)沉積水垢，從而增加燃料消耗，并易使容器受損，等等。
[0007]現(xiàn)有中央凈水器基本沒(méi)有硬水軟化能力，目前家庭中欲解決水硬度的主要手段是購(gòu)買(mǎi)基于離子(樹(shù)脂)交換技術(shù)的軟水機(jī)。其主要問(wèn)題是，所軟化水只能用于洗滌，不宜飲用。因?yàn)殡x子交換除去水中鈣鎂離子的同時(shí)，向水中釋放大量鈉離子，不利健康。而且，軟水機(jī)需經(jīng)常用鹽(氯化鈉)反洗，費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)錢(qián)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決技術(shù)問(wèn)題是:提供一種能夠杜絕家庭飲用水管路系統(tǒng)的微生物和病毒菌等“三次污染”并可改善降低水的硬度的中央凈水器。
[0009]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是:一種中央凈水器，包括承壓容器、成對(duì)的陰電極和陽(yáng)電極、為成對(duì)的陰電極和陽(yáng)電極供電的電解電源，所述承壓容器包括豎直設(shè)置的金屬筒體以及設(shè)置在所述金屬筒體兩端的絕緣密封端蓋;所述承壓容器內(nèi)設(shè)有與金屬筒體兩端的端蓋均密封連接的絕緣隔套管，所述絕緣隔套管中部開(kāi)有若干透水孔，所述陰電極設(shè)置在絕緣隔套管的底部;所述絕緣隔套管向外依次包裹有第一透水性隔膜和第二透水性隔膜，所述第一透水性隔膜和第二透水性隔膜之間填充有物理吸附濾芯，所述第一透水性隔膜和第二透水性隔膜均采用非導(dǎo)電材料制成的隔膜;所述金屬筒體頂部的端蓋上設(shè)有排污水口，所述金屬筒體底部的端蓋上設(shè)有進(jìn)水口，所述第二透水性隔膜和金屬筒體之間設(shè)有出水口 ；所述金屬筒體與陰電極電連接。
[0010]本發(fā)明中所述物理吸附濾芯優(yōu)選PP棉、多孔陶瓷微濾材料、顆?；钚蕴?、燒結(jié)活性炭或活性炭纖維制成的濾芯。
[0011 ]本發(fā)明裝置工作過(guò)程及凈化機(jī)理說(shuō)明如下:
當(dāng)排污水口關(guān)閉情況下，市供自來(lái)水源水從進(jìn)水口進(jìn)入到本發(fā)明裝置，經(jīng)下述多重凈化處理后，從出水口供水至整個(gè)家庭管路系統(tǒng)。
[0012](I)絕緣隔套管內(nèi)軸向兩端的陽(yáng)電極和陰電極構(gòu)成一個(gè)無(wú)膜電解池。市供自來(lái)水源水從進(jìn)水口進(jìn)入本發(fā)明裝置無(wú)膜電解池，源水中污染物質(zhì)在電極上直接被氧化或還原而從水中去除，或是利用電化學(xué)產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)作為反應(yīng)劑或催化劑，使污染物轉(zhuǎn)化成毒性更小的物質(zhì)。陰、陽(yáng)電極間電壓場(chǎng)、以及電解電泳綜合作用，將處于電場(chǎng)內(nèi)的水中微生物、致病菌滅活。
[0013](2)上述無(wú)膜電解池中設(shè)置為陽(yáng)電極在上、陰電極在下，主導(dǎo)反應(yīng)的主要是陰極反應(yīng)產(chǎn)物--氫氣。由于氫氣分子直徑小、逃逸速度快，相較陽(yáng)電極-陰電極左右放置氧氣和氫氣共同參與電絮凝方式，具有更好的氣浮/絮凝效果。尤其向陰電極運(yùn)動(dòng)的水中鈣鎂陽(yáng)離子，與上浮氫氣流對(duì)沖，形成更充分絮凝沉淀下來(lái)，同時(shí)水中TDS總量下降。
[0014]經(jīng)上述無(wú)膜電解池初步凈化的水，從絕緣隔套管中部開(kāi)孔處透過(guò)第一透水性隔膜—中間活性炭濾層—第二透水性隔膜，最后從出水口輸出，水中污染物基于物理吸附濾芯和第一、第二透水性隔膜的過(guò)濾物理處理進(jìn)一步得到凈化去除。
[0015](3)在絕緣隔套管內(nèi)電解電壓U，從陽(yáng)極(上部)到陰極(底部)基本呈線性遞減，中部圓周開(kāi)孔處的電壓(電位)值約為總電壓的1/2。由于金屬筒體與陰電極通過(guò)導(dǎo)線電連接即處于同電位，因此從絕緣隔套管中部開(kāi)孔進(jìn)水—第一透水性隔膜—中間物理吸附濾芯—第一透水性隔膜—金屬筒體至出水，實(shí)際存在有一個(gè)電壓降=1/2U。
[0016]由于絕緣隔套管中部電位1/2U的存在，實(shí)際上在上述區(qū)間構(gòu)成一個(gè)隔膜電解方式的第二電解池，金屬筒體為第二陰極，塑料隔套管中部電位1/2U等效于第二陽(yáng)極。經(jīng)無(wú)膜電解池處理后的水從絕緣隔套管中部開(kāi)孔進(jìn)入第二電解池再次電化學(xué)反應(yīng)，且電化學(xué)處理與物理吸附濾芯附加上第一、第二透水性隔膜的膜過(guò)濾的物理吸附處理無(wú)縫對(duì)接有機(jī)集成，實(shí)現(xiàn)更深層次的水凈化。
[0017](4)本發(fā)明中第一、第二透水性隔膜的結(jié)構(gòu)在微觀上表現(xiàn)為無(wú)數(shù)透水微孔的過(guò)水通道區(qū)域，由于第一、第二透水性隔膜是非導(dǎo)電性材料制成，因而在透水微孔的過(guò)水通道內(nèi)產(chǎn)生電壓降，即當(dāng)電解電源的電解電壓施加于外電極(陽(yáng)電極)和內(nèi)電極(陰電極)后，在第一、第二透水性隔膜的透水微孔內(nèi)形成電壓降落關(guān)系。
[0018]而水電解時(shí)的析氫、析氧反應(yīng)生成的氣體很容易進(jìn)入透水微孔的過(guò)水通道內(nèi)并在過(guò)水通道內(nèi)的水中生成氣泡，在第一、第二透水性隔膜的透水微孔的過(guò)水通道內(nèi)的狹小環(huán)境中氣泡很容易破碎從而產(chǎn)生局部高溫高壓，進(jìn)而以極小電壓激發(fā)出高效的水體等離子放電，在第一、第二透水性隔膜中及第一、第二透水性隔膜周邊區(qū)域水中生成羥基自由基類(lèi)暫態(tài)氧化因子的等離子體(等離子體是和固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)處于同一層次的物質(zhì)第四態(tài)，低溫等離子體富含電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子，電子與離子有很高的反應(yīng)活性，可以使通常條件下難以進(jìn)行或速度很難的化學(xué)反應(yīng)變得十分迅速，通過(guò)水體放電生成等離子群，可以大大提高水體中污染物的降解效率)，該羥基自由基暫態(tài)氧化因子的氧化性極強(qiáng)(超過(guò)臭氧)，同時(shí)在水中的存在時(shí)間又極短，因此可以在產(chǎn)生后迅速對(duì)水中有機(jī)物(如細(xì)菌)等污染物形成極強(qiáng)的降解作用并自身迅速氧化后直接還原為水，不留任何毒副作用。
[0019]傳統(tǒng)的水體等離子放電技術(shù)，為產(chǎn)生水體等離子放電往往通過(guò)外部向水中導(dǎo)入氣體，并施以加高強(qiáng)度脈沖電壓或高溫條件。本發(fā)明則將等離子放電引導(dǎo)到第一、第二透水性隔膜的無(wú)數(shù)微小透水生孔內(nèi)進(jìn)行，依靠對(duì)水電解析氫、析氧反應(yīng)生成的氣體，進(jìn)入第一、第二透水性隔膜中誘發(fā)水體自身氣化，進(jìn)而以極小電壓激發(fā)出高效的水體等離子放電，即可激發(fā)出水體等離子放電，在水中生成極具殺菌能力的羥基自由基類(lèi)暫態(tài)氧化因子。該羥基自由基暫態(tài)氧化因子的氧化性極強(qiáng)，具有非常好的殺菌效果，可以加入到出水中，同時(shí)在水中的存在時(shí)間又較短，可以直接還原為水從而在殺菌后不留任何毒副作用。
[0020]上述超低壓等離子放電過(guò)程，在第二透水性隔膜中進(jìn)行得尤為激烈，這是因?yàn)榈诙杆愿裟づc金屬筒體構(gòu)成的第二陰電極距離最近，可以吸收到陰電極釋放的大量高能電子。
[0021]由于超低壓等離子放電，從出水口向家庭飲用水管路系統(tǒng)內(nèi)釋放有相當(dāng)數(shù)量的等離子群。這些離子群具有極強(qiáng)的氧化或還原性，對(duì)水中有機(jī)污染物、細(xì)菌、微生物有極強(qiáng)的降解或滅活作用；同時(shí)，這些離子群在水中的衰減期又很快，不至于長(zhǎng)時(shí)間累積，尤其是極少存在毒副作用。從而確保中央凈水器在除去水中作氯后，能夠確保家庭內(nèi)部的飲用水管路仍然徹底杜絕了發(fā)生微生物、病毒菌“三次污染”的可能。
[0022](5)本發(fā)明裝置排污水口的出水最優(yōu)化的利用方式是作為沖廁用水，即排污水口與馬桶的水箱相連接，由馬桶沖水閥控制；當(dāng)然排污水口的出水也可以用于家庭澆花或者拖地等。本發(fā)明的凈水器在正常工作時(shí)，源水中污染物質(zhì)會(huì)在陽(yáng)電極附近聚集，因此將排污水口設(shè)置在陽(yáng)電極處，這樣排污水口的每次出水都相當(dāng)于對(duì)凈水器的一次自動(dòng)清洗維護(hù)，同時(shí)絕緣隔套管中沉淀的絮凝物也可以在自來(lái)水水壓的作用下從排污水口排出，既節(jié)約用水同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了對(duì)本發(fā)明裝置自動(dòng)清洗維護(hù)。
[0023]優(yōu)選的，所述第一透水性隔膜的透水微孔的孔徑大小和形狀基本相同，所述第二透水性隔膜的透水微孔的孔徑大小和形狀基本相同。
[0024]本發(fā)明中，如果第一、第二透水性隔膜的透水孔徑過(guò)大(即微孔空間過(guò)大)等