DEVICE AND METHOD FOR PURIFICATION OF DRINKABLE WATER
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Изобретение относится к устройству и способу для очистки питьевой воды согласно ограничительной части пунктов 1 и 12 формулы изобретения.
Подобные устройства и способ для очистки питьевой воды работают независимо от постоянного подключения к водопроводу, в то время как подлежащая очистке питьевая вода заполняет резервуар для воды устройства и с помощью насоса подается на блок мембранного фильтра. При этом резервуар для воды, насос и блок мембранного фильтра соединены друг с другом посредством водовода. Блок мембранного фильтра имеет подвод воды, мембранный фильтр, водоспуск чистой воды и водоспуск промывной воды. Подлежащая очистке питьевая вода подается из резервуара для воды на расположенный перед мембранным фильтром подвод воды. Часть подведенной воды направляется под давлением через мембранный фильтр и покидает мембранный фильтр через водоспуск чистой воды. Остальная, поданная на блок мембранного фильтра вода используется для очистки мембранного фильтра и направляется для этого по поверхности мембранного фильтра. При этом эта промывная вода захватывает находящиеся на поверхности отложения и покидает блок мембранного фильтра через водоспуск промывной воды. При этом соотношение промывной воды к очищенной воде составляет примерно 4 к 1. Однако было бы желательно изменить соотношение в пользу очищенной воды для того, чтобы реже наполнять резервуар для воды и благодаря этому повысить удобство обслуживания. Также очистка и необходимость соблюдения требования по безопасности осложняют обслуживание таких известных установок.
Поэтому в основу изобретения была положена задача разработки устройства и способа для очистки питьевой воды вышеназванного типа с повышенным удобством обслуживания.
Изобретение решает эту задачу посредством устройства с признаками пункта 1 формулы изобретения и способа с признаками пункта 11 формулы изобретения. Другие предпочтительные варианты изобретения указаны в зависимых пунктах 2-10 формулы изобретения, а также 12-18.
Согласно изобретению водоспуск промывной воды соединен с резервуаром для воды посредством водяного обратного трубопровода. Промывная вода, применяемая для промывки поверхности мембранного фильтра, через водяной обратный трубопровод подается обратно в резервуар для воды. Таким образом, заполнившая резервуар для воды, подлежащая очистке питьевая вода многократно подается на мембранный фильтр и каждый раз часть этой воды направляется под давлением через мембранный фильтр, в то время как остальная подведенная часть воды используется для промывки поверхности мембранного фильтра. Устройство образует закрытую в себе систему, и поэтому резервуар для воды не соединен дополнительно с постоянным подключением к водопроводу. Уже по этой причине является желательным иметь возможность отбирать как можно большую часть подлежащей очистки питьевой воды в резервуаре для воды из устройства или способа в виде очищенной воды и иметь необходимость удаления как можно меньшего количества воды, заполнившей резервуар для воды, в виде промывной воды. Если, например, в резервуар для воды было добавлено 1,8 литра питьевой воды для очистки, то за счет многократной обратной подачи промывной воды в резервуар для воды, в конце концов, получают, например, 1,4 литра очищенной воды, а остается лишь 400 мл промывной воды. При этом качество воды, находящейся в резервуаре для воды, вследствие последовательного накапливания содержащихся загрязнений становится хуже. Однако качество очищенной воды, покидающей блок мембранного фильтра через водоспуск чистой воды, остается неизменно хорошим. В качестве подлежащей очистке воды применяют обычную питьевую воду. Мембранный фильтр удерживает мешающие загрязнения, такие как нежелательные ионы, остатки медикаментов, пестициды, гербициды, гормоны или также остатки молекул углерода углеводорода, которые содержатся или могут содержаться в питьевой воде.
Кроме того, согласно изобретению предусмотрена возможность извлечения резервуара для воды из устройства для заполнения питьевой водой. При этом резервуар для воды отделяется от насоса и фильтра, транспортируется к месту отбора подлежащей очистке питьевой воды, и заполняется там питьевой водой. Так как резервуар для воды не соединен с постоянным подключением к водопроводу, этот вариант облегчает заполнение резервуара для воды подлежащей очистке питьевой водой.
В предпочтительном варианте осуществления устройство имеет распределительную линию, по которой отсосанная насосом из резервуара для воды жидкость является обратно направляемой в резервуар для воды, при этом распределительный трубопровод выполнен с возможностью запирания с помощью клапана. Благодаря извлечению резервуара для воды из устройства и последующей повторной установке в устройство заполненного водой резервуара, в водоводе между резервуаром для воды и насосом находится воздух, который, прежде всего, должен быть удален для оптимальной работы устройства. Для удаления воздуха из насоса и/или водовода между резервуаром для воды и насосом, вода, отсосанная насосом из резервуара для воды, или также смесь воды и воздуха сначала в течение предварительно заданного времени, предпочтительно от 0,5 до 10 секунд, полностью направляется назад в резервуар для воды, не протекая перед этим через фильтр. За счет выполнения распределительной линии возможно простое удаление воздуха из насоса, а также из водовода между резервуаром для воды и насосом, без потери воды, находящейся в резервуаре для воды.
Как преимущество, в направлении течения воды между водоспуском промывной воды и резервуаром для воды расположен обратный клапан. Благодаря этому достигается то, что вода не течет из резервуара для воды через водоспуск промывной воды против запланированного направления промывки в блок мембранного фильтра.
В особо предпочтительном варианте изобретения устройство имеет керамический фильтр, который расположен в направлении течения воды позади водоспуска чистой воды. Таким образом, подлежащая очистке вода сначала протекает через мембранный фильтр, а затем - через керамический фильтр. Неожиданно оказалось, что последовательное включение керамического фильтра после мембранного фильтра еще больше улучшает вкус полученной воды. Кроме того, при ненадлежащем использовании развивающиеся при определенных обстоятельствах в мембранном фильтре микроорганизмы задерживаются керамическим фильтром и, тем самым, не попадают в отбираемую из устройства чистую воду.
В предпочтительном варианте изобретения перед мембранным фильтром включен фильтр из активированного угля. Как преимущество, фильтр из активированного угля может быть отделен от гидравлического потока. Кроме того, устройство имеет байпасный трубопровод и клапан, прежде всего трехходовой клапан, с помощью которых возможно переключение потока воды в обход фильтра с активированным углем и его полное отделение от гидравлического потока. Под гидравлическим потоком здесь понимают возникающий во время процесса водоочистки поток очищаемой воды через фильтры. Возможность отделения фильтра из активированного угля позволяет осуществить очистку поверхностей всех остальных элементов, которые входят в контакт с водой с помощью чистящего средства, прежде всего окислительного средства, такого как, например, пероксид водорода. В противном случае чистящее средство разрушило бы фильтр из активированного угля, так что очистка устройства была бы невозможна.
В предпочтительном варианте изобретения устройство в направлении течения воды между водоспуском промывной воды и резервуаром для воды и/или после последнего фильтра имеет датчик проводимости для определения проводимости воды. С помощью датчиков проводимости может быть проверено качество покидающей устройство чистой воды и, при необходимости, отображено на дисплее для потребителя. Кроме того, за счет расположенного между водоспуском промывной воды и резервуаром для воды датчика проводимости может быть измерен уровень загрязнения промывной воды и также, при необходимости, быть отображен на дисплее. Таким образом, можно простым способом измерять надлежащий режим работы устройства и отображать на дисплее.
В особо предпочтительном варианте изобретения предусмотрена возможность сброса давления в водоводе между резервуаром для воды и мембранным фильтром посредством открывающегося клапана с отверстие для сброса давления. При этом особо предпочтительно клапан расположен между насосом и первым фильтром. Как преимущество, отверстие для сброса давления соединено с резервуаром для воды через трубопровод сброса давления с входным отверстием, который расположен ниже требуемого для работы устройства, минимального уровня воды в резервуаре для воды. По окончании водоочистки водопроводящие части устройства еще находятся под давлением, отличающимся от давления окружающей среды. Посредством прямого соединения находящегося под избыточным или пониженным давлением водовода с окружающей средой или с резервуаром для воды осуществляют сброс давления в водоводе. При этом вода, как правило, брызгает из отверстия для сброса давления. За счет оптимального соединения отверстия для сброса давления с входным отверстием вода брызгает в резервуар для воды, и окружение устройства остается сухим. Кроме того, так как входное отверстие расположено ниже уровня воды, дополнительно предотвращается разбрызгивание воды из резервуара наружу.
В предпочтительном варианте изобретения устройство имеет предохранительное устройство для автоматического отключения насоса. Предохранительное устройство содержит датчик для измерения расхода электроэнергии насосом и устройство управления, которое отключает насос при заданных параметрах расхода электроэнергии. В то время когда насос всасывает воду из резервуара для воды и направляет ее под давлением через мембранный фильтр, потребление электроэнергии насосом является почти постоянным. При этом количество воды, находящееся в резервуаре для воды, непрерывно уменьшается до тех пор, пока не будет достигнута нижняя граница, на которой находится выходное отверстие выше уровня воды, все еще остающейся в резервуаре для воды, через которое вода покидает резервуар для воды. Затем насос всасывает воздух. При этом потребление энергии насосом очень быстро уменьшается. Однако затем на участке между насосом и мембранным фильтром воздух необходимо сжать и потребление электроэнергии насосом снова неожиданно сильно возрастает. Устройство управления распознает этот характерный ход кривой и после этого отключает насос.
Как преимущество, устройство дополнительно или альтернативно вышеназванному предохранительному устройству имеет реле времени, которое по завершении заданного интервала времени, начиная с включения насоса, снова автоматически отключает насос. Так как резервуар для воды имеет лишь ограниченную емкость для приема подлежащей очистке воды, устройству требуется определенное время для очистки максимального количества воды, находящегося в резервуаре для воды. Затем, по истечении этого времени реле времени автоматически отключает насос и, тем самым, предотвращает непреднамеренную работу насоса на холостом ходу в течение длительного времени. В противном случае это могло бы привести к повреждению насоса и, кроме того, к ненужному расходу электроэнергии.
Другие предпочтительные варианты конструктивного осуществления и детали изобретения более подробно разъяснены с помощью изображенной на фиг.1 гидравлической схемы соединений одного примера осуществления устройства согласно изобретению, а также способа согласно изобретению. При этом элементы схемы соединений с одинаковой функцией снабжены одинаковой ссылочной позицией, если это является рациональным. Все описанные далее признаки примера осуществления могут быть предметом изобретения по отдельности или также в любом сочетании с другими описанными признаками.
На чертеже показана гидравлическая схема соединений устройства 2 согласно изобретению с резервуаром 4 для воды для приема подлежащей очистке питьевой воды 6, насосом 8 для транспортировки воды и блоком 10 мембранного фильтра. Блок мембранного фильтра имеет подвод 12 воды, мембранный фильтр 14, водоспуск 16 чистой воды и водоспуск 18 промывной воды. Перед блоком 10 мембранного фильтра в направлении 19 течения, изображенного на гидравлическом плане стрелками, подключен фильтр 20 активированного угля, а после блока 10 мембранного фильтра подключен керамический фильтр 22. Подвод 12 воды блока 10 мембранного фильтра питается из резервуара 4 для воды по подводящему трубопроводу 24 опосредованно после протекания через фильтр 20 активированного угля. При этом подвод 12 воды расположен в направлении 19 течения перед мембранным фильтром 14. Подлежащая очистке вода частично протекает через мембранный фильтр 14 и покидает блок 10 мембранного фильтра через водоспуск 16 чистой воды, который расположен в направлении 19 течения после мембранного фильтра 14. Остальная часть воды, поданная на мембранный фильтр 14 через подвод 12 воды, для устранения отложений направляется по поверхности мембранного фильтра и затем покидает блок 10 мембранного фильтра через водоспуск 18 промывной воды. Водоспуск 18 промывной воды соединен с резервуаром 4 для воды через водяной обратный трубопровод 26. Для поддержания повышенного давления в блоке 10 мембранного фильтра в водяной обратный трубопровод встроен дроссельный клапан 28 для уменьшения давления. Кроме того, водяной обратный трубопровод 26 имеет обратный клапан 30, через который протекает промывная вода, пока вода не потечет обратно в резервуар 4 для воды.
Устройство выполнено в виде настольного прибора для размещения на столе или на буфете без постоянного подключения к трубопроводу. Для более легкого заполнения резервуара 4 для воды подлежащей очистке водой 6 резервуар 4 для воды выполнен с возможностью извлечения из устройства 2.
После повторной установки наполненного резервуара 4 в устройство 2 в подводящем трубопроводе 24 находится воздух. Для его удаления всосанная насосом 8 из резервуара 4 для воды жидкость по распределительной линии 32 является направляемой обратно в резервуар 4 для воды. Как только таким образом воздух удален из подводящего трубопровода 24, распределительная линия 32 запирается с помощью клапана 34, прежде всего магнитного клапана, и вода, вместо того чтобы течь через распределительную линию 32, течет теперь через фильтры 20, 14, 22. Теперь начинается непосредственная очистка воды.
Для проверки качества воды, направленной по водяному обратному трубопроводу 26 назад в резервуар 4 для воды, устройство 2 имеет датчик 36 проводимости. Дополнительно, в направлении 19 течения после керамического фильтра 22 расположен еще один датчик 38 проводимости, который измеряет проводимость покидающей устройства 2 очищенной воды. Чистота или также уровень загрязнения могут быть вычислены через измеренную проводимость и в примере осуществления отображены на дисплее 40.
Устройство 2 имеет предохранительное устройство для автоматического отключения насоса 8. Предохранительное устройство содержит датчик, не изображенный на схеме соединений, для измерения расхода электроэнергии насосом 8 и устройство 42 управления. При предварительно заданных характеристиках потребления электроэнергии насос 8 автоматически отключается этим устройством 42 управления.
По окончании водоочистки в таких водоводах, как подводящий трубопровод 24 может присутствовать давление, отличающееся от давления окружающей среды. Для сброса давления подводящий трубопровод 24 выполнен с возможностью сброса давления между резервуаром 4 для воды и мембранным фильтром 14 через открываемый клапан с помощью отверстия 44 сброса давления. Для этого в примере осуществления используется распределительная линия 32 с клапаном 34. Однако, также возможен отдельный клапан для сброса давления. Отверстие 44 для сброса давления через трубопровод сброса давления, который в примере осуществления идентичен распределительной линии 32, с входным отверстием 46 соединено с резервуаром 4 для воды. При этом входное отверстие 46 расположено ниже требуемого для работы устройства 2 минимального уровня 48 воды в резервуаре 4 для воды. Таким образом, предотвращают разбрызгивание воды при сбросе давления.
Расположенный между резервуаром 4 для воды и блоком 10 мембранного фильтра фильтр 20 из активированного угля выполнен с возможностью переключения потока воды в обход фильтра с активированным углем через клапан 50 и байпасный трубопровод 52 и его полного отделения от гидравлического потока.