CN104163472A - 一种节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统，包括带有进水口、纯水出口和浓水出口的一级反渗透纯水装置，所述进水口连接有高压泵，所述浓水出口连接有浓水回收装置，所述浓水回收装置包括壳体和设置在壳体内的过滤膜，所述壳体上带有回用水出口和废水出口，其中回用水出口通过管道连接至高压泵的入口。本发明的节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统利用浓水的剩余压力可以将原本只能当废水排放的浓水处理成为一级反渗透纯水装置的优质进水水源，并进一步通过一级反渗透处理成为水质稳定可靠的医疗纯水，能耗小，减少了自来水的消耗，显著降低了医疗废水处理成本，具有明显的经济和社会效益。

Description

一种节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统

技术领域

本发明涉及医院、制药、食品加工、饮用水等对水质安全要求高的膜法水处理领域，尤其涉及一种节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统。

背景技术

随着我国医疗保障制度的不断完善和农村医保的全面实施，新建和扩建医院大量增加，迫切需要新型水处理设备。医院中央纯水供应系统作为新型医疗水处理设备是近年来新建医院的重要建设项目。早前的一些医院纯水系统设计不合理，设备质量不过关，输水管路不规范，死水多，需要经常化学消毒，存在严重安全隐患。最近几年医院中央纯水系统已有相对较一致的整体设计方案：包括纯水制备系统和纯水循环输送系统两部分。纯水制备系统主要生产出三种医疗用水：可供大部分科室使用的一级反渗透纯水，基于二级反渗透的血液透析用水，在纯水基础上进一步用混床树脂或EDI制备的超纯水。纯水循环输送系统再将不同水质的纯水，通过5-6条不锈钢纯水循环管路输送到相应的科室。反渗透主机和供水泵采用一用一备设计，以保障设备安全运行。设备PLC控制，全自动运行，还具有电导率、电阻率在线监测仪表和中央监视系统等。医院中央纯水系统改变了以往不同科室独立配备制水设备的传统模式，有力地提高了医疗用水的水质水量安全保障水平，降低了医疗风险，也降低了医院的管理和运行成本。但新型医院纯水系统客观上显著增加了纯水输送管路的总规模，一家医院通常需要5000～10000米，这增加了医疗用水二次污染的风险。另一方面，在新形势下各个用户单位对节能节水提出了更为严格的要求，要求将常规反渗透的水利用率从75％提高到90％以上。提高反渗透水回用率客观上将降低出水水质，纯水的电导率和有机物(TOC)指标将增高，微生物容易繁殖，甚至在输水管壁上可能出现大量生物膜。所以整个新型医院中央纯水系统要保持水质理化指标和微生物指标的长期合格将是一项严峻挑战。

众所周知，一级反渗透浓水中有高浓度盐、有机物和微生物，其污染物含量是自来水的近4倍以上。微滤、大孔超滤对溶解性盐和有机物几乎没有截留效果，细菌、真菌、藻类等可以被微滤、超滤膜暂时去除，但病毒以及更小的微生物会穿过膜(除吸附在水体悬浮物上的生物可滤除外)。这种过滤水水质远不及自来水，也不像自来水有杀菌的余氯，更何况含有高有机物，会促使微生物大量快速繁殖。微生物的来源无处不在，即使过滤水开始是“无菌水”，只要水中有微生物可同化的有机物，就有微生物的繁殖条件，有机物越多，微生物就繁殖得越快、越多。因此，使用这种过滤水易造成不锈钢纯水管路的盐腐蚀和微生物污染，具有医疗安全隐患。即使用低压反渗透或纳滤处理后的回用水，其污染物含量也是正常纯水的数倍，将显著降低医疗用水的生物安全性。因此，不宜以满足部分医疗用水的电导率指标为标准，将反渗透浓水膜法回用后混入一级反渗透纯水或直接用作手术室、产科、口腔科等医疗冲洗水。

医用中央纯水系统在业界目前有了相对较一致的整体设计方案，设备的故障率已明显降低，但如何进一步利用反渗透浓水(常规排放25％)，达到节能节水目的，又能使这部分水质较差的产水符合医疗用水要求，并在长距离管道输送系统中能长期保持水质安全，这一技术难题一直没有解决。

发明内容

本发明提供了一种节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统，在保证水质安全的前提下具有低能耗和水利用率高的特点。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统，包括带有进水口、纯水出口和浓水出口的一级反渗透纯水装置，所述进水口连接有高压泵，所述浓水出口连接有浓水回收装置，所述浓水回收装置包括壳体和设置在壳体内的过滤膜，所述壳体上带有回用水出口和废水出口，其中回用水出口通过管道连接至高压泵的入口。

一级反渗透纯水装置的进水为经过预处理的自来水和浓水回收装置产生的回用水的混合水。通常一级反渗透纯水装置得到的纯水与进水之比为0.75:1，即加压后的水通过一级反渗透纯水装置产出占总进水量75％的纯水，剩余占总进水量25％的水为不可直接使用的浓水。从一级反渗透纯水装置排出的浓水具有一定的高压，可以直接供浓水回收装置使用，无需使用高压泵，节约了能源，降低了能耗。以一个工作压力为1.5MPa的一级反渗透纯水装置为例，产出的浓水压力为1.2MPa左右，可以选用工作压力比一级反渗透纯水装置稍微小的安装有超低压反渗透或纳滤膜的浓水回收装置即可。

作为优选，所述过滤膜为超低压反渗透膜或纳滤膜。所述超低压反渗透属于反渗透膜的一种，工作压力低于常规的反渗透膜，通常工作压力低于1MPa。

作为优选，所述过滤膜为反渗透膜，所述一级反渗透纯水装置和浓水回收装置之间还连接有增压泵。

所述一级反渗透纯水装置和浓水回收装置之间还连接有增压泵。为了浓水回收的工作压力与一级反渗透纯水装置的工作压力保持一致，在连接一级反渗透纯水装置和浓水回收装置的管道上加装的一台小型增压泵，增压泵仅需增压0.3MPa左右即可用于后续1.5MPa左右操作压力的浓水回收装置。

浓水回用装置产出的少量浓水作为废水排放，浓水回用装置产出的回用水返回一级反渗透前作为进水补充，减少自来水消耗，提高了水资源利用率。

作为优选，所述浓水回收装置的入口还连接有在线阻垢剂添加装置和混合装置。从一级反渗透纯水装置流出的浓水由于含有较多难溶性无机盐，这些盐容易团聚并附着在金属表面造成管路或者设备堵塞，因此有必要在浓水回收装置前设置在线阻垢剂添加装置，所述在线阻垢剂添加装置可自动向浓水中投加阻垢剂减少结垢发生。

作为优选，所述进水口、浓水出口和废水出口均设有流量调节阀。回收率高低可根据实际情况用流量调节阀调节。

一种节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统可以使医用反渗透纯水系统总的水利用率从常规75％提高到85％～95％左右。回用装置充分利用了浓水的高压能量，达到了节能的目的。每方回用水的能耗仅0.3KWh左右(约0.2元)，甚至无额外能耗，回收成本远低于自来水。后段装置回收的反渗透纯水含盐量和有机物比前段一级反渗透纯水高，如果直接混入前面的一级反渗透纯水箱将导致整体水质下降，不宜长期使用。因此，解决水质安全问题的方法是让后段的回用水进入一级反渗透进水，相当于这部分回用纯水取代了相应的自来水，混合后的原水水质更好,充分保证了整套医用反渗透纯水系统的纯水质量。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、相比于以往不同科室独立配备分散式制水设备的状况，本发明的节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统有效解决了设备管理难、水质达标难、运行成本高的问题。

2、本发明的节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统，只需要很低的能耗或者不需要额外能耗，凭一级反渗透纯水装置排出的浓水侧的剩余压力就可以将原本只能排放的废水处理成为一级反渗透纯水装置的优质进水水源，并进一步通过一级反渗透处理成为水质稳定可靠的医疗纯水。浓水回收装置仅额外增加约0.2元能耗成本，甚至不需要额外能耗，减少了相应自来水消耗，显著降低了医疗废水处理成本，因此有明显的经济和社会效益。

3、本发明对比传统的反渗透装置将水利用率从75％提高到了85％～95％左右，具有显著的节水效果。

4、本发明与其他一些反渗透浓水回收装置的最大区别是回用水的利用方式不同，本发明的节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统更注重医疗用水的生物安全性，回收水不是直接用于医疗纯水，而是再经一级反渗透处理后才用于医疗纯水，能长期保持医疗纯水理化指标和微生物指标的稳定合格。

附图说明

图1为本发明的节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

一种节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统，先对原水进行预处理，然后将预处理后的水送入高压泵提升压力，接着进入一级反渗透纯水装置过滤浓缩得到纯水和浓水，反渗透得到的纯水作为医用纯水，反渗透得到的浓水则经过浓水回收装置回用处理，浓水回收装置的出水与经过预处理后的原水混合作为一级反渗透纯水装置的进水。

实施例

如图1所示，一种节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统包括一级反渗透纯水装置1，一级反渗透纯水装置1包括的进水口11、纯水出口12和浓水出口13，进水口11通过管道111连接有高压泵2，高压泵的进水口通过管道112连接预处理装置(图中未示出)，管道111上安装有流量调节阀113，浓水出口13通过管道114连接至浓水回收装置3的，管道114上连接有增压泵4，管道114上还安装有流量调节阀115。

浓水回收装置3包括壳体和设置在壳体内的反渗透膜，浓水回收装置3的壳体上设有浓水入口31、回用水出口32和废水出口33，废水出口33连接有废水排放管道311，废水排放管道311上安装有流量调节阀312，回用水出口32通过管道313连接至管道112。

经过预处理的自来水经过管道112与来自管道313的回用水混合后经高压泵注入一级反渗透纯水装置1，一级反渗透纯水装置1反渗透分离产出纯水和浓水，纯水经纯水出口12排出作为基础医疗用纯水，浓水通过管道114在增压泵4的作用下注入浓水回收装置3，浓水经过浓水回收装置3分离后得到回用水和废水，回用水经过管道313流向管道112，废水从管道311排放。

以回收率为75％的一级反渗透纯水装置为例，一级反渗透纯水装置的进水中新鲜自来水耗量为85％，回用水占15％，一级反渗透纯水装置产出了75％高质量的纯水，排出的25％浓水由后续浓水回收装置进一步回收，浓水回收装置回收15％水质相对较差的纯水，排出10％废水。实施的结果是整套系统的原水利用率从常规75％提高到了88％，达到了节能节水目的。为防止膜结垢，可根据实际情况对一级反渗透进口的原水或排出的浓水添加阻垢剂。回收率高低可根据实际情况用流量调节阀调节。

应用例

假定一级反渗透纯水装置的进水10吨，一级反渗透纯水装置水的回收率为75％，因此可获得纯水7.5吨，浓水2.5吨。浓水直接进入浓水回收装置，假定浓水回收装置水的回收率也为75％，因此可获得回收纯水1.88吨，以及废水0.62吨。通过浓水回收装置获得的1.88吨回收纯水水质较一级反渗透纯水装置的纯水水质差，因而不适宜直接使用也不适合混入一级反渗透纯水箱中，但其水质比通过原水预处理装置处理后的自来水好得多，将其与通过预处理装置后的原水进行混合有助于改善一级反渗透的进水水质，同时节省原水的用量。所以获得7.5吨的一级反渗透纯水只需要消耗8.12吨的原水和1.88吨的浓水回收装置回用纯水，此时原水的回收率可以提高到92.4％，高于传统反渗透75％的水利用率，在保证水质安全的同时做到了节水节能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统，包括带有进水口、纯水出口和浓水出口的一级反渗透纯水装置，所述进水口连接有高压泵，其特征在于：所述浓水出口连接有浓水回收装置，所述浓水回收装置包括壳体和设置在壳体内的过滤膜，所述壳体上带有回用水出口和废水出口，其中回用水出口通过管道连接至高压泵的入口。

2.如权利要求1所述的节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统，其特征在于：所述过滤膜为超低压反渗透膜或纳滤膜。

3.如权利要求1所述的节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统，其特征在于：所述过滤膜为反渗透膜，所述一级反渗透纯水装置和浓水回收装置之间还连接有增压泵。

4.如权利要求1～3任一项所述的浓水回收装置，其特征在于：所述浓水回收装置的入口还连接有在线阻垢剂添加装置和混合装置。

5.如权利要求1所述的节能节水和水质安全的医用反渗透纯水系统，其特征在于：所述进水口、浓水出口和废水出口均设有流量调节阀。