CN101516792A - 利用连续分流旁路的水处理系统和方法 - Google Patents
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Abstract
许多处理系统实质上从水中除去所有矿物及其它元素，然而一定量的某些矿物和元素对于良好的健康和合格的水味是必需的。因而，提供水处理系统，其中输入水的一部分绕过主过滤和处理部件。选择性控制该部分的量，以使有益健康的矿物量保留在净化水中，该净化水仍极为清洁。可包括任选部件以减少净化水中的病原。
Description
技术领域
本发明涉及用于除去化学物质和其它杂质的水处理设备，更具体地，涉及离子分离系统(ion separation system)，例如膜分离设备。
背景技术
由于水中含有污染物或具有不良的口感、气味和颜色，或者具有极高的矿物含量而不利于健康，因而世界上许多地方的饮用水资源非常匮乏。应用各种系统改善水质，以提供清洁、健康的水。“清洁”是指感官特性，即水具有无色外观、没有不良口感或气味、没有留下残渣或浮渣。“健康”是指水的组成含有有益健康的矿物量和合格的有机物及金属量而含有极少或不含氯或病原(例如原生动物、细菌和病毒)。
一种处理系统利用反渗透(RO)来净化水。反渗透水处理系统用于厨房或需要提供净化水的相邻其它场所的台面或洗涤盆下。典型系统包括使用常规过滤介质的前过滤器，该过滤器在全部待处理水经过介质时除去较大的颗粒。水离开前过滤器并进入反渗透装置。
反渗透是利用高于渗透压的压力使溶剂(例如水)透过膜而从溶液中分离出溶质的方法。当水扩散经过膜时，溶解物质例如盐类、矿物质和其它污染物留下，使得透过膜的水中溶解物质的浓度较低。从膜的压力较高的一侧，通过受限排放口，将残留的溶解物质冲出，这有助于在装置内保持增压。可将从排放口排出的流体送至污水系统或通过泵循环通过水处理系统，以减少水的浪费。
可使离开反渗透装置的净化水经过任选的后过滤器，以改善水的口感，水的口感在系统长时间未使用时会受到影响。还可在处理设备的出口设置储槽以储存净化水。需要时，经由旋塞从储槽汲取净化水。
反渗透的缺点在于可能过于有效地从水中除去基本上所有矿物如钙和镁。然而，人体消耗某些矿物是保持健康所必需的，许多人认为在他们的饮用水中含有有益健康的矿物量是重要的。此外，许多人认为矿物含量适度的水的口感优于不含矿物的水。因而，通常将来自反渗透处理系统的净化水送入矿床，以为饮用水补充健康含量的所需矿物质。矿床增加了系统成本且其存储容器可能成为细菌源。
因而，期望提供水处理系统，该水处理系统提供含有一定量有益健康和口感的所需矿物的清洁健康水源。
发明内容
水处理系统包括用于接收待处理水的进水口和净化水从其中流过的出水口。旁流支路(bypass flow branch)流体连接在进水口和出水口之间并除去从其中流过的水中的颗粒。旁流支路平行于离子分离组件连接在进水口和出水口之间。旁流支路具有限制水流量的节流孔，从而决定流过水处理系统的总水量中流过旁流支路的多少。
出于健康和口感因素，通过允许一部分水在离子分离组件周围流动，使原水(source water)中的一些矿物保留在净化水中。旁流支路中的节流孔的尺寸控制这些矿物的量。
任选地，可将前过滤器连接在离子分离组件的上游，以除去水流中较大的颗粒，从而提高离子分离组件的使用寿命。作为另一方案，可将后过滤器连接在离子分离组件的下游，以改善水的口感，水的口感在系统长时间未使用时可能受到不利影响。流过系统的水还可经过杀菌模块以消除病原。
附图说明
图1是具有反渗透装置的水处理系统的示意图，该反渗透装置具有连续分流旁路；和
图2是本发明的可供选择的水处理系统的示意图。
具体实施方式
首先参考图1，第一水处理系统10包括串联连接形成系统主流支路18的前过滤器12、离子分离组件14和后过滤器16。旁流支路20与主流支路18平行连接且包括旁路过滤器22和流量控制节流孔24。两条流动支路18和20连接在进水口26和出水口28之间。
主流支路18中的前过滤器12包括第一容器30，该第一容器30具有邻近外壁的入口32和居中的前过滤器出口34。容器30中是具有常规过滤介质如低双折射光纤材料管状体的前过滤盒36，水流过所述常规过滤介质以捕获较大的颗粒。如果原水基本不含大颗粒，则可以免除前过滤器12。待处理水进入入口32，流经前过滤盒36，到达与前过滤器出口34连通的中腔。前过滤器出口34通过管道40与离子分离组件14的入口42连接。
离子分离组件14具有设置于第二容器44内的标准离子分离膜46，如反渗透膜或纳米过滤膜，从而限定由膜46隔开的外腔48和内腔50。可供选择地，离子分离组件14可包括电渗析装置、电渗析反向装置、蒸馏装置或电容式去离子装置(capacitive deionization device)。离子分离组件14的入口42开在外腔48的一端。排水口52位于外腔48的相对端且明显小于入口42。入口42和出口52之间的尺寸差异造成外腔48和内腔50之间的压差，所述压差以如同标准反渗透系统的已知方式迫使一部分水经过离子分离膜46进入内腔50。排水口52与排水管54连接，该排水管54通向污水系统，或者如现有反渗透水处理为保护水资源所做的那样，可经由泵(未示出)循环至处理系统的进水口26。
离子分离组件14具有与后过滤器16的入口58连接的净化水出口56。后过滤器16具有第三容器60，常规的管状过滤介质62设置于该第三容器内。后过滤器16的过滤介质62可类似于前过滤器中使用的过滤介质，但能够捕获较小的颗粒和其它污染物，或者后过滤器16的过滤介质62可以为另一种类型，如沉积物过滤介质或活性炭。来自离子分离组件14的净化水流过后过滤器的介质62，并经由出口64离开该过滤器，所述出口64与第一水处理系统10的出水口28连接。从而，高纯水从主流支路18流至出水口28。
如上所述，这种高纯水缺乏有益于人体健康且基本无味的矿物。因而，旁流支路20提供平行于主流支路18的流体通路，以使原水中的一些矿物到达出水口28，从而赋予净化水改善的口感并提供有益的矿物。具体地，第一水处理系统10的进水口26还与旁路过滤器22的入口66连接。旁路过滤器包含与前过滤器12中使用的过滤介质相同的过滤介质。旁路过滤器22具有出口70，该出口通过节流孔24与第一水处理系统10的出水口28连接。选择旁路节流孔24的尺寸，以决定流过第一水处理系统10的全部水中通过旁流支路20的部分。例如，使用时，在给水包含的矿物量是认为有益健康的矿物量的近两倍时，设置节流孔以允许约一半的给水进入旁路。
图2示出了本发明的第二水处理系统100。此处进水口102仅仅与前过滤器104连接，该前过滤器104的结构与图1所示前过滤器12的结构相同并除水水流中较大的颗粒。前过滤器出口106与包括离子分离组件110的主流支路111连接，该离子分离组件110具有膜112，如纳米过滤膜或反渗透膜。具体地，前过滤器出口106与入口108连接，该入口108开在离子分离组件110的外腔114的一端。外腔114的相对端处的受限排水口116在外腔和内腔115之间建立压差。因而，迫使进入外腔114的水的一部分经过离子分离膜112到达净化水出口117。
旁流支路124与主流支路111平行连接。旁流支路124包括连接前过滤器104的出口106与可变节流孔128(如可调阀提供)的管道126。可变节流孔128允许使用者调节通过第二水处理系统100的总流量中经过旁流支路124的部分。由此控制出于健康和口感因素允许绕过主流支路111的矿物量。旁流支路124的终端连接在管道119上，该管道119与离子分离组件110的净化水出口117连接，从而混合来自主流支路111和旁流支路124的水流。
使混合水流通过杀菌组件118，该杀菌组件118可利用紫外光源发出的光对从其中流过的水进行处理或者使水通过能够截留病原的膜。杀菌组件118消灭水流中的病原。杀菌组件118的出口120与第二水处理系统100的出水口122连接。可供选择地，可将类似于后过滤器16的后过滤器插在离子分离组件110的净化水出口117和杀菌组件118的入口之间。
应当指出的是，在图1的第一水处理系统10中可使用图2的可变节流孔128代替固定节流孔24。类似地，在第二水处理系统100中可使用固定节流孔代替可变节流孔128。在另一种变型中，在第一水处理系统10中杀菌组件118可代替后过滤器16，在第二水处理系统100中可使用后过滤器16代替杀菌组件118。
前述说明主要涉及本发明的优选实施方案。尽管对本发明范围内的各种替换方案给予了关注，但可预期本领域技术人员应当能够认识到根据本发明实施方案所披露的内容而显而易见的附加替换方案。因而，本发明的范围应当由所附权利要求限定而不受限于上述内容。
Claims (20)
1.一种水处理系统(10)，包括：
用于接收待处理水的进水口(26，102)；
净化水流经的出水口(28，122)；
离子分离组件(14，114)，其流体连接在所述进水口(26)和所述出水口(28)之间并除去从其中流过的水中的污染物；和
旁流支路(20)，其平行于所述离子分离组件(14)连接在所述进水口(26)和所述出水口(28)之间并且具有节流孔(24)，所述节流孔(24)决定流过所述水处理系统的总水量中流过所述旁流支路的多少。
2.权利要求1的水处理系统(10)，其中所述离子分离组件(14)还包括浓缩水出口(28)，从净化水中除去的污染物经由所述浓缩水出口(28)离开水处理系统。
3.权利要求2的水处理系统(10)，其中所述离子分离组件(14)选自反渗透膜组件和纳米过滤膜组件。
4.权利要求1的水处理系统(10)，其中所述离子分离组件(14)选自反渗透膜组件、纳米过滤膜组件、电渗析装置、电渗析反向装置、蒸馏装置和电容式去离子装置。
5.权利要求1的水处理系统(10)，还包括流体连接在所述进水口(26)和所述离子分离组件(14)之间的前过滤器(12)。
6.权利要求1的水处理系统(10)，还包括流体连接在所述离子分离组件(14)和所述出水口(28)之间的后过滤器(16)。
7.权利要求1的水处理系统(10)，还包括流体连接在所述离子分离组件(114)和所述出水口(122)之间并减少水中病原量的杀菌组件(118)。
8.权利要求1的水处理系统(10)，其中所述旁流支路(20)还包括与所述节流孔(24)串联连接的旁路过滤器(22)。
9.权利要求1的水处理系统(10)，其中所述节流孔(128)可变。
10.权利要求1的水处理系统(10)，还包括前过滤器(104)，所述前过滤器(104)具有与所述进水口(102)连接的入口和出口(106)，其中所述离子分离组件(114)流体连接在所述出口(106)和所述出水口(122)之间，并且其中所述旁流支路(126)连接在所述出口(106)和所述出水口(122)之间。
11.权利要求1的水处理系统(10)，其中所述节流孔(24)允许足量的水流过所述旁流支路(20)，以使所述出水口(28)处的净化水含有认为有益健康的矿物量。
12.一种水处理方法，包括：
于进水口(26，102)从水源接收水；
使来自所述水源的水的第一部分经过离子分离组件(14，114)，所述离子分离组件(14，114)从所述水的第一部分中除去污染物；和
使来自所述水源的水的第二部分经过平行于所述离子分离组件(14，114)连接的旁流支路(20，126)，从而将矿物添加到已经过所述离子分离组件的所述水的第一部分中，其中所述旁流支路(20)具有节流孔(24，128)，所述节流孔(24，128)决定来自所述水源的水的第一部分和第二部分之间的定量关系。
13.权利要求12的水处理方法，还包括使所述水的第一部分在经过所述离子分离组件(14)之前经过前过滤器(12，104)。
14.权利要求12的水处理方法，还包括使从所述水源接收的所有水经过前过滤器(104)。
15.权利要求12的水处理方法，还包括使所述水的第一部分在经过所述离子分离组件(14)之后经过后过滤器(16)。
16.权利要求12的水处理方法，还包括使所述水的第一部分和第二部分经过杀菌组件(118)，以减少病原量。
17.权利要求12的水处理方法，还包括使所述水的第二部分在经过所述节流孔(24)之前经过旁路过滤器(22)。
18.权利要求12的水处理方法，还包括改变所述节流孔(128)的尺寸。
19.权利要求12的水处理方法，其中使来自所述水源的水的第一部分经过离子分离组件(14，114)包括使所述水的第一部分经过反渗透膜。
20.权利要求12的水处理方法，其中使来自所述水源的水的第一部分经过离子分离组件(14，114)包括使所述水的第一部分经过纳米过滤膜。
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| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090826 |