CN102674579B

CN102674579B - 一种可自动冲洗、实现分质供水和节水减排的给水深度处理系统

Info

Publication number: CN102674579B
Application number: CN 201210164707
Authority: CN
Inventors: 鲁纯; 梁辉; 戴开跃; 文剑平
Original assignee: Beijing Originwater Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Origin Water Puretech Co ltd
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2032-05-24
Also published as: CN102674579A

Abstract

本发明提供一种可自动冲洗、实现分质供水和节水减排的给水深度处理系统，包括依次连接进水监控系统、预处理和超滤处理系统和反渗透处理系统，以及冲洗监控系统、纯水水质监测系统、RO冲洗控制系统和电控系统。本发明的系统可同时满足不同用户对水质的不同需求；预处理和超滤系统和反渗透系统的冲洗功能既可各自独立实施、又可同时进行；有效实现了系统的自动冲洗功能、又实现了节水减排，使水资源得到充分利用；多路监控系统的设计实现系统的自动冲洗功能；有效实现RO浓缩水的回流再利用和稀释，又可实现在系统出现异常而停止供水时保证用户直接从市政供水管网获得普通用水的需求。

Description

一种可自动冲洗、实现分质供水和节水减排的给水深度处理系统

【技术领域】

本发明涉及水处理系统，特别是一种可自动冲洗、实现分质供水和节水减排的给水深度处理系统。

【背景技术】

为改善和保障市政供水管网饮用水的使用安全，目前市场上普遍采用反渗透（RO）和超滤（UF）处理技术实现家用、商用的饮水处理，但RO处理根据其原理过程，其浓缩水的生成和排放会造成大量水资源的浪费，而UF处理技术在对水的软化和结垢改善方面效用不大。双方面技术的弊病使得这些技术在水硬度较高地区的推广应用受到限制。

【发明内容】

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，发挥反渗透处理和超滤技术的各自优点，根据用户不同要求灵活地提供不同的供水水质，同时克服了反渗透处理技术浪费水资源的缺点，提供一种给水深度处理系统。

为了实现上述目的，本发明提供一种可自动冲洗、实现分质供水和节水减排的给水深度处理系统，所述系统包括进水监控系统、预处理和超滤处理系统、反渗透处理系统、冲洗监控系统、纯水水质监测系统、RO冲洗控制系统和电控系统；

所述进水监控系统与市政供水管网供水口连接，另一端连接到所述预处理和超滤处理系统；

所述预处理和超滤处理系统的出水端通过增压泵连接到所述反渗透处理系统，在所述预处理和超滤处理系统的出水端和增压泵之间设有净水出水口；

所述反渗透处理系统的出水端通过纯水水质监测系统连接到纯水出水口，所述反渗透处理系统设有浓水出水口；

所述冲洗监控系统、进水监控系统、预处理和超滤处理系统、纯水水质监测系统以及反渗透处理系统分别通过所述电控系统电连接，所述冲洗监控系统通过所述进水监控系统获取的市政供水管网供水水质状况、所述纯水水质监测系统获取的反渗透处理系统产水水质状况、以及所述冲洗监控系统自身获取的市政供水管网终端用户用水状况来调节和分配所述预处理和超滤处理系统和所述反渗透处理系统的冲洗频率和时间；

所述纯水水质监测系统用于监测反渗透处理系统出水端产水的水质状况，并对系统发出冲洗指令；

所述RO冲洗控制系统通过所述电控系统与所述反渗透处理系统和冲洗监控系统电连接，以控制对所述反渗透处理系统冲洗操作的开闭；

所述电控系统包括主电控板，它与所述进水监控系统、冲洗监控系统、增压泵、纯水水质监控系统和RO冲洗控制系统电连接，实现所述给水深度处理系统的电控制。优选地，所述反渗透处理系统的浓水出水口依次通过浓水调节阀和单向阀连接到所述冲洗监控系统，浓水通过所述冲洗监控系统然后由市政供水管网终端用户用水口排出，或通过旁通阀连接到市政供水管网供水口，与市政供水管网供水口的水混合作为所述进水监控系统的进水。

优选地，当所述预处理和超滤处理系统受冲洗监控系统控制进行冲洗时，产生的冲洗水通过所述冲洗监控系统然后经市政供水管网终端用户用水口排出，或通过旁通阀连接到市政供水管网供水口，与市政供水管网供水口的水混合作为所述进水监控系统的进水。

优选地，所述冲洗监控系统和市政供水管网用户终端之间设有三通装

置，所述三通装置的第三端经旁通阀连接到所述市政供水管网供水口。

优选地，所述进水监控系统包括根据电控系统的指令实现系统供水的开启和关闭的装置、监控水压的装置、检测进水水质的装置以及监控漏水异常的装置。

优选地，在所述冲洗监控系统与预处理和超滤处理系统之间设有单向阀，反渗透处理系统的冲洗水的进入点设置在所述冲洗监控系统的上游、所述预处理和超滤处理系统单向阀的下游。

以下将更详细地说明本发明的技术方案：

本发明的给水深度处理系统包括进水监控系统、预处理和超滤处理系统、反渗透处理系统、冲洗监控系统、纯水水质监测系统、RO冲洗控制系统和电控系统。

所述进水监控系统与市政供水管网供水口连接，另一端连接到所述预处理和超滤处理系统。进水监控系统还与电控系统电连接，具有根据电控系统的指令实现系统供水的开启和关闭的功能。进水监控系统还具有用于监控水压的装置和检测水质的装置，其中，监控水压的装置用于将市政供水管网供水水压降低和稳定在一定的压力范围内，防止水锤对系统管路和元器件造成损坏；监测水质的装置用于防止进水水质超标对系统的产水稳定性造成影响；进水监控系统还具有监控漏水异常的装置，以防止因系统管路漏水造成破坏。其中，各个监控元器件、监测元器件的型号选择属于本领域技术人员的公知技术，这些元器件都是市场上能够购买获得的产品。

在本发明中，术语“市政供水管网供水口”、“市政供水管网供水端口”或“市政供水管网供水”应该理解为市政供水管网接入到用户（例如住宅用户、商户、工业用户）居室内的供水端，例如住宅的总水闸或住宅水管的端口，或同等含义。

所述预处理和超滤处理系统应当具有独立的出水口直接向用户供应净水，或通过增压泵连接到所述反渗透处理系统作为反渗透系统的原水，因此在所述预处理和超滤处理系统的出水端和增压泵之间设有净水出水口。所述预处理和超滤处理系统可以包含一级或多级预处理装置，预处理装置可以由常见的聚丙烯纤维（PP）过滤器、中空纤维膜微滤过滤器、活性炭（AC）过滤器、和KDF过滤器等组成，以去除较大颗粒和胶体污染物、余氯、以及部分重金属和有机污染物等；对硬度较高的原水还可加装软化树脂过滤器。在本发明中，这些过滤器均为水处理领域的常用设备，是市场上能够购买获得的产品。超滤处理是采用中空纤维膜超滤技术，配合前述的预处理过滤系统清除自来水中的杂质，包括细菌、病毒、铁锈、胶体等有害物质，保留水中原有的微量元素和矿物质。超滤处理装置也是市场上能够购买获得的产品，其型号和\或规格的选择属于本领域技术人员的公知常识。

所述反渗透处理系统的出水端通过纯水水质监测系统连接到纯水出水口，所述反渗透处理系统设有浓水出水口。所述反渗透处理系统可包括一级或二级反渗透处理装置。

反渗透处理也是一种以压力差为推动力的一种膜分离技术，其操作压比超滤大，可达到35×10⁵Pa～140×10⁵Pa，膜的平均孔径一般为10埃以下，可有效分离小分子溶质。

通常当原水电导率<200μS/cm时，一级RO纯水电导率≤5μs/cm，符合实验室三级用水标准。对于原水电导率高的地区，为提高纯水水质可使用二级反渗透纯化系统。

反渗透处理系统的浓水出水口可以依次通过浓水调节阀和单向阀连接到所述冲洗监控系统，浓水通过所述冲洗监控系统、最终经市政供水管网用户终端排出，或通过旁通阀连接到市政供水管网供水口。这样，当市政供水管网终端用户用水时，该RO浓缩水可以直接排出；或当用户未用水时，该RO浓缩水通过旁通阀返回到市政供水管网供水进入点，与管网供水混合成为预处理系统的进水。

在本发明中，术语“市政供水管网用户终端”、“市政供水管网终端用户用水口”或“市政供水管网用户端口”应该理解为市政供水管网接入到用户（例如住宅用户、商户、工业用户）居室内的供水末端，例如直接用于出水的龙头，或同等含义。

所述冲洗监控系统、进水监控系统、预处理和超滤处理系统、纯水水质监测系统以及反渗透处理系统分别通过所述电控系统电连接，所述冲洗监控系统通过所述进水监控系统获取的市政供水管网供水水质状况、所述纯水水质监测系统获取的反渗透处理系统产水水质状况、以及所述冲洗监控系统自身获取的市政供水管网终端用户用水状况来调节和分配所述预处理和超滤处理系统和所述反渗透处理系统的冲洗频率和时间。

所述纯水水质监测系统用于监测反渗透处理系统出水端产水的水质状况，并对系统发出冲洗指令。

所述RO冲洗控制系统与所述反渗透处理系统和冲洗监控系统电连接，以控制对所述反渗透处理系统冲洗操作的开闭。

所述反渗透处理系统的浓水出水口依次通过浓水调节阀和单向阀连接到所述冲洗监控系统，浓水通过所述冲洗监控系统然后由市政供水管网终端用户用水口排出，或通过旁通阀连接到市政供水管网供水口，与市政供水管网供水口的水混合作为所述进水监控系统的进水。

当所述预处理和超滤处理系统受冲洗监控系统控制进行冲洗时，产生的冲洗水通过所述冲洗监控系统然后经市政供水管网供水口排出，或与市政供水管网供水口的水混合作为所述进水监控系统的进水。

所述冲洗监控系统和市政供水管网用户终端之间设有三通装置，所述三通装置的第三端经旁通阀连接到所述市政供水管网供水口。这既可实现RO浓缩水的回流和稀释，又可实现在系统出现异常而停止供水时保证用户直接从市政供水管网获得普通用水的需求。

在所述冲洗监控系统与预处理和超滤处理系统之间设有单向阀，反渗透处理系统的冲洗水的进入点设置在所述冲洗监控系统的上游、所述预处理和超滤处理系统单向阀的下游。

通过冲洗监控系统、纯水水质监测系统和RO冲洗控制系统的联用实现反渗透系统和预处理和超滤系统的冲洗，反渗透系统冲洗流程、原理如下：

反渗透系统冲洗的触发条件取决于（1）系统进水和RO纯水的水质、（2）系统产水量、（3）系统连续待机时长是否超过设定值。

当所述进水监控系统或纯水水质监测系统监测到进水水质超标、纯水出水水质超标，或电控系统监测到系统产水量或连续待机时长超过设定值时，系统将在下次市政供水管网终端用户用水启动时优先自动进入反渗透冲洗状态。如果上述三个触发条件都不存在时，电控系统将经由冲洗监控系统来记忆用户用水启动的次数，再根据设定的冲洗启动比例来自动分配RO系统与P-UF系统冲洗功能的实施。当系统处于RO冲洗待机状态时，只要市政供水管网终端用户开启用水，反渗透冲洗功能就随之启动。水流通过增压泵的增压作用后，在反渗透膜的表面快速流动，从而将反渗透膜表面的杂质冲刷带走，并通过市政供水管网用户终端排出。

所述电控系统包括主电控板，它与所述进水监控系统、冲洗监控系统、增压泵、纯水水质监控系统和RO冲洗控制系统电连接，实现所述给水深度处理系统的电控制。各个系统之间的电连接或数据通信均通过电控系统实现。电控系统的设置与连接属于本领域的常规选择，在本申请中不作赘述。

本发明的给水深度处理系统可以安装在一个壳体内，将各个出水端设置上壳体上，并在壳体上设置用户操作界面，允许用户选择具体的出水方案（UF净水或RO纯水），允许用户查看冲洗监控状态（例如进出水水质、系统产水量、连续待机时长等），甚至允许用户调节冲洗监控的设置等。

本发明的给水深度处理系统具有满足供水多样化需求、节水减排、智能化冲洗和实时监控等多重优点：

满足多样化需求：

1）按需提供不同水质：系统可同时提供不同水质的出水来满足不同饮水（即RO纯水和UF净水）和普通用水的需求；

2）低成本运行的需求：通过实现P-UF系统和RO系统的自动冲洗以延长膜滤芯使用寿命、通过浓缩水回用和冲洗水的再利用满足低成本运行供水系统的需求；

3）无中断供水的需求：当系统出现故障而无法正常供水时，市政供水管网终端用户的正常用水需求仍能通过旁通阀的设置直接获得市政管网供水得到满足。

节水减排：

1）可同时提供RO纯水、UF净水和市政管网供水，实现不同用水需求通过分质供水来满足，从而实现“物尽其用”、避免浪费；

2）系统浓缩水和冲洗水被市政供水管网终端用户直接利用，或回流到进水监控系统的进水端作为本发明系统的进水被重复利用，使得水资源最大程度地得到利用，减少了排放、节约了水资源。

智能化冲洗：

1）通过市政供水管网用户终端控制开启，实现系统的自动冲洗和冲洗水的排放；

2）通过多路水质、产水量或系统连续待机时长的监测，自动控制系统的冲洗频率和时间。

实时监控：

系统的多路监控机制实现了系统运行状态的实时监测和运行控制，为系统制水和冲洗操作的正常实现、产水水质的稳定、以及系统故障的及时发现和控制提供了保障。

【附图说明】

图1为本发明的给水深度处理系统工作原理图；

图2为本发明的系统中RO纯水产水工作原理图-1；

图3为本发明的系统中RO纯水产水工作原理图-2；

图4为本发明的系统中UF净水产水工作原理图；

图5为本发明的系统中RO系统冲洗工作原理图；

图6为本发明的系统中P-UF系统冲洗工作原理图。

【具体实施方式】

以下实施例用于非限制性地说明本发明的技术方案。本发明的保护范围由权利要求书限定。

在壳体内安装如图1所示的水深度处理系统，包括进水监控系统、预处理和超滤处理系统、反渗透处理系统、冲洗监控系统、纯水水质监测系统、RO冲洗控制系统和电控系统。各个出水端均设置上壳体上，并在壳体上设置用户操作界面。

进水监控系统与市政供水管网供水口连接，另一端连接到所述预处理和超滤处理系统。进水监控系统还与电控系统相连接，具有控制系统供水开闭、监控进水水压、监测进水水质以及监控漏水异常的功能。

与进水监控系统相连的预处理和超滤处理系统通过增压泵连接到反渗透处理系统作为反渗透系统的原水，并在其出水端和增压泵之间设有净水出水口，供用户选用（如图4所示）。该预处理和超滤处理系统可包含常见的聚丙烯纤维（PP）过滤器、中空纤维膜微滤过滤器、活性炭（AC）过滤器和KDF过滤器等过滤器作为预处理装置，然后连接到超滤处理装置。该超滤处理是采用中空纤维膜过滤技术实现的，其过滤精度可达0.01微米。

反渗透处理系统的出水端通过纯水水质监测系统连接到纯水出水口供用户使用，具有灵活供水的特点。此外，反渗透处理系统还设有浓水出水口。

如图2、3所示，浓水出水口可以依次通过浓水调节阀和单向阀连接到冲洗监控系统，浓水通过所述冲洗监控系统、最终经市政供水管网用户终端排出，或通过旁通阀连接到市政供水管网供水口。这样，当市政供水管网终端用户用水时，该RO浓缩水可以直接排出；或当用户未用水时，该RO浓缩水通过旁通阀返回到市政供水管网供水进入点，与管网供水混合成为预处理系统的进水，起到节水减排的目的。

此外，如图5、6所示，冲洗监控系统、纯水水质监测系统和RO冲洗控制系统实现反渗透系统和预处理和超滤系统的冲洗，其流程、原理如下：

通过获取系统进水水质和/或RO纯水的水质，判断水质是否超标；获取自上一次清洗后系统产水量，判断是否超限；获取系统连续待机时长，判断是否超过设定值。如果上述任一数值超限，系统将在下次市政供水管网终端用户启动用水时优先自动进入反渗透冲洗状态，只要用户开启用水，反渗透冲洗功能就随之启动。水流通过增压泵的增压作用后，在反渗透膜的表面快速流动，从而将反渗透膜表面的杂质冲刷带走，并通过市政供水管网用户终端排出。

当上述三个数值均不超限，即触发RO系统冲洗的条件都不存在时，电控系统将通过记忆市政供水管网终端用户用水启动的次数，再根据设定的冲洗启动比例来自动分配反渗透系统与P-UF系统冲洗功能的开启。当系统处于P-UF系统冲洗待机状态时，只要市政供水管网终端用户用水启动，冲洗监控系统将经由电控系统触发启动P-UF系统冲洗功能，这时，市政供水管网供水流经进水监控系统，然后对P-UF系统进行冲洗，冲洗后的水流经冲洗监控系统后通过市政供水管网终端排出。

所述电控系统包括主电控板，它与所述进水监控系统、冲洗监控系统、增压泵、纯水水质监控系统和RO冲洗控制系统电连接，实现所述给水深度处理系统的电控制。

本发明的系统可同时满足不同用户对水质的不同需求；

预处理和超滤系统（P-UF）和反渗透（RO）系统的冲洗功能既可各自独立实施、又可同时进行；

系统的冲洗功能和市政供水管网用户终端的联动设计，既实现了系统的自动冲洗功能、又实现了节水减排，使水资源得到充分利用；

多路监控系统的设计，包括进水监控系统、纯水水质监测系统和冲洗监控系统的综合使用，实现系统的自动冲洗功能；

RO系统冲洗水的进入点设置在冲洗监控系统的上游、P-UF系统冲洗单向阀的下游，该设计实现了：1）RO系统冲洗与P-UF系统冲洗可同时进行；2）避免了因RO系统和P-UF系统间存在的压力差而可能导致RO冲洗水回流系统的问题，使RO浓缩水得到彻底排出，从而使RO系统的冲洗得到充分进行；

市政供水管网供水口与本系统的市政供水管网用户终端间的旁通进水设计，既可实现RO浓缩水的回流再利用和稀释，又可实现在系统出现异常而停止供水时保证用户直接从市政供水管网获得普通用水的需求。

Claims

1.一种可自动冲洗、实现分质供水和节水减排的给水深度处理系统，其特征在于所述系统包括进水监控系统、预处理和超滤处理系统、反渗透处理系统、冲洗监控系统、纯水水质监测系统、RO冲洗控制系统和电控系统；

所述反渗透处理系统的出水端通过纯水水质监测系统连接到纯水出水口，所述反渗透处理系统设有浓水出水口；所述反渗透处理系统的浓水出水口依次通过浓水调节阀和单向阀连接到所述冲洗监控系统，浓水通过所述冲洗监控系统然后由市政供水管网终端用户用水口排出，或通过旁通阀连接到市政供水管网供水口，与市政供水管网供水口的水混合作为所述进水监控系统的进水；

2.根据权利要求1所述的给水深度处理系统，其特征在于当所述预处理和超滤处理系统受冲洗监控系统控制进行冲洗时，产生的冲洗水通过所述冲洗监控系统然后经市政供水管网终端用户用水口排出，或通过旁通阀连接到市政供水管网供水口，与市政供水管网供水口的水混合作为所述进水监控系统的进水。

3.根据权利要求1所述的给水深度处理系统，其特征在于所述冲洗监控系统和市政供水管网用户终端之间设有三通装置，所述三通装置的第三端经旁通阀旁通阀连接到所述市政供水管网供水口。

4.根据权利要求1所述的给水深度处理系统，其特征在于所述进水监控系统包括根据电控系统的指令实现系统供水的开启和关闭的装置、监控水压的装置、检测进水水质的装置以及监控漏水异常的装置。

5.根据权利要求1所述的给水深度处理系统，其特征在于在所述冲洗监控系统与预处理和超滤处理系统之间设有单向阀，反渗透处理系统的冲洗水的进入点设置在所述冲洗监控系统的上游、所述预处理和超滤处理系统单向阀的下游。