CN103561841B - 用于去离子模块的活性再生方法和使用该方法的水处理设备 - Google Patents

用于去离子模块的活性再生方法和使用该方法的水处理设备 Download PDF

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Abstract

提供了用于去离子模块的活性再生方法，和使用该方法的水处理设备。所述水处理设备可以包括：电能施加单元，其向去离子模块施加电能从而进行再生过程；再生参数测量单元，其测量当施加电能时的去离子模块的再生参数；以及控制单元，其基于测得的再生参数终止再生过程。

Description

用于去离子模块的活性再生方法和使用该方法的水处理设备
技术领域
本发明涉及水处理设备。
背景技术
随着环境污染，特别是水污染在近年来变成越来越突出的社会问题，对于物理或化学过滤水并从中去除杂质的水处理设备的使用正在不断增加。根据对水进行净化的方法，水处理设备可以分成自然过滤型、强制过滤型、离子交换树脂型以及反渗透型等。在这些类型中，离子交换树脂型水处理设备采用如下方案，该方案用离子交换树脂粘附水中所含的各种离子等，并提供去除了所述离子等的纯净水。
但是，随着粘附到离子交换树脂的离子量的增加，水净化能力可能会下降。因此，可能需要再生过程，用于去除粘附的离子等，并将离子交换树脂恢复到其初始状态。也就是说，可以通过再生过程将离子交换树脂恢复至其初始状态，在所述再生过程中，重复进行预定次数的如下操作：通过向离子交换树脂施加恒定水平的电压以从所述离子交换树脂去除离子等的操作以及向外排出含离子等的水的操作。
但是，根据现有技术的再生过程，无法精确地确定完成再生操作的时间，因为没有考虑水的质量，即其中的离子量。因此，由于重复的电压施加，可能会导致不必要的用电量。此外，由于再生过程可能会重复进行预定的次数，这可能需要不必要的长时间，并需要极大量的废水。
发明内容
技术问题
本发明的一个方面提供了一种用于去离子模块的活性再生方法，该方法能够降低再生过程中不必要的电能浪费，并降低再生过程所需的时间和所用的水量，并提供了使用所述方法的水处理设备。
解决问题的方法
根据本发明的一个方面，提供了用于去离子模块的水处理设备，所述设备包括：电能施加单元，其向去离子模块施加电能从而进行再生过程；再生参数测量单元，其测量当施加电能时的去离子模块的再生参数；以及控制单元，其基于测得的再生参数终止再生过程。
所施加的电能可以是电压或电流，当施加的电能是电压时，再生参数可以是流动通过去离子模块的电流值，而当施加的电能是电流时，再生参数可以是去离子模块的电压值。
水处理设备还可包括入口，通过该入口抽水；以及安装在入口处的流动传感器，其测量抽水量。
控制单元可以实现以预定的时间间隔施加电能，或者所述控制单元实现当通过流动传感器测得的累积水量确定大于特定量时，施加电能。
当通过再生参数测量单元测得的再生参数大于或小于预定参考值时，控制单元可以终止再生过程。
当通过再生参数测量单元测得的再生参数相对于在施加电能时的某一时刻测得的再生参数大于或小于某一比值时，控制单元可以终止再生过程。
所述去离子模块可以是用于电渗析(ED)、电去离子(EDI)、电容去离子(CDI)的模块，或者是双极膜。
根据本发明的另一个方面，提供了用于去离子模块的活性再生方法，所述方法包括：通过电能施加单元向去离子模块施加电能从而进行再生过程；通过再生参数测量单元测量当施加电能时的去离子模块的再生参数；以及基于测得的再生参数，通过控制单元终止再生过程。
所施加的电能可以是电压或电流，当施加的电能是电压时，再生参数可以是流动通过去离子模块的电流值，而当施加的电能是电流时，再生参数可以是去离子模块的电压值。
所述活性再生方法还可包括通过流动传感器测量抽入到去离子模块的水量。
在施加电能时，可以通过电能施加单元以预定的时间间隔施加电能，或者当通过流动传感器测得的累积水量确定大于特定量时，可以通过电能施加单元施加电能。
在终止再生过程时，可以当通过再生参数测量单元测得的再生参数大于或小于预定参考值时，通过控制单元终止再生过程。
在终止再生过程时，可以当通过再生参数测量单元测得的再生参数相对于在施加电能时的某一时刻测得的再生参数大于或小于某一比值时，通过控制单元终止再生过程。
去离子模块可以是用于电渗析(ED)、电去离子(EDI)、电容去离子(CDI)的模块，或者是双极膜。
有益效果
根据本发明的一些实施方式，在进行再生过程时测量去离子模块的再生参数，并基于测得的再生参数终止再生过程，从而可以减小不必要的用电量，并且可以降低再生过程所需的时间和使用的水量。
附图说明
图1是包括根据本发明的一个实施方式的去离子模块的水处理设备的构造图。
图2是显示根据本发明的一个实施方式的去离子模块的内部的构造图，以及
图3所示是用于根据本发明的一个实施方式的去离子模块的活性再生方法的流程图。
本发明最佳实施方式
本申请要求2012年5月26日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2011-0050088号的优先权，其全文通过引用结合入本文。
下文将参考附图进一步详细说明本发明的实施方式。但是，本发明可以以许多不同的方式实施，不应被解读成限定于在此提出的实施方式。相反，这些实施方式使得说明透彻而完整，能够向本领域技术人员完全地展示本发明的范围。在附图中，为了清楚起见对组件的形状和尺寸进行放大。同时，在本发明的指导下，通过增加、改进或删除元件，本领域技术人员能够容易地想到许多其他不同的实施方式，这些实施方式落在本发明的范围内。
在整个说明书中，用相同附图标记表示相同或等价原件。
图1是包括根据本发明的一个实施方式的去离子模块130的水处理设备的构造图。
参考图1，根据本发明的一个实施方式的水处理设备可以包括：沉淀物过滤器110，其去除在水中以大颗粒形式存在的各种污染物（悬浮物）；碳前置过滤器120，其去除水中存在的氯元素和有机化学物；去离子模块130，其去除水中存在的离子型物质，例如重金属等；以及碳后置过滤器140，其去除水中存在的痕量杂质，以过滤最终清洁的水。所述沉淀物过滤器110、碳前置过滤器120和碳后置过滤器140的构造和操作都是本领域普遍已知的，因此本文省略了对它们的详细描述。
同时，根据本发明的实施方式的水处理设备可以包括：电压施加单元151，其向去离子模块130施加电压以进行再生过程；电流测量单元152，当通过电压施加单元151施加电压时，其测量流动通过去离子模块130的电流值（再生参数）；以及控制单元150，其开始再生过程，并基于测得的电流值终止再生过程。
具体来说，控制单元150可以以预定的时间间隔开始再生过程，或者所述控制单元150可以当通过流动传感器160（会在下文进行描述）测得的累积水量确定大于特定量时，开始再生过程。在该情况下，控制单元150可以控制电压施加单元151施加到去离子模块130的电压，从而进行再生过程。
此外，当开始再生过程时，控制单元150可以利用由于电压施加单元151施加的电压所导致的流动通过去离子模块130的电流值，从而终止再生过程。也就是说，当流动通过去离子模块130的电流值大于或小于预定参照值，或者相对于在开始再生过程的时候（施加某一量级的电压的时候）测得的电流值大于或小于某一比值时，控制单元150可以终止再生过程。
此外，当终止再生过程时，控制单元150可以将控制信号V控制传输到排出阀170，从而打开排出阀170并且排出阀170可以根据控制信号V控制打开，使得被去除的离子可以通过排出管13a排出到外部。
本发明的实施方式显示通过电压施加单元151施加电压，并且通过利用由于施加了电压所导致的流动通过去离子模块130的电流值来终止再生过程；但是本发明不必限于此。
具体来说，根据本发明的另一个实施方式，电压施加单元151可以被用于施加电流的电流施加单元替代，在此情况下，电流测量单元152可以被用于测量去离子模块130的电压值的电压测量单元替代。因此，在该情况下，当去离子模块130的电压值（再生参数）大于或小于预定参照值，或者相对于在开始再生过程的时候（施加某一量级的电压的时候）测得的电压值大于或小于某一比值时，控制单元150可以终止再生过程。
本发明的实施方式描述了控制单元150基于去离子模块130的电压值或者基于流动通过去离子模块130的电流值来终止再生过程；但是，本发明不限于此。例如，控制单元150可以以预定的时间间隔终止再生过程，或者在再生过程开始之后，所述控制单元150可以当通过流动传感器160（会在下文进行描述）测得的累积水量确定大于特定量时，终止再生过程。
根据本发明的实施方式，水处理设备还可包括去离子模块130的入口，通过该入口供给经由碳前置过滤器120预处理的水，并且流动传感器160安装在所述入口处并测量抽入入口的水量。然后，可以为去离子模块130设置排出阀170，用于在再生过程终止之后，将含有从离子交换树脂去除的离子的冷凝水通过排出管13a排出到外部。
根据本发明的实施方式，所述排出阀170可以是根据控制信号V控制操作的自动阀；但是，所述排出阀170不限于此，所述排出阀170可以是能够由用户手动打开和关闭的被动阀，这对于本领域技术人员是显而易见的。
同时，图2是显示根据本发明的一个实施方式的去离子模块130的内部的构造图。
参见图1和2，去离子模块130可以包括主体B，一对设置在主体B的内部空间的两侧的电极134，一对离子交换膜131，它们与该对电极134以预定的向内间隔空开设置，以及装料在该对离子交换膜131之间的离子交换树脂133。
仅通过举例的方式提供了去离子模块130的结构，并且所述去离子模块130可以是用于电渗析(ED)、电去离子(EDI)和电容去离子(CDI)的模块，或者是双极膜。此外，图2仅显示了单对电极134；但是，电极134不限于此，并且可以包括至少一对电极。
在一般净化过程中，可以将水抽入到去离子模块130的稀释室132中，抽入的水中所含的离子会被离子交换树脂133粘附从水中去除，可以将去除了离子的水提供到碳后置过滤器140。
同时，当开始再生过程时，可以向该对电极134施加某一量级的电压。由于施加的电压，可以从稀释室132中积累的离子交换树脂133中去除离子，被去除的离子可以通过离子交换膜131转移到冷凝室135。之后，可以将去除的离子通过排出阀170和排出管13a排出到外部。
如图1所述，可以向该对电极134施加电流，代替电压。由于施加的电流，可以从稀释室132中积累的离子交换树脂133中去除离子，被去除的离子可以通过离子交换膜131转移到冷凝室135。之后，可以将去除的离子通过排出阀170和排出管13a排出到外部。
图3所示是用于根据本发明的一个实施方式的去离子模块的活性再生方法的流程图。
参见图1-3，首先进行用于净化水的过程（S300），下文称作“水净化过程”。具体来说，可以通过沉淀物过滤器110、碳前置过滤器120、去离子模块130和碳后置过滤器140将最终清洁的水供给到外部，所述沉淀物过滤器110去除在水中以大颗粒形式存在的各种污染物（悬浮物），所述碳前置过滤器120去除水中存在的氯元素和有机化学物，所述去离子模块130去除水中存在的离子型物质，例如重金属等；所述碳后置过滤器140去除水中存在的痕量杂质。在进行水净化过程中，可以将水抽入到去离子模块130的稀释室132中，抽入的水中所含的离子会被离子交换树脂133粘附从水中去除，可以将去除了离子的水提供到碳后置过滤器140。在进行S300过程期间，可以通过流动传感器160实时测量水量，并可将测得的水量传输至控制单元150。
然后，控制单元150可以以预定的时间间隔开始再生过程，或者所述控制单元150可以当通过流动传感器160测得的累积水量确定大于特定量时（S301），开始再生过程。
如果开始了再生过程，控制单元150可以将电压控制信号传输至电压施加单元151（S302），电压施加单元151可以根据电压控制信号向去离子模块130的该对电极134施加电压。由于施加的电压，可以将粘附到去离子模块130的离子交换树脂133的离子从中去除，并且可以将去除的离子传输到冷凝室135并到达该对电极134。例如，根据该对电极134的极性，正离子会被引导至负(-)电极，负离子会被引导至正(+)电极。如上所述，根据本发明的实施方式的电极可以包括至少一对电极。
然后，电流测量单元152可以测量由于去除的离子所导致的该对电极134之间流动的电流值（S303）。可以将测得的电流值传输至控制单元150。
同时，控制单元150可以确定测得的电流值是否满足特定条件（S304）。也就是说，可以基于从离子交换树脂133去除的离子量来确定通过电流测量单元152测得的电流值，并且根据施加的电压，最初流动的电流会具有高电流值，电流值逐渐下降，然后电流会具有恒定的电流值。从而，控制单元150可以根据测得的电流值终止再生过程。
具体来说，当测得的电流值大于或小于预定参照值，或者相对于在开始再生过程的时候（施加某一量级的电压的时候）测得的电流值大于或小于某一比值时，控制单元150可以终止再生过程。同时，虽然根据本发明的实施方式，控制单元150基于测得的电流值终止再生过程，但是这仅仅是举例。控制单元150可以基于根据测量的电流值和施加的电压所得到电阻值来终止再生过程，这是显而易见的。
虽然，本发明的实施方式显示通过电压施加单元151施加电压，并且通过利用由于施加了电压所导致的流动通过去离子模块130的电流值来终止再生过程；但是本发明不必限于此。
具体来说，根据本发明的另一个实施方式，电压施加单元151可以被用于施加电流的电流施加单元替代，在此情况下，电流测量单元152可以被电压测量单元替代。因此，在该情况下，当去离子模块130的电压值（称作“再生参数”）大于或小于预定参照值，或者相对于在开始再生过程的时候（施加某一量级的电压的时候）测得的电压值大于或小于某一比值时，控制单元150可以终止再生过程。此外，控制单元150可以将控制信号V控制传输到排出阀170，从而打开排出阀170并且排出阀170可以根据控制信号V控制打开，使得被去除的离子可以通过排出管13a排出到外部。
根据另一个实施方式，控制单元150可以以预定的时间间隔终止再生过程，或者在再生过程开始之后，所述控制单元150可以当通过流动传感器160测得的累积水量确定大于特定量时，终止再生过程。
最终，当满足（S304中的）上述条件时，控制单元150可以终止再生过程（S305）。但是，当没有满足（S304中的）条件时，控制单元150可以重复操作S302至S304。
如上所述，根据本发明的一些实施方式，在进行再生过程时测量去离子模块的再生参数，并基于测得的再生参数终止再生过程，从而可以减小不必要的用电量，并且可以降低再生过程所需的时间和使用的水量。
虽然已经结合实施方式展示并描述了本发明，但是对本领域技术人员显而易见的是，在不背离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改和变化。

Claims (12)

1.一种用于去离子模块的水处理设备，所述设备包括：
电能施加单元，其向去离子模块施加电能从而进行再生过程；
再生参数测量单元，其测量当施加电能时的去离子模块的再生参数；以及
控制单元，其基于测得的再生参数终止再生过程，
其中，施加的电能是电压或电流，当施加的电能是电压时，再生参数是流动通过去离子模块的电流值，而当施加的电能是电流时，再生参数是去离子模块的电压值。
2.如权利要求1所述的水处理设备，所述水处理设备还包括：
入口，将水抽入所述入口；以及
安装在入口处的流动传感器，其测量抽水量。
3.如权利要求2所述的水处理设备，其特征在于，所述控制单元实现以预定的时间间隔施加电能，或者所述控制单元实现当通过流动传感器测得的累积水量确定大于特定量时，施加电能。
4.如权利要求1所述的水处理设备，其特征在于，当通过再生参数测量单元测得的再生参数大于或小于预定参考值时，所述控制单元终止再生过程。
5.如权利要求1所述的水处理设备，其特征在于，当通过再生参数测量单元测得的再生参数相对于在施加电能时的某一时刻测得的再生参数大于或小于某一比值时，控制单元终止再生过程。
6.如权利要求1所述的水处理设备，其特征在于，所述去离子模块是用于电渗析(ED)、电去离子(EDI)、电容去离子(CDI)的模块，或者是双极膜。
7.一种用于去离子模块的活性再生方法，所述方法包括：
通过电能施加单元向去离子模块施加电能从而进行再生过程；
通过再生参数测量单元测量当施加电能时的去离子模块的再生参数；以及
基于测得的再生参数，通过控制单元终止再生过程，
其中，施加的电能是电压或电流，当施加的电能是电压时，再生参数是流动通过去离子模块的电流值，而当施加的电能是电流时，再生参数是去离子模块的电压值。
8.如权利要求7所述的活性再生方法，所述活性再生方法还包括：通过流动传感器测量抽入到去离子模块中的水量。
9.如权利要求8所述的活性再生方法，其特征在于，在施加电能时，通过电能施加单元以预定的时间间隔施加电能，或者当通过流动传感器测得的累积水量确定大于特定量时，通过电能施加单元施加电能。
10.如权利要求7所述的活性再生方法，其特征在于，在终止再生过程时，当通过再生参数测量单元测得的再生参数大于或小于预定参考值时，通过控制单元终止再生过程。
11.如权利要求7所述的活性再生方法，其特征在于，在终止再生过程时，当通过再生参数测量单元测得的再生参数相对于在施加电能时的某一时刻测得的再生参数大于或小于某一比值时，通过控制单元终止再生过程。
12.如权利要求7所述的活性再生方法，其特征在于，所述去离子模块是用于电渗析(ED)、电去离子(EDI)、电容去离子(CDI)的模块，或者是双极膜。
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