CN103691321A

CN103691321A - 节水型ro机

Info

Publication number: CN103691321A
Application number: CN201410013525.9A
Authority: CN
Inventors: 徐立农; 黄樟焱
Original assignee: JIANGSU ZHENGBEN PURIFICATION WATER-SAVING TECHNOLOGY INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU ZHENGBEN PURIFICATION WATER-SAVING TECHNOLOGY INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2014-01-13
Filing date: 2014-01-13
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2034-01-13
Also published as: CN103691321B

Abstract

本发明公开了节水型RO机，预处理滤芯的进口连通进水口，其出口连通反渗透处理器的进口；增压泵设置在反渗透处理器的进口管路上；反渗透处理器的纯水出口连通纯水出水口；回流管的一端连通反渗透处理器的浓缩水出口，另一端连通预处理滤芯的进口；大流量节流阀设置在回流管上；反渗透处理器的浓缩水出口流出的浓缩水所经过的管路为循环管路；小流量节流阀的进口连通循环管路，其出口放空。本发明中，从反渗透处理器的浓缩水出口流出的浓缩水全部回流到预处理滤芯的进口，同时小流量节流阀的排水流量显著小于传统节流阀的排水流量，所以本发明能够显著提高机器制水时的水资源利用率。

Description

节水型RO机

技术领域

本发明涉及节水型RO机。

背景技术

家用和类似用途的反渗透净水机，通常包括预处理滤芯、增压泵、反渗透处理器、冲洗阀和节流阀，系统管路的联接方式为：预处理滤芯的进口接水源，预处理滤芯的出口连通反渗透处理器的进口；冲洗阀和节流阀的进口连通反渗透处理器的浓水出口，其出口放空；增压泵设置在反渗透处理器的进水管路中；从反渗透处理器的出口流出的是净化过的纯水。这是传统家用和类似用途的反渗透净水机的管路联接方式，它对水源的适应性比较强。例如：对于硬度值较高的原水，可用较大流量的节流阀与之适应，以便防止反渗透膜快速堵塞，保证反渗透膜有足够长的使用寿命；对于硬度值较低的原水，可用较小流量的节流阀与之适应，以便在保证反渗透膜有足够长的使用寿命的前提下，减少废水排放，节约水资源。但是，对于家用产品，如果要先测定水的硬度后再根据情况调整节流阀的出水流量就太麻烦了，硬度值通常是要在实验室才能测定，所以综合考虑，净水机生产企业通常将纯水和浓缩水的比例定为1：3，水资源浪费很大。

为了减少浓缩水排放，节约水资源，有人设计出了节水型RO机，具体做法是：在传统设计的基础上，从反渗透处理器的浓缩水出口引一根回流管到增压泵的进口管路中，将一部分浓缩水回流再利用，另一部分浓缩水经小流量节流阀放空排放或经冲洗阀放空排放，回流管上设有能够调节回水流量和膜前压力的大流量节流阀，大流量节流阀的流量和小流量节流阀的流量之和为反渗透处理器制水时产生的浓缩水流量，该流量比传统方案中的节流阀流量更大一些。具体地说，对于采用50GPD卷式反渗透膜组件的RO机，传统方案中的节流阀的流量为300～360mL/min，而该膜组件的纯水流量大致是130mL/min；节水型RO机中的大流量节流阀的流量大致为500mL/min，小流量节流阀的流量大致是65mL/min，两者之和大于传统方案中的节流阀的流量，而浓缩水排放显著地减小了，达到了节约水资源的目的。

膜组件的水回收率是指流出膜组件的纯水流量与流入膜组件的原水流量之比，以传统RO机为例，其纯水和浓缩水的比例是1：3，经过简单计算就可得到该系统中膜组件的水回收率是25%。对于上述节水型RO机，系统中膜组件的水回收率为：水回收率=纯水出水流量/（大节流阀流量+小节流阀流量+纯水出水流量）=130/（500+65+130）=18.7%。

卷式膜组件的生产企业一般建议水回收率为15%，所提供的膜组件其他参数通常也是在15%水回收率的条件下测得的。我们从中可以看出：传统的反渗透净水机和节水型反渗透净水机中的膜组件水回收率都高于卷式膜组件生产企业的建议值15%，这就是说这种设计方案膜的堵塞倾向是比较明显的，膜组件运行一端时间后，水中的颗粒物和易结垢物质不可避免地在膜的原水侧表面沉积或结垢，逐渐堵塞反渗透膜。为了消除这一不利影响，传统的RO机和节水型RO机都在反渗透处理器的浓水出口管路中设置了冲洗阀，该冲洗阀在家用和类似用途的反渗透净水机系统中已经成为标准配制的阀门，即无一例外地在反渗透处理器的浓水出口管路中设置冲洗阀，所述冲洗阀可以是手动启闭的阀门，也可是自动启闭的电磁阀或电动阀。机器运行一段时间后，反渗透膜原水侧表面就会沉积少量固态物或结垢物质。这时，开启该冲洗阀和增压泵。冲洗阀开启后，增压泵的出水管路中几乎没有阻力，水流十分顺畅，所以，对于采用50GPD卷式膜组件的家用RO机，流经冲洗阀的水流量通常将超过2000mL/min。这样大的流量对反渗透膜原水侧表面形成了很大的冲刷力，能够将沉积在膜表面的固态物质或结垢物质从膜表面剥离下来，于是反渗透膜的透水性能得到一定程度的恢复。

从上述分析可知，冲洗阀是目前传统RO机和节水型RO机防止反渗透膜快速堵塞不可或缺的部件。但是，冲洗时从冲洗阀流走的冲洗水量是很可观的，冲洗水往往也成了废水，所以，设有冲洗阀的RO机废水排量较大，这是目前这类有冲洗阀的RO机废水排放量大的另一个原因。

此外，为了实现自动控制和解决RO机制水时纯水流量小（以采用50GPD卷式反渗透膜的RO机为例，其纯水出水流量仅为130mL/min）达不到人们取水时要求的出水流量（饮水机要求出水流量不小于800mL/min）问题，家用和类似用途的RO机通常都在纯水出水管路中设置一个由水压控制的电气开关（下称高压开关），并将纯水管连通到内部设有水腔和气腔、水腔和气腔之间由柔性隔膜分隔的储水罐的水腔中，再在纯水管路中设置一个纯水出水阀（或出水龙头）。随着机器制水过程的进行，纯水被源源不断地压入储水罐中，储水罐内的水量逐渐增加，罐内气体的压力也逐渐增加，纯水管内的压力也随之逐渐增加，鉴于制水时纯水流量很小，水流阻力也很小，储水罐内的压力和纯水管内的压力基本相等；当储水罐内和纯水管内压力达到设定值时，所述高压开关动作，停止制水，并根据具体情况是否开启冲洗阀进行冲洗；在开启出水阀取水时，储水罐内的水在罐内气压作用下流向出水龙头;出水龙头开启后，如果忽略水与管壁之间的摩擦阻力，则根据流体力学知识可知，纯水管路中的水压接近为零，这就导致纯水管路中的高压开关起跳，启动水泵制水；而此时由于流出的水量还不多，储水罐内的压力并没有显著下降。这就是说，如果以储水罐内压力为准，则高压开关不应起跳，但是，高压开关通常都安装在主机中的纯水管路中，而不是直接安装在储水罐上，这就导致在不该起跳的时候高压开关起跳了。用户可能只是取走200mL水，机器就启动增压泵制水，显然很快就能够制出200mL水，压力恢复到高压开关起跳前的数值，即进入水满状态。通常机器进入水满状态时要开启冲洗阀进行冲洗或者机器在每次制水前时先开启冲洗阀冲洗然后再制水，以便将刚才或上次制水过程中产生的沉积在膜表面的物质冲刷下来。根据上述分析，上述方案会导致机器产生过多的不必要的启动和冲洗，也就是要产生过多的不必要的冲洗水，造成水资源浪费，这是目前这类有冲洗阀的RO机废水排放量大的又一个原因。

为了减少上述这种不必要的水资源浪费，有人将机器设计成智能化，就是对机器停机前要作一个判断，然后决定是否需要进行冲洗。这样一来，这部分多余的不必要的冲洗水得以节约，但是，机器的复杂程度和制造成本提高了，而控制系统的可靠性却随之下降了。

此外，对于节水型反渗透净水机，如果原水的硬度达到450mg/L（以CaCO₃计）以上接近500mg/L时，由于浓缩水大部分回收利用会导致反渗透浓水出口管路中的水的硬度达到900mg/L接近1000mg/L，这样的水极易结水垢，而节流阀和冲洗阀就设置在这样的管路中。对于节流阀，如果其中的节流孔不是太小，在制水过程中水流穿过节流孔的流速比较大时，结垢的可能性稍小；而冲洗阀是间隙开启的，机器在制水时冲洗阀是关闭的，即冲洗阀内部的水是不流动的，显然不流动的超高硬度水是极易结垢的。对于静止的水，结垢后，水中的部分钙镁离子会转变为固体，水的硬度就会下降，结垢过程就会逐渐趋于自然终止。可是，前述方案的净水机在制水过程中，水结垢后水的硬度是不会下降的，因为在分子热运动和高硬度水不断循环流动的双重作用下，会有新的钙镁离子源源不断地得到补充，所以结垢过程会持续进行下去，使水垢越结越多，越结越大，造成冲洗阀内部出现大量水垢。目前，由于价格低、功率小、能耗小的原因，冲洗阀基本上都采用先导式电磁阀，对于先导式电磁阀来说，其中的先导孔因直径很小很容易被水垢堵塞，实践中发现先导孔被水垢堵塞的现象是很常见的。先导式电磁阀的先导孔被堵塞后，电磁阀的启闭就会失控，就起不到控制水路启闭的作用，就会导致反渗透系统出现故障，不能正常运行。

简而言之，目前大量制造和销售的家用和类似用途的反渗透净水机，大致分为两类：一类是传统机型，存在制水时废水排放量大和冲洗时排放量大的问题，可能还存在过多的不必要的冲洗水排放问题；另一类是节水机型，制水时废水排放量不大，但是，存在冲洗时冲洗水的排放量大和冲洗电磁阀很容易出故障，以及可能还存在过多的不必要的冲洗水排放问题；而对于能够解决过多的不必要的冲洗水排放问题的措施，又会导致控制系统的复杂程度和制造成本大幅度上升，还伴随控制系统的可靠性下降。

综上所述，要解决上述全部技术问题，还需要技术创新。

发明内容

本发明的目的是提供一种水资源利用率高、使用寿命长、制造成本低、运行稳定的节水型RO机。

实现本发明目的的技术方案是：节水型RO机，包括进水口、预处理滤芯、增压泵、小流量节流阀、反渗透处理器、回流管、大流量节流阀和纯水出水口；所述预处理滤芯的进口连通进水口，其出口连通反渗透处理器的进口；所述增压泵设置在反渗透处理器的进口管路上；所述反渗透处理器的纯水出口连通纯水出水口；所述回流管的一端连通反渗透处理器的浓缩水出口，另一端连通预处理滤芯的进口；所述大流量节流阀设置在回流管上；所述反渗透处理器的浓缩水出口流出的浓缩水所经过的管路为循环管路；所述小流量节流阀的进口连通循环管路，其出口放空；所述小流量节流阀的排放流量为反渗透处理器内的卷式膜组件初始使用时纯水出水流量的0.5～1.5倍；所述反渗透处理器的水回收率

不大于12%；所述水回收率的计算公式为：

所述反渗透处理器的浓缩水出口管路上不设置冲洗排放单元；所述冲洗排放单元是指节流装置或者冲洗阀。

优选的方案是：所述小流量节流阀的进口连通到除回流管之外的循环管路上，其出口放空。

更优选的方案是：所述小流量节流阀的进口连通到连接预处理滤芯的出口与反渗透处理器的进口之间的管路上，其出口放空。

所述进水口流入的原水总硬度不小于450mg/L时，水回收率

不大于9.0%；原水总硬度不小于400mg/L时，水回收率

不大于9.5%；原水总硬度不小于350mg/L时，水回收率

不大于10.0%；原水总硬度不小于300mg/L时，水回收率不大于10.5%；原水总硬度不小于250mg/L时，水回收率

不大于11.0%；原水总硬度不小于200mg/L时，水回收率

不大于11.5%；原水总硬度小于200mg/L时，水回收率

不大于12.0%；所述硬度值按CaCO₃计。

所述循环管路中或预处理滤芯内设有固态缓释剂；所述固态缓释剂包括溶解在水中后能与水中钙镁离子形成络合物的化合物。

所述固态缓释剂为无机聚合磷酸盐。

所述回水管靠近预处理滤芯一端的端口至预处理滤芯的进口之间的管路上设有活水器。

所述活水器为电磁场处理器或磁场处理器，并且其内部的水流方向与电磁波的传播方向或磁场的磁力线方向垂直。

节水型RO机，还包括进水阀；所述进水阀设置在进水口至回水管靠近预处理滤芯一端的端口之间的管路上或者设置在预处理滤芯的出口至反渗透处理器的进口之间的管路上。

节水型RO机，还包括没有控制冲洗阀启闭功能的控制线路板；所述的控制线路板的操作面板不设置冲洗按钮。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：（1）本发明中，从反渗透处理器的浓缩水出口流出的浓缩水全部回流到预处理滤芯的进口，同时小流量节流阀的排水流量显著小于传统节流阀的排水流量，所以本发明能够显著提高机器制水时的水资源利用率；由于不设置冲洗阀，彻底解决了冲洗水的浪费问题。

（2）本发明设置小流量节流阀，使机器制水时始终以一定流量的水流在不断排放，从而将流经反渗透膜原水侧的水的溶解性总固体浓度和其它能够堵塞反渗透膜的物质的浓度控制在一定范围内；同时，在此基础上再通过设置大流量节流阀来减小反渗透膜组件的水回收率，使能够堵塞反渗透膜的物质不能在反渗透膜的表面沉积或结垢，不能简单地认为该回收率的减小只是数值上的变化，实际上这种量变已经引起了质变，这个质变就是可以取消冲洗阀，在取消了冲洗阀之后，反渗透膜的使用寿命不仅不会减小，并且还大大超过《家用和类似用途反渗透净水机》QB/T 4144标准规定的纯水出水总量2000L的要求，不仅完全符合市场对这类产品中反渗透膜组件使用寿命的期望值，还具有杀伤性的竞争力，符合国家节能减排、低碳经济政策的要求。

（3）本发明不设置冲洗阀，所以有关冲洗的所有配套元件和冲洗控制程序都变得没有必要，既减少了零部件数量又减少了装配工序，所以能够显著减小机器的制造成本；零部件数量少，控制程序简单，也就是系统比较简单，所以机器的故障率就低，运行时非常稳定可靠。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的实施例1的结构示意图。

图2为本发明的实施例2的结构示意图。

附图中的标号为：

进水口1、预处理滤芯2、增压泵3、小流量节流阀4、反渗透处理器5、回流管6、大流量节流阀7、纯水出水口8、活水器9、进水阀10。

具体实施方式

（实施例1）

见图1，本实施例的节水型RO机，包括进水口1、预处理滤芯2、增压泵3、小流量节流阀4、反渗透处理器5、回流管6、大流量节流阀7、纯水出水口8和控制线路板。

预处理滤芯2的进口连通进水口1，其出口连通反渗透处理器5的进口。增压泵3设置在反渗透处理5器的进口管路上。反渗透处理器5的纯水出口连通纯水出水口8。回流管6的一端连通反渗透处理器5的浓缩水出口，另一端连通预处理滤芯2的进口。大流量节流阀7设置在回流管6上。反渗透处理器5的浓缩水出口流出的浓缩水所经过的管路为循环管路。小流量节流阀4的进口连通循环管路，其出口放空。小流量节流阀4的排放流量为反渗透处理器5内的卷式膜组件初始使用时纯水出水流量的0.5～1.5倍。反渗透处理器5的水回收率不大于12%。水回收率

的计算公式为：

反渗透处理器5的浓缩水出口管路上不设置冲洗排放单元。循环管路中或预处理滤芯2内设有固态缓释剂。固态缓释剂包括溶解在水中后能与水中钙镁离子形成络合物的化合物。固态缓释剂为无机聚合磷酸盐。控制线路板不设置控制冲洗阀启闭的功能。控制线路板的操作面板不设置冲洗按钮。

优选的方案是：小流量节流阀4的进口连通到除回流管6之外的循环管路上，其出口放空。

更优选的方案是：小流量节流阀4的进口连通到连接预处理滤芯2的出口与反渗透处理器5的进口之间的管路上，其出口放空。

进水口1流入的原水总硬度不小于450mg/L时，水回收率不大于9.0%。原水总硬度不小于400mg/L时，水回收率

不大于9.5%。原水总硬度不小于350mg/L时，水回收率

不大于10.0%。原水总硬度不小于300mg/L时，水回收率不大于10.5%。原水总硬度不小于250mg/L时，水回收率

不大于11.0%。原水总硬度不小于200mg/L时，水回收率不大于11.5%。原水总硬度小于200mg/L时，水回收率

不大于12.0%。硬度值按CaCO₃计。

对本实施例的节水型RO机进行测试，测试开始时的水温为25℃，测试结束时的水温为19℃，测试过程中所有预处理滤芯和卷式反渗透膜组件均没有更换，反渗透膜组件的规格为50GPD，结果如下表所示：

测试结果表明，本实施例方案，反渗透膜不易堵塞，其寿命远大于标准规定的不少于2000L的要求。考虑到标准中没有规定反渗透膜组件的规格（指膜的面积大小），而50GPD的膜组件基本上是目前行业内最小规格的反渗透膜组件，所以，如果采用规格更大的反渗透膜组件，则纯水出水总量还会更大；另一方面，试验结束时反渗透膜尚未堵塞，因为通常人们认为纯水出水流量下降到初始纯水出水流量的一半时反渗透膜已经堵塞，从表中可以看出，本试验结束时，纯水出水流量没有降低到初始出水流量的一半，如果再考虑到试验结束时由于水温下降必然会导致纯水出水流量下降这一因素，真正由于反渗透膜堵塞而造成的纯水出水流量下降的量是很小的，换句话说就是整个试验过程未造成反渗透膜明显堵塞，只是试验已经得出了本方案可行的结论，因此申请人主动结束了试验，而并非反渗透膜堵塞试验才结束。

（实施例2）

见图2，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：还包括活水器9和进水阀10。

活水器9设置在回水管6靠近预处理滤芯2一端的端口至预处理滤芯2的进口之间的管路上。活水器9为电磁场处理器或磁场处理器，并且其内部的水流方向与电磁波的传播方向或磁场的磁力线方向垂直。进水阀10设置在进水口1至回水管6靠近预处理滤芯2一端的端口之间的管路上或者设置在预处理滤芯2的出口至反渗透处理器5的进口之间的管路上。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.节水型RO机，其特征在于：包括进水口（1）、预处理滤芯（2）、增压泵（3）、小流量节流阀（4）、反渗透处理器（5）、回流管（6）、大流量节流阀（7）和纯水出水口（8）；所述预处理滤芯（2）的进口连通进水口（1），其出口连通反渗透处理器（5）的进口；所述增压泵（3）设置在反渗透处理（5）器的进口管路上；所述反渗透处理器（5）的纯水出口连通纯水出水口（8）；所述回流管（6）的一端连通反渗透处理器（5）的浓缩水出口，另一端连通预处理滤芯（2）的进口；所述大流量节流阀（7）设置在回流管（6）上；所述反渗透处理器（5）的浓缩水出口流出的浓缩水所经过的管路为循环管路；所述小流量节流阀（4）的进口连通循环管路，其出口放空；所述小流量节流阀（4）的排放流量为反渗透处理器（5）内的卷式膜组件初始使用时纯水出水流量的0.5～1.5倍；所述反渗透处理器（5）的水回收率