CN105579117B - 适合家用的超滤系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于处理水的超滤系统(10)和方法，其包括：具有进料口(22)、渗透物出口(24)和浓缩物出口(26)的容器(20)；位于容器(20)内的至少一个螺旋卷绕的膜元件(28)；具有通过接合点(42)与给水源(40)流体连通的低压侧(32)和与进料口(22)流体连通的高压侧(34)的泵(30)；连接至渗透物出口(24)并且适于选择性引导渗透物在经处理的水出口(52)与接合点(42)之间流动的渗透物阀(50)；在浓缩物出口(26)与排出口(62)之间的流动路径(60)；以及沿流动路径(60)定位并且适于改变在高值与低值之间的浓缩物流动的阻力的流量限制器(64)。
Description
技术领域
本发明涉及包括适合家用的那些的超滤系统。
背景技术
逆渗透(RO)膜系统在各种工业、城市和住宅应用中用于处理液体。一种愈来愈风行的应用为给水或“自来”水在食用或使用(例如在家用电器中)之前的处理。在典型家用实施例中，加压的给水穿过包含至少一个螺旋卷绕的RO膜元件的容器并且产生饮用水“渗透物”和浓缩物或“卤水”。可连续或间歇地将渗透物收集在渗透物储存槽中，使其按需可用。浓缩物通常被引导到排水口。
当系统不在使用中时，存在于在RO元件内的给水中的盐和其他杂质缓慢扩散穿过RO膜。因此，当系统再启动时，由RO膜产生的渗透物的初始来源具有相对高浓度的杂质。这种影响在具有其中此类盐被快速稀释的大型渗透物储存槽的系统中可较少检测到。US6190558描述了用于降低这种影响而无需使用渗透物储存槽的系统。该系统包括水龙头一打开就运行并且在水龙头关闭之后继续运行延长的一段时间的泵。在该延长时间段期间，建立了再循环回路，其中渗透通过RO膜的净化水与经再循环的浓缩物和少量新鲜给水混合，并且所得混合物再循环至RO膜元件的进料侧。不利的是，这种系统需要长再循环时间以便将盐和矿物质减小至可接受的低水平。在一些实施例中，回收的卤水可实际上导致膜结垢和积垢。关注的其它参考文献包括：US2004/0168978、US2008/149554、WO2014/061695和WO2011/130522。
发明内容
在一个实施例中本发明包括用于处理水的超滤系统(10)，其包括：具有进料口(22)、渗透物出口(24)和浓缩物出口(26)的容器(20)；位于容器(20)内的至少一个螺旋卷绕的膜元件(28)；具有通过接合点(42)与给水源(40)流体连通的低压侧(32)和与进料口(22)流体连通的高压侧(34)的泵(30)；连接至渗透物出口(24)并且适于选择性引导渗透物在经处理的水出口(52)与接合点(42)之间流动的渗透物阀(50)；在浓缩物出口(26)与排出口(62)之间的流动路径(60)；以及沿流动路径(60)定位并且适于改变对在高值与低值之间的浓缩物流动的阻力的流量限制器(64)。本发明还包括操作此类系统的方法。
附图说明
附图并未按比例绘制并且包括理想化视图以便于描述。在可能的情况下，已在整个附图和书面描述中使用相同的编号来指代相同或相似的特征。
图1是本发明的一实施例的示意图。
图2是目标系统在渗透物产生阶段期间操作的示意图；
图3是目标系统在元件冲洗阶段期间操作的示意图。
具体实施方式
本发明包括适用于逆渗透(RO)和纳米过滤(NF)的螺旋卷绕的模块(“元件”)。此类模块包括围绕渗透物收集管卷绕的一个或多个RO或NF包膜和进料间隔片。用于形成包封的RO膜几乎全部溶解盐相对不可渗透并且通常阻挡大于约95％的具有单价离子的盐，如氯化钠。RO膜还通常阻挡大于约95％的无机分子以及分子量大于约100道尔顿的有机分子。NF膜比RO膜片更可渗透并且通常阻挡小于约95％的具有单价离子的盐，同时阻挡大于约50％(并且常常大于90％)的具有二价离子的盐，这取决于二价离子的种类。NF膜还通常阻挡在纳米范围内的粒子以及分子量大于约200道尔顿到500道尔顿的有机分子。出于本说明书的目的，NF和RO统称为“超滤”。
螺旋卷绕膜元件可通过收集管将一个或多个包膜和任选的一个或多个进料通道间隔片(“进料间隔物”)围绕渗透物收集管卷绕形成。每一个包膜优选包含在渗透物通道间隔片(“渗透物间隔物”)周围的两个基本上矩形的膜片。这种夹层类型结构沿三个边固定在一起(例如通过密封剂)，而第四边临接渗透物收集管。渗透物间隔物与穿过渗透物收集管的开口处于流体接触。元件的外壳可由包括不锈钢、胶带和PVC材料的各种材料构建。关于螺旋卷绕的元件的各种部件和构造的额外细节提供于文献中，参见例如：US 5538642(描述了用于将渗透物间隔物附接到渗透物收集管的技术)、US 7875177(描述了用于形成插入点密封的UV粘合剂的整平操作和使用、US 7951295(描述了可适用的叶片包)。
膜片不受特定限制并且可使用多种材料，例如醋酸纤维素材料、聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚偏二氟乙烯等。优选的膜片为具有通过界面聚合形成的区分层的复合结构。典型复合超滤膜包括非编织背衬网(例如购自阿波纸业公司(Awa Paper Company)的非编织物如聚酯纤维织物)的背层(背侧)、包含约25μm至125μm典型厚度的多孔载体的中间层和包含厚度通常小于约1微米(例如0.01微米到1微米，但更通常约0.01μm到0.1μm)的薄膜聚酰胺层的顶区分层(前侧)。背层不受特定限制，但优选包含包括可取向的纤维的非编织物或纤维网垫。替代地，可使用如帆布等编织物。代表性示例描述于US 4,214,994；US 4,795,559；US5,435,957；US 5,919,026；US 6,156,680；US 2008/0295951和US 7,048,855中。多孔载体通常为聚合材料，其孔径具有足够大小以允许渗透物基本上不受限制通过，但并不足够大以便干扰形成于其上的薄膜聚酰胺层的桥接。举例来说，所述载体的孔径优选在约0.001μm到0.5μm范围内。多孔载体的非限制性示例包括由以下制成的那些多孔载体：聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚丙烯腈、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚乙烯、聚丙烯和多种卤化聚合物如聚偏二氟乙烯。如在US 4277344和US 6878278中所述，区分层优选通过在微孔聚合物层的表面上多官能胺单体与多官能酰基卤单体之间的界面聚缩合反应形成。
参照附图，目标超滤系统的实施例通常示出为10，其包括具有进料口(22)、渗透物出口(24)和浓缩物出口(26)的容器(20)。在本发明中使用的容器不受特定限制，但通常包括能够承受与操作条件相关的压力的外壳结构(例如塑料、金属、玻璃纤维、包封发泡材料)。对于家用应用，操作压力通常低于2MPa或甚至低于1MPa。容器结构优选包括具有对应于一个或多个螺旋卷绕的元件的外周边的内周边的腔室。腔室的长度优选对应于待连续(轴向)装载的元件的组合长度。对于家用应用，代表性元件为可购自陶氏化学公司(TheDow Chemical Company)的型号TW30-1812-75。在优选实施例中，单个元件(28)位于容器(20)内。在替代实施例中，两个串联放置的螺旋卷绕的膜元件(28)位于容器(20)内。容器的方向不受特定限制，例如可使用水平方向和垂直方向两者。
系统(10)进一步包括具有通过接合点(42)与给水源(40)流体连通的低压侧(32)和与进料口(22)流体连通的高压侧(34)的泵(30)。泵的选择不特别重要，但对于家用应用，通常期望能够产生至少100kPa流体压力的小电力驱动泵。
系统(10)进一步包括连接到渗透物出口(24)的渗透物阀(50)。阀(50)适于选择性引导渗透物在经处理的水出口(52)(例如水龙头、家用电器如制冰机、扁平餐具垫圈等)与接合点(42)之间流动。
流动路径(60)(例如管子、管道等)在浓缩物出口(26)与排出口(62)例如排水口之间延伸。流量限制器(64)沿流动路径(60)定位并且适于对在高值与低值之间的浓缩物流动施加可变阻力。虽然不受特定限制，但是在所说明的实施例中，流量限制器(64)包括浓缩物阀(66)，其适于选择性引导浓缩物沿流动路径(60)经由低阻力路径(68)和高阻力路径(69)到排出口(62)流动。高阻力路径(69)可包含对流体流量的被动约束(如束状中空纤维等)，或主动约束(例如随可变尺寸的孔的可调节阀)。螺旋卷绕的膜元件(28)为在进料口(22)与渗透物出口(24)之间的液体流动提供阻力。在优选实施例中，当在25℃下使用纯水测量时，由流量限制器(64)经由高阻力路 径(69)施加的对浓缩物流动的阻力的高值与由螺旋卷绕的膜元件(28)提供的对液体流动的阻力的比率大于3。在另一个优选实施例中，当在25℃下使用纯水测量时，由流量限制器(64)经由低阻力路径(69)施加的对浓缩物流动的阻力的低值与由螺旋卷绕的膜元件(28)提供的对液体流动的阻力的比率大于1/3。更优选地该比大于1/2或甚至1。出于本说明书的目的，“阻力”(R)被定义为压降(Δp)与流速(F)的比率，即R＝Δp/F，并且当容器在25lmh的平均渗透物通量下操作时测量。
本发明进一步包括使用上述系统(10)处理给水源(40)的方法。如图1中所示，系统(10)连接给水源(40)，即从给水源的管子或管连接至接合点(42)。任选的进料流动引导阀(70)可安装在给水源(40)与接合点(42)之间。进料流动导向阀(70)防止水从接合点(42)流向给水源(40)。一旦安装，可通过启动泵(30)(例如响应于处理水的要求如水龙头的打开)强制水从进料源(40)到容器(20)的进料口(22)中并且通过螺旋卷绕的膜元件(28)以产生通过渗透物出口(24)离开的渗透物和通过浓缩物出口(26)离开容器(20)的浓缩物来处理给水。在泵启动(即操作)时，通过致动渗透物阀(50)在渗透物出口(24)处产生渗透物，使得渗透物被引导到经处理的水出口(52)而非接合点(42)。还致动流量限制器(64)(优选同时)，使得在浓缩物流向排出口(62)时施加阻力的低值。产生渗透物的这一步骤示意性地在图2中示出。当渗透要求终止时(例如水龙头关闭)，泵(30)可继续操作，或任选地临时停用(例如15分钟)，并且随后再启动。通过致动渗透物阀(50)使得渗透物被引导到接合点(42)而非经处理的水出口(52)并且致动流量限制器(64)使得在浓缩物流向排出口(62)时施加阻力的高值来冲洗元件(28)。冲洗元件的这一步骤示意性地在图3中示出。泵和阀(50)(66)的致动优选电子控制并且通过集成电路、定时器或类似装置(例如PLC、PLR等)配合。
在产生渗透物的步骤期间，系统和容器都优选在25％到70％的渗透物回收率下操作。更优选地，容器回收率大于30％或甚至40％。系统回收率被定义为离开系统的全部渗透物体积(例如52)与进入系统的给水的体积(例如40)相比。容器回收率被定义为离开容器的渗透物体积(例如24)与进入容器的渗透物体积(例如22)相比。在卤水再循环的存在下，系统回收率将大于容器回收率。然而，优选的是浓缩物出口(26)不连接至泵入口(32)，使得系统不包括卤水再循环。卤水再循环常常用于促进平均通量分布并且增大交叉流，从而以减少极化和结垢。为可替代地解决结垢(尤其在高回收率下)优选的实施例包括在容器内的具有进料流动路径并且更优选蛇形进料流动路径的元件，其从渗透物管引导到螺旋元件的周边。
在冲洗元件(28)的步骤期间，容器(20)优选在70％到97％的渗透物回收率下操作。通过增大对浓缩物流动的阻力获得这种容器回收率的增大。结果，相对少量的浓缩物在期冲洗步骤间排出，并且冲洗步骤需要更少的补给水(进料)。清洗进料通道需要少的时间，因为冲洗步骤使具有高馏份渗透物的水再循环到容器中。因此，在未使用的时段期间，存在较少的盐、TDS和其他杂质迁移到渗透物通道中。虽然容器(20)的此类高回收率(>70％)操作将通常引起积垢和/或结垢，但是所述方法可实际上改善膜表面并且与高(例如至少25％渗透物回收率)回收元件(28)和对应的操作模式相容。
已描述本发明的许多实施例并且在一些情况下某些实施例或其他特征已被描述为“优选的”。“优选的”特征的此类指定决不应解释为本发明的必需或重要方面。虽然大部分描述用于家用应用中，但系统还可用于多种工业应用、城市应用和住宅应用。在优选的实施例中，系统其特征进一步在于不包括渗透物储料槽或容器。
Claims (2)
1.一种用于处理给水源(40)而不需使用再循环的卤水或渗透物储料槽的方法，其包含以下步骤：
i)获得超滤系统(10)，所述超滤系统(10)包含：
具有进料口(22)、渗透物出口(24)和浓缩物出口(26)的容器(20)；
位于所述容器(20)内的至少一个螺旋卷绕的膜元件(28)；
具有通过接合点(42)与给水源(40)流体连通的低压侧(32)和与所述进料口(22)流体连通的高压侧(34)的泵(30)；
连接至所述渗透物出口(24)并且适于选择性引导渗透物在经处理的水出口(52)与所述接合点(42)之间流动的渗透物阀(50)；
在所述浓缩物出口(26)与排出口(62)之间的流动路径(60)，所述排出口(62)特征在于未连接至所述泵(30)的所述低压侧(32)；以及
沿所述流动路径(60)定位并且适于施加在高值与低值之间的浓缩物流动的可变阻力的流量限制器(64)；
ii)启动泵(30)以强制水从给水源(40)进入所述容器(20)的所述进料口(22)并且通过所述螺旋卷绕的膜元件(28)以产生通过所述渗透物出口(24)离开的渗透物和通过所述浓缩物出口(26)离开所述容器(20)的浓缩物，并且同时泵启动：
iii)在所述渗透物出口(24)处产生渗透物，其通过致动所述渗透物阀(50)使得渗透物被引导到所述经处理的水出口(52)，并且致动所述流量限制器(64)使得在浓缩物在流向所述排出口(62)时被施加阻力的低值，
iv)冲洗所述元件(28)，其通过致动所述渗透物阀(50)使得渗透物被引导到所述接合点(42)而非所述经处理的水出口(52)并且致动所述流量限制器(64)使得在浓缩物流向所述排出口(62)时被施加阻力的高值，以及
v)停用所述泵(30)；
并且其中
a)在所述渗透物出口(24)处产生渗透物的所述步骤的特征在于，在25％到70％的渗透物回收率下操作所述容器(20)，其中所述渗透物回收率被定义为离开所述容器的所述总渗透物体积与进入所述容器的所述给水的体积相比；以及
b)冲洗所述元件(28)的所述步骤的特征在于，在70％到97％的渗透物回收率下操作所述容器(20)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述泵(30)在产生渗透物和冲洗所述元件(28)的所述步骤之间停用并再启动。
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Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019140354A1 (en) * | 2018-01-15 | 2019-07-18 | Dow Global Technologies Llc | Spiral wound assembly with integrated flow restrictor and sensor |
| EP3527281A1 (en) | 2018-02-19 | 2019-08-21 | Pentair Filtration Solutions, LLC | Reverse osmosis system and method with blending of feed and permeate to adjust total dissolved solids content |
| CN109234524B (zh) * | 2018-09-19 | 2020-04-14 | 中国科学院青海盐湖研究所 | 一种从废旧三元锂电池中综合回收有价金属的方法及系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6190558B1 (en) * | 1999-04-01 | 2001-02-20 | Nimbus Water Systems, Inc. | Reverse osmosis purification system |
| CN1761515A (zh) * | 2003-03-14 | 2006-04-19 | 齐侬环境有限公司 | 用于水的软化的带有内部分级的螺旋缠绕式组件的纳米过滤系统 |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3048315A (en) | 1959-10-22 | 1962-08-07 | Gen Precision Inc | Endless tape system |
| US4046685A (en) | 1973-07-26 | 1977-09-06 | Desalination Systems, Inc. | Simultaneous production of multiple grades of purified water by reverse osmosis |
| US4629568A (en) | 1983-09-26 | 1986-12-16 | Kinetico, Inc. | Fluid treatment system |
| US4650586A (en) | 1983-09-26 | 1987-03-17 | Kinetico, Inc. | Fluid treatment system |
| JPS6161689A (ja) | 1984-08-31 | 1986-03-29 | Hitachi Ltd | 純水製造装置 |
| US5503735A (en) | 1989-06-26 | 1996-04-02 | Water Factory Systems | Membrane filtration system with control valves for optimizing flow rates |
| SE503918C2 (sv) | 1995-01-31 | 1996-09-30 | Electrolux Ab | Anordning för rening av vatten innefattande en trycksatt membrankammare samt förfarande för bestämning av genomsköljningstid för en trycksatt membrankammare |
| US6074551A (en) | 1998-04-30 | 2000-06-13 | Culligan Water Conditioning Of Fairfield County | Automatic cleaning system for a reverse osmosis unit in a high purity water treatment system |
| US20040146879A1 (en) | 1998-08-31 | 2004-07-29 | Bayer Healthcare Llc | Novel human genes and gene expression products |
| JP2005510338A (ja) | 2001-04-18 | 2005-04-21 | バディ ドン グレイ， | 接線濾過濃縮物を再循環させるためのシステム |
| WO2003040042A1 (en) | 2001-11-05 | 2003-05-15 | Bionomics Ltd. | Apparatus and method for producing purified water having high microbiological purity by using a reverse osmosis membrane assembly |
| KR100354613B1 (ko) | 2001-11-06 | 2002-10-11 | 박헌휘 | 교체 가능한 침지형 중공사막 모듈 |
| EP1329425A1 (en) | 2002-01-18 | 2003-07-23 | Toray Industries, Inc. | Desalination method and desalination apparatus |
| CN100566800C (zh) | 2004-02-25 | 2009-12-09 | 陶氏环球技术公司 | 用于处理具有高渗透强度的溶液的装置 |
| US7402240B2 (en) | 2004-03-17 | 2008-07-22 | General Electric Company | Method and system to flush an RO system |
| WO2007018561A1 (en) | 2005-07-29 | 2007-02-15 | Mike Joulakian | Water purification arrangement |
| TW200917233A (en) | 2007-10-12 | 2009-04-16 | Quanta Storage Inc | Method for adjusting recoding power |
| SG170105A1 (en) | 2008-11-28 | 2011-04-29 | Kobelco Eco Solutions Co Ltd | Method and apparatus for generating fresh water, and method and apparatus for desalinating sea water |
| GB0918800D0 (en) * | 2009-10-27 | 2009-12-09 | Vws Westgarth Ltd | Fluid treatment apparatus and method |
| WO2011130522A1 (en) | 2010-04-14 | 2011-10-20 | Kinetico Incorporated | Mobile fluid treatment system |
| JP2012130839A (ja) | 2010-12-20 | 2012-07-12 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 逆浸透処理装置 |
| US8778182B2 (en) | 2011-07-28 | 2014-07-15 | Dow Global Technologies Llc | Spiral wound element and seal assembly |
| JP6233297B2 (ja) | 2012-10-18 | 2017-11-22 | 東レ株式会社 | 造水方法 |
| CN105163835A (zh) | 2013-04-26 | 2015-12-16 | 陶氏环球技术有限责任公司 | 包含具有渗透流量控制器的串联连接螺旋卷绕模块的组合件 |
-
2014
- 2014-09-02 US US14/912,715 patent/US9795922B2/en active Active
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- 2014-09-02 WO PCT/US2014/053643 patent/WO2015047667A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6190558B1 (en) * | 1999-04-01 | 2001-02-20 | Nimbus Water Systems, Inc. | Reverse osmosis purification system |
| CN1761515A (zh) * | 2003-03-14 | 2006-04-19 | 齐侬环境有限公司 | 用于水的软化的带有内部分级的螺旋缠绕式组件的纳米过滤系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| US9795922B2 (en) | 2017-10-24 |
| US20160200597A1 (en) | 2016-07-14 |
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