CN110330151A - 一种基于电渗析技术的净水机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于电渗析技术的净水机，包括滤膜，还包括电渗析装置，电渗析装置的进水端与所述净水机中的废水箱相连，用于将所述净水机产生的废水进行处理，使处理后的水达到自来水水质，电渗析装置的出水端与所述净水机的进水管相连，用于将处理后的水重新通过净水机进行净化处理。本发明的净水机在不影响膜寿命的前提下，产水中不会引入额外的物质，实现水资源的循环使用，极大的降低了废水的排放量。

Description

一种基于电渗析技术的净水机

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种基于电渗析技术的净水机。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对饮用水的水质要求也渐渐提高，净水机在居民家庭中的应用也越来越普遍。目前市场的净水机从原理上来分，主要有超滤净水机、纳滤净水机以及反渗透净水机，其中超滤净水机的回收率较高，但是其仅能去除水中的颗粒物及微生物，无法去除水中的余氯以及重金属离子，反渗透净水机会无选择性的去除水中含有的离子，纳滤膜作为一种孔径介于超滤和反渗透之间的压力膜，可以实现自来水中离子的选择性去除，去除有机物、余氯等物质的同时，可以保留微量的无机盐离子，制备有益于人体健康的饮用水。因此反渗透净水机与纳滤净水机的市场认可度较高，应用更为广泛。

无论是纳滤净水机还是反渗透净水机，耐污染性均较差，为了延长纳滤膜与反渗透膜的更换周期，致使净水机的系统回收率基本维持在30％～50％，因此当我们制得饮用水时，会产生更多的废水，造成水资源的严重浪费。为了提高净水机系统回收率，避免水资源的浪费，需要对膜产生的废水进行进一步的处理，经过处理后的废水可以返回至前端与自来水混合，降低废水的排放量，提高净水机系统的回收率。

现有技术中，提高净水机的回收率的方法主要包括三种：通过对净水机中的纳滤膜或者反渗透膜的运行工艺进行改进；在浓水侧引入阻垢剂，降低膜表明的结垢程度；对产生的浓水进一步处理，处理后得到的产水水质只要优于自来水水质，返回至工艺前端与自来水混合，降低废水的排放量，采用以上三种方法均可以提高净水机的系统回收率，但是通过对净水机中的纳滤膜或者反渗透膜的运行工艺进行改进的缺点为：随着浓水不断的循环，浓水水质越来越差，使得膜污染越来越严重，膜的使用寿命急剧下降，最终导致产水水质变差，费用升高；在浓水侧引入阻垢剂，降低膜表明的结垢程度是基于制约膜的回收率的因素主要是膜的浓水侧的碱度、硬度以及pH，在一定pH下，较高的碱度和硬度会使膜表面发生结垢，造成膜孔的堵塞，影响膜的性能该方法虽然能够降低膜表面的结垢程度，延长膜的使用寿命，但是阻垢剂的引入会增加膜产水侧的磷等元素，会对人们的健康造成威胁。而对产生的浓水进一步处理，处理后得到的产水水质只要优于自来水水质，返回至工艺前端与自来水混合，降低废水的排放量的方法在不影响膜寿命的前提下，产水中不会引入额外的物质，实现水资源的循环使用。但是目前还没有基于该方法而附注实践的高效净水机，因此，亟需一种在不影响膜寿命的前提下，产水中不会引入额外的物质，实现水资源的循环使用的净水机。

发明内容

本发明提供了一种基于电渗析技术的净水机，以提高净水机的回收率。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

本发明提供了一种基于电渗析技术的净水机，包括滤膜，还包括电渗析装置，所述的电渗析装置的进水端与所述净水机中的废水箱相连，用于将所述净水机产生的废水进行处理，使处理后的水达到自来水水质；

所述的电渗析装置的出水端与所述净水机的进水管相连，用于将处理后的水重新通过净水机进行净化处理。

优选地，电渗析装置还包括浓水外排口，用于排出最终处理后的浓水。

优选地，滤膜为纳滤膜或反渗透滤膜。

优选地，净水机还包括预处理装置，所述的预处理装置包括PP棉和活性炭，用于对进入所述净水机的自来水进行预处理。

优选地，电渗析装置的电压为25～220V。

优选地，电渗析装置的膜对数量为10～200。

优选地，电渗析装置的淡水室与浓水室的流量比例为1:1～20:1。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明的基于电渗析技术的净水机，利用电渗析技术对浓水进行处理，得到电渗析产水水质优于自来水水质，可以直接返回与自来水混合，电渗析浓水直接排放，该方法在不影响膜寿命的前提下，产水中不会引入额外的物质，实现水资源的循环使用和绿色无污染。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例1的电渗析装置的原理示意图；

图2为本实施例2的净水机的工艺流程图；

图3为基于电渗析技术的纳滤膜净水机和普通纳滤膜净水机的回收率对比图；

图4为基于电渗析技术的纳滤膜净水机的产水水质与运行稳定性分析图；

图5为基于电渗析技术的纳滤膜净水机和普通纳滤膜净水机的回收率对比图；

图6为基于电渗析技术的纳滤膜净水机的产水水质与运行稳定性分析图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例的基于电渗析技术的净水机，旨在通过在净水机中安装电渗析装置，将净水机产生的废水进行处理，使废水循环利用，提高净水机的回收率。

实施例一

本实施例提供了一种基于电渗析技术的净水机，包括滤膜，其特征在于，还包括电渗析装置，所述的电渗析装置的进水端与所述净水机中的废水箱相连，用于将所述净水机产生的废水进行处理，使处理后的水达到自来水水质。

电渗析装置的出水端与所述净水机的进水管相连，用于将处理后的水重新通过净水机进行净化处理。电渗析装置还包括浓水外排口，用于排出最终处理后的浓水。图1为电渗析装置的原理示意图，参照图1，在直流电场作用下，以电位差为推动力，浓水中阳离子向阴极迁移，淡室中的阳离子透过阳膜进入浓室，但浓室中的阳离子受阻于阴膜而留下。同时，原水中阴离子向阳极迁移，淡室中的阴离子透过阴膜进入浓室，但浓室中的阴离子受阻于阳膜而留下，于是从淡室和浓室可分别得到淡水和浓水。

优选地，滤膜为纳滤膜或反渗透滤膜。

优选地，净水机还包括预处理装置，所述的预处理装置包括PP棉和活性炭，用于对进入所述净水机的自来水进行预处理。

优选地，电渗析装置的电压为25～220V。

优选地，电渗析装置的膜对数量为10～200。

优选地，电渗析装置的淡水室与浓水室的流量比例为1:1～20:1。

需要说明的是，此处的预处理装置不局限于PP棉和活性炭，其他任何粗过滤方法均可实现，如微滤、超滤、陶瓷微孔过滤器等。

实施例二

本实施例提供了一种基于电渗析技术的纳滤膜净水机，参照图2，包括纳滤膜、电渗析装置，电渗析装置的进水端与所述净水机中的废水箱相连，用于将所述净水机产生的废水进行处理，使处理后的水达到自来水水质。

电渗析装置的出水端与所述净水机的进水管相连，用于将处理后的水重新通过净水机进行净化处理。电渗析装置还包括浓水外排口，用于排出最终处理后的浓水。

净水机还包括预处理装置，所述的预处理装置包括PP棉和活性炭，用于对进入所述净水机的自来水进行预处理。

电渗析装置的电压为25～220V。

电渗析装置的膜对数量为10，电渗析装置的淡水室与浓水室的流量比例为7:1。

进一步地，图2为本实施例2的净水机的工艺流程图，参照图2，自来水首先需要经过PP棉、活性炭等预处理步骤进行粗过滤去除其中的颗粒物、余氯，预处理后的产水经过纳滤膜，主要是为了脱除水体中有机物与部分离子，纳滤产水水质TDS(总固体含盐量)介于50～70ppm。但是由于纳滤膜的回收率低(30％～50％)，产生的浓水需要进行进一步处理，保证较高的系统回收率(80％～90％)。通过耦合的电渗析工艺单元，处理膜产生的浓水，为了提高净水机的水效，减少废水的排放量，电渗析将部分浓水处理至与自来水水质相近，产水即可返回至前端与自来水混合，最终电渗析产生的少量浓水直接排放即可。

分别采用本发明实施例2的一种基于电渗析技术的纳滤膜净水机和普通纳滤膜净水机进行实验对比，其具体过程如下：

对比例1

采用北京当地的自来水进行实验，自来水经过PP棉、活性炭过滤后，进入纳滤膜进行过滤，压为0.2MPa，纳滤的回收率为40％，纳滤膜的浓水流量为400mL/min，产水流量为270mL/min，电渗析处理纳滤膜产生的浓水，进入淡水室的流量为350mL/min，进入浓水室的流量为50mL/min。极室液利用浓水循环即可(极室液是指与阴阳电极距离最近的离子交换膜形成的极室内的溶液)。调节电渗析的电压与电流，保证电渗析产水TDS、碱度、硬度均小于自来水。图3为基于电渗析技术的纳滤膜净水机和普通纳滤膜净水机的回收率对比图，由图3对比分析纳滤净水机与纳滤耦合电渗析净水机的系统回收率，纳滤净水机的系统回收率仅仅为40％，通过电渗析处理纳滤膜浓水工艺，净水机的系统回收率提升至85％，符合净水机的要求。测定随着电渗析的运行，电渗析产水的TDS、碱度、硬度的变化趋势，分析工艺的运行稳定性，图4为基于电渗析技术的纳滤膜净水机的产水水质与运行稳定性分析图，表1为水质变化情况表，参照图4和表1，浓水经过电渗析技术处理后，电渗析产水水质优于该地区的自来水水质，奠定了工艺稳定运行的基础。

表1北京怀柔自来水—净水机水质情况

对比例2

河北某地的自来水进行实验，自来水经过PP棉、活性炭过滤后，进入纳滤膜进行过滤，压为0.2MPa，纳滤的回收率为40％，纳滤膜的浓水流量为320mL/min，产水流量为210mL/min，电渗析处理纳滤膜产生的浓水，进入淡水室的流量为280mL/min，进入浓水室的流量为40mL/min。极室液利用浓水循环即可。调节电渗析的电压与电流，保证电渗析产水TDS、碱度、硬度均小于自来水。图5为基于电渗析技术的纳滤膜净水机和普通纳滤膜净水机的回收率对比图，由图5对比分析纳滤净水机与纳滤耦合电渗析净水机的系统回收率，纳滤净水机的系统回收率仅仅为40％，通过电渗析处理纳滤膜浓水工艺，净水机的系统回收率提升至85％，符合净水机的要求。测定随着电渗析的运行，电渗析产水的TDS、碱度、硬度的变化趋势，分析工艺的运行稳定性，图6为基于电渗析技术的纳滤膜净水机的产水水质与运行稳定性分析图，表2为水质变化情况表，参照图6和表2，浓水经过电渗析技术处理后，电渗析产水水质优于该地区的自来水水质，奠定了工艺稳定运行的基础。

表2河北某地自来水—净水机水质情况

用本发明实施例的装置进行水处理的具体过程与前述方法实施例类似，此处不再赘述。

综上所述，本发明实施例通过利用电渗析技术对进水机中的浓水进行处理，电渗析得到水水质优于自来水水质，可以直接返回与自来水混合，电渗析浓水直接排放，该方法在不影响膜寿命的前提下，产水中不会引入额外的物质，实现水资源的循环使用，绿色无污染的理念。可以使净水机的系统回收率由40％提高至85％，极大的降低废水的排放量。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的装置并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于电渗析技术的净水机，包括滤膜，其特征在于，还包括电渗析装置，所述的电渗析装置的进水端与所述净水机中的废水箱相连，用于将所述净水机产生的废水进行处理，使处理后的水达到自来水水质；

所述的电渗析装置的出水端与所述净水机的进水管相连，用于将处理后的水重新通过净水机进行净化处理。

2.根据权利要求1所述的净水机，其特征在于，所述的电渗析装置还包括浓水外排口，用于排出最终处理后的浓水。

3.根据权利要求1所述的净水机，其特征在于，所述的滤膜为纳滤膜或反渗透滤膜。

4.根据权利要求1所述的净水机，其特征在于，所述的净水机还包括预处理装置，所述的预处理装置包括PP棉和活性炭，用于对进入所述净水机的自来水进行预处理。

5.根据权利要求1所述的净水机，其特征在于，所述电渗析装置的电压为25～220V。

6.根据权利要求1所述的净水机，其特征在于，所述的电渗析装置的膜对数量为10～200。

7.根据权利要求1所述的净水机，其特征在于，所述的电渗析装置的淡水室与浓水室的流量比例为1:1～20:1。