CN111164051A - 液体净化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及利用液体(主要是水)循环的膜式净化和/或脱盐的系统。该系统，包含：原液管线，其上安装有泵；膜元件，其连接到净化液管线并连接到液体再循环管线，该液体再循环管线具有安装在其上的压力调节器并进一步连接到排出液管线；以及控制器，能够自主维持不小于执行过滤过程所必需的压力，因为将压力调节器为机械弹簧加载阀的形式。此外，原液的供给速率大于净化液和排出液的总速率。

Description

液体净化系统
技术领域
本发明涉及用于工业、民用和/或工厂、水处理站、公共机构、家庭和农村地区的饮用水供应的膜式和/或脱盐式循环的液体(主要是水)净化系统。
背景技术
从现有技术中可得知具有再循环的膜式液体净化系统。通常，系统由原液管线、膜元件、再循环管线、排出液管线和净化液管线组成。原液管线连接原液源和膜元件的入口。膜元件具有用于净化液和排出液的两个出口。用于膜元件的纯化液的出口连接到纯化液管线的出口。排出液的出口连接到再循环管线。再循环管线具有两个出口：第一个连接到排出液管线的入口，第二个连接到原液管线。从现有技术中已知的液体净化系统按以下方式操作。将原液通过原液管线供应到膜元件的入口。发生过滤过程。这之后，净化的液体通过净化液管线流向用户。排出液流向再循环管线，其部分地从那里返回到原液管线，并且其剩余部分通过排出液管线排出系统。在这种系统中安装不同的压力和液体流速控制装置，以控制原液、净化液和排出液之间的必要比例。这些装置是手动或自动控制的。
从现有技术中可得知在专利US 5503735(1996年4月2日公开，优先权为1989年6月26日，申请人为水厂系统公司，IPC为B01D 61/12)中描述的液体净化系统。在专利US5503735中描述的液体净化系统由配备有压缩机的原液管线、膜元件、净化液管线、排出液管线、再循环管线和反洗管线组成。膜元件的入口连接到原液管线。膜元件的净化液的出口连接到净化液管线，排出液的出口连接到再循环管线，再循环管线配备有减压阀。此阀配备有手动液体流速控制器。排出液管线配备有限制器。在减压阀之前，反洗管线的入口连接到再循环管线。在限制器之前，反洗管线的出口连接到排出液管线。冲洗阀安装在反洗管线上。在减压阀之后，排出液管线连接到再循环管线。压力表安装在原液管线和再循环管线上。净化液管线配备有流量计。
在专利US 5503735中描述的液体净化系统的操作方式如下。原液通过原液管线进入压缩机，然后进入膜元件，在膜元件中发生过滤过程。净化液通过净化液管线流过流量计并进入储液容器。排出液流向再循环管线，并通过减压阀进入排出液管线。放置在排出液管线上的限制器在不同的压力值下提供恒定的液体流速。一些流过减压阀的排出液不进入限制器，而是通过再循环管线的回流阀流向压缩机入口。定期地，系统进入冲洗状态。在此状态期间，反洗阀打开，压缩机继续泵送液体通过膜元件。几乎所有液体都沿着膜元件壳体流动，产生湍流，该湍流清除膜元件上的污物。在减压阀后安装在再循环管线上的回流阀，防止反洗液进入原液管线。
专利US 5503735的液体净化系统具有两个主要缺点。限制器是根据需要的回收率来选择的，没有任何改变回收率的能力。要改变回收率，就必须改变限制器。只要系统中的净化液流速或压力达到最大要求值，通过减压阀的调节即可达到过滤效率。从上面显而易见的是，系统需要对其参数进行精细设置，以得到所需的回收率值，这就要求时间和在整个系统操作循环期间对回收率值进行持续监测。因此，专利US 5503735的系统不符合人体工程学。
从现有技术中可得知在国际申请WO00/58802(2010年10月5日公开，优先权为1999年3月25日，申请人为技术金融(私人)有限公司，IPC为G05D 7/06，B01D 61/12，61/22)中描述的液体净化系统。液体净化系统由原液管线、膜元件、净化液管线、排出液管线、再循环管线和控制面板组成。
控制面板包括控制阀、控制阀驱动装置、控制元件、温度传感器和压力传感器。控制阀制造为具有孔，可改变孔的大小。控制元件从压力传感器得到信号并调节控制阀的开启率。
控制元件得到石灰中的液流的压力和温度值，并且使用控制阀的数据和开启率来计算流速。根据流速与计算值之间的差形成的信号传递给控制阀驱动装置。驱动装置降低或增加阀开启率以降低或增加流速。
从上面显而易见的是，国际申请WO00/58802的系统是不可靠的，并且主要缺点是——系统中没有恒定的参数，因为系统在工作时，当前速度和液体压力及温度会改变。因此，液流的预定速度和当前速度之间的比例目前也会改变。控制阀不断地改变孔的大小。例如，如果控制阀发生故障，则参数之间的连接将立即丢失，并且系统将无法在必要的状态下运行，因为液体流速与控制阀位置的功能依赖性将中断。此外，在恒定设置的状态下运行的系统，其运行寿命比在仅调节一次的状态下运行的系统要短。
将从现有技术中可得知在专利US 7938956(2011年5月10日公开，优先权为2010年2月12日，申请人为Millipore公司，IPC为B01D 17/12)中描述的液体净化系统选择为最接近的类似物。此系统由配备有泵的原液管线、膜元件、净化液管线、排出液管线、再循环管线控制器组成。再循环管线配备有手动或自动压力调节器。再循环管线与排出液管线连接。在净化液管线上具有去离子器，并且在去离子器前面放置流量调节器。流量调节器制造为具有变形元件。在排出液管线上具有限制器。
泵在足以在低温下提供标称液流的压力下泵送液体通过膜元件。
专利US 7938956的系统按以下方式操作。原液沿原液管线流入膜元件，其中发生过滤。净化液沿着净化液管线流过流量调节器，然后通过去离子器流向用户。当膜元件之后的净化液管线上的压力升高时，流量调节器与膜元件反压运行，以保持通过去离子器的预定液体流速。排出液体部分地流向再循环管线，然后流向原液管线，并且部分地通过排出液管线流出系统。
专利US 7938956的液体净化系统具有以下缺点。如前所述，压力调节器与泵结合，在膜元件中保持恒定的预定压力，这与原液源的压力变化无关。当排出液管线限制器部分地关闭时，在再循环管线上出现的正压力将不会影响膜元件的输入压力。因此，专利US7938956的系统中在运行期间完全没有正压力。限制器要求预先设置手动或自动，这导致系统运行状态出现错误。
发明内容
本发明的目的和当使用本发明时实现的技术成果，是开发新的液体净化系统，提高其人机工程学及其操作稳定性。
通过在净化液和排出液之间具有预定比例的液体净化系统来实现要解决的问题和所需的技术效果，该液体净化系统包含配备有泵的原液管线、与净化液管线连接的膜元件，以及配备有压力调节器并连接到排出液管线的再循环液管线，该液体净化系统构造为进行不低于过滤过程所必需压力的自主压力维持，这是由于将压力调节器制造为机械弹簧加载阀，并且原液供应流速与净化液和排出液的总抽出流速的比例始终超过1，在排出液管线上具有液流调节器，或者排出液管线和净化液管线的直径之间的比例提供了排出液管线上的液体流速和净化液管线上的液体流速之间的恒定比例。
附图说明
图1描述了液体净化系统。
具体实施方式
液体净化系统包括：原液管线(1)，其配备有泵(2)，连接到膜元件(3)，膜元件有两个出口——用于净化液的出口和用于排出液的出口；净化液管线(4)；排出液管线(5)；和再循环管线(6)。用于膜元件(3)的净化液的出口连接到净化液管线(4)，用于排出液的出口连接到再循环管线(6)。排出液管线(5)配备有流量调节器(7)。流量调节器(7)可制造成伺服驱动的旋塞，例如针或球。流量调节器(7)另外可在系统启动前和停止后用作系统的快速冲洗阀。排出液管线(5)在流量调节器(7)前连接到再循环管线(6)和泵(2)前的原液管线(1)。压力调节阀(8)在排出液管线(5)入口后安装在再循环管线(6)上。压力调节阀(8)可制成弹簧操作阀、回位弹簧阀或圆盘阀，其在再循环管线(6)上产生阻力，并且提供在排出液管线(5)上的液体流动。膜元件(3)可制成一个或几个反渗透膜，或者一个或几个中空纤维模块。净化液管线(4)和排出液管线(5)可配备有传感器或流量计(图中未示出)。另外，至少一个预过滤器(图中未示出)可在泵(2)前安装在原液管线(1)上，用作碳块或床过滤器。另外，至少一个后过滤器(图中未示出)可安装在净化液管线(4)上，用作中空纤维模块或碳块。
该系统还另外配备有控制面板(图中未示出)，例如用作控制器。
在区别特征内，所要求保护的系统操作如下。原液沿着原液管线(1)流过泵(2)进入膜元件(3)。净化液流向净化液管线(4)。排出液流入再循环管线(6)，其从那里部分地回到原液管线(1)，并且部分地回到排出液管线(5)。在开始时，更大量的排出液沿着排出液体管线(5)流出系统，但是随着时间膜元件(3)堵塞，越来越大量的液体流入再循环管线(6)。同时，净化液和排出液之间的比例相同。有两种可能。由于净化液管线(4)和排出液管线(5)制造为管道，因此选择管道直径以保持净化液和排出液之间的必要比例，例如4:1(图中未示出)。或者在排出液管线(图1)上安装流量调节器(7)，其设置净化液和排出液之间的必要比例。因此，在系统运行期间，与膜元件(3)容量的变化无关，供应给用户的净化液的量将是恒定的。随着时间膜元件(3)的容量减小，流向排出液管线(5)的液体的量将增加。但是同时仅有预定量的液体沿着排出液管线(5)流动。因此，当额外量的液体将流入排出液管线(5)的入口时，压力将升高。压力调节器(8)安装在再循环管线(6)上，用作弹簧阀。压力调节器(8)中的弹簧由于排出液的超压而收缩，并且排出液通过压力调节器(8)流入再循环管线(6)，然后进入泵(2)。
与最接近的类似物相反，所要求保护的发明中唯一的可变参数是再循环管线(6)中的压力。此压力用于产生排出液和原液的总流量，提供原液供给速度与净化液和排出液抽出的总速度之间的比例大于1。
本发明的描述提交了本发明的优选实施方式。其可在权利要求的所要求保护的集合内改变，因此本发明的宽泛使用是可能的。

Claims (3)

1.一种液体净化系统，具有在净化液和排出液之间的预定比例，所述液体净化系统包括：原液管线，配备有泵；膜元件，连接到净化液管线和再循环管线，所述再循环管线配备有压力调节器，并连接到排出液管线，其特征在于，所述液体净化系统构造为自主维持压力不小于执行过滤过程所必需的压力，因为所述压力调节器制造为机械弹簧阀，并且原液供给速率与抽出的净化液和排出液总速率之间的比例大于1。
2.根据权利要求1所述的液体净化系统，其特征在于，所述排出液管线配备有液流调节器。
3.根据权利要求1所述的液体净化系统，其特征在于，所述排出液管线和所述净化液管线的直径之间的比例提供了所述排出液管线上的液体流速和所述净化液管线上的液体流速之间的恒定比例。
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