CN111989297A - 用于处理饮用水的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于饮用水处理的装置(10)，用于在通过反渗透处理饮用水时改善半透膜的使用寿命或反渗透设备的产率，该装置具有至少一个反渗透容器(2)，其被至少一个半透膜(11)分为至少两个室(21、22)，其中第一室(21)具有待处理水的入口和用于浓缩物的出口，以及具有用于经处理的水的出口的第二室(22)，其中所述装置(10)包括至少一个压力容器(4)，其经由管路(43)与用于经处理水的出口连接，其中所述装置(10)被设计成在静止操作状态下，经处理的水从压力容器(4)出来通过半透膜(11)流入第一室(21)。

Description

用于处理饮用水的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于处理饮用水的装置和方法。

背景技术

已知在用于水处理的方法的范围内借助反渗透(“逆向渗透”、“RO”)处理饮用水。在此，使用反渗透设备，其中将半透膜如此布置在容器中，使半透膜将容器分为两个室。半透膜对于被溶解在水中的一种或多种物质是不能渗透的。借助于半透膜，可以通过将原水(“进料”)引入容器并在此通过向膜挤压的压力来降低这些物质在水中的浓度。

在此，水分子穿过膜并且在此离开第一室，其中相关的溶解的物质由膜阻挡并且聚集在第一室中。穿过膜的水分子到达容器的第二室中，并且形成从反渗透设备作为所谓的“渗透物”取出的水的主要组分。由半透膜阻挡的物质在所谓的“浓缩物”或“废水”中富集。

反渗透设备通常操作如此之久，直到其由于膜的污染和结垢而导致出现差的效率，使得不再值得继续操作并且膜必须被更换或清洁。

在非连续操作中使用的反渗透设备的另一缺点在于，在待命(Stand-by)操作中，在RO膜的进料侧或浓缩物侧存在液体，通常是水，其具有溶解的盐或有机成分的离子浓度，该浓度的值是进料与浓缩物之间的浓度的平均值。离子的浓度可以借助于水的电导率来检测。

以下实施例说明了该问题。反渗透的“产率”在此作为实际上无盐的渗透物量和输入量之间的比例给出。该值越高，则出现越少的浓缩物。

情况1：在输入流的电导率为500μS/cm(每厘米微西门子)且反渗透产率为50％的情况下，浓缩物中的电导率为约1000μS/cm。这导致在膜的浓缩物侧的750μS/cm的平均浓度。

情况2：在输入流的电导率为500μS/cm(每厘米微西门子)且反渗透产率为75％的情况下，浓缩物中的电导率为约2000μS/cm。这导致在膜的浓缩物侧的1250μS/cm的平均浓度。

因此，在浓缩物和渗透物之间存在浓度梯度，其通常大于20μS/cm。因此，在操作期间被阻挡至少98％的盐、重金属和其它污染物在待命状态中仍然扩散到渗透物侧。扩散在浓度平衡时才结束。因此，在待命状态中几分钟之后渗透物就会被污染。

这是因为每个膜具有一定的盐阻挡率。这在此以98％表示，一些制造商还规定95％的盐阻挡率。因此，少量的盐，即2％或5％，仍然到达渗透物侧，因为事实上没有完全阻挡所有物质的膜。在待机模式中，这种物质输送通过扩散发生，因为粒子从高浓度区域(即从膜的浓缩物侧)移动到低浓度区域(即膜的渗透物侧)。

扩散是无外部影响介入的浓度差平衡，是由于布朗分子运动而作为自然发生的物理过程。在分布不均匀的情况下统计学上更多的粒子从高的浓度或粒子密度的区域向低的浓度或粒子密度的区域运动，反之亦然。扩散还导致通过半透膜的物质交换，其中溶解的分子从高浓度迁移到低浓度溶液。因此，在相对短的时间内，渗透物中物质的浓度的增加不微小。这是不希望的。

当反渗透在桌子下的“使用终端(Point of Use)”处时，停滞时间，也就是“待机”状态的持续时间非常长，因为每天仅取出少量升的水；因此，导致少量的用水(Wasserbezug)。因此渗透质量在用水开始时大多非常差。

因此，渗透物可以不时地被冲洗。然而，这里的问题是，冲洗管路在此与废水通道连接并且因此细菌能够进入渗透物中。

发明内容

与此相对，本发明的任务在于，至少减少现有技术的所述缺点。

本发明的目的尤其在于，提供一种用于借助反渗透处理饮用水的方法和装置，其改善了半透膜的使用寿命或反渗透设备的产率。

本发明的另一目的尤其是提供一种用于借助反渗透处理饮用水的方法和装置，其中在非连续操作中减少并且尤其基本上防止了渗透物的回盐化(Rückversalzung)。

借助于本发明的解决方案

本发明的目的已经通过一种用于处理饮用水的方法实现，其中在取出操作状态下将待处理的饮用水在反渗透操作中被传送通过半透膜并且被分成渗透物和浓缩物，并且其中在静止操作状态下将部分渗透物借助于过压通过膜并且由此在膜的浓缩物侧上挤出浓缩物并且如有必要分离在膜的浓缩物侧上存在的沉积物。

本发明还通过一种用于处理饮用水的装置实现，该装置具有至少一个反渗透容器，该反渗透容器被至少一个半透膜分成至少两个室，其中第一室具有用于待处理的水的入口和用于浓缩物的出口，并且第二室具有用于已处理的水的出口，并且其中该装置包括至少一个压力容器，该压力容器与用于已处理的水的反渗透容器的出口以液体输送的方式连接，其中该装置构造成使得在静止操作状态下，从压力容器中离开的经处理的水通过半透膜流入第一室。

根据本发明，单独使用纯渗透物来反冲洗膜。没有其它流体，尤其是没有气体如压缩空气或类似物被导入到渗透物管路中，以将渗透物与在取出状态中的流动方向相反地从第二室的侧面出来通过膜压到第一室中。因此，本发明允许用于处理饮用水的装置的特别简单且卫生的结构方式。

通过根据本发明的反冲洗，抵消了上述从膜浓缩物侧到渗透物侧的不希望的扩散。渗透物将浓缩物挤到半透膜的浓缩物侧上。因此，优选在膜两侧的电导率低于100S/cm(每厘米微西门子)，在待机模式期间渗透物不会加浓。压力罐越大，越多的浓缩物可被挤出，并且在静止工作状态或停滞阶段之后导电性越小。

根据本发明，在取出停止期间，渗透物因此流入压力罐中，由此渗透物储存被设置在压力罐中并且被加压，其中由于该压力，在静止操作状态期间，存储在压力罐中的渗透物至少部分地借助于过压通过膜，从而将浓缩物挤出到膜的浓缩物侧上，并且从而分离如有可能存在于膜的浓缩物侧上的沉积物。

在此，作为“第一”室或“第二”室的名称仅仅是为了区分构件而选择的。

为了设置浓缩物流和渗透物流之间的比例，在本发明的范围内，尤其可以在浓缩物管路中使用节流装置。节流装置可以简单的方式构造为挡板或节流阀、节流活门或毛细管或者例如也可以是所谓的“流量限制器”，其通过文丘里喷嘴来实现节流。原则上，限制浓缩物的流量的任何装置都可以用于设置浓缩物流和渗透物流之间的比例。甚至可以在浓缩物管路中使用压力罐，因为通过提高的反压也可以节流流量。渗透物的电导率的测量同样是可能的，并且因此渗透物流与浓缩物流的比例的调节是可能的，例如通过调节阀。

为了实现膜的更长的使用寿命和/或更好的设备效率，根据本发明，将压力罐安装在渗透物侧上。通过本发明可以通过这个压力罐对RO膜反冲洗。在此，渗透物管路与废水通道之间没有连接，该渗透物管路连接于反渗透容器的第二室的出口。浓缩物侧上的水，即反渗透容器的第一室中的水，在根据本发明的反冲洗期间被渗透物挤压，所述渗透物以低压经由膜运输到浓缩物中。在反洗之后，渗透物质量小于100μS/cm的水尤其存在于浓缩物侧。第一室的内容物和第二室的内容物之间的跨越半透膜的浓度梯度借助于本发明近似为零。

因此，本发明在每次从装置中取出水时并且这与停滞时间无关地总是实现非常好的水质量。

此外，根据本发明，所谓的“水垢”即由难溶物质如CaCO₃、SiO₂、CaSO₄等导致的覆盖层形成(Belagbildung)和/或所谓的“污垢”，即尤其由微生物(“生物污垢”)对膜的污染，通过渗透物反冲洗而总是从半透膜分离。由此，借助于本发明，可以以超过75％的产率持续地运行反渗透。

本发明主要涉及用于家庭饮用水的所谓的桌下反渗透设备。另外，对于这种设备，如果反渗透提供的功率太小，则可以接入另一个压力罐，以在打开与该装置相关联的水龙头时可靠地给出足够量的水。这个额外的压力罐在桌下反渗透设备中位于渗透物侧，并且应该确保总是能够取出足够大量的渗透物。朝向膜侧安装有止回阀，以防止膜由于罐的高压(＞2bar)而损坏。

因此，该额外的压力罐的功能是与根据本发明的压力罐正好相反的输送，渗透物通过该压力罐被反输送通过反渗透设备。

因此，此压力罐也可以是这样的罐，其中存在于压力下的气体储存器、例如空气储存器通过膜或活塞被压缩，从而将水保持在至少所需的压力下。

在通常的反渗透设备中，通过回流阻止器来确保渗透物管路中的压力罐不会在错误的方向上被排空。这也将损坏用于反渗透的膜。

不同于这样的回流阻止器，根据本发明，操作反渗透以相反方向以清洁半透膜或将浓缩物从压力容器中通过反渗透容器的第二室挤出，使得浓缩物从第一室挤出。为此，压力罐设置在渗透物侧上。取而代之地，例如也可以如在下面再详细描述的那样使用泵。如果在本发明的范围内需要额外的压力罐以维持足够大的渗透物输出，则其应当位于根据本发明的反冲洗罐的后面并且通过阻止回流到RO侧来保护。

在已知的反渗透设备中，浓缩物侧用水冲洗，而根据本发明，在冲洗模式中，渗透物侧被施加压力，使得水在另一个方向上流动穿过膜。由此，在膜上或在膜附近的污物和结块以及高浓度的离子被去除。因此，膜的使用寿命显著增加。

此外，通过根据本发明的穿过半透膜的回流，水在浓缩物侧被挤出并且具有与在相对侧上类似的低的电导率。因此，从开始时，在渗透物侧存在具有低电导率的水。

本发明的优选实施方式和改进方案可以从从属权利要求、说明书以及附图的内容中获知。

在一个有利的实施方式中，压力容器的容量在大约0.1L至5L的范围中，优选地，压力容器的体积为大约1L。因此，实现了以一定的尺寸来构造该装置，所述尺寸允许在普通家庭中、尤其是厨房或浴室中以桌下安装来运行。

根据本发明的另一有利的实施方式，所述装置被构造用于无电流的运行。也就是说，仅安装有引导水的管路并且运行仅液压地进行。为此，本发明设置，压力容器包括弹性材料。弹性材料的尺寸被特别地设计并布置成，使得其在装置的取出操作状态下被拉伸，进而在弹性材料中设置复位应力，该复位应力导致在装置的静止操作状态下材料的松弛，从而使处理后的水从压力容器出来通过半透膜返回到第一室中。

在第一变型方案中，这通过压力容器包括弹性膜来实现。为此，优选使用具有橡胶膜的压力容器，该装置因此无电流地运行。由于在水取出期间和因此在用渗透物填充压力容器期间在压力容器中建立的压力，该压力由此尤其高于反渗透容器的第二室和第一室中的压力，在此从压力容器进行根据本发明的反冲洗。

在本发明的另一实施方式中，压力容器被设计为由弹性材料制成的软管，特别是设计为硅酮软管。

如果取代常规的压力罐，根据本发明的这种改进方案，将弹性材料如硅酮软管用作“压力储存器和渗透物储存器”，则该硅酮软管在“填充”时或者在通流被节流时膨胀并且在管路压力又下降时又收缩。由此渗透物再次被挤压通过半透膜以进行反冲洗。

当在反渗透设备中使用硅酮软管来反冲洗或冲洗半透膜时，可以确定以下优点：

1.)硅酮软管在运行中比小的压力罐更卫生，因为使用硅酮代替EPDM并且存在较小的接触面，存在于硅酮软管中的渗透物的体积根据安装整体更换。

2.)安装尺寸较小。

3.)制造成本相对于压力罐更低。

4.)根据本发明的实施方式是少维护的，因为不必调节或控制预压力。“即插即用(PLUG&PLAY)安装是可能的。

5.)根据安装情况，在硅酮软管中没有水存在或者只有很少水。

6.)现有设备可以更容易地再配置。

7.)这种具有硅酮软管的“压力罐”可以任意扩展。通过本发明实现了模块化的结构方式。

8.)硅酮软管也可用作反渗透设备之后的渗透物储存罐。

特别地，作为替代实施方式，本发明提供了一种改进方案，其中，装置具有作为压力容器的存储容器，存储容器连接至泵。泵通过响应反渗透的关闭而开启，并对存储容器的内容物加压，使得用渗透物从存储容器中冲洗膜。因此，在本发明的范围内，所述装置也可以用电流来驱动。

因此，通过根据本发明的自动反冲洗，一方面，反渗透容器的半透膜的浓缩物侧上的污物和结块被剥离，并且经由浓缩物管路被输送到废水中。另一方面，通过反冲洗RO膜，残留在浓缩物侧上的水也被渗透物挤出。根据本发明，这两个过程通过渗透物侧上的过压来进行。为了产生该过压，存在不同的可能性，如上述两种可能性，本领域技术人员在本发明的范围内根据预设的框架条件例如期望的取出量、原水的质量和/或期望的待机时间来选择并且也可以累加地使用这两种可能性。对于实现本发明的这些优点来说重要的是，装置在渗透物侧不与废水管路连接。

为了支持清洁效果和消毒，在本发明的范围中，可向原水中加入消毒剂，例如氯，例如作为氯气Cl₂。为此，在本发明的另一个实施方案中，该装置具有用于氯的添加装置。添加装置与待处理水的管路连接，尤其与用于待处理水的反渗透容器的第一室的入口连接。

添加装置例如可以在钢气瓶或氯桶中提供氯气，其中来自相关容器的氯气通过至少一个计量调节器借助于注射喷嘴混合到原水中。注射所需的压力通过增压泵产生，该增压泵是添加装置的一部分。计量调节装置为了所使用的原水的期望的消毒作用而调节所需的氯气量，其由技术人员事先确定。

然而，在本发明的范围内，添加装置也可以设计用于其它氯化工艺，例如通过计量泵将次氯化钠或溶解的次氯化钙添加到原水中。

根据本发明，氯可以在渗透物侧再次从渗透物中除去。本发明的这种改进方案在饮用水的氯化被禁止的国家中使用。为此，本发明提供了一种具有用于消毒剂、特别是用于氯的吸收装置的装置，该吸收装置连接到渗透物的管路，特别是连接到用于经处理的水的反渗透容器的第二室的出口。特别是将吸收装置设计成碳块或活性炭过滤器。

因此，还确保了在根据本发明的反冲洗过程中，半透膜不会被施加消毒剂，例如氯。在所谓的停滞阶段，即待机状态期间，没有氯或其它消毒剂与膜接触，因为氯或其它消毒剂通过吸收装置从渗透物中去除，并且用干净的渗透物进行反冲洗。这同样提高了膜的使用寿命，因为仅在水取出时膜被施加氯或其他消毒剂。

在本发明的一个有利的改进方案中，反渗透容器构造为滤烛。因此，可以非常紧凑地构造根据本发明的装置。

本发明的范围内，相应的滤烛尤其如此构造，即，入口和出口集成到可位置固定地安装的基本单元中，并且反渗透容器作为可拆卸地与基本单元连接的更换单元存在。由于其与可更换反渗透容器相连接的简单结构，这种借助反渗透对饮用水进行处理的装置特别适用于私人家庭使用。

如果作为更换单元存在的反渗透容器的膜最终通过污垢和水垢负载过重，则反渗透设备可以很容易地被更换。由于根据本发明的装置的模块性，其具有滤烛作为反渗透容器，因此更换过程在此是可设想的简单。在第一次投入运行之前，安装基本单元，例如固定地安装在饮用水管路中。在随后的反渗透容器的更换中则不再牵涉到基本单元。相应地，也可以由非专业人士毫无问题地进行更换。

为了能够简单地更换反渗透容器，在优选的实施方式中，能够位置固定地安装的基本单元具有用于更换单元的容纳部，优选更换单元能够旋入到该容纳部中。优选地，该容纳部具有内螺纹并且更换单元具有与此匹配的外螺纹。

当然也可以考虑其它技术可能性，例如卡锁连接，用于基本单元和更换单元的可拆卸的连接。

用于反渗透容器的滤烛优选是具有卷结构的滤烛。优选地，它包括一个反渗透膜，该反渗透膜绕着用于收集和排出渗透物的穿孔的管(简称：渗透物收集管)缠绕。在优选的实施方式中，这种反渗透容器具有双面粘合或焊接的膜袋，膜袋在其开口端连接于渗透物收集管并缠绕在管周围。在膜袋内部以及在膜袋的卷绕的层之间的间隔保持垫能够实现在渗透物侧和浓缩物侧上水的输入和排出。

特别优选地，膜以柱形的卷的形式存在，其具有两个端侧的端部，下面也称为第一和第二端面。在容器内部，该卷优选地以如下方式布置，即，第一端面指向头部的方向，而第二端面指向底部的方向。

上述根据本发明的用于处理饮用水的装置可以有利地用在用于家庭饮用水的桌下反渗透设备的范围内，该设备包括这种装置以及用于供应待处理水的原水管路、用于经处理的水的取出管路和用于排出浓缩物的废水管路。

因此可以以简单的方式获得饮用水，例如通过将这种桌下反渗透设备安装在厨房的工作台下方，该厨房具有用于水槽的水连接件作为原水管路的供应并通过相应的水龙头取出。特别地，当用于处理饮用水的装置的反渗透容器被设计为滤烛时，桌下反渗透设备的尺寸相对于常规设备而言可以显著减小，这对于安装在家庭常用的水槽下方而言是极其有利的。

在优选的实施方式中，在此，桌下反渗透设备具有截止阀，该截止阀将原水管路和取出管路连接成，使得在打开阀时同时将待处理的水输送给反渗透设备并且取出经处理的水。此截止阀可以与水龙头的阀连接或者取代该阀。

在本发明的范围内，截止阀也可以这样构造，使得在关闭水龙头的阀时确保用于处理饮用水的装置能够由原水填充并且从而建立压力。如果打开水龙头的阀，则因此可以立即取出水。由于根据本发明的实施例的截止阀中断取出而不是原水的流入，所以浓缩物侧，即反渗透容器的第一室被恒定地流过。

截止阀尤其可这样构造，使得它在水取出结束之后、即例如在关闭所述水龙头之后，仍然允许原水流动通过所述浓缩物侧一段时间，直到在所述渗透物侧上再次建立压力，特别是所述压力容器再次处于压力下。只有这时截止阀才关闭浓缩物侧的原水流。

一种用于反渗透设备的截止阀例如是在文献US 2011/180464A1中描述的。

截止阀使原水管路和取水管路如此连接，使得在打开阀时同时输送反渗透的待处理的水并且取出经处理的水，在本发明的另一实施方式中，所述截止阀也可以沿流动方向观察定位在反渗透容器的第一室之前，即在浓缩物侧，其中，用于处理饮用水的装置还包括压力监视器，所述压力监视器沿流动方向观察定位在反渗透容器的第二室之后，即在渗透物侧，并且所述压力监视器与关闭阀通信地连接。如果截止阀关闭，则从第一室中出来没有压力施加在反渗透容器的膜的浓缩物侧上，因为没有水流入到第一室中。然后，在根据本发明的压力存储器的作用下，经处理的水从渗透物管路出来被输送到第二室中并且因此通过膜。因此，即使设备是静止的，浓缩物侧的输入水也至少部分地被渗透物挤压。

本发明还提供一种特别是使用上述装置的用于饮用水处理的方法，其中在取出操作状态下待处理的饮用水在反渗透操作中被输送通过半透膜，并分成渗透物和浓缩物，其中将渗透物的第一部分作为处理后的饮用水取出。在此，在取出操作状态中，渗透物的第二部分流入压力罐中，由此渗透物存储装置被施加到压力罐中并且被置于压力下。在根据本发明的方法中，在静止操作状态下，渗透物在渗透操作期间从压力罐被出来输送通过半透膜。由此进行反冲洗。

因此，本发明在每次从装置中取出水时能够实现非常好的水质量。这有利地与待处理的水在被取出之前已经部分地存在于反渗透容器中的时间长短无关。此外，通过反冲洗总是去除作为覆盖层积聚在半透膜上的难溶的物质，例如CaCO₃、SiO₂、CaSO₄等。

为了使该半透膜遭受尽可能低的机械负载，并因此使该膜具有长的使用寿命，在根据本发明的方法的一个改进方案中，设置了施加在该半透膜上的用于输送渗透物通过该半透膜的压力差，该压力差在0.05bar至1bar的范围内，优选在0.1bar至0.5bar的范围内，特别优选为0.2bar至0.4bar。

在根据本发明的方法的另一个有利的实施方案中，如此进行该方法，使得在反冲洗之后在半透膜的浓缩物侧上在静止状态下水的电导率具有小于100μS/cm的值。此外，在本发明的范围内，该方法可以如此进行，使得浓缩物侧和渗透物侧之间的跨越半透膜的浓度梯度在反冲洗后的静止状态下基本上为零。

由于借助于本发明在浓缩物和渗透物之间的这种低浓度梯度，存在于浓缩物中的盐、重金属和其它有害物质可以在静止状态下相应地更少地扩散到渗透物侧。由此避免了在静止状态下对渗透物的污染。

附图说明

下面参照附图借助实施例详细阐述本发明。相同和相似的构件在此设有相同的附图标记，其中，不同实施例的特征可以相互组合。

显示：

图1是根据第一实施方式的用于处理饮用水的装置的示意图，该装置具有反渗透容器，其作为用于饮用水的桌下反渗透设备的一部分安装在厨房工作台下方，

图2示出了根据本发明的第二实施方式的用于处理饮用水的装置的示意图，

图3示出了根据本发明的第三实施方式的用于处理饮用水的装置的示意图，

图4示出了阀如何用于在图1-3所示的饮用水处理装置的示意图，

图5示出了根据本发明的第四实施方式的用于处理饮用水的装置的示意图

和

图6示出了根据本发明的第三实施方式的用于饮用水处理装置的以滤烛形式的反渗透容器的示意图。

具体实施方式

在图1中，在厨房工作台8下方布置了用于家庭饮用水的桌下反渗透设备1000。桌下反渗透设备1000包括用于处理饮用水的装置10，该装置10具有反渗透容器2和压力罐4。

该桌下反渗透设备1000此外具有原水管路1以及用于经处理的水的管路3。通过原水管路将输入水输入装置10。通过取出管路3能够从装置10取出在运行中经处理的水。

在本发明的范围内，桌下反渗透设备还可以附加地具有另一压力存储器。此压力存储器可布置在反渗透容器2的渗透物侧上并且通过回流阻止器相对于此被保护。这种另外的压力罐被施加压力，该压力在管路中紧接在另外的压力罐之前控制，并且定位在水龙头之前。在图2中示出了与这种附加的压力罐400相结合的桌下反渗透设备1000的一个实施方式。如果打开水龙头，则另外的压力罐400确保始终能够通过水龙头以足够的压力放出渗透物。

然而，根据本发明的用于通过渗透物来反冲洗反渗透容器2中的半透膜的压力罐4是以无回流阻止器的方式连接的，并且在反冲洗期间，压力罐4将比管路压力更低的压力(在约0.05bar至1bar的范围之间)施加到膜上。

为了能够在入口侧与安装情况无关地提供足够的、优选恒定的压力，在本发明的范围内也可以在输入管路中设置例如电操作的泵。

如图1进一步所示，反渗透容器2包括第一室21和第二室22。半透膜11布置在室21、22之间。

装置10和桌下反转渗透装置1000在取出状态下运行时，将例如具有500μS的电导率的输入水输送给装置10并从而输送给反渗透容器2并通过半透膜11。在此，在第一室21中保留了在输入水中溶解的物质，从而产生浓缩物。例如，电导率为1000μS的浓缩物可通过浓缩物管路6从装置10排出，并且通过废水管路7丢弃。

在将输入水输送通过半透膜11期间，在装置10和桌下反渗透设备1000的操作期间，水在取出状态下以显著降低的溶解物质的浓度到达第二室22中。此渗透物经由管路3作为经处理的水被取出。

当阀81关闭时，通过管路43将渗透物填充到与渗透物管路3连接的压力罐4中。截止阀5在关闭81之后还保持打开，直至压力罐4被填充。

这纯液压地进行。压力容器4例如具有在大约0.1L至5L之间的范围中的容量，其中，优选地，压力容器的容积为大约0.5L至1L。

在下面的表格中说明了来自根据本发明的用于处理饮用水的装置的运行的测量值，所述装置具有容量为750mL的压力罐。

对于基于上述表格的测量，使用具有750mL渗透物的压力罐进行反冲洗。“时间”是开始取出之前的静止状态时间。在表中，除非另有说明，它以分钟为单位进行标示。“峰”说明了在取出位置处开始取出时所取出的渗透物的高浓度，也就是所取出的渗透物在取出操作状态开始时直接的电导率。所需的“直到峰消失的体积”总是小于或等于压力容器的体积750mL。为了在约一天的停滞之后还能在取出开始时仍可靠地保持100μS/cm的电导率(“峰”)，压力容器的容积可以提高，例如提高到1L。

作为压力容器也可以使用与泵(未示出)连接的储存容器(未示出)。在取出状态中，在这种情况下还尤其是液压地将经处理的水输送到储存容器中。

当不进行取出时，装置10和因此的桌下反渗透设备1000处于静止状态。这也被称为“待机状态”。当通过在取出状态下流入室21中并且因此流到膜11上的水而移除了压力时，在此通过在压力罐4中建立的压力，当进入静止状态时，通过从压力罐4输送的渗透物，产生从第二室22的侧面出来到膜11上的压力。

在进入静止状态之后排空压力罐4直至压力罐4与第一室21之间的在取出状态期间建立的压力差平衡，这引起根据本发明的具有上述优点和效果的半透膜的自动反冲洗。

如果将与泵(未示出)连接的储存容器(未示出)用作压力容器，则将泵如此连接，使得泵在运行中响应于渗透物的取出的结束，从而将存储在储存容器中的经处理的水输送至反渗透容器2的第二室22中并通过半透膜11。

由于从第二室22到第一室的反冲洗展示了半透膜在渗透方向而非反渗透方向的运行，其中在取出阶段之后渗透物存在于第二室22中，浓缩物存在于第一室中，因此较小值的压力就足够用于实现反冲洗，其中该压力借助于压力罐或泵来施加。

特别地，如果装置10还以消毒的目的配备有用于氯的添加装置(未示出)以用于负载原水的情况，则装置10还具有吸收装置以在取出经清洁的水之前再次去除氯。为此，在所示的实施例中设置活性炭块9。

桌下反渗透设备1000还具有截止阀5，该截止阀5将原水管路1和取出管路3连接成，使得在打开阀5时同时将待处理的水输送到反渗透设备，并取出经处理的水。在此，截止阀5能够与水龙头80的阀81连接或者取代所述阀。

在装置10的操作期间，截止阀5使得当水龙头80的阀81关闭时，用于处理饮用水的装置10填充有原水。如果打开水龙头80的阀81，则由于水已经具有相应的压力，因此可以立即取出水。

在图2和3中示出本发明的其它实施方式，其中为了说明截止阀5的功能，截止阀5两件式地示出。然而在实际的实施方案中截止阀是一件式的构件。这在图4中示出。

在本申请的范围内，除了术语“截止阀”之外，也使用对应于“Shut-Off Valve”的表述“关闭阀”。

截止阀5在取出水时打开原水到渗透设备的浓缩物侧中的进入流。在结束取水之后，即例如在关闭水龙头之后，截止阀确保原水仍然流动通过浓缩物侧这样长时间，直到在渗透物侧上再次建立压力，特别是压力容器再次处于压力下。只有这时截止阀才关闭流至浓缩物侧的原水供应。为此，截止阀比较浓缩物侧和渗透物侧之间的压力，并且在低于由结构类型决定的压力差的情况下关闭流至浓缩物侧的原水供应。

为此，截止阀5可具有两个通路50、51，这两个通路通过相互对应的膜接触。

特别地，截止阀5设置用于具有反渗透容器2的用于处理饮用水的装置中，并且包括限定内部空间的壳体，该内部空间通过水入口连接至入水管路1并且通过水出口连接至浓缩物管路6并且因此连接至废水管路7。此流体路径是截止阀5的第一通路50。此外，阀5的内部空间通过其第二通路51与渗透物管路3连接。

此外，截止阀5例如可以具有两个活塞，所述活塞连接至膜板(Membranplatte)处并且构造成选择性地打开和关闭所述第一通道50。此外，至少一个另外的膜被连接到活塞和膜板。当改变渗透物压力时，活塞响应于第二通路51中的渗透物压力变化由于至少一个膜的偏转而打开或关闭第一通路50。因此，膜板、活塞和至少一个另外的膜形成液压开关装置，其在图4中的示意性图示中设有附图标记55。

关闭阀的第一通路50或第二通路51的关闭或打开仅通过在关闭阀的通路中两个膜的布置来进行。

当使用者关闭、即例如关闭水龙头80的阀81时，关闭阀5的第一通路50仍保持打开。在压力存储器4填充期间，系统中的压力升高，直至达到特定的压力。由此降低了通路50、51之间的压力差。从取决于结构类型的最小压力差开始，阀5由膜关闭，使得没有其它水流过浓缩物侧，即反渗透2的第一室。

根据本发明，单独使用纯渗透物进行膜的反冲洗。没有其它流体，尤其是没有气体如压缩空气或类似物被导入到渗透物管路3中，以将渗透物与在取出状态中的流动方向相反地从第二室22的侧面通过膜11压入到第一室21中。因此，本发明允许用于处理饮用水的装置10的特别简单且卫生的结构方式。

在图2和图3中示出了另外的实施方式，其中压力罐的功能由弹性材料制成的容器承担，该材料在取出状态中填充有经处理的水并且因此被拉伸，使得在弹性材料中产生与该拉伸相对应的复位应力。在静止操作状态下，该复位应力可用作将渗透物从由弹性材料制成的容器由渗透物管路穿过膜11并推入第二室22中的压力。

在图2所示的实施方式中，由弹性材料制成的容器被设计为软管41，其通过管路43连接在渗透物管路3上。软管41尤其能够构成为硅酮软管。定位于管路43的末端的、由弹性材料制成的容器41设有压力监控阀411，当在容器41中达到的压力超过由于弹性材料的膨胀特性所致的限制时，压力监控阀411打开。

在本发明的在图3中示出的实施方式中，将该安全功能集成到关闭阀的第二通路51中。压力容器构造成在运行状态中被流过的、由弹性材料构成的容器40，例如构造成硅酮软管。弹性材料构成的容器40填充有经处理的水，并且弹性材料膨胀。在静止操作状态下，由于复位应力，该膨胀被消除，并且在阀81关闭的情况下，将渗透物从容器40通过渗透物管路3挤压返回到第二室22中并且通过膜11。

尤其根据渗透物管路和反渗透容器的流动阻力以及渗透压如此确定容器40、41的直径、长度和壁厚，使得其在取出操作状态下在弹性材料中建立足够大的复位应力，以确保在静止操作状态下膜的反冲洗。

在图5中示出了桌下反渗透设备1000，其通过附加的压力罐400来运行。这个附加的压力罐400布置在沿该桌下反渗透设备1000的流动方向位于水龙头的阀81之前的渗透物侧。此外，在图5中，增压泵500在原水1进入到桌下反渗透设备1000之前示出。这在本发明的范围内，也可以替代附加的压力罐400设置。

在本发明的一个有利的实施方式中规定，整个设备被封装，从而使得桌下反渗透设备1000必要时与增压泵500和/或附加的压力罐400(包括止回阀450)一起布置在壳体中。

图6以剖视图示出了以滤烛100形式的反渗透容器的优选实施方式的示意图。该设备包括位置固定地安装的基本单元101和作为更换单元102的反渗透装置。该设备包括由塑料制成的壳体103，该壳体具有底部103a和头部103b。

在壳体103中布置有呈柱形的卷104形式的反渗透膜，所述卷具有第一端面104a和第二端面104b。渗透物收集管105位于该卷的中心。卷104经由适配器106连接到头部103b。适配器106为进入的水和离开的渗透物以及浓缩物提供入口和出口，即进入开口107、离开开口108和离开开口109。此外，适配器提供进入通道107a和离开通道108a和109a，其中通道108a将离开开口108连接到渗透物收集管105，而浓缩物经由离开通道109a供给到离开开口109。

更换单元102通过螺纹连接与基本单元101连接。为此目的，基本单元101具有内螺纹110，更换单元103具有外螺纹111。密封件112和114定位在基本单元101和更换单元102之间的离开开口108和109的区域中。另一个密封件113位于螺纹110或111的区域中。

基本单元101包括用于将在更换单元102中待处理的含盐水的入口115、用于在更换单元中形成的渗透物的出口116和用于在更换单元102中形成的浓缩物的出口117。如图所示，当更换单元102旋入在基本单元101内时，则入口115连接到进入开口107，出口116连接到离开开口108，并且出口117连接到离开开口109。

基本单元101还可以包括掺杂装置(Verschneideeinrichtung)118和/或123以及可能的控制装置119。借助掺杂装置118可以将从反渗透装置102中离开的渗透物与通过入口115进入到基本单元101中的含盐水混合。从反渗透装置102离开的渗透物可借助于掺杂装置123与浓缩物混合。借助于控制装置119，能够控制从反渗透装置102离开的浓缩物的流量，并且因此能够间接地控制反渗透装置102中渗透物的形成。

待处理的水或所产生的渗透物和浓缩物在装置100内的流动方向由箭头示出。在运行中，含盐的水经由入口115进入到所述基本单元101中。水从这里经由进入开口107被供给到滤烛形式的反渗透容器的更换单元102中。水在此流经进入通道107a以及圆柱形卷104的护套121与压力容器的内壁122之间的间隙，流至第二端面104b处且然后沿着第一端面104a的方向轴向地流过卷，其中由此形成渗透物和浓缩物。

渗透物经由渗透物收集管105排出，而浓缩物从圆柱形的卷104的第一端面104a离开。来自渗透物收集管105的渗透物能够向上通过通道108a并通过离开开口108进入基本单元101。这里，渗透物进入由基本单元101和更换单元102围成的环形中空室120中。从那里将渗透物输送给出口116。从圆柱形卷104的第一端面104a离开的浓缩物经由离开通道109a流到离开开口109并且流入基本单元101。在那里，所述流体被输送到出口117。从出口117离开的浓缩物的量可以借助于控制装置119来调节，该控制装置119通常是阀。

对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明不限于上述实施例，而是可以以多种方式变化。特别地，所示出的实施例的各个特征也能够彼此不同地组合或者相互替换或者通过其他特征来补充。

附图标记列表

1 用于输入水、原水、待处理的水、进料的管路

2 反渗透容器

21 反渗透容器的第一室

22 反渗透容器的第二室

100 滤烛形式的反渗透容器

101 位置固定安装的基本单元

102 作为更换单元的反渗透装置

103 壳体

103a 壳体的底部

103b 壳体的头部

104 卷

104a 卷的第一端面

104b 卷的第二端面

105 渗透物收集管

106 适配器

107 用于进入的水的进入开口

107a 用于进入的水的进入通道

108 用于离开的渗透物的离开开口

108a 用于离开的渗透物的离开通道

109 用于离开的浓缩物的离开开口

109a 用于离开的浓缩物的离开通道

110 内螺纹

111 外螺纹

112 密封件

113 密封件

114 密封件

115 待处理的含盐水的入口

116 所形成的渗透物的出口

117 所形成的浓缩物的出口

118 掺杂装置

123 掺杂装置

119 控制装置

121 护套

122 内壁

3 渗透物管路，用于经处理的水的管路

4 压力罐，压力容器；或具有泵的储存存储器

40 流经的压力存储器；由弹性材料制成的容器，硅酮软管

41 端的蓄压器；由弹性材料制成的容器、硅酮软管

43 压力罐和渗透物管路之间的管路，压力罐和用于经处理的水的出口之间的管路

5 截止阀、关闭阀

50 第一通路

51 第二通路

55 开关装置；具有膜板和另外的膜的活塞

6 浓缩物管路

7 废水

8 厨房工作台，桌

80 水龙头

81 水龙头的阀

9 尤其用于消毒剂，例如用于氯的吸收装置；例如活性碳块

10 用于处理饮用水的装置

11 半透膜

1000 桌下反渗透设备

40 在渗透物侧上的附加的压力罐

45 止回阀

500 用于在输入管路中输送的原水的泵。

Claims (21)

1.一种用于饮用水处理的方法，所述方法尤其使用根据权利要求8至18中任一项所述的装置(10)或根据权利要求19至21中任一项所述的反渗透设备(1000)，

其中在取出操作状态

在反渗透操作中将待处理的饮用水输送通过半透膜(11)，并分成渗透物和浓缩物，

其特征在于

在静止操作状态期间，一部分渗透物借助于过压来穿过膜(11)并且由此在膜的浓缩物侧上挤出浓缩物并且在膜的浓缩物侧上分离可能存在的积聚物。

2.根据权利要求1所述的用于饮用水处理的方法，所述方法使用根据权利要求6至13中任一项所述的装置(10)或根据权利要求14或15所述的反渗透设备(1000)，

其特征在于

在取出停止期间，渗透物流入压力罐(4)，由此渗透物存储设置在压力罐(4)中并且被加压，并且由于压力，使得在静止操作状态下，存储在压力罐中的渗透物至少部分地借助于过压来穿过膜(11)，并且由此在膜的浓缩物侧上挤出浓缩物并且分离可能存在于膜的浓缩物侧上的积聚物。

3.根据权利要求1或2所述的用于饮用水处理的方法，

其特征在于，

施加在所述半透膜(11)上用于将所述渗透物输送通过所述半透膜(11)的压力差在0.05bar至1bar的范围内，优选在0.1bar至0.5bar的范围内，特别优选在0.2bar至0.4bar的范围内。

4.根据前述权利要求中任一项所述的用于饮用水处理的方法，

其特征在于，

在反冲洗之后，在静止状态的半透膜(11)的浓缩物侧上的水的电导率具有小于100μS/cm的值。

5.根据前述权利要求中任一项所述的用于饮用水处理的方法，

其特征在于

在反冲洗之后，在静止状态下在浓缩物侧和渗透物侧之间跨越半透膜(11)的浓度梯度被最小化。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于

仅在取出操作中，而不在静止状态中对输入水进行消毒。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于

仅将经处理的水在静止操作状态下用于反冲洗。

8.用于饮用水处理的装置(10)，所述饮用水处理尤其是根据权利要求1至7中任一项所述的方法进行，

具有至少一个反渗透容器(2；100)，

该装置由至少一个半透膜(11)分为至少两个室(21、22)，

其中第一室(21)具有用于待处理的水的入口和用于浓缩物的出口，和

第二室(22)具有用于经处理的水的出口，

其特征在于，

所述装置(10)包括至少一个压力容器(4)，所述压力容器与用于经处理的水的出口经由管路(43)连接，

并且其中，所述装置(10)构造成使得在静止操作状态下经处理的水从所述压力容器(4)出来通过所述半透膜(11)流回到所述第一室(21)中。

9.根据权利要求8所述的用于饮用水处理的装置(10)，

其特征在于，

所述压力容器(4)的容量在大约0.1L至5L的范围内，其中，优选所述压力容器(4)的容积为大约0.5L至1L。

10.根据权利要求8或权利要求9所述的用于饮用水处理的装置(10)，

其特征在于，

所述装置(10)被构造用于无电流的运行。

11.根据前述权利要求中任一项所述的用于处理饮用水的装置(10)，

其特征在于，

该压力容器(4；40；41)包括弹性材料，该弹性材料被如此设定尺寸并且被布置，使得该弹性材料在所述装置(10)的取出操作状态下拉伸，进而在该弹性材料中产生复位应力，该复位应力在该装置(10)的静止操作状态下导致材料松弛，从而使经处理的水从该压力容器(4；40；41)出来通过所述半透膜(11)返回到该第一室(21)。

12.根据权利要求11所述的用于饮用水处理的装置(10)，

其特征在于，

所述压力容器(4)包括弹性膜。

13.根据权利要求11或12所述的用于饮用水处理的装置(10)，

其特征在于，

所述压力容器(4)构造为由弹性材料制成的软管，尤其构造为硅酮软管。

14.根据权利要求8或权利要求9所述的用于饮用水处理的装置(10)，

其特征在于，

所述装置具有作为压力容器(4)的储存容器，所述储存容器与增压装置、尤其是与泵连接。

15.根据权利要求8至14中任一项所述的用于饮用水处理的装置(10)，

其特征在于，

所述装置(10)具有用于消毒剂的添加装置，所述添加装置与用于待处理的水的管路连接，尤其与用于待处理的水的反渗透容器(2；100)的第一室的入口连接。

16.根据权利要求8至15中任一项所述的用于饮用水处理的装置(10)，

其特征在于，

所述装置(10)具有吸收装置(9)，所述吸收装置(9)尤其用于消毒剂、例如氯，所述吸收装置与用于渗透物的管路(3)连接，尤其与用于经处理的水的反渗透容器(2，100)的第二室(22)的出口连接。

17.根据权利要求8至16中任一项所述的用于饮用水处理的装置(10)，

其特征在于

装置(10)在渗透物侧不与废水管路连接。

18.根据权利要求8至17中任一项所述的用于饮用水处理的装置(10)，

其特征在于

所述反渗透容器(100)构造为滤烛。

19.家庭中用于饮用水的反渗透设备(1000)，包括根据权利要求8至18中任一项所述的装置(10)以及用于供应待处理的水的原水管路(1)、用于经处理的水的取出管路(3)和用于排出浓缩物的废水管路(6、7)。

20.根据权利要求19所述的用于饮用水的反渗透设备(1000)，

其特征在于

所述反渗透设备(1000)包括截止阀(5)，所述截止阀将原水管路(1)和取出管路(3)连接成，使得在打开阀(5)时，同时将待处理的水输送给反渗透设备，并且取出经处理的水。

21.根据权利要求19或20所述的用于饮用水的反渗透设备(1000)，

其特征在于

所述反渗透设备(1000)具有水龙头阀(81)并且具有截止阀(5；50、51)，所述截止阀将所述原水管路(1)和所述取出管路(3)连接成，使得在关闭所述水龙头阀(81)时，所述截止阀(5)仍然一直打开，直到压力罐(4)被填充并且达到能预先确定的压差。

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