CN117916203A - 用于回收利用水的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于回收利用水以优化水处理的系统和方法。该系统和方法通常适用于生产浓缩物部分的水处理，诸如具有反渗透部件的水处理系统。

Description

用于回收利用水的系统和方法

背景技术

关于公共供水的质量的关注日益增加。

此外，在包括例如孤立的社区在内的许多情况下，无法获得对公共供水的访问。因此，个人或企业对水处理系统的使用已经增加，并且这些系统的优化是期望的。例如，从相同量的水源或输入的水中提取更多清洁水的方法和系统将是期望的。

发明内容

本公开描述了用于回收利用由水处理系统(诸如包括反渗透部件的系统)产生的水的系统和方法。在优选示例中，本公开的系统和方法回收利用由反渗透处理产生的浓缩物部分的至少一部分，其中回收利用的浓缩物然后被引导到水处理系统，该水处理系统进一步加工水。通过例如减少所需的给水量，浓缩物的回收利用提高了水处理的效率并降低了水处理的成本。

附图说明

图1示出了通过流体链接的水处理系统的水的流动，其中浓缩物不被回收利用，而是被送至废物处理装置。

图2示出了通过流体链接的水处理系统的水的流动，其中浓缩物根据回收利用浓缩物的一个示例。

图3示出了通过流体链接的水处理系统的水的流动，其中浓缩物根据回收利用浓缩物的另一个示例。

图4示出了通过流体链接的水处理系统的水的流动，其中浓缩物根据回收利用浓缩物的另一个示例。

图5示出了根据本公开的组件的一个视图，其中该组件具有五个流体链接的水处理系统。

图6示出了图5的组件的部件的近距离视图。

具体实施方式

本文中描述的系统和方法在其应用中不限于在该描述中阐述的或在附图中图示的部件的构造和布置的细节。另外，本文中使用的措辞和术语仅仅是为了描述的目的，并且不应被认为是限制性的。本文中“包含”、“包括”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变体的使用意味着包含其后列出的项目、其等同物和附加项目，以及仅由其后列出的项目组成的备选实施例。

本公开涉及用于在水处理期间回收利用或再循环水的系统和方法。在优选示例中，该系统和方法回收利用或再循环否则将被传送到废物处理装置的水部分。结果，与不回收利用通常被废弃的水部分的情况相比，产品水的产率增加。这里公开的系统和方法通过例如提高效率和降低总成本来优化已处理水的生产。水的回收利用包括其中使通过水处理产生的水部分经过相同或相似的水处理方法以改善或增加产品水产率的那些方法。

根据本公开，给水来自用于水处理目的的外部来源，诸如例如公共供水。输入水是流入水处理系统的水。在一些示例中，输入水完全是给水。例如，当水处理开始时，仅可输入给水。在其它示例中，输入水可以是给水和来自其它来源的水(诸如浓缩物)的混合物。

在优选示例中，本公开的回收利用方法通常适用于将给水加工成产品水部分和废弃水部分的水处理系统和方法。例如，当给水流入具有反渗透部件的至少一个水处理系统时，水处理系统产生产品水(或渗透物)部分和浓缩物部分，其中浓缩物通常具有比输入的给水更高浓度的杂质。浓缩物部分常常在没有进一步加工的情况下被送至废物处理装置。

根据本公开，通过反渗透处理形成的浓缩物的至少一部分被回收利用或再循环。例如，浓缩物可以流到至少一个水处理系统的至少一个入口，使得浓缩物经受由水处理系统的部件进行的进一步加工。

在优选示例中，浓缩物在流入至少一个水处理系统之前与非浓缩物水混合。在特别优选的示例中，回收利用的浓缩物部分在流过至少一个水处理系统的入口以进行进一步加工之前与给水混合。给水和浓缩物的混合降低了可能存在于浓缩物中的杂质的浓度，使得不超过水处理部件的规格。例如，反渗透膜的性能可能在高浓度的某些杂质下受到损害，或者膜可能变得被沉积物污染。

在一些示例中，浓缩物与给水混合，并流回到其中最初形成浓缩物部分的同一水处理系统。例如，用户的家庭可以具有采用反渗透部件的单个水处理系统。给水可以流入单个系统，产生产品水和浓缩物。由单个系统生产的浓缩物的一部分被回收利用并与给水混合。给水和浓缩物的混合物可以流回到单个水处理系统的入口。在优选示例中，可以有浓缩物的回收利用和加工的多个循环，使得在多轮回收利用期间从浓缩物产生更多产品水，并且需要输入更少的给水。

在一些示例中，浓缩物可以流回到最初产生浓缩物的同一(第一)系统，或者可以流到流体链接到第一净化系统的至少一个水处理系统。在一些示例中，来自两个或更多个水处理系统的浓缩物可以汇集并流到至少一个流体链接的水处理系统。根据本公开，至少一个水处理系统可以相对于流入系统的水流体链接，或者可以相对于从系统流出的水流体链接，或者可以相对于流入系统和从系统流出的水都流体链接。例如，水处理系统可以相对于输入水、产品水和浓缩物流体地链接。

在根据本公开的示例中，至少两个水处理系统流体链接，或者至少三个系统流体链接，至少四个系统流体链接，至少五个系统流体链接，至少六个系统流体链接，至少七个系统链接，或者至少八个系统流体链接。根据本公开，系统可以并联地流体链接、串联地流体链接、或者串联地和并联地流体链接。

当每个系统与其它系统并联时，水几乎同时流入每个系统或从每个系统流出。例如，给水可以同时流入每个链接的水处理系统。水可以并行地从水处理系统流出。

当每个系统串联地链接时，水顺序地流过每个系统。例如，水流入第一水处理系统，然后在第一系统中加工的水流入第二系统。当水处理系统并联和串联时，那么一些系统相对于其它系统并联，并且与其它系统串联。例如，给水可以同时流入第一和第二系统，然后来自第一和第二系统两者的已加工水可以流入第三系统。在该后一示例中，第一和第二系统彼此并联，并且与第三系统串联。

在一些示例中，流体链接的水处理系统可能不相同。例如，与其它流体链接的水处理系统相比，流体链接系统中的至少一个系统可以具有附加的反渗透部件。在其它示例中，链接的系统可以包括用于水处理的其它部件，包括例如水消毒部件或水过滤部件。

在一些示例中，至少一个水处理系统形成组件。在优选示例中，组件包括至少两个流体链接的水处理系统。组件还可以包括输入水管线、产品水管线或浓缩物管线。在特别优选的示例中，组件包括至少两个流体链接的水处理系统、输入管线、产品水管线和浓缩物管线。输入水管线、产品水管线和浓缩物管线流体链接该至少两个水处理系统。管线通常是由与净化水相容的材料或与高浓度杂质相容的材料或与净化水和具有杂质的水都相容的材料制成的管道。在优选示例中，管道由塑料形成。

输入管线将待加工的水传送到该至少两个流体链接的水处理系统。在浓缩物不被回收利用的情况下，输入管线可以仅传送给水。产品水管线使产品水从至少两个流体链接的水处理系统流走。浓缩物管线使浓缩物从该至少两个流体链接的水系统流走。输入水管线、产品水管线和浓缩物管线中的每一个都可以包括放置在管线中的至少一个阀，其中该至少一个阀控制通过管线的水的流动。

在优选示例中，浓缩物管线包括至少一个浓缩物阀。在优选示例中，存在对应于组件中的每个水处理系统的一个浓缩物阀。在其它示例中，可能存在比水处理系统更少的浓缩物阀。

浓缩物阀定位在浓缩物管线中，以调节来自其对应的水处理系统的浓缩物的流量。例如，第一系统和第二系统流体链接，并且各自具有对应的第一浓缩物阀和第二浓缩物阀。当第一浓缩物阀关闭时，那么仅来自第一系统的浓缩物被重新导向，与给水混合并流到输入水管线。当第二浓缩物阀关闭并且第一浓缩物阀打开时，那么来自第一和第二系统两者的浓缩物被重新导向，与给水混合并流到输入水管线。

根据本公开，至少一个浓缩物阀的关闭将一部分浓缩物的流从送至废物处理装置重新导向并将该部分送至与给水混合。浓缩物管线中(多个)关闭的阀的定位决定回收利用的浓缩物的量。例如，一个浓缩物阀的关闭可以将来自一个水处理系统的浓缩物重新导向以进行回收利用，可以将来自两个水处理系统的浓缩物重新导向，或者可以将来自多于两个的水处理系统的浓缩物重新导向。因此，一个浓缩物阀的关闭可能导致源自一个系统的浓缩物在流到输入水管线之前与给水混合，可能导致源自至少两个系统的浓缩物在流到输入水管线之前与给水混合，可能导致源自至少三个系统的浓缩物在流到输入水管线之前与给水混合。

在一些示例中，至少一个浓缩物阀是手动阀。在一些示例中，至少一个阀具有诸如电池的外部功率源。在一些示例中，阀是自动阀或电磁阀。

在优选示例中，流体链接的水处理系统以模块化方式布置。每个系统独立于其它系统操作以生产产品水和浓缩物。每个系统独立于其它系统控制和调节水的生产。系统可以添加到组件，以适应对产品水的要求。此外，链接的系统中的至少一个可以由于维护或其它原因而离线，但是其它流体链接系统可以保持正常工作，包括浓缩物的回收利用。

根据本公开的组件可以包括附加部件，包括至少一个外部泵，其中泵不被水处理系统封闭。该组件还可以包括诸如TDS传感器的外部传感器，以监测给水和浓缩物的混合物的特性。外部控制器和阀可以调节通过组件(诸如通过水处理系统的入口)的浓缩物和给水的流量。例如，控制器可以防止浓缩物的回收利用，只允许加工给水。

本公开的回收利用系统和方法的使用可以允许高达80％的水源水作为产品水输出，或者高达85％的水源水作为产品水输出，或者高达90％的水源水作为产品水输出，或者高达95％的水源水作为产品水输出。浓缩物的回收利用不显著降低系统性能参数，诸如为每个系统输出的产品水(加仑/分钟)。

示例

图1至图4是示出浓缩物的回收利用的示例中的水的流动的示意图。在这些示例中，不同水部分的流动由箭头示出。从上方示出四个相同且流体链接的水处理系统(12,14,16,18)的组件，其中每个系统的盖子被移除。在这些示例中，每个水处理系统包括过滤部件27、泵33、反渗透部件27、方解石添加罐29和储罐35。每个系统还包括：入口20，在这里，输入的水流入系统；产品水出口31，在这里，产品水从系统流出；以及废物出口32，在这里，浓缩物从系统流出。

这些系统以模块化方式链接。也就是说，至少一个系统可以从系统的布置中脱离链接或移除，而不影响其它系统的正常工作或链接。例如，每个系统具有监测系统性能的控制器，使得系统可以在不影响通过其余系统的水的流动的情况下关闭。

在图1至图4中所示的示意图中，输入水管线22使输入水同时流入四个系统中的每一个。根据该示例，输入水通过管线22到达系统12、14、16、18的四个入口20中的每一个。系统12、14、16、18在组件中彼此相邻地放置。系统12被限定为组件中的第一系统，最接近管线22、24和26的起点41、39、37。系统14是第二系统，系统16是第三系统，并且系统18是第四系统。

在由每个水处理系统的部件加工之后，产品水从每个系统流到产品管线24，在那里，水可以接着流动以用于储存或使用。在图1中，来自每个系统的浓缩物流入浓缩物管线26，并且被送至废物排出口28。在该示例中，浓缩物不被回收利用。在图1中，输入水、产品水和浓缩物在同一方向上流动(图1中从左到右)。在图1中，浓缩物阀未示出，但是在该示例中，阀打开，导致所有浓缩物流到废物排出口。

在图2中，由第一系统12产生的浓缩物的至少一部分被回收利用回系统12、14、16、18。浓缩物阀32、34、36定位在浓缩物管线中，并且是系统12、14、18的对应的浓缩物阀。在该示例中，浓缩物阀32、34、36正好位于浓缩物从每个系统流到浓缩物管线并且然后流到废物排出口28的点的下游。在该示例中，浓缩物管线26中的第一浓缩物阀32关闭，使得由第一系统12产生的浓缩物的至少一部分不流到废物排出口28。相反，来自第一系统12的浓缩物在浓缩物管线26中在相反方向上流回到浓缩物管线26的起点37。也就是说，在浓缩物管线的起点和浓缩物阀之间的管线的部段中，浓缩物的流动是反向的。浓缩物然后流入混合部段31，在那里浓缩物和给水被混合并流入输入水管线22。因此，流入输入管线22的输入水包括给水和浓缩物两者的混合物，该混合物然后通过入口20流入系统12、14、16和18。浓缩管线26的第二浓缩物阀34和第三浓缩物阀36保持打开，使得来自系统14、16和18的浓缩物流到排出口28。

在图3中，来自第一系统12和第二系统14的浓缩物的至少一部分被回收利用并与给水混合。在该示例中，对应于第二系统14的第二浓缩物阀34关闭，并且第一浓缩物阀32打开，使得来自系统12、14两者的浓缩物的至少一部分通过浓缩物管线26流回到管线26的起点37，并且在混合部段31中与给水混合。然后，给水和浓缩物的混合物流到输入管线22。第三浓缩物阀36保持打开，使得来自系统16和18的浓缩物流到排出口28。

在图4中，来自系统12、14、16的浓缩物的至少一部分被回收利用并与给水混合。在该示例中，对应于第三系统16的第三浓缩物阀36关闭，并且第一浓缩物阀32和第二浓缩物阀24打开，使得来自所有三个系统12、14、16的浓缩物的至少一部分通过浓缩物管线26流到管线的起点37，并且然后流入混合部段31。然后，给水和浓缩物的混合物流到输入管线22。在该示例中，来自系统18的浓缩物被送至排出口28。

浓缩物和给水的混合的程度可以由水处理系统调节。例如，每个系统可以具有TDS的公差，为了最佳系统性能，不应该超过该公差，其中TDS可以由放置在该至少一个水处理系统中的至少一个传感器来监测。在一些示例中，如果由于浓缩物的回收利用而超过系统公差，则至少一个系统将关闭，使得系统与组件脱离链接。

在一些示例中，水处理系统外部的至少一个阀或传感器可以响应于系统参数的变化。例如，至少一个阀或传感器可以监测并响应于流率、水压或TDS中的变化，使得该至少一个阀可以打开或关闭，以调节通过链接的水处理系统的浓缩物的流量。例如，这些自动控制阀可以放置在浓缩物管线26中或混合部分31中的至少一个点处。这些阀可以调节流到排出口或将被回收利用的浓缩物的量。

图5和图6示出了采用回收利用浓缩物的本公开的方法的链接水处理系统的组件的示例。在图5和图6中，五个水处理系统60、62、64、66、68示出为彼此相邻放置，其中五个系统流体链接并形成组件。

水处理系统60被限定为组件中的第一水处理系统，系统62被限定为组件中的第二系统，系统64被限定为组件中的第三系统，系统66被限定为组件中的第四系统，并且系统68被限定为组件中的第五系统。示出了输入水管线52、产品水管线54和浓缩物管线56，并且它们分别通过管线81、82、83流体链接到每个水处理系统的入口、产品出口和废物出口。在该示例中，管线52、54和56是放置在水处理系统的最大高度以上并且大约垂直于地面定位的管道。管线52、54和56中的每一个大约延伸链接的水处理系统的整个跨度。也就是说，每个管线大约在第一水处理系统60的向左边缘处开始，并且延伸到第五水处理系统68的向右边缘。浓缩物管线56包括分别对应于水处理系统60、62、64、66的浓缩物阀72、74、76、78。浓缩物阀刚好在来自对应的水处理系统的浓缩物进入浓缩物管线的位置的下游插入浓缩物管线中。例如，第一浓缩物阀72刚好定位在来自系统60的浓缩物进入浓缩物管线56的位置的下游。类似地，第二浓缩物阀74、第三浓缩物阀76和第四浓缩物阀78分别刚好在来自系统62、64、66的浓缩物进入浓缩物管线的位置的下游插入浓缩物管线中。

在图5和图6中，当浓缩物阀中的至少一个关闭时，来自管线56的浓缩物流过管线46，并且在接合部51处与给水混合。在该示例中，与给水混合的浓缩物的量由浓缩物阀72、74、76、78中的至少一个的状态决定。例如，如果第一浓缩物阀72关闭，那么仅来自第一系统60的浓缩物的一部分被回收利用并与给水混合。如果第二浓缩物阀74关闭(并且阀72打开)，那么来自第一系统60和第二系统62的浓缩物的一部分被回收利用，流动以与给水混合，然后流到输入管线52。

还示出了泵48、50，用于将输入水泵送到管线22，输入水然后在那里流入每个水处理系统60、62、64、66、68的入口。另外，图5中所示为外部给水管线46和预过滤单元44。

示例的系统和方法示出了来自输入水中的产品水的改善的回收损害了来自组件的产品水的流率。在一些示例中，从至少一个水处理系统中回收利用浓缩物回收或节省高达30％的水，使其免于被送至废物处理装置。

显然，根据上述教导，本发明的许多修改和变型是可能的，因此，应当理解，在所描述的发明的范围内，本发明可以以不同于具体描述的方式实施。

Claims (15)

1.一种提高产品水的产率的方法，包括：

a.使给水流入至少一个水处理系统的至少一个入口，所述至少一个水处理系统具有反渗透部件，用于将给水分离成产品水和浓缩物；

b.将由所述至少一个水处理系统产生的所述浓缩物的至少一部分与给水混合；

c.使给水和浓缩物的所述混合物流到所述至少一个水处理系统的至少一个入口。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，给水流入单个水处理系统，并且来自所述单个水处理系统的浓缩物与一部分给水混合并流到所述单个水处理系统的所述至少一个入口。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，外部控制器调节流到所述至少两个水处理系统的所述至少一个入口的浓缩物和给水的流量。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，包括至少两个水处理系统，其中，所述至少两个水处理系统相对于输入水的流动并联地链接。

5.一种用于反渗透的回收利用水的方法：

a.提供具有至少两个流体链接的水处理系统的组件：

所述水处理系统中的每一个具有反渗透部件；

所述组件具有输入水管线、产品水管线和浓缩物管线，其中，所述输入水管线、所述产品水管线和浓缩物管线流体地链接所述至少两个水处理系统；

所述浓缩物管线具有对应于所述水处理系统中的至少一个的至少一个浓缩物阀；

b.使给水通过所述输入水管线流到所述至少两个水处理系统中的每一个，其中，所述至少两个水处理系统形成浓缩物和产品水；

c.关闭所述至少一个浓缩物阀中的至少一个浓缩物阀，其中，来自对应于所述浓缩物阀的所述至少一个水处理系统的浓缩物流动以与给水混合；

d.使给水和浓缩物的所述混合物流到所述输入水管线。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述至少一个浓缩物阀的关闭使所述浓缩物管线的部段中的浓缩物的流动反向。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，一个浓缩物阀关闭。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，来自一个水处理系统的浓缩物与给水混合。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，来自至少两个处理系统的浓缩物与给水混合。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，来自至少三个处理系统的浓缩物与给水混合。

11.根据权利要求5所述的方法，其中，所述至少一个浓缩物阀选自由手动阀、自动阀、电磁阀和它们的组合组成的组。

12.根据权利要求5所述的方法，其中，所述组件还包括至少一个外部泵。

13.根据权利要求5所述的方法，其中，所述组件还至少包括用于监测给水和浓缩物的所述混合物的TDS含量的传感器。

14.根据权利要求5所述的方法，其中，所述至少两个水处理系统就其中包含的部件而言是相同的。

15.根据权利要求5所述的方法，其中，至少一个水处理系统可以在不影响所述组件中的其它系统的情况下从所述组件脱离链接。