CN201545756U

CN201545756U - 带自动冲洗功能的高纯水装置

Info

Publication number: CN201545756U
Application number: CN2009202506046U
Authority: CN
Inventors: 王济虎; 马军; 刘红斌; 石梅生; 赵开利
Original assignee: Institute of Medical Equipment Chinese Academy of Military Medical Sciences
Current assignee: Institute of Medical Equipment Chinese Academy of Military Medical Sciences
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2019-11-19

Abstract

本实用新型公开了一种带自动冲洗功能的高纯水装置，其构成包括UF超滤单元、RO反渗透单元、电去离子EDI模块单元以及由控制电路板与压力检测单元组成的电控系统；所述的UF超滤单元含有两组超滤组件；所述的RO反渗透单元由2～6个反渗透膜组件构成一级多段式系统；所述的电去离子EDI模块单元中设置有EDI电源和EDI模块，所述EDI模块的产水口连接抛光树脂柱并通过所述的抛光树脂柱连接紫外线灯，再通过所述的紫外线灯连接终端过滤器，所述的终端过滤器连接高纯水产水口。本实用新型的优点是：不设置内部水箱，避免了由于接触空气对水的二次污染；具备自动化和智能化特点，可以实现连续生产；不需要拆机清洗，能够延长其中耗材的使用寿命。

Description

带自动冲洗功能的高纯水装置

技术领域

本实用新型涉及膜分离水处理领域，更具体的说，本实用新型涉及一种实验室制备高纯水的装置。

背景技术

由于高纯水在生物工程、电力、电子、医药卫生、化工、科研等领域有着广泛的应用，所以，各种制备高纯水的装置也应运而生。目前，高纯水装置的制备技术，主要有电去离子(EDI)、离子交换、以及蒸馏技术。这些技术均可以制备满足不同需要的高纯水，但却存在着不同的缺陷。

例如：离子交换技术用到的离子交换树脂需要大量的酸、碱再生，环境污染严重，且树脂再生(或更换)前后产水水质波动大；而蒸馏技术不但能耗、水耗均相对较高，而且运营成本也高。所以，这两种技术，目前正在逐渐淡出市场。

又例如：电去离子(EDI)技术是电渗析与离子交换两项技术的有机结合，即在电渗析淡水室隔板中填充离子交换树脂，它既保留了电渗析可以连续除盐和离子交换树脂可以深度除盐的优点，又克服了电渗析浓差极化的负面影响及离子交换树脂需要酸碱再生的麻烦和造成的环境污染；对此技术的进一步改进，是以EDI模块代替传统的混床离子交换树脂来制造纯水、高纯水，但与混床不同的是，EDI模块淡水室隔板中填充的离子交换树脂在工作时能够自动获得再生，不会饱和，因此不需要酸碱再生树脂而停机，可以使产水过程非常稳定，且产品水水质好，最大限度降低了纯水设备的运行和维护费用。

现有的实验室用EDI高纯水装置通常包括：预处理部分、反渗透部分和EDI模块部分。其中：预处理部分，采用的是由粗滤-砂滤-活性炭-精滤组成的传统工艺，由于清洗为手动操作，所以，滤料寿命短，需要定期更换，很难实现纯水设备的连续化生产；反渗透部分，由于缺少相应的清洗控制，容易造成膜性能下降，还有一些装置由于系统内设置有反渗透水箱，造成水源接触空气而受到污染。

只针对实验室用EDI高纯水装置来说，前述情况导致的结果是：

(1)使整机不能实现自动化操作；

(2)如果不定期清洗预处理部分和反渗透部分的组件，会使反渗透产水水质变差，从而缩短运行寿命并影响EDI模块的性能，以至降低产品水水质。

发明内容

本实用新型所要解决的问题，就是克服前述现有技术的缺陷，并为此提供一种带自动清洗功能的高纯水装置。该装置不设置内部水箱，以避免由于接触空气对水的二次污染；该装置不仅具备自动化和智能化特点，可以实现连续生产，而且不需要拆机清洗，能够延长其中耗材的使用寿命。

本实用新型的技术方案是：

一种带自动冲洗功能的高纯水装置，包括UF超滤单元、RO反渗透单元、电去离子EDI模块单元以及电控系统；

所述的UF超滤单元含有两组分别通过独立的进水电磁阀DF1和DF2连接自来水管的超滤组件，两组超滤组件的产水口直接相通且通过超滤产水电磁阀DF5输出产水，所述的产水口处设置有UF产水低压检测开关和与其顺序连接的活性炭滤器和保安过滤器，所述的保安过滤器通过高压泵连接到RO反渗透单元；

所述的RO反渗透单元包括其输入端连接所述高压泵的反渗透组件，所述的反渗透组件通过浓水调节阀SF1和与之并联的电磁阀DF6连接RO浓水排放口，所述反渗透组件的输出端通过RO产水低压开关连接电去离子EDI模块单元；

所述的电去离子EDI模块单元包括设置有EDI电源的EDI模块以及连接所述EDI模块输入端的浓水调节阀SF2和极水调节阀SF3，所述EDI模块的输出端分别设置EDI浓水排放口和EDI极水排放口，所述EDI模块的产水口连接抛光树脂柱并通过所述的抛光树脂柱连接紫外线灯，再通过所述的紫外线灯连接终端过滤器，所述的终端过滤器连接高纯水产水口。

所述的电控系统包括控制电路板与压力检测单元。

所述的RO反渗透单元由2～6个反渗透膜组件构成一级多段式系统。

所述的紫外线灯为185nm紫外线灯。

所述的高纯水产水管上设置有电阻率仪或水质检测仪表。

本实用新型改变了传统的预处理净水工艺，采用超滤(UF)、反渗透(RO)、电去离子(EDI)等先进的膜分离技术代替了传统的粗滤、砂滤等净水单元，可将自来水直接制成电阻率≥18MΩ·cm的高纯水。

本实用新型不仅以机电一体化设计实现了产水过程的连续性和清洗过程的自动化与智能化，还以无水箱设计方式，避免了水在系统中受空气污染的弊端。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)以UF超滤单元作为系统的预处理净水工艺，降低了进入反渗透膜组件水FI值，可确保反渗透膜组件稳定工作，延长反渗透膜组件的使用寿命。

(2)以活性炭滤器去除水中的余氯、有机物等杂质，将其置于超滤单元之后，可以大大提高活性炭的利用效率并保护反渗透单元，延长更换周期。

(3)以置于超滤及活性炭滤器之后的保安过滤器，去除活性炭滤器后水中的碎炭末等颗粒物，防止其进入RO反渗透单元，起到保护高压水泵和RO膜组件的作用。

(4)将EDI单元置于RO单元之后，用于深度脱盐，去除水中剩余的可溶性盐类，使产水水质达到15MΩ·cm以上。

(5)将抛光树脂柱置于EDI单元之后，可进一步去除EDI产水中的痕量离子，使产水电阻率达到18MΩ·cm，同时，由于进水较好(＞15MΩ·cm)，可减少树脂的消耗，以延长其更换周期。

(6)利用控制电磁阀的开闭方便的实现对超滤组件和反渗透组件的物理清洗和化学清洗，提高自动化、智能化水平，最大限度的减少人为操作难度，延长膜组件的使用寿命。

(7)超滤产水口和反渗透产水口分别设有压力检测开关，用于实现反渗透及EDI模块的缺水保护。

(8)系统内各单元直接相连，无储水箱，避免了空气对水的二次污染。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构示意图；

图2是本实用新型的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做以详细描述。

参见图1：

本实用新型带自动冲洗功能的高纯水装置，包括UF超滤单元、RO反渗透单元、电去离子EDI模块单元以及电控系统，其中：

所述的UF超滤单元含有两组超滤组件1，所述的两组超滤组件1分别通过独立的进水电磁阀DF1和DF2连接自来水管，并分别通过各自的浓水电磁阀DF3和DF4连接UF废水排放口11，两组所述超滤组件1的产水口直接相通，并通过超滤产水电磁阀DF5输出产水，该产水口处设置有超滤产水低压检测开关16，还设置有与其顺序连接的活性炭滤器2和保安过滤器3，并通过高压泵4连接到RO反渗透单元；

所述的RO反渗透单元包括其输入端与所述高压泵4连接的反渗透组件5，所述的反渗透组件5通过浓水调节阀SF1和与之并联的电磁阀DF6连接RO浓水排放口12，所述反渗透组件5的输出端通过RO产水低压开关17连接所述的电去离子EDI模块单元；

所述的电去离子EDI模块单元包括设置有EDI电源6的EDI模块7以及连接所述EDI模块7输入端的浓水调节阀SF2和极水调节阀SF3，所述EDI模块7的输出端分别设置EDI浓水排放口13和EDI极水排放口14，所述EDI模块7的产水口连接抛光树脂柱8并通过所述的抛光树脂柱8连接紫外线灯9，再通过所述的紫外线灯9连接终端过滤器10，并通过所述的终端过滤器10由高纯水产水口15产出。

所述的电控系统包括控制电路板与压力检测单元。

所述的RO反渗透单元由2～6个反渗透膜组件5构成一级多段式系统。

所述的高纯水产水管上设置有电阻率仪18。

参见图2并结合图1所示，本实用新型产出高纯水的程序如下：

(1)开机。

(2)自来水通过UF超滤单元中两组超滤组件1的超滤膜A和超滤膜B实现自动清洗的预处理；所述UF超滤单元的自动清洗过程主要是通过电磁阀DF1、DF2、DF3、DF4、DF5来完成，其冲洗过程分为三个阶段：

第一阶段：

超滤膜A正洗，超滤膜B反洗，电磁阀DF1、DF4开通，DF2、DF3、DF5关闭，进水经电磁阀DF1流入超滤膜A组件，产水反向进入超滤膜B，通过电磁阀DF4排出，延时t₁后，开始第二阶段；

第二阶段：超滤膜B正洗，超滤膜A反洗，电磁阀DF2、DF3开通，DF1、DF4、DF5关闭，进水经电磁阀DF2流入超滤膜B组件，产水反向进入超滤膜A，通过电磁阀DF3排出，延时t₁后，开始第三阶段；

第三阶段：超滤膜A正洗，超滤膜B正洗，电磁阀DF1、DF2、DF3、DF4开通，DF5关闭，进水分别经电磁阀DF1、DF2流入超滤膜A，B组件，通过电磁阀DF3、DF4排出，延时t₂后，开始超滤产水。

(3)超滤产水：电磁阀DF1、DF2、DF5开通，DF3、DF4关闭，自来水通过超滤组件1产出净水。

(4)通过超滤产水低压检测开关16检测所述UF超滤单元产水压是否大于P₁。

(5)当所述UF超滤单元产水压大于P₁时，所述的超滤产水低压开关16通路，进入RO反渗透单元的RO模冲洗程序，此时电磁阀DF6开通且高压泵4运行，前级水进入高压泵4并在所述高压泵4的驱动下以一定压力冲洗，反渗透浓水则通过所述的电磁阀DF6从RO浓水排放口12排出，延时t₃后，电磁阀DF6关闭，反渗透正常工作，浓水经浓水调节阀SF1从RO浓水排放口12排放，进水在压差驱动下透过反渗透组件5在其产水侧得到初级纯水。

(6)通过RO产水低压开关17检测RO反渗透单元产水压是否大于P2。

(7)当所述RO反渗透单元产水压大于P2时，延时t₄后，所述EDI模块单元的EDI电源6与185nm紫外线灯9通电开始工作，产出高纯水；再延时t₅后，转入步骤(2)，开始下一次程序循环。

在本实用新型中：

所述EDI模块单元中，设置有EDI电源6的EDI模块7和浓水调节阀SF2、极水调节阀SF3的结合设置，用于深度脱盐，以去除水中剩余的可溶性盐类，使产水水质达到15MΩ·cm以上；置于所述EDI模块7之后的抛光树脂柱8，可进一步去除产水中的痕量离子，使产水电阻率达到18MΩ·c m；同时，由于进入所述抛光树脂柱8的水已经达到电阻率＞15MΩ·cm，故工作时树脂的消耗会相对减少，从而延长树脂的更换周期；又由于产水经离子交换树脂后TOC指标会升高，所以，在系统中加设185nm的紫外线灯并将其置于所述的抛光树脂柱8之后，可以降解水中的有机化合物和水中的TOC指标，可使其达到电子级水TOC小于10ppb的指标。

所述的终端过滤器10采用微孔过滤膜材料，水中的颗粒物经过其过滤，可达到的过滤效果是：＞1μm的微粒数小于0.1个/ml，细菌数小于0.01个/ml。

所述电控系统中的控制电路板与压力检测单元，用于控制各个电磁阀的开启/关闭、高压泵的运转/停止、以及EDI电源的运行/停止，以实现超滤组件与反渗透组件的自动清洗。

当控制系统检测到UF超滤单元产水压力达到设定值P₁时，自动启动RO反渗透单元中所述高压泵4及其后续处理单元；当控制系统检测到UF超滤产水压力低于设定值P₁时，则自动断开RO反渗透单元中所述高压泵4及其后续处理单元，以确保所述的高压泵4不会因缺水运行造成损坏。

当控制系统检测到RO反渗透单元产水压力到设定值P₂时，延时接通EDI电源6及其后续处理单元；当控制系统检测到RO反渗透单元产水压力低于设定值P₂时，立即断开EDI电源6及后续处理单元，以确保EDI模块不因缺水运行造成损坏，实现反渗透及EDI模块的缺水保护等功能。

当连续工作达到一定时间t₅后，装置自动重启，重复清洗过程，确保不因长时间不清洗运行造成膜组件损坏或性能下降。

控制流程中各参数t₁-t₅，P₁-P₂均可视水源水质的情况调整。

本实用新型带自动冲洗功能的高纯水装置，不设水箱，制水的全过程不与空气接触、不受外界污染保证了纯水水质。

以上结合附图和实施例对本实用新型的描述是示意性的，该描述没有限制性。本领域的技术人员应能够理解，在实际使用中，该装置中各部件的设置方式均可能根据生产要求和现场安装情况的变化发生某些改变；而在本实用新型的启示下，其他人员也可能作出与本实用新型相似的设计或对本实用新型进行一些添加或改变。特别需要指出的是，只要不脱离本实用新型的设计宗旨，所有显而易见的改变以及具有等同替换的相似设计，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种带自动冲洗功能的高纯水装置，包括UF超滤单元、RO反渗透单元、电去离子EDI模块单元以及由控制电路板与压力检测单元组成的电控系统，其特征是：

所述的UF超滤单元含有两组分别通过独立的进水电磁阀DF1和DF2连接自来水管的超滤组件，两组超滤组件的产水口直接相通且通过超滤产水电磁阀DF5输出产水，所述的产水口处设置有超滤产水低压检测开关和与其顺序连接的活性炭滤器和保安过滤器，所述的保安过滤器通过高压泵连接到RO反渗透单元；

2.根据权利要求1所述的带自动冲洗功能的高纯水装置，其特征是：所述的RO反渗透单元由2～6个反渗透膜组件构成一级多段式系统。

3.根据权利要求1所述的带自动冲洗功能的高纯水装置，其特征是：所述的紫外线灯为185nm紫外线灯。

4.根据权利要求1所述的带自动冲洗功能的高纯水装置，其特征是：所述的高纯水产水管上设置有电阻率仪或水质检测仪表。