CN204162473U - 正渗透水处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种正渗透水处理系统，包括：渗透剂箱(22)，具有渗透剂出口(221)和回流入口(222)；原水储箱(28)，内部设置有正渗透过滤膜组件(26)，正渗透过滤膜组件(26)具有过滤入口(261)和过滤出口(262)；以及收集箱(30)，具有收集口(301)，其中，渗透剂出口(221)与过滤入口(261)连通，过滤出口(262)分别与收集口(301)和回流入口(222)连通。本实用新型的目的在于提供一种正渗透水处理系统，以实现渗透剂的自动调节供给。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种正渗透水处理系统。
背景技术
当前，采用正渗透(FO)的净水器已经商品化。在FO设备中，浓缩的营养糖水或粉末接触渗透膜的一侧而脏水或盐水接触另一侧。该膜具有类似于反渗透膜的分子选择性，其允许水分通过但有效地阻止溶解的盐、糖和污染物以及如病毒、细菌、孢囊、热原和朊病毒的生物制品，不同于压力驱动的反渗透工艺，FO通过渗透作用从浓缩的水汲取水分。无需抽吸作用；浓缩的营养液主动穿透膜从污水抽吸水分，从而形成稀释的饮料，其在远程位置处或紧急情况下提供所需的热量、电解质和水合作用。
商业设备具有两种基本设计：饮料的间歇性或连续性生产。间歇性设计采用位于膜袋中的粉末或糖水。该袋必须被允许在源水中与水化合，直到吸收所需量的水，此后，可能会消耗饮料。
连续性生产设计采用密封有大量膜的膜元件，以便：(1)存在糖水入口；(2)存在使得糖水接触膜的一侧且使得源水接触另一侧的流路；(3)存在稀释的饮料的出口；以及(4)存在以一定速率引入糖水的方法以便使饮料在该元件中发生期望的稀释。
然而，控制糖水速率的方法涉及一种高度复杂和/或高功率消耗的控制系统。在灾难区域或远程站点的情况下，可能没有这种电源，并且还可能没有经过技术培训的人员来支持这种FO型饮水系统。
这种设备的一种常规应用是以一定速率引入固体浓度65％的“运动型饮料”糖水(水的重量比为35％)，以便该元件中的糖水吸收其容积的15至50倍的水分。为保持该系统的简易性、廉价性并避免功率损耗，在一些设备中，糖水流过毛细管的流动速率通过IV级滴漏设备或通过重力进行控制。
然而，通过这些方法，难于实现标准稀释，因为：(1)水分转移通过膜的速率与温度相关，使得水分在低温下比在温暖温度下流动地更慢；(2)水分转移通过的速率依赖于原水中溶解的固体，使得脏水中溶解的固体减缓水分的转移；(3)通过膜的水分转移在使用数月之后下降；以及(4)糖水粘度随温度的变化影响糖水在毛细管中的流动。
结果，随温度的变化、糖水中溶解的固体和膜的老化都会导致所制造的由此产生的饮料的渗透力(诸如养分或盐)的显著改变。
实用新型内容
针对相关技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种正渗透水处理系统，以实现渗透剂的自动调节供给。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种正渗透水处理系统，包括：渗透剂箱，具有渗透剂出口和回流入口；原水储箱，内部设置有正渗透过滤膜组件，正渗透过滤膜组件具有过滤入口和过滤出口；以及收集箱，具有收集口，其中，渗透剂出口与过滤入口连通，过滤出口分别与收集口和回流入口连通。
根据本实用新型，正渗透过滤膜组件为由至少两层的正渗透膜元件相互叠置组成。
根据本实用新型，每层正渗透膜元件均具有中心管和正渗透膜，中心管具有通过分隔件间隔开的进孔和出孔，其中，正渗透膜经弯折后一端与进孔连通，另一端与出孔连通，以构成以进孔为入口，以正渗透膜为流道，以出孔为出口的弯折形过滤通道。
根据本实用新型，渗透剂出口与过滤入口之间通过第一供给管连通，过滤出口与收集口之间通过第二供给管连通，过滤出口与回流入口之间通过回流管连通。
根据本实用新型，渗透剂出口和回流入口分别设置在渗透剂箱的底部和顶部。
根据本实用新型，过滤入口和过滤出口分别设置在正渗透过滤膜组件的底部和顶部。
根据本实用新型，收集口设置在收集箱的顶部。
根据本实用新型，渗透剂箱的侧壁还设置有渗透剂注入口。
根据本实用新型，渗透剂箱为密封容器。
本实用新型的有益技术效果在于：
在本实用新型的正渗透水处理系统中，渗透剂箱中通入有诸如浓缩营养糖水或粉末的渗透剂，在原水储箱中存放有诸如地下水或雨水的原水。渗透剂首先由渗透剂箱进入位于原水储箱中的正渗透过滤膜组件中，并在该组件中进行正渗透，以吸收原水中的水分使自身进行稀释。然后，经稀释后的稀释液部分流入收集箱中以供后续加工使用；另一部分稀释液回流到渗透剂箱中。由于稀释液与原先存放在渗透剂箱中的渗透剂之间存在较大密度差异，因此二者并不会混合而是在之间形成分隔层。通过这种方式，在稀释液越来越多、渗透剂越来越少的情况下，稀释液会压迫渗透剂持续进入正渗透膜组件中，以此来实现正渗透水处理系统的自动调节。从而使得在无需动力泵或者专业人员操作的情况下，实现正渗透水处理的自动化运行。
附图说明
图1是本实用新型正渗透水处理系统的结构示意图；
图2是本实用新型正渗透水处理系统中构成正渗透过滤膜组件的正渗透膜元件的结构示意图。
图3是本实用新型正渗透水处理系统的处理速率的曲线图。
具体实施方式
现参照附图描述本实用新型的正渗透水处理系统20。需要指出的是，本实用新型的正渗透水处理系统20可以应用在运动型饮料(含糖分饮料)制备中、净水处理中以及溶质浓度(ppm)大于3000以上的浓盐水处理中等领域。以下以含糖分饮料制备过程作为实施例对本实用新型进行描述。
如图1所示，本实用新型的正渗透水处理系统20包括渗透剂箱22、原水储箱28以及收集箱30。具体地，渗透剂箱22具有渗透剂出口221和回流入口222，原水储箱28内部设置有正渗透过滤膜组件26，并且正渗透过滤膜组件26具有过滤入口261和过滤出口262，收集箱30具有收集口301。此外，渗透剂出口221与过滤入口261连通，过滤出口262分别与收集口301和回流入口222连通。
在本实用新型的正渗透水处理系统中，渗透剂箱22中通入有诸如浓缩营养糖水或粉末的渗透剂，在原水储箱28中存放有诸如地下水或雨水的原水。渗透剂首先由渗透剂箱22进入位于原水储箱28中的正渗透过滤膜组件26中，并在该组件中进行正渗透，以吸收原水中的水分使自身进行稀释。然后，经稀释后的稀释液部分流入收集箱30中以供后续加工使用；另一部分稀释液回流到渗透剂箱22中。由于稀释液与原先存放在渗透剂箱22中的渗透剂之间存在较大密度差异，因此二者并不会混合而是在之间形成分隔层(如图1中分隔层42所示)。
通过这种方式，在稀释液越来越多、渗透剂越来越少的情况下，稀释液会压迫渗透剂持续进入正渗透膜组件26中，以此来实现正渗透水处理系统的自动调节。从而使得在无需动力泵或者专业人员操作的情况下，实现正渗透水处理的自动化运行。
继续参照图1和图2，在优选的实施例中，正渗透过滤膜组件26为由至少两层的正渗透膜元件10相互叠置组成。具体地，如图2所示，每层正渗透膜元件10均具有中心管12和正渗透膜18，并且中心管12具有通过分隔件14间隔开的进孔16和出孔17。在形成过程中，正渗透膜18经弯折后一端与进孔16连通，另一端与出孔17连通，以构成以进孔16为入口，以正渗透膜18为流道，以出孔17为出口的弯折形过滤通道，即，渗透剂由进孔16流入正渗透膜元件10并进入正渗透膜18，在正渗透膜18中进行上述的正渗透(即，吸收原水中的水分对自身进行稀释)。而将正渗透膜18设置成如图2所示的弯折形状可以延长渗透剂的流动长度，从而使得正渗透的过程更加充分。然后，经稀释的稀释液沿图2中箭头流动稀释后由出孔(17)流出并进入下一层正渗透膜。
也就是说，正渗透过滤膜组件26是由图2所示的多层正渗透膜元件10所组成的，并且每相邻两层正渗透膜元件10之间的进孔和出孔相互连通，而两端的正渗透膜元件10的进孔和出孔分别与过滤入口261和过滤出口262连通。
在优选的实施例中，如图1所示，渗透剂出口221与过滤入口261之间通过第一供给管32连通，过滤出口262与收集口301之间通过第二供给管34连通，过滤出口262与回流入口222之间通过回流管36连通。
此外，在可选的实施例中，渗透剂出口221和回流入口222可以分别设置在渗透剂箱22的底部和顶部。而过滤入口261和过滤出口262可以分别设置在正渗透过滤膜组件26的底部和顶部。收集口301可以设置在收集箱30的顶部。优选的，渗透剂箱22的侧壁设置有渗透剂注入口，以通过该注入口向渗透剂箱22中注入渗透剂。另外优选的，渗透剂箱22为密封容器，利用渗透剂箱22的密封性使得渗透剂箱22内产生压力，来进行上述的稀释液对渗透剂的压迫。
现结合图1至图3对本实用新型的正渗透水处理系统的工作过程进行描述。以生产含糖分饮料为例，即渗透剂为糖水，本实用新型的正渗透水处理系统可以通过使所产生的饮料的一小部分供给回到渗透剂箱22来控制糖水供给速率。具体地，在图3中以新鲜水和3000ppm的浓盐水为例，示出了本实用新型正渗透水处理系统的处理速率的曲线图。
渗透剂箱22具有位于底部的渗透剂出口221，其通过第一供给管32连通正渗透过滤膜组件26底部的过滤入口261。正渗透过滤膜组件26顶部的过滤出口262通过供给管34连通收集箱30。
渗透剂38(例如，糖水)通过自然对流传递到正渗透过滤膜组件26。在正渗透过滤膜组件26内部，糖水38从原水中汲取水分。一部分经稀释后的糖水离开正渗透过滤膜组件26通过回流管36返回到渗透剂箱22的顶部。
渗透剂38与稀释的饮料液体40之间存在较大的密度差异，这会使得回到渗透剂箱22的稀释的饮料液体40在渗透剂38的顶部上形成分隔层42。
此外，渗透剂38在正渗透过滤膜组件26中的流动力是由原水储箱28中的原水被汲取并过滤穿过正渗透膜元件10而产生的。从正渗透过滤膜组件26的顶部流动至渗透剂箱22的体积流量，远高于渗透剂38流动至正渗透过滤膜组件26的底部的体积流量。由于渗透剂箱22是密闭的，所以体积的增加引起等体积的糖水38被正渗透过滤膜组件26内。
另外，应当指出的是，在优选的实施例中，正渗透元件10使用的正渗透膜18可以为亲水性的、基于纤维素酯的膜，当其作为反渗透膜测试时(60磅、500ppm的NaCl、10％回收率、25℃)，具有在80％至95％的范围内的脱盐率。在可选的实施例中，该膜还可以为非对称膜，且可通过浸没沉降工艺形成。该膜可无背衬，或具有不妨碍水分到达排斥层的非常开放的背衬，或者是亲水性的且易于通过毛细作用将水分带至该膜。该膜的标称截留分子量是100道尔顿。
此外还应当理解，本实用新型的其他实施方式并不限于本文所公开的具体部件，例如，本实用新型中所涉及的部件可由以下材料制成：橡胶(合成的和/或天然的)和/或其它类似材料；玻璃(如玻璃纤维)、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、它们的任意组合和/或其它类似材料；聚合物，如热塑性塑料(如ABS、丙烯酸、含氟聚合物、聚缩醛、聚酰胺；聚碳酸酯、聚乙烯、聚砜和/或类似物)、热固性塑料(如环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、聚氨酯、硅树脂和/或类似物)、它们的任意组合和/或其它类似材料；复合材料和/或其他类似的材料；金属和/或其它类似的材料；合金和/或其他类似的材料；任何其它合适的材料；和/或它们的任意组合。
此外，在可选的实施例中，正渗透膜还可由薄膜复合的反渗透膜制成。这种膜复合材料例如包括通过位于多孔支撑织物上的浸没沉淀工艺形成的纤维素酯膜铸件，多孔支撑织物诸如为织造或非织造的尼龙、聚酯或聚丙烯；或者优选地，纤维素酯膜铸件位于诸如棉或纸的亲水性支撑物上。
此外，该RO膜可采用市售薄膜复合的、海水淡化膜轧制。当用作反渗透膜测试时，所使用的膜可为脱盐率在80％至90％的范围内(60磅，500ppm的NaCl，10％的回收率，25摄氏度)的亲水性膜。该膜的标称截留分子量可为100道尔顿。该膜可由亲水性膜材料制成，例如纤维素乙酸酯、纤维素丙酸酯、纤维素丁酸酯、纤维素二乙酸酯、纤维素材料、聚氨酯、聚酰胺的共混物。该膜还可以为非对称的(即，该膜具有10微米厚的薄排斥层和总厚度高达300微米的致密多孔的亚层)并且可通过浸没沉降工艺形成。该膜可能不具有背衬、或者具有并不阻碍水到达排斥层的非常开放的背衬、或者是亲水的且易于通过毛细作用使水到达该膜。
此外，本实用新型中所提及的渗透剂可通常是基于无机盐的或基于糖的。例如，盐水可以使用氯化钠6.21wt％、氯化钾7.92wt％、柠檬酸三钠10.41wt％、葡萄糖58.24wt％且果糖17.22wt％。其它渗透剂(或水化制剂)例如可以为葡萄糖制剂、脱水食品和能够与水化合的任何其它溶质内的药物。
基于糖的渗透剂可为由以下制成的粉末或糖水：果糖、蔗糖、葡萄糖、柠檬酸钠、柠檬酸钾、柠檬酸、抗坏血酸钾、抗坏血酸钠、抗坏血酸、水溶性维生素、氯化钠和氯化钾。例如，60wt％果糖、10wt％的柠檬酸钾、10wt％的柠檬酸钠和20wt％水的混合物在元件中测试并具有类似于80wt％果糖-20wt％水营养糖水的性能。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种正渗透水处理系统，其特征在于，包括：
渗透剂箱(22)，具有渗透剂出口(221)和回流入口(222)；
原水储箱(28)，内部设置有正渗透过滤膜组件(26)，所述正渗透过滤膜组件(26)具有过滤入口(261)和过滤出口(262)；以及
收集箱(30)，具有收集口(301)，
其中，所述渗透剂出口(221)与所述过滤入口(261)连通，所述过滤出口(262)分别与所述收集口(301)和所述回流入口(222)连通。
2.根据权利要求1所述的正渗透水处理系统，其特征在于，
所述正渗透过滤膜组件(26)为由至少两层的正渗透膜元件(10)相互叠置组成。
3.根据权利要求2所述的正渗透水处理系统，其特征在于，
每层所述正渗透膜元件(10)均具有中心管(12)和正渗透膜(18)，所述中心管(12)具有通过分隔件(14)间隔开的进孔(16)和出孔(17)，
其中，所述正渗透膜(18)经弯折后一端与所述进孔(16)连通，另一端与所述出孔(17)连通，以构成以所述进孔(16)为入口，以所述正渗透膜(18)为流道，以所述出孔(17)为出口的弯折形过滤通道。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的正渗透水处理系统，其特征在于，
所述渗透剂出口(221)与所述过滤入口(261)之间通过第一供给管(32)连通，所述过滤出口(262)与所述收集口(301)之间通过第二供给管(34)连通，所述过滤出口(262)与所述回流入口(222)之间通过回流管(36)连通。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的正渗透水处理系统，其特征在于，
所述渗透剂出口(221)和所述回流入口(222)分别设置在所述渗透剂箱(22)的底部和顶部。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的正渗透水处理系统，其特征在于，
所述过滤入口(261)和所述过滤出口(262)分别设置在所述正渗透过滤膜组件(26)的底部和顶部。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的正渗透水处理系统，其特征在于，所述收集口(301)设置在所述收集箱(30)的顶部。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的正渗透水处理系统，其特征在于，所述渗透剂箱(22)的侧壁还设置有渗透剂注入口。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的正渗透水处理系统，其特征在于，所述渗透剂箱(22)为密封容器。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420457661.2U CN204162473U (zh) | 2014-08-13 | 2014-08-13 | 正渗透水处理系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108698858A (zh) * | 2015-11-06 | 2018-10-23 | 梵特斯技术有限公司 | 经由正向渗透处理废水的方法和系统 |
| CN109876663A (zh) * | 2019-03-08 | 2019-06-14 | 天津工业大学 | 一种基于死端正渗透技术的藻液脱水装置及方法 |
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2014
- 2014-08-13 CN CN201420457661.2U patent/CN204162473U/zh active Active
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