CN209685430U - 反渗透净水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种反渗透净水系统，包括依次连接的砂过滤器、炭过滤器、保安过滤器、高压泵、具有总原水进口和总纯水出口及总浓水出口的RO膜组，RO膜组中的每一个预设RO膜构成为两个截面积减半且串联设置的窄径RO膜以翻倍其内的水流速，总原水进口连接高压泵，总纯水出口依次连接纯水箱、空气压力罐和用水点，空气压力罐经定时器和止回电磁阀后连接至总原水进口，总浓水出口连接浓水排水管。本实用新型能够大幅提高RO膜的使用寿命、降低维护成本、节约能源。

Description

反渗透净水系统

技术领域：

本实用新型涉及水处理技术领域，特别涉及一种反渗透净水系统。

背景技术：

现有的水处理系统通常包括粗过滤装置、高压泵和RO膜组。其中，根据制水量的不同，RO膜组中可能包含一个RO膜，也可能包含多个串联和/或并联的RO膜。RO膜组在使用一段时间之后，其内的反渗透膜上会形成膜沉淀和膜附着，从而引起膜堵塞。在高压泵提供给RO膜组的水压一定的情况下，各个RO膜内的水流速是一定的，RO膜组的使用寿命也是一定的，通常为2-3年，而RO膜组是水处理系统的核心部件，更换成本较大。

现有技术中有利用原水进行定时反冲洗的技术，以消除RO膜组在使用一段时间后的膜沉淀和膜附着，但其依靠系统停机后清洗泵的开启工作来实现对RO膜组的清洗，耗能较大；而且因现有技术是原水洗膜，膜内存的是原水，极易造成沉淀和附着，因为水处理系统停机时是最容易产生膜沉淀和膜附着的。目前虽然也有个别净水定时洗膜的，但因为定时洗膜并非每次停机都洗膜，那么在不洗膜的停机状态下，膜件里边充满的仍然是原水，极易造成膜沉淀和膜附着带来的污堵现象。

另外，在现有的水处理系统中，RO膜组的浓水出口通常直接连接浓水排水管从而将浓水全排掉，这使得纯水废水之比较低，导致废水过多排放，造成水资源的浪费。即使有的现有技术涉及浓水回流，但其浓水是回流到原水箱或原水进口处。

实用新型内容：

为克服上述问题，本实用新型提供一种RO膜使用寿命长、节约能源和水源的新型的反渗透净水系统将是有利的。

为实现上述目的，本实用新型提供一种反渗透净水系统，其包括依次连接的砂过滤器、炭过滤器、保安过滤器、高压泵、具有总原水进口和总纯水出口以及总浓水出口的RO膜组，其中，RO膜组中的每一个预设RO膜都构成为两个截面积减半且串联设置的窄径RO膜以翻倍其内水流速，并且，总原水进口与高压泵连接，总纯水出口依次连接纯水箱、空气压力罐和用水点，空气压力罐经定时器和止回电磁阀后连接至总原水进口，总浓水出口连接有浓水排水管。

在本实用新型中，一方面由于RO膜组中的每一个预设RO膜都是由两个管径变窄（即截面积减半）的窄径RO膜串联设置在一起，根据流速=流量/πR²之原理，在通量不变的前提下，流速与RO膜的直径的平方成反比，即流速与RO膜的截面积成反比，在RO膜截面积减半的情况下，其流速即可增加一倍，即流速可达到原来的两倍，从而能够有效解决膜沉淀、膜附着而引起的膜堵塞问题；另一方面通过对窄径RO膜进行的正冲洗，不仅能够在正冲洗时有效去除可能的任何膜沉淀和膜附着，还能够通过在系统停机时窄径RO膜内浸泡有纯水来避免对反渗透膜的任何再次污染；从而大大提高窄径RO膜的使用寿命（可达5年之久），大大减少了RO膜的更换频率，降低了反渗透净水系统的维修成本。

而且，本实用新型无须像现有技术那样依赖清洗泵来启动窄径RO膜的清洗工作，通过空气压力罐、定时器和止回电磁阀的上述设置，就能实现对RO膜的纯水正冲洗和浸泡，能够有效去除和避免膜沉淀和膜附着，而无需额外能源消耗，降低了能源成本。

进一步，每个窄径RO膜都具有分纯水出口，这些分纯水出口分别连接至总纯水出口。

通过这种结构，使得每个窄径RO膜制出的纯水都能及时输送至总纯水出口避免二次污染。

进一步，在高压泵前还设置有单向电磁阀，在系统停机时，该单向电磁阀关闭，止回电磁阀同步开启，从而使得空气压力罐内的纯水经总原水进口进入RO膜组进行冲洗。

通过单向电磁阀和止回电磁阀的配合，使得在系统停机即停止向窄径RO膜输送原水的同时，即刻开启止回电磁阀，使得纯水进入窄径RO膜进行冲洗并充满整个窄径RO膜，有效清除膜沉淀和膜附着的同时，可保证系统停机后保存在窄径RO膜内的水是纯水（膜的堵塞都是因为原水中的溶解物和杂质的附着，沉淀而造成，尤其是系统停机状态，水不流动更会造成反渗透膜的堵塞），而纯水中溶解物去除率已达98%以上，基本不再含任何溶解物，所以不会造成沉淀和附着在膜表面，因此可有效提高窄径RO膜的使用寿命100%以上。

再进一步，上述定时器设置成定时20S。

该设置可以保证对窄径RO膜有足够冲洗时间，同时保证窄径RO膜内有足够的纯水来浸泡反渗透膜。

进一步，上述纯水箱和空气压力罐之间还连接有后置活性炭、供水泵和单向阀。

该供水泵设置成用于向空气压力罐以及用水点泵送纯水，后置活性炭用于改善纯水的口感。

又进一步，空气压力罐设置成在RO膜组制水过程中，来自总纯水出口的纯水经纯水箱后凭借供水泵提供的压力进入空气压力罐内，而在系统停机后，空气压力罐凭借其自身内部压力将空气压力罐内的纯水压出到RO膜组内。

供水泵工作时能够将纯水压进空气压力罐内，系统停机后，高压泵停止工作，空气压力罐靠自身内部压力将罐内纯水压出到窄径RO膜，此过程无任何能源消耗，非常环保。

再进一步，上述反渗透净水系统还包括部分浓水回流管路，该部分浓水回流管路一端连接总浓水出口、另一端接入高压泵。

通过该部分浓水回流管路的设置，使得部分浓水回流，一方面加大了高压泵前的水量，根据流速=流量/πR²之原理，截面积不变，水量加大，流速会相对应增加从而降低膜沉淀和膜附着，这使得浓水回流不仅可降低废水的排放从而节约水资源，还可同步使膜寿命得以延长而降低生产成本。

又进一步，在部分浓水回流管路上设置有回流阀和回流流量计。该回流阀优选为回流手动控制阀。

通过回流阀的设置，能够保证浓水从总浓水出口经部分浓水回流管路单向回流到总原水进口，回流流量计能够计量回流的浓水量。

还进一步，从总纯水出口出来的纯水和从浓水排水管排出的浓水的流量之比是借助于对回流阀的开度调节而任意调节的。

根据管径不变、通量越大流速越快之原理，通过调节回流阀的开度，加大浓水回流量，可以从根本上提高通过窄径RO膜的水流速，从而进一步有效解决膜沉淀、膜附着而引起的膜堵塞问题。

还再进一步，述回流阀的开度设置成使得从总纯水出口出来的纯水和从浓水排水管排出的浓水的流量之比为3：1，即纯水废水比为3：1。

该流量比越高，浓水的回流越大，浓水的排放就越低，符合国家节水导向，较一般的反渗透的纯水废水比1:1可有效节水200%以上。

综上，本实用新型具有如下有益效果：1）由于RO膜组的管径（即膜道）变窄，也就是说RO膜组的截面积减小，使得流速提高，减少膜沉淀和膜附着，避免膜堵塞；2）浓水回流使高压泵前流量增大，在其他条件不变的情况下，流量增大则流速增大，减少膜沉淀和膜附着，避免膜堵塞；3）纯水正冲洗RO膜组（即纯水洗膜），即使去除RO膜组的反渗透膜内可能的有机物和颗粒杂质残留；4）纯水浸满RO膜组（即纯水浸膜），使沉淀和附着物造成污堵的概率大大降低；5）依靠空气压力罐自身的压力清洗RO膜，无需额外动力，降低能耗。

通过参考下面所描述的实施例，本实用新型的上述这些方面和其他方面将会得到更清晰地阐述。

附图说明：

实用新型的结构以及进一步的目的和优点将通过下面结合附图的描述得到更好地理解，其中，相同的参考标记标识相同的元件：

图1是根据本实用新型一个具体实施方式的反渗透净水系统的示意图。

具体实施方式：

下面将结合附图描述本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，根据本实用新型一个具体实施方式的反渗透净水系统，其包括依次连接的砂过滤器1、炭过滤器2、保安过滤器3、高压泵4、具有总原水进口54和总纯水出口56以及总浓水出口57的RO膜组，原水从A处进入反渗透净水系统。其中，在本实施方式中，该RO膜组包含一个预设RO膜，该预设RO膜构成为两个截面积减半且串联设置的窄径RO膜5以使得窄径RO膜5内的水流速提高一倍，以此来减少膜沉淀和膜附着，从而使得RO膜组的使用寿命从原本的2-3年延长到5年。

本实用新型的整体构思是遵从大自然的法则，比如河道流域，是否有沉淀物和垃圾，不是取决于水量大小，而是取决于流速，湍急的河流，河底不会有海苔和垃圾，水流缓慢的河床，水量再大也会杂草丛生。而同样的水量让河道变窄，流速就会加快；如果河道不变，水量增加，同样可以使流速增加。基于这样的启发，本申请提出了窄径RO膜。

需要说明的是，本文提到的预设RO膜是指在没有提出本实用新型的窄径RO膜之前的设计，即现有的设计，其使用寿命和现有技术中的一样，即2-3年。根据本实用新型的上述精神，在制水量一定的情况下，针对每一个预设RO膜，本实施方式中都采用两个窄径RO膜5串联来实现，目的是增大窄径RO膜5内水流速。具体地，根据流速=流量/πR²之原理，在通量不变的前提下，流速与RO膜的截面积成反比，例如，在本实施方式中，将窄径RO膜5的截面积相对预设RO膜的截面积减半设置，流速即可增加一倍,即流速可达到原来的两倍，从而能够有效解决现有技术中膜沉淀、膜附着而引起的膜堵塞问题，大大提高窄径RO膜的使用寿命（可达5年之久），大大减少了RO膜的更换频率，降低了反渗透净水系统的维修成本。

举例来说，假设反渗透净水系统需要完成的第一目标的制水量，现有技术中需要使用一个截面积为324平方厘米的预设RO膜，那么，在本实施方式中使用两个截面积减半即截面积为162平方厘米的窄径RO膜串联即可；假设反渗透净水系统需要完成的第二目标的制水量，现有技术中需要使用一个截面积为162平方厘米的预设RO膜，那么，在本实施方式中使用两个截面积减半即截面积为81平方厘米的窄径RO膜串联即可。应当理解的是，上面的截面积数据纯粹是为了举例说明，没有任何限制性。

应当理解的是，尽管在本实施方式中是两个窄径RO膜串联使用代替一个预设RO膜，但也可以是多个窄径RO膜进行串联来替代一个预设RO膜，多个的数量可以根据实际需要进行确定，只要满足系统压力要求即可。也就是说，尽管本实用新型保护的技术方案是两个窄径RO膜串联，但相应的变例，例如三个窄径RO膜串联（每个的截面积为对应的预设RO膜的三分之一）或者四个窄径RO膜串联（每个的截面积为对应的预设RO膜的四分之一）都在本实用新型的发明精神范围内，属于本实用新型保护的范围。

还应当理解的是，尽管在本实施方式中，预设RO膜只有一个，但根据实际需要，预设RO膜可以是多个，串联和/或并联，但根据本实用新型的精神，在预设RO膜是多个的情况下，每个上述预设RO膜都构成为两个截面积减半且串联设置的窄径RO膜以翻倍膜内水流速来完成相同的制水量。

另外，仍然基于流水不腐之自然法则，因为膜沉淀和膜附着90%是在不工作的停机状态造成，改用纯水洗膜和浸泡来从根本上解决膜堵的问题。

如图1所示，RO膜组的总原水进口54与高压泵4连接，总纯水出口56依次连接纯水箱6、空气压力罐9和用水点B，空气压力罐9经定时器91和止回电磁阀93后连接至总原水进口54。

在本实用新型中，由于空气压力罐9连接RO膜组的总原水进口54，可以在需要时利用纯水对窄径RO膜进行正冲洗，不仅能够在正冲洗时有效去除可能的任何膜沉淀和膜附着，还能够通过在系统停机时窄径RO膜5内充满纯水而避免对反渗透膜的任何再次污染，而且正冲洗更有利于以最快速度使冲洗后的水经总浓水出口57排出，从而进一步大大提高窄径RO膜5的使用寿命，进一步大大减少了RO膜的更换频率，进一步降低了反渗透净水系统的维护成本。而且，本实用新型无须像现有技术那样依赖清洗泵来启动窄径RO膜的清洗工作，仅靠空气压力罐9即可实现，无需额外能源消耗，降低了能源成本。

如图1所示，本实施方式中，在总纯水出口56和纯水箱6之间还可以设置有纯水流量计61用于计量进入纯水箱6的纯水量，当然还可以设置单向阀（图未示）来防止纯水从纯水箱6倒流回RO膜5中。另外，在纯水箱6和空气压力罐9之间还设置有后置活性炭63、用于向空气压力罐9和用水点B供水的供水泵65、单向阀67，其中后置活性炭63是用来改善纯水的口感。

如图1所示，每个窄径RO膜5都具有分纯水出口50，这些分纯水出口50分别连接至总纯水出口56。通过这种结构，使得每个窄径RO膜5制出的纯水都能及时输送至总纯水出口56，以避免二次污染。另外需要说明的是，如图1所示，RO膜组的总原水进口54即为前一个窄径RO膜5的原水进口，该前一个窄径RO膜5的浓水出口与后一个窄径RO膜5的原水进口连接，该后一个窄径RO膜5的浓水出口即为总浓水出口57。

如图1所示，在本实施方式中，在高压泵4前还设置有单向电磁阀43，在系统停机时，该单向电磁阀43关闭，止回电磁阀93同步开启，从而使得空气压力罐9内的纯水经总原水进口54进入RO膜组进行冲洗。通过单向电磁阀43和止回电磁阀93的配合，使得在系统停机即停止向RO膜组输送原水的同时，即刻开启止回电磁阀93，使得纯水进入RO膜组进行冲洗并充满整个RO膜组即两个窄径RO膜5，有效清除膜沉淀和膜附着的同时，可保证系统停机后保存在两个窄径RO膜5内的水是纯水（膜的堵塞都是因为原水中的溶解物和杂质的附着，沉淀而造成，尤其是系统停机状态，水不流动更会造成反渗透膜的堵塞），而纯水中溶解物去除率已达98%以上，基本不再含任何溶解物，所以不会造成沉淀和附着在膜表面，因此可有效提高RO膜组的使用寿命100%以上。

需要说明的是，上述定时器设置成延时20S。该设置可以保证对窄径RO膜5有足够冲洗时间，同时保证窄径RO膜5内有足够的纯水来浸泡其内的反渗透膜（图未示）。

另外，需要说明的是，空气压力罐9设置成在RO膜组制水过程中，来自总纯水出口56的纯水凭借供水泵65提供的动力进入空气压力罐9内，而在系统停机后，空气压力罐9凭借其自身内部压力将空气压力罐9内的纯水压出到RO膜组内。应当理解的是，因高压泵4压力制出的水压较高，将纯水压进空气压力罐9内，系统停机后，高压泵4停止工作，空气压力罐9靠自身气囊压力将罐内纯水压出到RO膜组，此过程无任何能源消耗，非常环保。

再如图1所示，RO膜组的总浓水出口57连接有浓水排水管7和部分浓水回流管路8。该部分浓水回流管路8一端连接总浓水出口57相接、另一端接入高压泵4。通过该部分浓水回流管路8接入高压泵4（而不是像现有技术那样接入原水箱或原水进口）的设置，使得部分浓水回流一方面可以大幅降低浓水通过浓水排水管7的排放量，避免了水资源的浪费和环境污染，另一方面加大了高压泵4前的水量，进一步提高了进入窄径RO膜5内的水流速，从而降低膜沉淀和膜附着，进一步延长RO膜组的使用寿命。

如图1所示，在部分浓水回流管路8上设置有回流阀80和回流流量计82。通过回流阀80的设置，能够保证浓水从总浓水出口57经部分浓水回流管路8单向回流到高压泵4，回流流量计82能够计量回流的浓水量即浓水流量。

需要说明的是，在本实施方式中，从总纯水出口56出来的纯水和从浓水排水管7排出的浓水的流量之比是借助于对回流阀80的开度调节而任意调节的。根据管径不变、通量越大流速越快之原理，通过调节回流阀80的开度，加大浓水回流量，可以从根本上提高通过每个窄径RO膜5的水的水流速，从而进一步有效解决膜沉淀、膜附着而引起的膜堵塞问题。例如，在本实施方式中，回流阀80的开度设置成使得从总纯水出口56出来的纯水和从浓水排水管7排出的浓水的流量之比为3：1，即纯水废水比为3：1。该流量比越高，浓水的回流越大，浓水的排放就越低，符合国家节水导向，较现有技术中一般的反渗透的纯水废水比1:1可有效节水200%以上。应当理解的是，在本文中，废水指的是从反渗透净水系统排掉的浓水，即本实施方式中从浓水排水管7排出的浓水。

另外，需要说明的是，本实施方式中的用水点B可以接水龙头、开水平台、开水器等，从A处进入砂过滤器1的原水可以是自来水、净水、地表水。

下面参照图1介绍一个反渗透净水的整个工作过程：原水经管道10首先进入砂过滤器1、炭过滤器2、保安过滤器3进行粗过滤，然后经过高压泵4进行加压，加压后的原水经由总原水进口54进入RO膜组，在经过在前的窄径RO膜5时，出来的纯水经该在前的窄径RO膜5的分纯水出口50连接至总纯水出口56，出来的浓水经在后的窄径RO膜5之后，制出的纯水经其分纯水出口50也连接至总纯水出口56，出来的浓水流入总浓水出口57。

接着，从总纯水出口56出来的纯水经由纯水管路60上的纯水流量计61进入纯水箱6，然后再经由后置活性炭63、供水泵65和单向阀67连接至空气压力罐9和用水点B；从总浓水出口57流出的浓水一部分经由浓水排水管7排出，排出量可由浓水排水管7上设置的浓水调节阀71控制并由浓水流量计75进行计量，另一部分浓水经由部分浓水回流管路8回流至高压泵4，回流量通过回流阀80（例如回流手动控制阀）的开度进行调节，并且回流量由回流流量计82进行计量，使得该部分浓水经过高压泵4加压后再回流至RO膜组进一步进行净化处理。

在系统停机时，保安过滤器3和高压泵4之间的单向电磁阀43关闭，空气压力罐9和RO膜组之间的止回电磁阀93同步开启，这时，空气压力罐9内的纯水经总原水进口54进入RO膜组进行正向冲洗，冲洗20S，即可去除各个窄径RO膜5内的膜沉淀和膜附着，并在正冲洗完成后各个窄径RO膜5内充满的是纯水，从而避免二次污染。

本实用新型的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本实用新型的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构作各种变化和改进，包括这里单独披露的或要求保护的技术特征的组合，以及明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本实用新型所涉及的技术领域内，并落入本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种反渗透净水系统，其特征在于包括依次连接的砂过滤器、炭过滤器、保安过滤器、高压泵、具有总原水进口和总纯水出口以及总浓水出口的RO膜组，其中，RO膜组中的每一个预设RO膜都构成为两个截面积减半且串联设置的窄径RO膜以翻倍其内水流速，并且，总原水进口与高压泵连接，总纯水出口依次连接纯水箱、空气压力罐和用水点，空气压力罐经定时器和止回电磁阀后连接至总原水进口，总浓水出口连接有浓水排水管。

2.根据权利要求1所述的反渗透净水系统，其特征在于，每个所述窄径RO膜都具有分纯水出口，这些分纯水出口分别连接至所述总纯水出口。

3.根据权利要求1所述的反渗透净水系统，其特征在于，在所述高压泵前还设置有单向电磁阀，在系统停机时，该单向电磁阀关闭，所述止回电磁阀同步开启，从而使得所述空气压力罐内的纯水经所述总原水进口进入所述RO膜组进行冲洗。

4.根据权利要求1至3任一项所述的反渗透净水系统，其特征在于，所述纯水箱和所述空气压力罐之间还连接有后置活性炭、供水泵和单向阀。

5.根据权利要求4所述的反渗透净水系统，其特征在于，所述空气压力罐设置成在所述RO膜组制水过程中，来自所述总纯水出口的纯水凭借所述供水泵提供的压力进入所述空气压力罐内，而在系统停机后，所述空气压力罐凭借其自身内部压力将所述空气压力罐内的纯水压出到所述RO膜组内。

6.根据权利要求5所述的反渗透净水系统，其特征在于，还包括部分浓水回流管路，该部分浓水回流管路一端连接所述总浓水出口、另一端接入所述高压泵。

7.根据权利要求6所述的反渗透净水系统，其特征在于，在所述部分浓水回流管路上设置有回流阀和回流流量计。

8.根据权利要求7所述的反渗透净水系统，其特征在于，从所述总纯水出口出来的纯水和从所述浓水排水管排出的浓水的流量之比是借助于对所述回流阀的开度调节而任意调节的。

9.根据权利要求8所述的反渗透净水系统，其特征在于，所述回流阀的开度设置成使得从所述总纯水出口出来的纯水和从所述浓水排水管排出的浓水的流量之比为3：1。