CN219950739U - 一种冰川水的处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种冰川水的处理系统，包括依次连接的原水池、提升泵、微滤装置、微滤产水池、增压泵、保安过滤器、高压泵、纳滤装置以及纳滤产水池，其中，所述微滤装置的滤芯包括内壳、外壳以及设置于所述内壳与所述外壳之间的微滤膜，所述微滤膜为具有褶皱的折叠膜，所述微滤膜包括膜体，所述膜体内外往返折叠形成具有多个第一折痕和多个第二折痕的褶皱，所述第一折痕和所述第二折痕分别位于所述褶皱的内圈和外圈。本实用新型采用褶皱折痕垂直于轴中心线的横向褶皱的微滤膜，充分利用滤膜单位空间的过滤面积，大幅提高了微滤膜的处理能力，有效解决了现有纵向褶皱方式的滤膜存在的膜面积填充率偏低导致膜处理能力低的问题。

Description

一种冰川水的处理系统

技术领域

本实用新型涉及水处理技术领域，具体而言，涉及一种冰川水的处理系统。

背景技术

常规的瓶装饮用水一般以市政自来水为水源，通过前道预处理加后道的深度膜处理对来水进行净化处理，得到合格的瓶装饮用水。瓶装冰川水是一种以天然冰川水为水源制备的饮用水。天然冰川水是低氘、低钠、低矿化度、弱碱性，未被现代生物利用、未被退化的原生态水，其水中含有的矿物质成份被证明是对人体有益且需要的微量元素，如何保留这些矿物质成分，从而充分利用冰川水的优点成为一个关键问题。

现有技术中通常采用砂滤和碳滤工艺进行膜前预处理，不仅工艺和结构布置上过于复杂，易引入杂质等影响膜后水质，且由于冰川水水质较好，采用复杂工艺可能会性能过剩，造成一定程度上的浪费。采用微滤工艺替代砂滤和碳滤工艺，可以简化处理工艺和装置，减少一次性投资成本，后期维护操作也简单方便。但是现有技术中微滤膜的褶皱通常采用纵向褶皱，即褶皱的折痕与膜的轴中心线平行设置，因此膜的内、外壳之间的径向空间非常有限，使得褶皱径向尺寸不宜设置得过大，这就导致各褶皱紧紧的贴合在一起，不利于水的流动，影响膜的处理能力。如若加大褶皱的径向尺寸，虽然可以避免各个褶皱紧贴在一起，但也会浪费较多的空间，没有达到滤膜的充分利用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题是现有微滤膜通常为褶皱折痕平行于轴中心线设置的纵向褶皱，导致滤膜的处理能力有限，而通过加大滤膜褶皱径向尺寸又会带来无法充分利用滤膜外圈空间的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供一种冰川水的处理系统，包括依次连接的原水池、提升泵、微滤装置、微滤产水池、增压泵、保安过滤器、高压泵、纳滤装置以及纳滤产水池，所述原水池、所述微滤产水池、所述纳滤产水池分别用于存放冰川水、所述微滤装置的产水、所述纳滤装置的产水，所述提升泵、所述增压泵、所述高压泵分别用于为所述微滤装置、所述保安过滤器、所述纳滤装置提供压力；其中，所述微滤装置的滤芯包括内壳、外壳以及设置于所述内壳与所述外壳之间的微滤膜，所述微滤膜为具有褶皱的折叠膜，所述微滤膜包括膜体，所述膜体内外往返折叠形成具有多个第一折痕和多个第二折痕的褶皱，所述第一折痕和所述第二折痕分别位于所述褶皱的内圈和外圈。

较佳地，所述第一折痕和所述第二折痕的纵截面形状均为弧形。

较佳地，相邻两个所述第一折痕之间的膜体的纵截面形状为U型，相邻两个所述第二折痕之间的膜体的纵截面形状为U型。

较佳地，多个所述第一折痕和多个所述第二折痕分别沿着平行于所述微滤膜的轴向方向设置，且相邻两个所述第一折痕之间的膜体的纵截面形状为以所述第二折痕所在点为中心的抛物线，相邻两个所述第二折痕之间的膜体的纵截面形状为以所述第一折痕所在点为中心的抛物线。

较佳地，所述滤芯还包括设置于所述外壳两端的端面，其中一个所述端面密封设置于所述外壳的端部，另一个所述端面上设置有与所述内壳的空腔对应的通孔，所述内壳和所述外壳的壳壁上均设置有过水孔，所述过水孔与所述通孔连通。

较佳地，所述微滤膜的材料为聚丙烯，过滤精度为5μm。

较佳地，所述保安过滤器包括过滤膜，所述过滤膜的精度为5μm，所述纳滤装置包括纳滤膜，所述纳滤膜的过滤精度为1nm。

较佳地，所述冰川水的处理系统还包括液位计，所述液位计安装于所述原水池中。

较佳地，所述冰川水的处理系统还包括控制系统，所述提升泵、所述增压泵、所述液位计及所述高压泵分别与所述控制系统电连接。

较佳地，所述冰川水的处理系统还包括纳滤产水池、臭氧氧化塔以及钛芯过滤器，所述纳滤产水池用于存放所述纳滤装置的产水，所述臭氧氧化塔用于对纳滤产水进行消毒处理，所述钛芯过滤器用于对消毒后的水进行过滤。

本实用新型的冰川水的处理系统相较于现有技术的优势在于：

本实用新型的冰川水的处理系统，采用微滤、保安过滤器和纳滤的结构对冰川水进行处理，其中微滤膜采用褶皱折痕垂直于轴中心线的横向褶皱方式折叠，使得滤膜可以在内外壳体之间的纵向空间中沿轴向平等设置，不存在褶皱径向延伸时由于膜的内外圈直径相差较大，导致外圈的褶皱布置上比较稀疏所造成的空间浪费，充分利用了滤膜单位空间的过滤面积，大幅提高了微滤膜的处理能力，同时还能够避免滤膜在过滤和反洗循环切换过程中产生因多次折叠、展开动作所导致的滤材疲劳，延长微滤膜的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例中微滤装置的滤芯的外壳或内壳的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中微滤装置的滤芯的纵向剖面示意图；

图3为图2中Ⅰ处放大图；

图4位本实用新型另一实施例中微滤装置的滤芯的纵向剖面示意图。

附图标记说明：

1、外壳；2、内壳；3、微滤膜；4、过水孔；5、通孔；31、第一折痕；32、第二折痕。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

本实用新型实施例的一种冰川水的处理系统，包括依次连接的原水池、提升泵、微滤装置、微滤产水池、增压泵、保安过滤器、高压泵、纳滤装置以及纳滤产水池，所述原水池、所述微滤产水池、所述纳滤产水池分别用于存放冰川水、所述微滤装置的产水、所述纳滤装置的产水，所述提升泵、所述增压泵、所述高压泵分别用于为所述微滤装置、所述保安过滤器、所述纳滤装置提供压力，其中，所述微滤装置的滤芯包括内壳2、外壳1以及设置于所述内壳2与所述外壳1之间的微滤膜3，所述微滤膜3为具有褶皱的折叠膜，所述微滤膜3包括膜体，所述膜体内外往返折叠形成具有多个第一折痕31和多个第二折痕32的褶皱，所述第一折痕31和所述第二折痕32分别位于所述褶皱的内圈和外圈。

本实施例的微滤膜3，膜体沿径向往返折叠形成具有第一折痕31和第二折痕32的褶皱，由于第一折痕31和第二折痕32分别位于内外圈，因此是一种横向褶皱，即褶皱的折痕与膜的轴中心线垂直，不同于现有技术中折痕与轴中心线平行的纵向褶皱膜。由此，滤膜可以在内外壳1体之间的纵向空间中沿轴向平等设置，不存在褶皱径向延伸时由于内外径不同造成的空间浪费，进而提高单位空间的滤膜面积，充分利用微滤膜3。由此，本实施例采用微滤代替传统的砂滤和碳滤进行冰川水的前道预处理，简化工艺，并通过对微滤膜3进行改进，采用褶皱折痕垂直于轴中心线的横向褶皱方式折叠，充分利用滤膜单位空间的过滤面积，大幅提高了微滤膜3的处理能力，有效解决了现有纵向褶皱方式的滤膜存在的膜面积填充率偏低导致膜处理能力低的问题。针对后道膜处理工艺，目前市场上较为主流的工艺为超滤或者反渗透工艺。超滤膜孔径一般在0.1um以下，它能截留水中的悬浮物、大分子有机物、细菌、胶体类物质，但对溶解性离子无去除作用。反渗透膜孔径在0.1nm以内，几乎能截留水中所有的细微物质，包括溶解性离子。所以，采用超滤处工艺生产的饮用水可能硬度偏高，存在一些对人体有害的离子之类；采用反渗透工艺生产的饮用水去除离子过于彻底，无法保留对人体有利的矿物质元素。而本实施例采用纳滤工艺净化冰川水，一方面，纳滤可以截留水中大部分二价离子，如钙、镁离子，降低水质硬度，来获得较好的口感；另一方面，纳滤能够最大限度保留一价离子，例如钠、钾等矿物质成分，使得冰川水的品质、价值得以充分发挥。本实施例通过微滤、纳滤结合，能够最大限度保留冰川水中的矿物质元素，并去除不利于人体健康的有害离子，并通过中间的保安过滤器去除微滤产水中的细小杂质，起到保护纳滤装置的作用。

其中一些实施方式中，微滤装置的滤芯包括内壳2、外壳1以及内外壳1体之间填充的微滤膜3，内壳2的端部设置有通孔5，通孔5用于产水出水或反洗进水。内壳2和外壳1均具有一定的壁厚，如图1所示，过水孔4贯穿设置于内壳2和外壳1的壳壁上。由此，水流经外壳1上的过水孔4、微滤膜3、内壳2上的过水孔4流出，经过微滤膜3时，通过微滤膜3对冰川水过滤，以去除水质细小悬浮物等。由于内壳2与外壳1上均设置有过水孔4，且内壳2与外壳1二者的结构类似，只是尺寸上略有差别，因此图1所展示的结构图可以为内壳2也可以为外壳1。

其中一些实施方式中，根据水力学模拟设计内壳2、外壳1上过水孔4的布置位置、数量等，如图1所示，通过在纵向上不同距离布置不同的孔径，使水流过水面积沿着纵向呈现一定的规律，进而使得过滤、反洗阶段的纵向布水配比极为均匀，以使整支滤芯的过滤效率得到均布，保证微滤装置的稳定运行。

如图2、图4所示，展示了其中两种微滤滤芯的纵向剖面结构示意图，所谓纵向是指沿微滤膜3的中心轴向或平行于轴向的方向，也可以称之为微滤膜3的长度方向。本实施例中，微滤膜3的膜体围绕内壳2表面设置一圈。膜体上设置有折痕，以此形成折叠膜。折痕包括位于内圈的第一折痕31以及位于外圈的第二折痕32，第一折痕31和第二折痕32具体是位于内圈还是外圈，本实施例没有强制限制，只是对位于内圈和外圈的两种折痕通过第一、第二进行区分。为便于后续阐述，以下将以位于内圈上的折痕为第一折痕31，位于外圈上的折痕为第二折痕32为例进行说明。所谓内圈和外圈，可以理解，由于折叠的缘故，膜体在径向上产生宽度，靠近内壳2的部分定义为折叠膜的内圈，靠近外壳1的部分定义为折叠膜的外圈。

现有技术中在将膜体按照折痕进行折叠时，折痕与微滤膜3的轴向平行，即折痕沿着微滤膜3的长度方向延伸，类似于折纸扇的形式，折纸扇的折痕纵向延伸，与滤膜的轴中心线平行。由于形成褶皱的折痕与膜的轴中心线平行，因此也称为纵向褶皱。这种形式会使得各个褶皱紧贴在一起，不利于水的流动，例如内外壳1之间的径向空间有限，使得褶皱的宽度不宜过大，此时，褶皱紧紧贴合在一起，降低了水的流速，影响处理能力。这里的宽度是指径向上的尺寸，即位于内外圈的两端折痕之间的距离，或者说内外壳1体之间的距离。而若加大褶皱的宽度，由于内外圈的直径相差较大，会导致外圈端褶皱稀疏，浪费空间，使滤膜未得到充分利用。

而本实施例中，折痕方向与微滤膜3的轴向垂直，即折痕沿微滤膜3的圆周方向(如图2、图4所示)，使得多个第一折痕31和多个第二折痕32均沿着平行于折叠膜的轴向方向设置。此时，膜体沿纵向依次按照折痕进行折叠。为区别于现有技术中的纵向褶皱，将本实施例这种形式的褶皱称之为横向褶皱。横向褶皱的设置，使得滤膜可以平等设置，不存在径向布置时由于内外径不同引起的空间浪费，提高了单位空间的滤膜面积。

本实施例的横向褶皱结构还能极大地缓解现有纵向褶皱滤膜在过滤和反洗循环切换过程中由于多次折叠、展开动作所导致的滤材疲劳，依靠内、外壁上按流体特性布置的布水孔，滤芯在过滤和反冲洗操作中提供了极为均匀的水力分布，因此在整个滤芯内、外圆周面上，滤膜的各个点位都能够获得非常均匀的去除效率，延长了滤芯的使用寿命。

其中一些实施方式中，所述第一折痕31和所述第二折痕32的纵截面形状均为弧形。即，本实施例中的折痕处并非如折纸扇时的尖角折痕，而是具有一定的弧度。由此，可以方便水流通过，避免尖角处发生堵塞。

其中一些实施方式中，位于所述第一折痕31与所述第二折痕32之间的膜体，其纵截面形状为曲线。这种形式可以增大折叠膜的过滤面积，与平面膜相比，相同空间内，曲面的膜的过水面积较大，可以通过更多的水，进而对更多的水进行过滤，提高微滤装置的处理能力。

示例性地，如图4所示，位于所第一折痕31与第二折痕32之间的膜体，其纵截面形状为抛物线的一半。即，相邻两个第一折痕31之间的膜体，其纵截面形状为以第二折痕32所在点为中心的抛物线。需要说明的是，本实施例中两个第一折痕31之间的膜体的纵截面形状可以为完整的抛物线形式，也可以接近于抛物线，不一定如数学上对抛物线具有严格的定义。根据图4可以看出，沿纵向方向，膜体按照抛物线形式在内圈和外圈之间形成褶皱。这种纵向抛物线形褶皱形式的设计，相比未发生褶皱的滤芯而言，本实施例可将过滤面积增加10倍以上，因此可以整体缩小微滤装置的尺寸。此外，由于采用抛物线形式，也可以最大限度的降低滤膜在过滤与反洗长期循环切换过程中的变形，提高滤芯的使用寿命，且由于抛物线的流线变化，便于水流流动，也提高了微滤膜3的防污堵效果。

其中一些实施方式中，如图2、图3所示，所述折叠膜包括膜体以及在所述膜体上交替设置的多个第一折痕31和多个第二折痕32，且所述第一折痕31和所述第二折痕32的纵截面形状均为圆弧形(图3)，图3中为了清晰的看出圆弧形的折痕，特以粗实线突出表示。所述第一折痕31和所述第二折痕32分别位于所述折叠膜的内圈和外圈，多个所述第一折痕31和多个所述第二折痕32均沿着平行于所述折叠膜的轴向方向设置，且位于所述第一折痕31与所述第二折痕32之间的膜体所在面相互平行，由此使得相邻两个第一折痕31之间的膜体的纵截面形状为U型，当然，相邻两个第二折痕32之间的膜体的纵截面形状也为U型，只是这两个U型的开口方向完全相反(如图2、图3所示)。这样设置的目的在于，相较于抛物线形褶皱，这种U型褶皱进一步增加了微滤膜3单位空间的过滤面积，从而极大提高微滤装置的处理能力。

其中一些实施方式中，所述滤芯还包括设置于所述外壳1两端的端面，其中一个所述端面密封设置于所述外壳1的端部，另一个所述端面上设置有与所述内壳2的空腔对应的通孔5。本实施例中，滤芯具有两个端盖，其中一侧端盖密封设置于外壳1的端部，另一侧端盖上设置有通孔5，通孔5与内壳2的空腔对应，使得端盖大致呈圆环形，密封设置于外壳1与内壳2之间的环形空间内。通孔5用于进出水，过滤时，水从外壳1上的过水孔4进入，并经滤膜以及内壳2上的过水孔4进入内壳2空腔内，水流汇合后经由内壳2一端的通孔5流出；反洗时，水流从通孔5内进入内壳2空腔，并经由内壳2上的过水孔4、滤膜、外壳1上的过水孔4流出。

其中一些实施方式中，所述微滤膜3的材料为聚丙烯，过滤精度为5μm。采用本实施例的滤膜材料，可以有效去除水中细小悬浮物，提高微滤处理效果，使得水质满足后续纳滤装置的进水要求。

其中一些实施方式中，保安过滤器的滤膜精度为5μm，所述纳滤装置包括纳滤膜，所述纳滤膜的过滤精度为1nm。本实施例中，在纳滤处理之前，先将来水经过精度为5μm的保安过滤膜进行处理，避免来水中的细小杂质影响纳滤装置。其中，纳滤装置的是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜的过滤精度为0.001微米，即1纳米。但与超滤膜和反渗透膜不同的是：纳滤膜是荷电膜，除了利用过滤孔径筛选拦截水中的有害物质外，还可以选择性透过部分一价离子，并有效地去除二价和多价离子、去除分子量大于200的各类物质，同时保留一部分对人体有益的微元素等有益物质。因此，经过纳滤处理后的水，既去除了大部分二价离子、大分子物质，同时也最大限度保留一价离子，保证了冰川水的品质与口味。

其中一些实施方式中，所述冰川水的处理系统还包括液位计，所述液位计安装于所述原水池中，用于对原水池中冰川水的水位进行检测。在液位较低时，可以将提升泵关闭，起到保护水泵的作用，在中高液位时，提升泵开启，将原水输送至微滤装置。

其中一些实施方式中，所述冰川水的处理系统还包括控制系统，所述提升泵、所述增压泵、所述液位计及所述高压泵分别与所述控制系统电连接。本实施例中，经过微滤处理后的水暂存到微滤产水池中，然后通过增压泵输送至保安过滤器，保安过滤器的精度为5μm，能截留来水中带入的细小杂质，起到保护后续纳滤装置的作用。经过保安过滤器处理后的来水经高压泵二次升压后进入纳滤装置进行处理。这里，通过控制系统例如PLC控制系统，对各个泵的相关参数进行及时控制。

其中一些实施方式中，所述冰川水的处理系统还包括纳滤产水池、臭氧氧化塔、钛芯过滤器等，其中，纳滤产水池用于存放纳滤装置的产水，臭氧氧化塔用于对纳滤产水进行消毒处理，钛芯过滤器用于对消毒后的水进行过滤。

示例性地，本实用新型的冰川水的处理系统的工作过程如下：

冰川水经提升泵进入微滤装置，经过微滤处理后的水暂存在微滤产水池中，通过增压泵增压后将微滤产水输送至保安过滤器进行再次过滤，并经高压泵二次升压后进入纳滤装置，经过纳滤处理后，既去除大部分二价离子、大分子物质，同时也最大限度保留一价离子，保证了冰川水的品质与口味。最后，纳滤产水暂存到纳滤产水池，经过臭氧氧化塔对水中细菌类物质进行消毒处理后，再经过专门的钛芯过滤器进行过滤后，输送到灌装线做成产品。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种冰川水的处理系统，其特征在于，包括依次连接的原水池、提升泵、微滤装置、微滤产水池、增压泵、保安过滤器、高压泵、纳滤装置以及纳滤产水池，所述原水池、所述微滤产水池、所述纳滤产水池分别用于存放冰川水、所述微滤装置的产水、所述纳滤装置的产水，所述提升泵、所述增压泵、所述高压泵分别用于为所述微滤装置、所述保安过滤器、所述纳滤装置提供压力；其中，所述微滤装置的滤芯包括内壳(2)、外壳(1)以及设置于所述内壳(2)与所述外壳(1)之间的微滤膜(3)，所述微滤膜(3)为具有褶皱的折叠膜，所述微滤膜(3)包括膜体，所述膜体内外往返折叠形成具有多个第一折痕(31)和多个第二折痕(32)的褶皱，所述第一折痕(31)和所述第二折痕(32)分别位于所述褶皱的内圈和外圈。

2.根据权利要求1所述的冰川水的处理系统，其特征在于，所述第一折痕(31)和所述第二折痕(32)的纵截面形状均为弧形。

3.根据权利要求1所述的冰川水的处理系统，其特征在于，相邻两个所述第一折痕(31)之间的膜体的纵截面形状为U型，相邻两个所述第二折痕(32)之间的膜体的纵截面形状为U型。

4.根据权利要求1所述的冰川水的处理系统，其特征在于，多个所述第一折痕(31)和多个所述第二折痕(32)分别沿着平行于所述微滤膜(3)的轴向方向设置，且相邻两个所述第一折痕(31)之间的膜体的纵截面形状为以所述第二折痕(32)所在点为中心的抛物线，相邻两个所述第二折痕(32)之间的膜体的纵截面形状为以所述第一折痕(31)所在点为中心的抛物线。

5.根据权利要求1-4任一项所述的冰川水的处理系统，其特征在于，所述滤芯还包括设置于所述外壳(1)两端的端面，其中一个所述端面密封设置于所述外壳(1)的端部，另一个所述端面上设置有与所述内壳(2)的空腔对应的通孔(5)，所述内壳(2)和所述外壳(1)的壳壁上均设置有过水孔(4)，所述过水孔(4)与所述通孔(5)连通。

6.根据权利要求1-4任一项所述的冰川水的处理系统，其特征在于，所述微滤膜(3)的材料为聚丙烯，过滤精度为5μm。

7.根据权利要求1-4任一项所述的冰川水的处理系统，其特征在于，所述保安过滤器包括过滤膜，所述过滤膜的精度为5μm；所述纳滤装置包括纳滤膜，所述纳滤膜的过滤精度为1nm。

8.根据权利要求1-4任一项所述的冰川水的处理系统，其特征在于，还包括液位计，所述液位计安装于所述原水池中。

9.根据权利要求8所述的冰川水的处理系统，其特征在于，还包括控制系统，所述提升泵、所述增压泵、所述液位计及所述高压泵分别与所述控制系统电连接。

10.根据权利要求1-4任一项所述的冰川水的处理系统，其特征在于，还包括纳滤产水池、臭氧氧化塔以及钛芯过滤器，所述纳滤产水池用于存放所述纳滤装置的产水，所述臭氧氧化塔用于对纳滤产水进行消毒处理，所述钛芯过滤器用于对消毒后的水进行过滤。