CN220003556U - 一种冰川水的处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种冰川水的处理装置，包括依次连接的原水池、提升泵、微滤装置、高压泵以及纳滤装置，微滤装置与纳滤装置通过高压泵联接，微滤装置的滤芯包括内壳、外壳和微滤膜，微滤膜为具有褶皱的折叠膜，折叠膜包括膜体及在膜体上交替设置的多个第一折痕和多个第二折痕，第一折痕和第二折痕分别位于折叠膜的内圈和外圈，且多个第一折痕和多个第二折痕均沿着平行于折叠膜的轴向方向设置。本实用新型采用褶皱折痕垂直于轴中心线的横向褶皱的滤膜，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

一种冰川水的处理装置

技术领域

本实用新型涉及冰川水处理技术领域，具体而言，涉及一种冰川水的处理装置。

背景技术

饮用水制备工艺通常以预处理+深度膜处理为主要工艺路线，制备满足国家标准的饮用水。根据水源水质的不同，预处理工艺通常采用砂滤+碳滤工艺，深度膜处理通常采用超滤或者反渗透工艺。其中，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、弱碱性且未被现代生物利用、未被退化的原生态水，水中含有的矿物质成分被证明是对人体有益且需要的微量元素。因此，如何保留这些矿物质成分，从而充分利用天然冰川水的优点成为一个关键问题。而反渗透膜孔径在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，离子去除过于彻底，导致无法保留对人体有利的矿物质元素。

因此，现有冰川水的处理装置通常包括粗过滤器、超滤系统、臭氧杀菌系统以及灌装机等，将冰川水通过砂滤及碳滤器进行过滤，再通过超滤系统将前述过滤器未能除去的部分微量悬浮物介质除去，使冰川水得到进一步的净化，再在处理后的水中加入臭氧使水质达到饮用灌装的卫生要求，用灌装机进行灌装。但是，冰川水一般取自深层，基本未受污染，水质澄清，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。但是现有技术中的微滤膜，其褶皱的折痕与膜的轴中心线平行设置，由于内外壳之间的径向空间有限，使得褶皱径向尺寸不宜过大，此时，各褶皱紧紧贴合在一起，不利于水的流动，影响膜的处理能力，而加大褶皱的径向尺寸，则会由于内外圈的直径相差较大，导致外圈端褶皱稀疏，浪费空间，使滤膜未得到充分利用。

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装置，包括依次连接的原水池、提升泵、微滤装置、高压泵以及纳滤装置，所述原水池用于存放冰川水，所述提升泵用于为所述微滤装置提供压力，所述微滤装置与所述纳滤装置通过所述高压泵联接；

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，所述内壳和所述外壳的壳壁上均设置有过水孔，所述微滤膜为具有褶皱的折叠膜；

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和多个第二折痕，所述第一折痕和所述第二折痕分别位于所述折叠膜的内圈和外圈，且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折叠膜的轴向方向设置。

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，位于所述第一折痕与所述第二折痕之间的膜体，其纵截面形状为曲线。

较佳地，位于所述第一折痕与所述第二折痕之间的膜体所在面相互平行。

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。

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，所述冰川水的处理装置还包括液位计，所述液位计安装于所述原水池中。

较佳地，所述冰川水的处理装置还包括控制系统，所述提升泵、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，所述冰川水的处理装置还包括纳滤产水池、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装置相较于现有技术的优势在于：

本实用新型的冰川水的处理装置，一方面，采用微滤与纳滤直联的闭路送水方式进行冰川水制备，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，同时，避免通过中间水池及水泵等二次输送时增加水质受到污染的风险系数，以及对安全饮用、健康饮水造成的不确定因素，大大降低制水过程中引入污染的可能性，确保产水安全、可靠，且能够减少杀菌剂投放，简化处理流程，减少系统配置，降低膜维护成本，从各方面降低整个装置的成本，解决了现有冰川水处理存在的膜前预处理系统复杂，膜后产水水质不佳等影响人体健康的问题。

另一方面，通过将微滤装置的滤芯设置为褶皱折痕垂直于轴中心线的横向褶皱，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，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。

同时，本实用新型的微滤装置采用横向褶皱结构，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。

附图说明

图1为本实用新型实施例中冰川水的处理装置的各部分连接示意图；

图2为本实用新型实施例中微滤装置的滤芯的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中微滤装置的滤芯的外壳/内壳示意图；

图4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5为图4中Ⅰ处放大图；

图6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-原水池；2-提升泵；3-微滤装置；4-高压泵；5-纳滤装置；

31-外壳；32-内壳；33-微滤膜；34-过水孔；35-通孔；

331-第一折痕；332-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。

请参阅图1所示，本实用新型实施例的一种冰川水的处理装置，包括依次连接的原水池、提升泵、微滤装置、高压泵以及纳滤装置，所述原水池用于存放冰川水，所述提升泵用于为所述微滤装置提供压力，所述微滤装置与所述纳滤装置通过所述高压泵联接，其中，所述微滤装置的滤芯包括内壳32、外壳31以及设置于所述内壳32与所述外壳之间的微滤膜33，所述内壳32和所述外壳31的壳壁上均设置有过水孔34，所述微滤膜为具有褶皱的折叠膜，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331和多个第二折痕332，所述第一折痕331和所述第二折痕332分别位于所述折叠膜的内圈和外圈，且多个所述第一折痕和多个所述第二折痕均沿着平行于所述折叠膜的轴向方向设置。

本实施例对冰川水的处理装置，采用微滤与纳滤直联的结构，简化处理过程，且成本低、后期维护操作简单，同时还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。同时，微滤装置的滤芯采用褶皱折痕垂直于轴中心线的横向褶皱(下文有详细说明)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。

具体地，由于超滤膜孔径一般在0.1um以下，虽然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，因此超滤工艺处理的饮用水硬度普遍偏高，存在一些对人体有害的离子之类，而采用反渗透工艺处理的饮用水，由于去除离子过于彻底，无法保留对人体有利的矿物质元素。因此，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。此外，本实施例在整个处理装置的布局上，将微滤装置与纳滤装置通过高压泵直接联接，未设置中间的微滤产水池及保安过滤器等，不仅简化了处理流程，减少了系统配置，降低整个处理装置的投资成本；且由于微滤装置与纳滤装置直接联接，微滤产水不与外界存在直接接触，因此大大降低了制水过程中引入污染的风险，确保产水安全、可靠；同时，鉴于引入污染的可能性降低，因此本处理装置在实际运行过程中，可以极大地减少杀菌剂的投加量，一定程度上减轻膜的污堵情况，延长膜的清洗周期。

因此，本实施例的处理装置采用微滤与纳滤直联的闭路送水方式，进行冰川水制备，避免通过中间水池及水泵等二次输送时增加水质受到污染的风险系数，以及对安全饮用、健康饮水造成的不确定因素，大大降低制水过程中引入污染的可能性，确保产水安全、可靠，且能够减少杀菌剂投放，简化处理流程，减少系统配置，降低膜维护成本，从各方面降低整个装置的成本，解决了现有冰川水处理存在的膜前预处理系统复杂，膜后产水水质不佳等影响人体健康的问题。

如图2所示，为微滤装置的滤芯的结构示意图(俯视)，其由内外壳体之间填充的微滤膜组成，内壳端部设置有通孔35，用于产水出水或反洗进水，内壳和外壳均具有一定的壁厚，过水孔贯穿设置于内壳和外壳的壳壁上(如图3所示)，以便于水流经外壳上的过水孔、微滤膜、内壳上的过水孔流出，经过微滤膜时，通过微滤膜对冰川水过滤，以去除水质细小悬浮物等。

图3为滤芯的外壳或内壳的结构示意图，由于内壳与外壳上均设置有过水孔，二者结构类似，尺寸上略有差别，因此图3所展示的结构图可以为内壳也可以为外壳。本实施例中内、外壳壁上的过水孔的布置可以根据水力学模拟进行合理设计，通过在纵向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4、图6所示，为本实施例的两种微滤滤芯的纵向剖面示意图，以下所谓纵向是指沿微滤膜的中心轴向或平行于轴向的方向，也可以称之为微滤膜的长度方向。本实施例中，微滤膜的膜体围绕内壳表面设置一圈。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以及位于外圈的第二折痕，第一折痕和第二折痕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，位于外圈上的折痕为第二折痕为例进行说明。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，靠近内壳的部分定义为折叠膜的内圈，靠近外壳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，折痕与微滤膜的轴向平行，即折痕沿着微滤膜的长度方向延伸，为方便理解，可将其类似于折纸扇，折纸扇的折痕纵向延伸，与滤膜的轴中心线平行。此时，膜体折叠的方向为绕圆周方向依次按照折痕进行折叠，这也是本领域常见的膜的折叠方式，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。

而本实施例提供的方案，折痕方向与微滤膜的轴向垂直，即折痕沿微滤膜的圆周方向(如图4、图6所示)，使得多个第一折痕和多个第二折痕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。

另外，这种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，所述第一折痕和所述第二折痕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，位于所述第一折痕与所述第二折痕之间的膜体，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6所示，位于所第一折痕与第二折痕之间的膜体，其纵截面形状为抛物线的一半。即，相邻两个第一折痕之间的膜体，其纵截面形状为以第二折痕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6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，也提高了微滤膜的防污堵效果。

其中一些实施方式中，如图4、图5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和多个第二折痕，且所述第一折痕和所述第二折痕的纵截面形状均为圆弧形(图5)，图5中为了清晰的看出圆弧形的折痕，特以粗实线突出表示。所述第一折痕和所述第二折痕分别位于所述折叠膜的内圈和外圈，多个所述第一折痕和多个所述第二折痕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与所述第二折痕之间的膜体所在面相互平行，由此使得相邻两个第一折痕之间的膜体的纵截面形状为U型，当然，相邻两个第二折痕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4、图5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31两端的端面，其中一个所述端面密封设置于所述外壳31的端部，另一个所述端面上设置有与所述内壳32的空腔对应的通孔35。

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的端部，另一侧端盖上设置有通孔，通孔与内壳的空腔对应，使得端盖大致呈圆环形，密封设置于外壳与内壳之间的环形空间内。通孔用于进出水，过滤时，水从外壳上的过水孔进入，并经滤膜以及内壳上的过水孔进入内壳空腔内，水流汇合后经由内壳一端的通孔流出；反洗时，水流从通孔内进入内壳空腔，并经由内壳上的过水孔、滤膜、外壳上的过水孔流出。

其中一些实施方式中，所述微滤膜的材料为聚丙烯，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，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，纳滤装置的核心是纳滤膜，其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，所述冰川水的处理装置还包括纳滤产水池、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。

其中一些实施方式中，所述冰川水的处理装置还包括液位计，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。

其中一些实施方式中，所述冰川水的处理装置还包括控制系统，所述提升泵、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质能够满足后续纳滤装置的进水要求。微滤出水带有一定的压力，通过直接串联高压泵，经高压泵二次升压后进入纳滤装置。这里，通过控制系统例如PLC控制系统，对高压泵的相关参数进行及时控制，以使得前序的微滤与后序的纳滤能够平稳衔接。

本实用新型的冰川水的处理装置的工作过程如下：

首先，冰川水源水储存到原水池中，原水池中安装的液位计检测到液位处于低液位时，将信号反馈至PLC控制系统，控制提升泵关闭，以起到保护水泵的作用。当原水池的液位处于中高液位时，再控制提升泵开启，将冰川水输送至微滤装置，以去除水中细小悬浮物等。经过微滤处理后的水质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装置，其特征在于，包括依次连接的原水池、提升泵、微滤装置、高压泵以及纳滤装置，所述原水池用于存放冰川水，所述提升泵用于为所述微滤装置提供压力，所述微滤装置与所述纳滤装置通过所述高压泵联接；

其中，所述微滤装置的滤芯包括内壳(32)、外壳(31)以及设置于所述内壳(32)与所述外壳(31)之间的微滤膜(33)，所述内壳(32)和所述外壳(31)的壳壁上均设置有过水孔(34)，所述微滤膜(33)为具有褶皱的折叠膜；

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(331)和多个第二折痕(332)，所述第一折痕(331)和所述第二折痕(332)分别位于所述折叠膜的内圈和外圈，且多个所述第一折痕(331)和多个所述第二折痕(332)分别沿着平行于所述折叠膜的轴向方向设置。

2.根据权利要求1所述的冰川水的处理装置，其特征在于，所述第一折痕(331)和所述第二折痕(332)的纵截面形状均为弧形。

3.根据权利要求2所述的冰川水的处理装置，其特征在于，位于所述第一折痕(331)与所述第二折痕(332)之间的所述膜体的纵截面形状为曲线。

4.根据权利要求2所述的冰川水的处理装置，其特征在于，位于所述第一折痕(331)与所述第二折痕(332)之间的所述膜体所在面相互平行。

5.根据权利要求1所述的冰川水的处理装置，其特征在于，所述滤芯还包括设置于所述外壳(31)两端的端面，其中一个所述端面密封设置于所述外壳(31)的端部，另一个所述端面上设置有与所述内壳(32)的空腔对应的通孔(35)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的冰川水的处理装置，其特征在于，所述微滤膜(33)的材料为聚丙烯，过滤精度为5μm。

7.根据权利要求1-5任一项所述的冰川水的处理装置，其特征在于，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1-5任一项所述的冰川水的处理装置，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装置，其特征在于，还包括控制系统，所述提升泵、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1-5任一项所述的冰川水的处理装置，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。