RU2799187C1 - Аппаратно-программный комплекс для асинхронного осуществления процессов обратноосмотической очистки исходной воды мембраной и диффузионной очистки мембраны очищенной водой - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к аквавендинговым аппаратам, т.е. к автоматам продажи питьевой воды, полученной из воды сети общего водоснабжения путем ее многоступенчатой очистки с использованием обратного осмоса, характеризующегося прерывистым характером своего функционирования. Аппаратно-программный комплекс содержит повышающий насос 5, мембрану 6, гидроаккумулятор 12 и контроллер 18. Повышающий насос 5 включен в разрыв общего входного трубопровода 3 с возможностью программного управления при помощи контроллера 18 асинхронно осуществляемыми повышающим насосом 5 двумя процессами подачи воды в мембрану 6 по общему входному трубопроводу 3: процессом подачи исходной воды по управляемому контроллером входному трубопроводу 1 и по общему входному трубопроводу 3 при помощи повышающего насоса 5, и процессом подачи очищенной воды из гидроаккумулятора 12 по общему входному трубопроводу 3 и по управляемому контроллером 18 трубопроводу 16 обратной подачи очищенной воды в мембрану 6 при помощи повышающего насоса 5. Контроллер 18 обеспечивает диффузионную экспозицию очищенной воды внутри мембраны 6. Технический результат: повышение эффективности нехимической очистки мембраны (очистки пермеатом) и, как следствие, увеличение продолжительности ее эффективной работы с возможностью повышения при этом степени выхода пермеата. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение представляет собой аппаратно-программный комплекс, преимущественно относящийся к аквавендингу, а именно, к автоматам продажи питьевой воды, полученной из воды сети общего водоснабжения путем ее очистки с использованием обратного осмоса, характеризующегося прерывистым характером своего функционирования, объективно обусловленным характером аквавендинга. Однако заявленные патентные притязания не ограничиваются аквавендингом, но распространяются на любую очистку воды с использованием мембраны обратного осмоса, характеризующуюся как естественным (аквавендинг), так и искусственно созданным прерывистым характером этой очистки, так что в перерывах между очистками воды (во всех перерывах или в части) осуществляется диффузионная очистка мембраны очищенной водой (пермеатом).

Уровень техники

Общеизвестно использование обратного осмоса для очистки воды (https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Обратный_осмос&stable=0&redirect=no).

Известна и проблема такой очистки, связанная с забиванием пор обратноосмотической мембраны примесями, содержащимися в исходной воде, и отложением осадков этих примесей на ее поверхности. На это есть несколько причин: это и концентрационная поляризация, и адсорбция, и образование геля.

При этом известны два способа решения этой проблемы: химическая очистка поверхности мембраны и очистка поверхности мембраны водой, а именно, интенсивным потоком воды (смывание потоком воды).

Химическая очистка заключается в использовании ряда химических реагентов как по отдельности, так и в различных сочетаниях. Такая химическая очистка включает рециркуляцию раствора химического агента в течение 20-30 минут, экспозицию этого раствора в течение 20-30 минут, дополнительную рециркуляцию в течение 15-20 минут, дальнейший смыв раствора с поверхности мембраны очищенной водой (см., например, https://www.c-o-k.ru/articles/obratnyy-osmos-teoriya-praktika-rekomendacii).

Причина, препятствующая получению в этом известном техническом решении, использующим химическую очистку, технического результата, который обеспечивается заявленным для патентования аппаратно-программным комплексом, заключается в использовании именно химической очистки, которая сложна технологически, требует значительного времени, предъявляет повышенные требования как к химической устойчивости мембраны к реагенту, так и к процедуре последующего удаления реагента из мембраны (очистки мембраны от реагента).

Известна система (аппаратно-программный комплекс) прерывистой очистки исходной воды обратным осмосом, предусматривающая возможность очистки мембраны водой. При этом сама эта система внутри себя не содержит средств очистки мембраны водой, но лишь резервирует возможность очистки мембраны интенсивным потоком воды тем, что содержит патрубок с соответствующим клапаном для прямого отвода воды из мембраны в канализацию, т.е. минуя то гидравлическое сопротивление, которое необходимо обусловливает нормальную работу мембраны (выход пермеата). При этом эта известная система как таковая решает только задачу обратноосмотической очистки воды и для этого она содержит обратноосмотическую мембрану, имеющую вход для подлежащей прерывистой очистке исходной воды, выход очищенной воды (пермеата) и выход концентрата (неочищенной воды с повышенной концентрацией примесей), сбрасываемого в канализацию через гидравлическое сопротивление, а также гидроаккумулятор для промежуточного накапливания очищенной воды (пермеата), насос для подачи исходной воды в мембрану, контроллер для управления процессами очистки исходной воды с перерывами в этом процессе (см., например, описание изобретения по патенту RU №2767311 С1, МПК C02F 9/00, G07F 13/00, опубликовано: 17.03.2022 Бюл. №8).

Причина, препятствующая получению в этой известной системе технического результата, который обеспечивается заявленным для патентования аппаратно-программным комплексом, заключается в том, что она (известная система) внутри себя не имеет интегрированных в нее средств очистки мембраны, но лишь дает возможность очистки мембраны водой при помощи внешних для этой системы средств. Другими словами, процесс очистки мембраны водой в известной системе не интегрирован в процесс очистки воды, т.е. оба эти процесса (очистка воды и очистка мембраны) не объединены в единое целое, но существуют и функционируют по отдельности вне какой-либо связи друг с другом. По этой причине очистка мембраны интенсивным потоком воды (осуществляемая отдельно от процесса обратноосмотической очистки воды) осуществляется с относительно длинными интервалами времени, так как требует соответствующих материальных средств и организационных усилий, так что частицы примесей на внутренней поверхности мембраны за эти длинные интервалы успевают закрепиться на мембране, по причине чего интенсивный поток промывочной воды на них мало действует. Но тогда для повышения эффективности очистки мембраны потоком этой промывочной воды надо увеличивать скорость течения этого потока (а для этого надо повышать давление этой воды) и время этого течения, что значительно увеличивает расход промывочной воды, и при этом все же не дает желаемого результата, так как имеются известные технические ограничения на повышение давления промывочной воды, а без давления не получить скорость течения промывочной воды через мембрану, а без надлежащей скорости не смыть с мембраны прилипшие к ней (а еще и успевшие закрепиться на ней) частицы примесей.

Таким образом, известная система обратноосмотической очистки воды характеризуется отсутствием в ней интегрированных в нее средств очистки мембраны водой, а известные внешние для нее средства ее промывки потоком промывочной воды сложны в осуществлении и явно недостаточно эффективны из-за сугубо механического воздействия потока промывочной воды на подлежащие удалению отложения частиц примесей на внутренней поверхности мембраны, успевшие к тому же закрепиться на внутренней поверхности мембраны.

В то же время основные конструктивные элементы указанной известной системы (указанный патент RU №2767311), обеспечивающие искомый обратноосмотический процесс очистки воды (мембрана, насос на входе мембраны, гидравлическое сопротивление, гидроаккумулятор и контроллер), также содержит и заявленный для патентования аппаратно-программный комплекс, но с той существенной оговоркой, что данный заявленный комплекс дополнительно содержит управляемый контроллером трубопровод обратной подачи очищенной воды (пермеата) в мембрану, что при соответствующем программном обеспечении контроллера придает заявленному комплексу новое фундаментальное свойство - возможность осуществления единого технологического процесса, координируемого контроллером, обратноосмотической очистки воды мембраной и очистки этой мембраны очищенной водой, причем водой статической (неподвижно находящейся в мембране) за счет эффекта диффузии, существенно более эффективного относительно известного механического смывания частиц примесей потоком промывочной воды.

При таких обстоятельства можно утверждать, что заявленный для патентования аппаратно-программный комплекс не имеет в предшествующем уровне техники технических аналогов, что придает заявленному изобретению статус пионерского в рассматриваемой области технике.

Техническая проблема, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в необходимости повышения эффективности очистки водой мембраны (а попутно и насоса на входе мембраны вместе с соответствующим трубопроводом подачи исходной воды в мембрану) при одновременном упрощении конструкции за счет универсального использования оборудования (особенно повышающего насоса на входе мембраны) и, как следствие, в увеличении продолжительности ее (мембраны) эффективной работы с возможностью повышения при этом ее КПД, т.е. степени выхода пермеата относительно выхода концентрата, сбрасываемого в канализацию, за счет частичного подмешивания концентрата в исходную воду.

Раскрытие сущности изобретения

Технический результат, опосредствующий решение данной технической проблемы, заключается, во-первых, в том, что впервые для очистки мембраны (а также попутно и повышающего насоса с соответствующим трубопроводом) использован эффект диффузионной очистки внутренним (для этой мембраны) пермеатом, который для этого взят из гидроаккумулятора и который после его использования для указанной диффузионной очистки направляется вновь через мембрану с обычным разделением на пермеат (очищенную воду) и концентрат. При этом данный внутренний пермеат, используемый для указанной очистки, в каждом перерыве в работе мембраны неподвижно (статично) находится внутри мембраны (а попутно и внутри насоса и соответствующего трубопровода), создавая тем самым эффект его (пермеата) диффузионной экспозиции внутри мембраны, когда за счет разности в концентрациях молекул примесей в отложениях на внутренних поверхностях мембраны и молекул таких же примесей в объеме внутреннего пермеата осуществляется спонтанный диффузионный перенос молекул примесей из отложений во внутренний пермеат, за счет чего происходит диффузионная очистка рассматриваемых загрязненных поверхностей. Высокая эффективность такой диффузионной очистки обусловлена тем, что она может осуществляться в каждом перерыве в работе мембраны, коих в аквавендинге большое множество. При этом для этого не требуется дополнительный расход промывочной воды, подлежащей сбрасыванию в канализацию.

Технический результат, во-вторых, заключается в том, что насос на входе мембраны выполняет под управлением контроллера две функции - функцию подачи в мембрану исходной воды, подлежащей обратноосмотической очитке, и функцию обратной подачи в мембрану очищенной воды (пермеата) с ее последующей диффузионной экспозицией в мембране (а также в указанном насосе и в соответствующем трубопроводе), что впервые дает возможность осуществить в едином технологическом процессе обратноосмотическую очистку исходной воды и диффузионную очистку внутренней поверхности мембраны.

В свою очередь такая диффузионная очистка в едином процессе обратноосмотической работы мембраны дает возможность направлять часть концентрата обратно на вход мембраны, повышая тем самым КПД мембраны (т.е. отношение выхода пермеата к выходу концентрата, сбрасываемого в канализацию) без снижения срока эффективной обратноосмотической работы мембраны (и насоса на входе мембраны).

Достигается технический результат в заявленном аппаратно-программном комплексе для асинхронного (т.е. разделенного по времени) осуществления процессов обратноосмотической очистки исходной воды мембраной и диффузионной очистки мембраны очищенной водой тем, что он включает повышающий насос (5), предназначенный для подачи воды в мембрану (6) через ее вход (7) по общему входному трубопроводу (3), в разрыв которого включен повышающий насос (5), гидроаккумулятор (12), предназначенный для накопления очищенной этой мембраной воды, и контроллер (18), предназначенный для асинхронного управления обоими указанными процессами, так что повышающий насос (5) включен в разрыв общего входного трубопровода (3) с возможностью программного управления при помощи контроллера (18) асинхронно осуществляемыми повышающим насосом (5) двумя процессами указанной подачи воды в мембрану (6) по общему входному трубопроводу (3): процессом подачи исходной воды по управляемому контроллером входному трубопроводу (1) подачи исходной воды и по общему входному трубопроводу (3) при помощи повышающего насоса (5), и процессом подачи очищенной воды из гидроаккумулятора (12) по общему входному трубопроводу (3) и по управляемому контроллером (18) трубопроводу (16) обратной подачи очищенной воды в мембрану (6) при помощи повышающего насоса (5) с возможностью обеспечиваемой контроллером (18) последующей диффузионной экспозиции этой очищенной воды внутри мембраны (6).

Технический результат также достигается тем, что аппаратно-программный комплекс также содержит трубопровод (19) для управляемой контроллером (18) обратной подачи части концентрата в мембрану (6) при помощи повышающего насоса (5).

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 приведена функциональная схема заявленного аппаратно-программного комплекса для асинхронного осуществления процессов обратноосмотической очистки исходной воды мембраной и диффузионной очистки мембраны очищенной водой; на фиг. 2 - тот же комплекс с добавленным трубопроводом обратной подачи концентрата в мембрану. При этом на обоих фигурах сплошными линями показаны трубопроводы, а пунктирными линиями электрические соединения.

Осуществление изобретения

Аппаратно-программный комплекс в его основной части (фиг. 1) содержит:

- входной трубопровод 1 подачи исходной воды, в разрыв которого включен управляемый клапан 2;

- общий входной трубопровод 3, который своим входом соединен с выходом трубопровода 1 и выходом трубопровода 16 при помощи тройника 4, а своим выходом - с входом 7 мембраны 6, при этом в разрыв трубопровода 3 включен повышающий насос 5;

- полупроницаемую обратноосмотическую мембрану 6 с входом 7 и выходами очищенной воды (пермеата) 8 и концентрата 9 (т.е. неочищенной воды с повышенной концентрацией примесей);

- гидравлическое сопротивление 10, через которое выход концентрата 9 мембраны 6 гидравлически связан с канализацией и которое определяет отношение производства выхода очищенной воды (пермеата) 8 к производству выхода концентрата 9;

- управляемый клапан 11, предназначенный для прямого (т.е. минуя сопротивление 10) отведения концентрата 9 в канализацию;

- гидроаккумулятор 12, который внутри себя содержит источник ультрафиолетового излучения для постоянного облучения ультрафиолетом находящейся в гидроаккумуляторе очищенной воды с целью ее дезинфекции (источник не показан) и который снабжен входным патрубком 13, гидравлически связанным при помощи соответствующего трубопровода с выходом очищенной воды (пермеата) 8 мембраны 6, и выходным патрубком 14, который, с одной стороны гидравлически связан при помощи соответствующего трубопровода с входом насоса 15 для выдачи из гидроаккумулятора 12 очищенной воды (пермеата) потребителю воды, а с другой стороны, гидравлически связан при помощи трубопровода 16 обратной подачи очищенной воды (пермеата), тройник 4 и части общего входного трубопровода 3 с входом повышающего насоса 5, при этом в разрыв трубопровода 16 включен управляемый клапан 17, электрически связанный с контроллером 18, а также обратный клапан 24;

- контроллер 18, который предназначен для автоматического управления асинхронно объединенными (т.е. объединенными с разделением времени осуществления) в единый процесс обратноосмотической очистки воды мембраной и диффузионной очистки мембраны очищенной водой, при этом с контроллером электрически связаны управляющие входы всех управляемых клапанов (т.е. клапанов 2, 11, 17), электрические цепи питания всех насосов (т.е. насосов 5, 15), а также датчик уровня воды в гидроаккумуляторе 12 (датчик не показан).

Аппаратно-программный комплекс в его дополнительной части (фиг. 2) дополнительно содержит трубопровод 19 обратной подачи части концентрата с выхода 9 мембраны 6 через тройник 20 на вход повышающего насоса 5, при этом в разрыв этого трубопровода включены гидравлическое сопротивление 21, определяющее искомую возвращаемую часть концентрата, управляемый клапан 22, электрически связанный с контроллером 18, а также обратный клапан 23.

Применяемая в аквавендинговых аппаратах мембрана 6 по экономическим причинам характеризуется относительно небольшой производительностью. При этом в аквавендинге, использующим в качестве исходной воды предварительно очищенную фильтрами воду из сети общего водоснабжения, в большинстве случаев давление сети либо недостаточно для работы мембраны, либо достаточно, но дает слишком малую производительность мембраны, что делает целесообразным применение повышающего насоса 5. Но и в этом случае производительность мембраны 6, как правило, не является такой, что выдача очищенной воды (пермеата) потребителю воды могла бы осуществляться непосредственно с выхода 8 мембраны 6, так как для этого понадобилось бы слишком большое время выдачи очищенной воды потребителю воды, что и обусловливает необходимость применения гидроаккумулятора 12 и, соответственно, достаточно производительного насоса 15.

Повышающий насос 5 предназначен для повышения давления исходной воды с целью обеспечения нормальной работы мембраны 6. При этом в качестве насоса 5 может быть использован диафрагменный насос, что предпочтительно в аквавендинге, использующем обратный осмос. Известно, что диафрагменный насос, с одной стороны, функционально ориентирован именно на повышение давления, а с другой стороны, требует перерывов в работе для предотвращения перегрева его электропривода, что в целом вполне релевантно задачам такого аквавендинга. Кроме того, исходя из задачи электробезопасности необходимо использовать насос с электроприводом постоянного тока небольшой мощности с низковольтным питанием (12, 24, 36, или 48 В), что характерно для диафрагменных насосов, выпускаемых промышленностью.

Выход очищенной воды (пермеата) 8 мембраны 6 гидравлически связан с входным патрубком 13 гидроаккумулятора 12 (обычно выполненного в виде гравитационного гидроаккумулятора и при этом содержащего внутри себя источник ультрафиолетового излучения), при этом выходной патрубок 14 гидроаккумулятора 12 гидравлически связан (через соответствующий тройник) с входом насоса 15 выдачи очищенной воды (пермеата) из этого гидроаккумулятора потребителю воды и входом трубопровода 16 обратной подачи очищенной воды (пермеата).

Что касается выхода концентрата 9 мембраны 6, то он через сопротивление 10 гидравлически связан с канализацией, а параллельно ему (сопротивлению 10) включен управляемый клапан 11 для прямого (т.е. минуя сопротивление 10) отвода концентрата 9 в канализацию на случай (как правило) промывки мембраны 6 потоком воды. Наличие сопротивления 10 является, как это широко известно, обязательным условием обратноосмотической работы мембраны 6, а наличие управляемого клапана 11 обычно связано с необходимостью промывки мембраны 6 потоком воды. Однако в рассматриваемом здесь аппаратно-программном комплексе наличие клапана 11 прежде всего связано с выполнением функции полного или частичного заполнения мембраны 6 очищенной водой (пермеатом, который вследствие этого становится внутренним пермеатом мембраны 6) по трубопроводу 16.

Трубопровод 16 обратной подачи очищенной воды (пермеата) своим входом через соответствующий тройник соединен с выходным патрубком 14 гидроаккумулятора 12 и входом насоса 15, а своим выходом он (трубопровод 16) соединен через тройник 4 с входом общего входного трубопровода 3 и выходом трубопровода 1, при этом в разрыв трубопровода 16 включены управляемый клапан 17, а также обратный клапан 24 для подстраховки от недопустимого движения воды по трубопроводу 1 6 в сторону гидроаккумулятора 12 и насоса 15, так что при помощи клапана 17 и насоса 5 контроллер 18 при закрытом клапане 2 осуществляет управление процессом обратной подачи очищенной воды (пермеата) из гидроаккумулятора 12 в мембрану 6.

Кроме того, дополнительно (в порядке опции, фиг. 2) комплекс содержит трубопровод 19 обратной подачи концентрата (точнее, части концентрата) с выхода концентрата 9 мембраны 6 на вход насоса 5 через тройник 20, а также через гидравлическое сопротивление 21, управляемый клапан 22 и обратный клапан 23, включенные в разрыв трубопровода 19. При этом величина гидравлического сопротивления 21 определяет ту долю концентрата 9, которую надо подмешать к исходной воде на входе повышающего насоса 5 с целью повышения КПД мембраны 6 (т.е. повышения производства пермеата 8 относительно производства концентрата 9, направляемого в канализацию через сопротивление 10). При этом обратный клапан 23 предназначен для подстраховки от недопустимого движения воды по трубопроводу 19 в сторону выхода концентрата 9 мембраны 6 и клапана 11.

Работа аппаратно-программного комплекса в его основном варианте выполнения (фиг. 1) заключается в следующем.

В период времени, предшествующий началу работы комплекса, насосы 5 и 15 выключены, управляемые клапаны 2, 11, 17 закрыты, а гидроаккумулятор 12 пуст.

При включении комплекса в работу контроллер 18 открывает клапан 2 и включает насос 5. Вследствие этого исходная вода (взятая из сети общего водоснабжения и предварительно очищенная фильтрами) поступает под давлением, создаваемым насосом 5, в мембрану 6 через ее вход 7. В мембране 6 осуществляется разделение исходной воды на очищенную воду (пермеат, выход 8 мембраны) и концентрат (выход 9 мембраны, т.е. неочищенную воду с повышенной концентрацией примесей). При этом концентрат 9 через сопротивление 10 поступает в канализацию, а очищенная вода (пермеат 8) через входной патрубок 13 поступает в гидроаккумулятор 12 до его полного заполнения. Побочным и неизбежным продуктом этого процесса обратного осмоса является, как известно, образование на внутренней поверхности мембраны 6 слоя отложений молекул веществ примесей, которые содержатся в исходной воде и которые не прошли через поры мембраны 6 и вследствие этого «застряли» на входе в поры мембраны, повышая тем сам гидравлическое сопротивление мембраны, снижающее со временем ее производительность.

По заполнении гидроаккумулятора 12 по сигналу датчика уровня воды в гидроаккумуляторе (датчик не показан) контроллер 18 закрывает клапан 2 и открывает клапаны 11 и 17. При этом насос 5 продолжает работать, в результате чего очищенная вода (пермеат) через выходной патрубок 14 из гидроаккумулятора 12 по трубопроводу 16, через открытый клапан 17, обратный клапан 24, тройник 4 и трубопровод 3 благодаря продолжающейся работе насоса 5 поступает в мембрану 6 через ее вход 7, вытесняя оставшуюся в мембране исходную воду (полностью или частично) в канализацию через открытый клапан 11. При этом степень вытеснения из мембраны 6 оставшейся исходной воды (полностью или частично) задана программой в контроллере 18 и определяется исключительно заданным программой временем работы насоса 5 при открытых клапанах 11, 17 и закрытом клапане 2.

По истечении заданного программой контроллера 18 времени подачи насосом 5 очищенной воды из гидроаккумулятора 12 в мембрану 6 контроллер 18 выключает насос 5 и закрывает клапаны 11 и 17 (при этом клапан 2 остается закрытым), вследствие чего наступает перерыв в работе комплекса (все клапаны закрыты, все насосы выключены), который длится до прихода первого потребителя очищенной воды (пермеата).

При этом в течение всего этого времени перерыва очищенная вода (пермеат) неподвижно находится в трубопроводе 3, в насосе 5 и, самое главное, в мембране 6. При таких обстоятельствах далее до конца перерыва осуществляется диффузионная экспозиция этого внутреннего пермеата в мембране 6 (а также в трубопроводе 3 и насосе 5) в течение всего рассматриваемого перерыва в ее работе. Эта диффузионная экспозиция внутреннего пермеата мембраны 6 заключается в том, что этот внутренний пермеат в течение всего времени перерыва в работе мембраны 6 находится в мембране 6 без движения. При этом, поскольку концентрация молекул примесей в объеме этого внутреннего пермеата весьма мала, а в пристенном слое отложений мембраны 6 наоборот, весьма высока, то благодаря именно такой значительной разности концентраций примесей в течение всего рассматриваемого перерыва осуществляется спонтанная диффузия молекул примесей из пристенного слоя мембраны 6 в объем внутреннего пермеата мембраны 6, в результате чего пристенный слой мембраны 6 обедняется молекулами примесей (т.е. происходит процесс диффузионной очистки мембраны 6), а внутренний пермеат мембраны наоборот обогащается, приближаясь тем самым по своему составу к исходной воде или даже становясь эквивалентным ей. В связи с этим можно утверждать, что и в насосе 5 (как и в трубопроводе 3) при определенных условиях может образовываться налет примесей на их внутренних поверхностях, и тогда данный диффузионный процесс позволит произвести и их диффузионную очистку.

Этот первый перерыв заканчивается тогда, когда приходит первый потребитель очищенной воды (пермеата) и запускает процесс выдачи ему воды, а контроллер 18 вследствие этого включает насос 15, осуществляющий выдачу очищенной воды (пермеата) из гидроаккумулятора 12 в тару потребителя воды с приемлемой для этого автономной производительностью. В свою очередь эта выдача ведет к понижению уровня воды в гидроаккумуляторе 12, что требует соответствующей компенсации. Тогда по сигналу от датчика уровня воды в гидроаккумуляторе 12 контроллер 18 открывает клапан 2 и включает насос 5, запуская тем самым обычную обратноосмотическую работу мембраны 6. В результате этой обычной работы на вход 7 мембраны 6 поступает исходная вода, поток которой неизбежно интегрируется с внутренним (диффузионно обогащенным) пермеатом мембраны 6, и вся эта, образно говоря «интегрированная», вода проходит далее обычное обратноосмотическое разделение мембраной 6 на пермеат 8 и концентрат 9, так что пермеат (очищенная вода) 8 как обычно поступает в гидроаккумулятор 12, а концентрат 9 - в канализацию через сопротивление 10.

После окончания описанных выше процессов возникает второй перерыв с теми же процессами, что и в первом перерыве, после которого до системы доходит второй потребитель очищенной воды (пермеата) и так далее. Таким образом, процесс аквавендинга характеризуется наличием последовательности перерывов в работе мембраны 6 с неопределенным числом перерывов в этой последовательности и неопределенным временем каждого перерыва. И при этом каждый перерыв используется для диффузионной очистки мембраны 6 путем диффузионной экспозиции внутреннего пермеата (очищенной воды) в мембране б. При этом высокая эффективность такой диффузионной очистки во многом обусловлена тем, что она производится в отношении частиц примесей на поверхности мембраны 6, которых еще мало на поверхности мембраны 6 и которые еще не успели как следует закрепиться на поверхности мембраны 6, так как процесс ее диффузионной очистки начинается сразу же, как только заканчивается очередной предшествующий этой очистке рабочий период обратного осмоса. Те же эффекты диффузионной очистки при помощи диффузионной экспозиции очищенной воды (пермеата) относятся и к трубопроводу 3 и к насосу 5, хотя это и не так актуально, поскольку степень их возможного загрязнения много меньше относительно загрязнения мембраны 6.

В производном варианте на фиг. 2 дополнительно предусмотрена обратная подача части концентрата с выхода 9 мембраны 6 на вход насоса 5, чем осуществляется подмешивание концентрата в исходную воду в процессе ее подачи в мембрану 6 насосом 5 (клапаны 2 и 22 открыты, насос 5 включен, клапаны 11 и 17 закрыты). Это делается, как известно, для повышения КПД мембраны 6 (повышения отношения выхода пермеата 8 к выходу концентрата 9, направляемого в канализацию). Однако, и это также известно, такое повышение КПД мембраны 6 ускоряет процесс засорения мембраны 6 примесями исходной воды, сокращая тем самым срок ее службы. Отсюда повышенные требования к эффективности очистки мембраны б. Этому условию удовлетворяет диффузионная очистка мембраны путем периодически повторяемой диффузионной экспозиции пермеата в мембране. Именно частая повторяемость указанной диффузионной экспозиции (обусловленная использованием для этого каждого или почти каждого перерыва в обратноосмотической работе мембраны), когда частицы примесей не успевают закрепиться на поверхности мембраны, и создает тот компенсационный эффект, который сводит на нет указанное ускоренное засорение мембраны.

Claims (2)

1. Аппаратно-программный комплекс для асинхронного осуществления процессов обратноосмотической очистки исходной воды мембраной и диффузионной очистки мембраны очищенной водой, который при этом включает повышающий насос (5), предназначенный для подачи воды в мембрану (6) через её вход (7) по общему входному трубопроводу (3), в разрыв которого включен повышающий насос (5), гидроаккумулятор (12), предназначенный для накопления очищенной этой мембраной воды, и контроллер (18), предназначенный для асинхронного управления обоими указанными процессами, так что повышающий насос (5) включен в разрыв общего входного трубопровода (3) с возможностью программного управления при помощи контроллера (18) асинхронно осуществляемыми повышающим насосом (5) двумя процессами указанной подачи воды в мембрану (6) по общему входному трубопроводу (3): процессом подачи исходной воды по управляемому контроллером входному трубопроводу (1) подачи исходной воды и по общему входному трубопроводу (3) при помощи повышающего насоса (5), и процессом подачи очищенной воды из гидроаккумулятора (12) по общему входному трубопроводу (3) и по управляемому контроллером (18) трубопроводу (16) обратной подачи очищенной воды в мембрану (6) при помощи повышающего насоса (5) с возможностью обеспечиваемой контроллером (18) последующей диффузионной экспозиции очищенной воды внутри мембраны (6).

2. Аппаратно-программный комплекс по п.1, отличающийся тем, что содержит трубопровод (19) для управляемой контроллером (18) обратной подачи части концентрата (9) в мембрану (6) при помощи повышающего насоса (5).

Images