TWM622952U

TWM622952U - 提高淨水效率及減少廢水排放的ro純水製備系統

Info

Publication number: TWM622952U
Application number: TW110211651U
Authority: TW
Inventors: 余漢文
Original assignee: 葳錦興業股份有限公司
Priority date: 2021-10-04
Filing date: 2021-10-04
Publication date: 2022-02-01

Abstract

本創作提供一種RO純水製備系統，包括有進水管路，用以導入原水，該進水管路裝置有前置過濾器，以去除該原水中的大型雜質，該進水管路連接高壓泵，用以對初步過濾後的該原水進行增壓，該高壓泵連接RO過濾膜，使增壓過的該原水通過該RO過濾膜生成純水，未通過該RO過濾膜的該原水則混合該RO過濾膜殘留的雜質而升高污染濃度產生廢水，該RO過濾膜的該純水的輸出端連接純水儲存桶，用以儲存已生成的純水，並在該純水儲存桶與該進水管路之間設置沖洗管路，用以提供該純水對該RO過濾膜進行沖洗，該RO過濾膜的該廢水的輸出端設置有回流管路連接回該進水管路，以回收該廢水循環通過該RO過濾膜而持續生成該純水，該回流管路上連接有排水管路，當該廢水的污染濃度達到排放要求時開啟該排水管路以排放該廢水。

Description

提高淨水效率及減少廢水排放的RO純水製備系統

本創作屬於一種水處理技術，特別指一種提高淨水效率及減少廢水排放的RO純水製備系統。

RO（Reverse Osmosis）逆滲透技術是目前所知最有效的純水製備方法，其原理是將尚未過濾的原水（Raw Water）在RO過濾膜的進水端加壓，迫使其中純淨的水分子穿透RO過濾膜以產生純水（Clean Water），而無法穿透的雜質、有害病菌等則隨著濃縮廢水排放，藉此獲得不含污染物的純水。

常見的RO過濾膜的孔隙度在2~3Å（Angstrom）左右，已能夠有效去除98%的無機鹽類、99%的有機污染物、懸浮顆粒以及微生物，因污染物會濃縮在RO過濾膜的進水端，長期下來，很容易產生膜阻塞現象，阻礙淨水功能的正常運行，更會降低該逆滲透過濾膜的使用壽命。為此，習知RO系統會設計有一股與RO過濾膜平行之橫向水流（Cross Flow），以隨時可帶走阻塞RO過濾膜之污染物，維持RO膜表面之清潔作用。

然而，習知RO系統清潔RO過濾膜表面的方法，只是讓未通過RO過濾膜的原水帶走污染物，並無法對已附著在RO過濾膜上的污染物進行沖刷，故其清潔效果有限；而且，習知RO系統清潔RO過濾膜是使用未過濾的原水本身，致使原水中的污染物在清潔RO過濾膜的過程中，仍然會持績堆積在該RO過濾膜的表面，降低純水製備的效率以及RO過濾膜的使用壽命。

另一問題，習知RO系統的純水製造過程中，僅有少量的原水可以加壓通過RO過濾膜而獲得純水，而大量未通過RO過濾膜的原水混合已過濾產生的無機鹽類、有機污染物、懸浮顆粒以及微生物等，則形成較高雜質濃度的廢水進行排放，其淨水效率很差。事實上，習知RO系統初步排放的廢水，其雜質的濃度並不高，直接排放顯然造成水資源浪費，特別在水資源枯竭的今天，若能有效回收廢水再利用，對於環保也能獲得一定的幫助。

有鑒於前述的缺失，有鑒於前述的缺失，顯見習用技術仍存有改善空間而亟待加以解決。

本案創作人根據前述問題，乃著手進行改良，除了改善RO過濾膜的結構與品質，更重要在於突破廢水排放浪費之缺點並增大純水產量，研發一套全球首創的HERO高效率純水（High Efficiency Reverse Osmosis Membrane）製造設備，經測試可以達到80%以上的純水回收率（低成本、高出水量），期能為全世界的節約水資源盡一份心力。

為克服上述缺點，本創作的目的在於提供一種RO純水製備系統，其利用脈衝式純水沖洗方式，定時沖洗RO過濾膜，防止過多雜質積累與堵塞RO過濾膜，增加純水製造效率及延長使用壽命。

本創作的另一目的在於提供一種RO純水製備系統，其有效回收廢水進行再利用，減少廢水排放所造成的水資源浪費，有助於環保的推行。

為了達到以上目的，本創作採用的技術方案是提供一種提高淨水效率及減少廢水排放的RO純水製備系統，包括有：進水管路，用以導入原水；前置過濾器，裝置在該進水管路上，以去除該原水中的大型雜質來完成初步過濾；高壓泵，連接該進水管路，用以對初步過濾後的該原水進行增壓； RO過濾膜，連接該高壓泵，使增壓過的該原水通過該RO過濾膜生成純水，未通過該RO過濾膜的該原水則混合該RO過濾膜殘留的雜質而升高污染濃度產生廢水；純水儲存桶，連接該RO過濾膜的該純水的輸出端，用以儲存已生成的純水；沖洗管路，連接在該純水儲存桶與該進水管路之間，用以提供該純水對該RO過濾膜進行沖洗；回流管路，連接在該RO過濾膜的該廢水的輸出端，以及該高壓泵前的該進水管路之間，使污染濃度符合回收使用的該廢水循環通過該RO過濾膜而持續生成該純水，並使產生的該廢水的污染濃度逐漸增加；排水管路，連接在該回流管路上，當該廢水的污染濃度達到排放要求時開啟該排水管路以排放該廢水。

前述提高淨水效率及減少廢水排放的RO純水製備系統，其方法包括有：將該原水導入該進水管路；該原水經過該前置過濾器去除大型雜質以完成初步過濾；將初步過濾後的該原水經過該高壓泵進行增壓；使增壓過的該原水通過該RO過濾膜生成純水，然後將該純水輸出至該純水儲存桶中；未通過該RO過濾膜的該原水混合該RO過濾膜殘留的雜質而升高污染濃度產生廢水，並將該廢水排入該回流管路；該回流管路連接至該高壓泵前的該進水管路，使污染濃度符合回收使用的該廢水循環通過該RO過濾膜而持續生成該純水，並使產生的該廢水的污染濃度逐漸增加；當該廢水的污染濃度達到排放要求，停止輸送該原水與該廢水，並開啟該排水管路以排放該廢水；自該沖洗管路導入該純水進入該進水管路中，然後對該RO過濾膜進行沖洗，沖洗後的該純水同樣由該排水管路進行排放。

前述的系統與其方法中，該進水管路上設置有加藥裝置，使該原水在進入該RO過濾膜前加入阻垢劑，以抑制水中雜質結垢附著。

而且，該RO過濾膜藉由增加捲繞數以增加過濾表面積，以及增加該高壓泵輸送該原水通過該RO過濾膜的壓力，以提高製造該純水的速度的水量。

另外，該RO過濾膜設置有一個以上，使後方的該RO過濾膜的進水端連接在前方的該RO過濾膜的該廢水的排放端，讓該原水直接通過多個該RO過濾膜增加製造該純水的效率。

再者，該廢水循環通過該RO過濾膜的時間，視該廢水的污染濃度排放要求而進行調整。

本創作的RO純水製備系統相較於習知技術，更能獲得以下優點： 1. 本創作利用脈衝式純水沖洗技術取代傳統RO設計模式，提供給市場上一套高效率出水，低廢水排放的RO純水製備系統； 2. 搭配專用的超高流量低壓RO過濾膜，可比習知RO過濾膜提高30%以上純水產水量，當裝配2支RO過濾膜時，可提供6000GPD以上純水使用； 3. 設計阻垢劑添加及可調沖洗時間之控制，利用阻垢劑的適時添加，帶走水中的金屬離子與化合物，用以減少RO過濾膜表面的金屬與化合物結垢堵塞，增進清潔度與延長RO膜之使用壽命，將有助於減少廢水排放、增加純水回收率與出水量； 4. 本創作可配置純水桶，可提供大流量直接使用純淨水； 5. 本創作可搭配遠端監控器，可隨時監看水質狀況、大幅增加設備的附加價值； 6. 本創作適用大量直接飲用純水需求之中小型工業/工廠、餐飲業者、公共商辦大樓/園區等，並能在擺放的有限空間，容易擺放本RO純水製備系統之需求。

下面結合附圖對本創作的較佳實施例進行詳細闡述，以使本創作的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本創作的保護範圍做出更為清楚明確的界定。

參見附圖1所示，本實施例的一種提高淨水效率及減少廢水排放的RO純水製備系統，包括有：進水管路100，用以導入原水；前置過濾器200，裝置在該進水管路100上，本實施例使用兩支，用以去除該原水中的大型雜質來完成初步過濾，例如自來水或低濁度地下水5um以上的粒子以及殘餘氯等等；高壓泵300，連接該進水管路100，用以對初步過濾後的該原水進行增壓； RO過濾膜400，連接該高壓泵300，使增壓過的該原水通過該RO過濾膜400生成純水，未通過該RO過濾膜400的該原水則混合該RO過濾膜400殘留的雜質而升高污染濃度產生廢水；純水儲存桶500，連接該RO過濾膜400的該純水的輸出端，用以儲存已生成的純水；沖洗管路600，連接在該純水儲存桶500與該進水管路100之間，用以提供該純水對該RO過濾膜400進行沖洗；回流管路700，連接在該RO過濾膜400的該廢水的輸出端，以及該高壓泵300前的該進水管路100之間，使污染濃度符合回收使用的該廢水循環通過該RO過濾膜400而持續生成該純水，並使產生的該廢水的污染濃度逐漸增加；排水管路800，連接在該回流管路700上，當該廢水的污染濃度達到排放要求時開啟該排水管路800以排放該廢水。

前述系統中，該進水管路100上設置有加藥裝置900，用來對該原水中加入阻垢劑，以抑制水中雜質結垢附著。

本創作的創新技術在於，利用脈衝式純水沖洗方式，即透過少量的該純水沖洗讓濃度較高的該廢水在還沒來形成硬垢前被沖洗掉。其方式在於，利用該沖洗管路600提供該純水作為沖洗用水，設定定時沖洗該RO過濾膜400，以沖走卡在該RO過濾膜400表面的雜質，防止過多的雜質堆積而堵塞膜孔，減低出水量並該RO過濾膜400延長使用壽命，經過脈衝式該純水沖洗，加上該阻垢劑的情況下可提升最高至45L/M ²/HR。

並且，本創作的該RO過濾膜400採取低壓高流量的設計，在4040式管殼的管徑下，使用低壓的該RO過濾膜400，但增加捲繞數以增加過濾表面積，並且增加該高壓泵300輸送該原水通過該RO過濾膜400的壓力，使用更大的該RO過濾膜400表面積放置以製造更多與更快生成純水的速度及水量，以往需要用到四支4040式的習知RO過濾膜400才可以產出6,000GPD（加侖）純水，現在本創作的HERO高效率純水製造設備只需要用到兩支4040式的該RO過濾膜400就可以達到同樣的產水量，而且稍加幾層的（低壓）RO過濾膜400亦能保有一定的水壓承受力、維持正常使用的壽命，不至於因壓力增加而破損。

另外，配合本創作的結構，需重新研究定時添加與控制單位時間內添加該阻垢劑的劑量，以減緩鈣鎂離子的析出和膜面結垢的時間，本創作的HERO高效率純水製造設備設計了一款配方比一般業界所使用更有持久效能的該阻垢劑，由於阻垢劑不與鐵、鋁氧化物及矽化合物凝聚形成不溶物，對控制鈣鎂及鋁鐵重金屬、矽化合物污染物的結垢特別有效，故可在鈣鎂、矽化合物將形成結垢前進行沖洗，有效地抑制重金屬粒子、矽聚合物與雜質等結垢附著於該RO過濾膜400的膜孔中，而能避免阻礙該RO過濾膜400之使用壽命與出水量。

再者，本創作相較於業界在同樣水量可在安裝空間大幅縮小1.5倍以上，更有超高該純水回收率在80%以上。在習知6,000GPD（加侖）的RO系統的設計中需要搭配砂濾、活性碳及軟水器做為前置處理來保護該RO過濾膜400避免其堵塞太快，但除了廢水量很高以外，還需要在前置處理時使用體積較大的過濾器才能符合需求，而本創作的HERO高效率純水製造設備結合以上重點，除了讓系統擁有超高純水回收率之外，還降低了前處理的需求流量，也間接的縮小了整體系統的設計尺寸，讓本HERO系統可以在回收率/出水量/後續維護/價格/安裝空間上達到最佳化。

另外，如圖所示，該RO過濾膜400設置有一個以上，本實施例為兩個，使後方的該RO過濾膜400的進水端連接在前方的該RO過濾膜400的該廢水的排放端，讓該原水直接通過多個該RO過濾膜400增加製造該純水的效率。

請參閱圖2所示，前述提高淨水效率及減少廢水排放的RO純水製備系統，其方法包括有： 21. 將原水導入進水管路100； 22. 該原水經過前置過濾器200去除大型雜質以完成初步過濾； 23. 將初步過濾後的該原水經過高壓泵300進行增壓； 24. 使增壓過的該原水通過RO過濾膜400生成純水，然後將該純水輸出至純水儲存桶500中，該純水儲存桶500提供沖洗管路600連接到該進水管路100； 25. 未通過該RO過濾膜400的該原水混合該RO過濾膜400殘留的雜質而升高污染濃度產生廢水，並將該廢水排入回流管路700； 26. 該回流管路700連接至該高壓泵300前的該進水管路100，使污染濃度符合回收使用的該廢水循環通過該RO過濾膜400而持續生成該純水，並使產生的該廢水的污染濃度逐漸增加； 27. 當該廢水的污染濃度達到排放要求，停止輸送該原水與該廢水，並開啟該回流管路700上的排水管路800以排放該廢水； 28. 自該沖洗管路600導入該純水進入該進水管路100中，然後對該RO過濾膜400進行沖洗，沖洗後的該純水同樣由該排水管路800進行排放。

該廢水循環通過該RO過濾膜400的時間為可控的，可以視該廢水的污染濃度排放要求，然後配合系統的過濾能力而進行調整，必要時可設置監控裝置（圖未示出）隨時檢查該廢水的污染濃度，然後自動控制該廢水的回收循環使用。

以上實施方式只為說明本創作的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人瞭解本創作的內容並加以實施，並不能以此限制本創作的保護範圍，凡根據本創作精神實質所做的等效變化或修飾，都應涵蓋在本創作的保護範圍內。

21~28:步驟 100:進水管路 200:前置過濾器 300:高壓泵 400:RO過濾膜 500:純水儲存桶 600:沖洗管路 700:回流管路 800:排水管路 900:加藥裝置

圖1為本創作的RO純水製備系統的結構組成圖；以及圖2為RO純水製備系統的使用流程圖。

100:進水管路

200:前置過濾器

300:高壓泵

400:RO過濾膜

500:純水儲存桶

600:沖洗管路

700:回流管路

800:排水管路

900:加藥裝置

Claims

一種提高淨水效率及減少廢水排放的RO純水製備系統，包括有：進水管路，用以導入原水；前置過濾器，裝置在該進水管路上，以去除該原水中的大型雜質來完成初步過濾；高壓泵，連接該進水管路，用以對初步過濾後的該原水進行增壓； RO過濾膜，連接該高壓泵，使增壓過的該原水通過該RO過濾膜生成純水，未通過該RO過濾膜的該原水則混合該RO過濾膜殘留的雜質而升高污染濃度產生廢水；純水儲存桶，連接該RO過濾膜的該純水的輸出端，用以儲存已生成的純水；沖洗管路，連接在該純水儲存桶與該進水管路之間，用以提供該純水對該RO過濾膜進行沖洗；回流管路，連接在該RO過濾膜的該廢水的輸出端，以及該高壓泵前的該進水管路之間，使污染濃度符合回收使用的該廢水循環通過該RO過濾膜而持續生成該純水，並使產生的該廢水的污染濃度逐漸增加；排水管路，連接在該回流管路上，當該廢水的污染濃度達到排放要求時開啟該排水管路以排放該廢水。
如請求項1所述的提高淨水效率及減少廢水排放的RO純水製備系統，其中，該進水管路上設置有加藥裝置，用來對該原水中加入阻垢劑，以抑制水中雜質結垢附著。
如請求項1所述的提高淨水效率及減少廢水排放的RO純水製備系統，其中，該RO過濾膜增加捲繞數以增加過濾表面積，以提高製造該純水的速度的水量。
如請求項1所述的提高淨水效率及減少廢水排放的RO純水製備系統，其中，該RO過濾膜設置有一個以上，使後方的該RO過濾膜的進水端連接在前方的該RO過濾膜的該廢水的排放端，增加製造純水的效率。