WO2019066683A1 - Система очистки жидкости - Google Patents

Система очистки жидкости Download PDF

Info

Publication number
WO2019066683A1
WO2019066683A1 PCT/RU2018/000506 RU2018000506W WO2019066683A1 WO 2019066683 A1 WO2019066683 A1 WO 2019066683A1 RU 2018000506 W RU2018000506 W RU 2018000506W WO 2019066683 A1 WO2019066683 A1 WO 2019066683A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
line
liquid
fluid
drainage
purified
Prior art date
Application number
PCT/RU2018/000506
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Александр Изевич БОЧЛИН
Юрий Владимирович ТАТУЕВ
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Аквафор" (Ооо "Аквафор")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Аквафор" (Ооо "Аквафор") filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Аквафор" (Ооо "Аквафор")
Priority to EP18862158.5A priority Critical patent/EP3689828A4/en
Priority to CN201880062889.2A priority patent/CN111164051A/zh
Priority to US16/648,686 priority patent/US20200215487A1/en
Publication of WO2019066683A1 publication Critical patent/WO2019066683A1/ru
Priority to IL273667A priority patent/IL273667A/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/008—Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/10—Accessories; Auxiliary operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/12—Controlling or regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/22—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C02F1/4698—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electro-osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/14—Pressure control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/25—Recirculation, recycling or bypass, e.g. recirculation of concentrate into the feed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/08—Flow guidance means within the module or the apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/18—Specific valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/19—Specific flow restrictors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/24—Specific pressurizing or depressurizing means
    • B01D2313/243—Pumps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/03—Pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/40—Liquid flow rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/04—Flow arrangements
    • C02F2301/046—Recirculation with an external loop

Definitions

  • the invention relates to membrane cleaning and / or desalting systems with liquid recirculation, mainly water, used in industrial, domestic and / or drinking water supply at industrial enterprises, liquid purification stations, in public institutions, domestic conditions, at dachas and gardens.
  • Membrane fluid cleaning systems with recycling are known in the art.
  • such a system consists of the source liquid line, the membrane element, the purified liquid line, the recirculation line and the drainage liquid line.
  • the source fluid line connects the source fluid source and the membrane element inlet.
  • the membrane element has two exits: the output of the purified liquid and the outlet for the drainage liquid.
  • the outlet for the purified liquid is connected to the inlet line of the purified liquid.
  • the drain outlet is connected to the recirculation line.
  • the recirculation line has two exits: the first is connected to the inlet of the drainage liquid line, the second is connected to the line of the original liquid.
  • the source fluid in the line of the source fluid is fed to the input of the membrane element. With the passage of fluid through the membrane element, the filtration process takes place.
  • the purified liquid enters the line of purified liquid and then to the consumer.
  • the drainage fluid enters the recirculation line, from where it partially returns to the source fluid line, the residue is removed from the system through the line drainage fluid.
  • the described systems use various means to control the pressure and flow rate of the fluid. Management of these funds is carried out manually or automatically.
  • the prior art known liquid purification system according to the patent US 5503735 (publ. 02.04.1996, priority 06.26.1989, Applicant Water Factory Systems, IPC B01D 61/12).
  • the system of US Pat. No. 5,537,335 contains a source liquid line with a pump mounted thereon, a membrane element, a purified liquid line, a drainage liquid line, a recirculation line and a flushing line.
  • the input of the membrane element is connected to the line of the source fluid.
  • the output of the purified liquid of the membrane element is connected to the line of the purified liquid, the output of the drainage liquid is connected to the recirculation line of the liquid.
  • a pressure reducing valve is installed on the recirculation line.
  • the pressure reducing valve is equipped with a manual regulator of the fluid flow rate.
  • a restrictor is installed on the drainage fluid line.
  • the inlet of the washing line is connected to the recirculation line in front of the pressure reducing valve, and the outlet of the washing line is connected to the drainage line in front of the restrictor.
  • a flush valve is installed on the flushing line.
  • the drainage line is connected to the recirculation line after the pressure reducing valve.
  • Pressure measurement sensors are installed on the source liquid line and on the recirculation line.
  • a flow meter is installed on the purified fluid line.
  • the system according to patent US 5503735 works as follows.
  • the source fluid through the source fluid flows through the pump to the membrane element, where filtration occurs.
  • Purified liquid by line of purified fluid passes through the flow meter and enters the storage tank.
  • the drainage fluid flows to the recirculation line and the pressure reducing valve enters the drainage fluid line.
  • the restrictor on the line of drainage fluid provides a constant flow rate at various pressures. A certain amount of drainage fluid passing through the pressure reducing valve does not pass through the restrictor, but through a check valve through the recirculation line to the pump inlet.
  • the system goes into flush mode. At this point, the flush valve on the flush line is opened, the pump continues to pump fluid through the membrane element.
  • a check valve installed on the recirculation line after the pressure reducing valve prevents the flushing fluid from entering the source fluid line.
  • the fluid cleaning system of patent US 5503735 has two major drawbacks. Restrictor choose depending on what degree of recycling required by the consumer, without the possibility of changing this value. In order to change the degree of recycling it is necessary to replace the restrictor. Filtration efficiency is achieved by regulating the pressure reduction valve until the velocity of the purified liquid or the pressure in the system reaches the maximum desired value. It can be seen from the above that the system requires precise adjustment of its parameters in order to obtain the required value of the degree of recirculation, which requires time and constant monitoring of the value of the degree of recirculation throughout the entire system operation cycle. Thus, the system according to patent US 5503735 is not ergonomic.
  • the fluid cleaning system contains the source fluid line, the membrane element and the purified fluid line, the drainage fluid line, the recirculation line and the control unit.
  • the system control unit includes a control valve, a control valve actuator, a control element, a temperature measurement sensor, and a pressure sensor.
  • the control valve is made with a hole, the size of which can be changed.
  • the control receives a signal from the pressure sensor and adjusts the opening degree of the control valve.
  • the control receives the pressure and temperature of the flow of fluid in the line, and using the data obtained, as well as the degree of opening of the control valve, calculates the flow rate.
  • the difference between the set flow rate and the calculated value generates a signal that is transmitted to the actuator of the control valve.
  • the actuator reduces or increases the valve opening degree to decrease or increase the flow rate.
  • the fluid cleaning system in patent application WO00 / 58802 is unreliable and has the main drawback, which is that there are no fixed parameters in the system, since the current speed, pressure and temperature of the fluid change during system operation and, therefore, the ratio between the given velocity and the current flow rate of the fluid changes.
  • the control valve constantly changes the size of the hole. For example, in case of failure of the drive control valve, the relationship between the parameters will be immediately broken, and the system will not be able to work in the required mode, as there will be a violation of the functional dependence of the flow rate on the position of the control valve.
  • the system operating in the permanent setting mode has a shorter lifetime than the system operating in continuous mode.
  • the prior art known liquid purification system for patent US 7938956 (publ. 10.05.2011, priority 12.02.2010, Applicant Millipore Corporation, USA, IPC B01D 17/12), which is selected by the applicant as the closest analogue.
  • the fluid cleaning system contains a source fluid line with a pump installed on it, a membrane element, a purified fluid line, a drainage fluid line, a recirculation line, and a controller.
  • a manual or automatic pressure regulator is installed on the recirculation line.
  • the recirculation line is connected to the drainage liquid line.
  • Also on the line of the purified liquid is a means of deionization of the purified liquid.
  • a flow regulator is installed on the purified liquid line in front of the deionizer, which is made with a deforming element. On the drain line installed restrictor.
  • the pump pumps fluid through the membrane element at a pressure sufficient to ensure the nominal flow of liquid through the membrane element at a low temperature.
  • the system according to patent US 7938956 works as follows.
  • the source fluid through the source fluid enters the membrane element, where filtration occurs.
  • the purified liquid through the purified liquid passes through the flow regulator and then, through the deionizing element, enters the consumer.
  • the flow regulator operates in counter pressure with a membrane element for ensuring the required flow rate through the denouncing element with increasing pressure on the line of purified liquid after the membrane element.
  • the drainage fluid partly through the recirculation line enters the line of the source fluid, and partially leaves the system through the drainage fluid line.
  • the fluid cleaning system of patent US 7938956 has the following disadvantage.
  • the pressure regulator in conjunction with the pump maintains a constant required pressure in the membrane element, which is not affected by the pressure change in the source of the original fluid. If the restrictor is partially closed on the drainage liquid line, the excess pressure that appears on the recirculation line will not affect the input pressure on the membrane element. Therefore, the excess pressure in the system according to patent US 7938956 is not used in any way during its operation. In this case, the restorator requires pre-setting, either manually or automatically, which leads to an error in the mode of operation of the system.
  • the objective of the invention and the technical result achievable with the use of the invention is the development of a new fluid cleaning system, increasing its ergonomics and stability of the system.
  • the task and the required technical result is achieved by the fact that the system for cleaning fluid with a given ratio of purified and drainage fluid, containing the line of the original fluid with the pump installed on it, the membrane element connected to the line of the purified liquid and the fluid recirculation line installed on it connected with the line of drainage fluid, made with the possibility of spontaneous maintenance of pressure not lower than that required for the implementation of the filtering process, due to the fact that the pressure regulator made in the form of a mechanical spring-loaded valve, the ratio of the flow rate of the source fluid to the total withdrawal rate of the purified fluid and drainage is always greater than 1, while the fluid flow regulator is set to control the fluid flow or the ratio of the diameters of the cross sections of the drainage fluid and the purified fluid on the line of drainage fluid and on the line of purified fluid.
  • the figure 1 presents the cleaning fluid.
  • the fluid cleaning system includes a source fluid line (1) with a pump (2) installed on it, connected to a membrane element (3), which has two outlets — an outlet for purified and an outlet for drainage liquid, a line of purified liquid (4), a drainage line fluid (5) and the recirculation line (6).
  • the output of the purified liquid of the membrane element (3) is connected to the line of the purified liquid (4), and the output of the drainage liquid to the recirculation line (6).
  • a flow regulator (7) is installed on the drainage liquid line (5).
  • the flow regulator (7) can be made in the form of a valve with a servo, for example, a needle or ball valve.
  • the flow regulator (7) can additionally perform the function of a membrane high-speed flush valve before starting and stopping the system.
  • the drainage liquid line (5) is connected to the liquid recirculation line (6) before the flow regulator (7) and to the source liquid line (1) before the pump (2).
  • a pressure regulator (8) is installed on the recirculation line (6) after entering the drainage liquid line (5), made in the form of a spring-loaded valve, for example, a spring-loaded or disc valve, which creates resistance on the recirculation line (6) and provides fluid flow on the line drainage fluid (5).
  • the membrane element (3) can be made in the form of one or several reverse osmosis membranes, or one or more hollow fiber modules. Sensors or flow meters can be installed on the cleaned liquid line (4) and on the drainage liquid line (5) (not shown in the figure).
  • At least one prefilter (not shown), made, for example, in the form of a carbon block or bulk module, can be installed in the line of the source fluid (1) in front of the pump (2).
  • At least one post filter (not shown in the figure), made in the form of, for example, a hollow fiber module or carbon cannon, can be additionally installed on the line of the purified liquid (4).
  • the system can be additionally equipped with a control unit (not shown in the figure), made, for example, in the form of a controller.
  • the source fluid through the source fluid (1) passes through the pump (2) and enters the membrane element (3).
  • the purified liquid passes to the line of purified liquid (4).
  • Drainage fluid enters the recirculation line (6), from where it partially returns to the source liquid line (1), and partially flows into the drainage liquid line (5).
  • the drainage fluid to a greater extent along the drainage fluid line (5) is withdrawn from the system, but as the membrane element (3) becomes clogged, more and more liquid flows to the recirculation line (6).
  • the ratio between purified and drainage fluids remains constant. This is done in two ways.
  • the diameter of the pipes is chosen in such a way that the required ratio between the purified and drainage liquids is observed, for example 4: 1 submitted).
  • a flow regulator (7) (figure 1) is installed on the drainage liquid line (5), which sets the required ratio between the purified and drainage liquid.
  • a pressure regulator (8) is installed, made in the form of a spring-loaded valve.
  • the spring installed in the pressure regulator (8) is compressed due to the excess pressure of the drainage fluid, and the drainage fluid through the pressure regulator (8) flows through the recirculation line (6) to the pump inlet (2).
  • the only variable parameter is the pressure on the recirculation line (6). This pressure is used to create the total flow of the drainage fluid and the source fluid, ensuring the ratio of the feed rate of the source fluid to the total withdrawal rate of the purified fluid and the drainage is always greater than 1.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к системам мембранной очистки и/или обессоливания с рециркуляцией жидкости, преимущественно воды. Система содержит линию исходной жидкости с установленными на ней насосом, мембранный элемент, соединенный с линией очищенной жидкости и линией рециркуляции жидкости, с установленным на ней регулятором давления, соединенной при этом с линией дренажной жидкости, и контроллер, и выполнена с возможностью самопроизвольного поддержания давления не меньше, чем необходимое для осуществления процесса фильтрации, за счет того, что регулятор давления выполнен в виде механического подпружиненного клапана. При этом отношение скорости подачи исходной жидкости к суммарной скорости отбора очищенной жидкости и дренажа всегда больше.

Description

СИСТЕМА ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ
Изобретение относится к системам мембранной очистки и/или обессоливания с рециркуляцией жидкости, преимущественно воды, применяемым в промышленном, бытовом и/или питьевом водоснабжении на промышленных предприятиях, станциях очистки жидкости, в общественных учреждениях, бытовых условиях, на дачных и садовых участках.
Системы мембранной очистки жидкости с рециркуляцией из уровня техники известны. В общем случае такая система состоит из линии исходной жидкости, мембранного элемента, линии очищенной жидкости, линии рециркуляции и линии дренажной жидкости. Линия исходной жидкости соединяет источник исходной жидкости и вход мембранного элемента. Мембранный элемент имеет два выхода: выход очищенной жидкости и выход для дренажной жидкости. Выход для очищенной жидкости соединен с входом линии очищенной жидкости. Выход для дренажной жидкости соединен с линией рециркуляции. Линия рециркуляции имеет два выхода: первый соединен с входом линии дренажной жидкости, второй - с линией исходной жидкости. Известные из уровня техники системы работают следующим образом. Исходную жидкость по линии исходной жидкости подают на вход мембранного элемента. При прохождении жидкости через мембранный элемент происходит процесс фильтрации. Очищенная жидкость поступает на линию очищенной жидкости и далее потребителю. Дренажная жидкость поступает на линию рециркуляции, откуда частично возвращается на линию исходной жидкости, остаток удаляют из системы через линию дренажной жидкости. Для организации процесса фильтрации и обеспечения требуемого соотношения между поступающей исходной жидкостью, дренажной и очищенной жидкостью в описываемых системах устанавливаются различные средства контроля давления и скорости потока жидкости. Управление указанными средствами осуществляют вручную или автоматически.
Из уровня техники известна система очистки жидкости по патенту US 5503735 (опубл. 02.04.1996, приоритет 26.06.1989, Заявитель Water Factory Systems, МПК B01D 61/12). Система по патенту US 5503735 содержит линию исходной жидкости с установленным на ней насосом, мембранный элемент, линию очищенной жидкости, линию дренажной жидкости, линию рециркуляции и линию промывки. Вход мембранного элемента подключен к линии исходной жидкости. Выход очищенной жидкости мембранного элемента подключен к линии очищенной жидкости, выход дренажной жидкости— к линии рециркуляции жидкости. На линии рециркуляции установлен клапан снижения давления. Клапан снижения давления снабжен ручным регулятором скорости потока жидкости. На линии дренажной жидкости установлен рестриктор. Вход линии промывки подключен к линии рециркуляции перед клапаном снижения давления, а выход линии промывки подключен к линии дренажной жидкости перед рестриктором. На линии промывки установлен промывочный клапан. Линия дренажной жидкости подключена к линии рециркуляции после клапана снижения давления. Датчики измерения давления установлены на линии исходной жидкости и на линии рециркуляции. На линии очищенной жидкости установлен расходомер.
Система по патенту US 5503735 работает следующим образом. Исходная жидкость по линии исходной жидкости поступает через насос на мембранный элемент, где происходит фильтрация. Очищенная жидкость по линии очищенной жидкости проходит через расходомер и попадает в накопительный бак. Дренажная жидкость проходит на линию рециркуляции и клапан снижения давления поступает на линию дренажной жидкости. Рестриктор на линии дренажной жидкости обеспечивает постоянную скорость потока жидкости при разных значениях давления. Некоторое количество дренажной жидкости, проходящее через клапан снижения давления, не проходит через рестриктор, а поступает через обратный клапан по линии рециркуляции на вход насоса. Периодически система переходит в режим промывки. В этот момент открывают промывочный клапан на линии промывки, насос продолжает прокачивать жидкость через мембранный элемент. При этом практически вся жидкость протекает вдоль корпуса мембранного элемента, создавая турбулентный поток, который очищает мембранный элемент от загрязнений. Обратный клапан, установленный на линии рециркуляции после клапана снижения давления, препятствует попаданию промывочной жидкости на линию исходной жидкости.
Система очистки жидкости по патенту US 5503735 имеет два основных недостатка. Рестриктор выбирают в зависимости от того, какая степень рециркуляции требуется потребителю, без возможности изменения этого значения. Для того, чтобы изменить степень рециркуляции необходимо заменить рестриктор. Эффективность фильтрации достигается регулированием клапана снижения давления до тех пор, пока скорость очищенной жидкости или давление в системе не достигнет максимально требуемого значения. Из вышесказанного видно, что система требует точной настройки ее параметров для получения требуемого значения степени рециркуляции, что требует времени и постоянного наблюдения, за значением степени рециркуляции на протяжении всего цикла работы системы. Таким образом, система по патенту US 5503735 неэргономична Из уровня техники известна система очистки жидкости по международной заявке на патент WO00/58802 (опубл. 05.10.2010, приоритет 25.03.1999, заявитель Technology Finance Corporation (Proprietary) Limited, МПК G05D 7/06, B01D 61/12, 61/22). Система очистки жидкости содержит линию исходной жидкости, мембранный элемент и линию очищенной жидкости, линию дренажной жидкости, линию рециркуляции и блок управления.
Блок управления системой включает управляющий клапан, привод управляющего клапана, элемент управления, датчик измерения температуры и датчик давления. Управляющий клапан выполнен с отверстием, размер которого может быть изменен. Элемент управления получает сигнал от датчика давления и регулирует степень открытия управляющего клапана.
Элемент управления получает значения давления и температуры потока жидкости на линии, и используя полученные данные, а также степень открытия управляющего клапана рассчитывает скорость потока. По разнице между заданной скоростью потока и расчетным значением формируется сигнал, который передается на привод управляющего клапана. Привод уменьшает или увеличивает степень открытия клапана для уменьшения или увеличения скорости потока.
Из вышесказанного видно, что система очистки жидкости по заявке на патент WO00/58802 ненадежна и имеет основной недостаток, который заключается в том, что в системе отсутствуют какие-либо постоянные параметры, так как текущая скорость, давление и температура жидкости меняются во время работы системы, а следовательно меняется и соотношение между заданной скоростью и текущей скоростью потока жидкости. При этом управляющий клапан постоянно меняет размер отверстия. Например, в случае выхода из строя привода управляющего клапана, связь между параметрами будет сразу же нарушена, и система не сможет работать в требуемом режиме, так как произойдет нарушение функциональной зависимости скорости потока от положения управляющего клапана. Кроме этого, система, работающая в режиме постоянной настройки имеет срок службы меньше, чем система, работающая в постоянном режиме.
Из уровня техники известна система очистки жидкости по патенту US 7938956 (опубл. 10.05.2011, приоритет 12.02.2010, Заявитель Millipore Corporation, США, МПК B01D 17/12), которая выбрана заявителем в качестве наиболее близкого аналога. Система очистки жидкости содержит линию исходной жидкости с установленным на ней насосом, мембранный элемент, линию очищенной жидкости, линию дренажной жидкости, линию рециркуляции и контроллер. На линии рециркуляции установлен ручной или автоматический регулятор давления. Линия рециркуляции соединена с линией дренажной жидкости. Также на линии очищенной жидкости расположено средство деионизации очищенной жидкости. На линии очищенной жидкости перед деионизатором установлен регулятор потока, который выполнен с деформирующимся элементом. На линии дренажа установлен рестриктор.
Насос прокачивает жидкость через мембранный элемент при давлении, достаточным для обеспечения номинального потока жидкости через мембранный элемент при низкой температуре.
Система по патенту US 7938956 работает следующим образом. Исходная жидкость по линии исходной жидкости поступает в мембранный элемент, где происходит фильтрация. Очищенная жидкость по линии очищенной жидкости проходит через регулятор потока и далее, через деионизрующий элемент, поступает потребителю. При этом регулятор потока работает в противодавлении с мембранным элементом для обеспечения требуемой скорости потока через денонсирующий элемент при повышении давления на линии очищенной жидкости после мембранного элемента. Дренажная жидкость частично по линии рециркуляции поступает на линию исходной жидкости, и частично уходит из системы через линию дренажной жидкости.
Система очистки жидкости по патенту US 7938956 имеет следующий недостаток. Как было сказано выше, регулятор давления в совокупности с насосом поддерживает постоянное требуемое давление в мембранном элементе, на которое не влияет изменение давления в источнике исходной жидкости. В случае, если на линии дренажной жидкости рестриктор будет частично закрыт, то избыточное давление, которое появится на линии рециркуляции никак не повлияет на входное давление на мембранном элементе. Следовательно, избыточное давление в системе по патенту US 7938956 никак не используется при ее работе. При этом рестиктор требует предварительной настройки или ручной, или автоматической, что приводит к погрешности в режиме работы системы.
Задачей изобретения и техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является разработка новой системы очистки жидкости, повышение ее эргономичности и стабильности работы системы.
Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются тем, что система очистки жидкости с заданным соотношением очищенной и дренажной жидкости, содержащая линию исходной жидкости с установленным на ней насосом, мембранный элемент, соединенный с линией очищенной жидкости и линией рециркуляции жидкости, с установленным на ней регулятором давления, соединенной при этом с линией дренажной жидкости, выполнена с возможностью самопроизвольного поддержания давления не ниже, чем необходимое для осуществления процесса фильтрации, за счет того, что регулятор давления выполнен в виде механического подпружиненного клапана, при этом отношение скорости подачи исходной жидкости к суммарной скорости отбора очищенной жидкости и дренажа всегда больше 1 , при этом на линии дренажа установлен регулятор потока жидкости, или соотношение диаметров сечений линий дренажной жидкости и очищенной жидкости обеспечивает постоянное соотношение скоростей на линии дренажной жидкости и на линии очищенной жидкости.
На фигуре 1 представлена система очистки жидкости.
Система очистки жидкости включает линию исходной жидкости (1) с установленным на ней насосом (2), соединенную с мембранным элементом (3), который имеет два выхода— выход для очищенной и выход для дренажной жидкости, линию очищенной жидкости (4), линию дренажной жидкости (5) и линию рециркуляции (6). Выход очищенной жидкости мембранного элемента (3) подключен к линии очищенной жидкости (4), а выход дренажной жидкости — к линии рециркуляции (6). На линии дренажной жидкости (5) установлен регулятор потока (7). Регулятор потока (7) может быть выполнен, в виде крана с сервоприводом, например игольчатого или шарового. Регулятор потока (7) дополнительно может выполнять функцию клапана скоростной промывки мембраны перед запуском и остановкой системы. Линия дренажной жидкости (5) подключена к линии рециркуляции жидкости (6) перед регулятором потока (7) и к линии исходной жидкости (1) перед насосом (2). На линии рециркуляции (6) после входа линии дренажной жидкости (5) установлен регулятор давления (8), выполненный в виде подпружиненного клапана, например, обратного пружинного или дискового клапана, который создает сопротивление на линии рециркуляции (6) и обеспечивает поток жидкости на линии дренажной жидкости (5). Мембранный элемент (3) может быть выполнен в виде одной или нескольких обратноосмотических мембран, или одного или нескольких половолоконных модулей. На линии очищенной жидкости (4) и на линии дренажной жидкости (5) могут быть установлены датчики или расходомеры (на фигуре не представлены). Дополнительно на линии исходной жидкости (1) перед насосом (2) может быть установлен, по меньшей мере, один предфильтр (на фигуре не представлен), выполненный, например, в виде карбонблока или насыпного модуля. На линии очищенной жидкости (4) дополнительно может быть установлен, по меньшей мере, один постфильтр (на фигуре не представлен), выполненный в виде, например, половолоконного модуля или карбонболка.
Система может быть дополнительно снабжена блоком управления (на фигуре не представлен), выполненным, например, в виде контроллера.
В рамках отличительных признаков заявляемая система очистки жидкости работает следующим образом. Исходная жидкость по линии исходной жидкости (1) проходит через насос (2) и поступает на мембранный элемент (3). Очищенная жидкость проходит на линию очищенной жидкости (4). Дренажная жидкость поступает на линию рециркуляции (6), откуда частично возвращается на линию исходной жидкости (1), а частично поступает на линию дренажной жидкости (5). В начале работы системы дренажная жидкость в большей степени по линии дренажной жидкости (5) выводится из системы, но по мере засорения мембранного элемента (3), все большее количество жидкости поступает на линию рециркуляции (6). При этом соотношение между очищенной и дренажной жидкостями остается постоянным. Это осуществляется двумя путями. Поскольку линия очищенной жидкости (4) и линия дренажной жидкости (5) выполнены в виде трубопроводов, то диаметр труб подбирается таким образом, чтобы соблюдалось требуемое соотношение между очищенной и дренажной жидкостями, например 4:1 (на фигуре не представлено). Либо на линии дренажной жидкости (5) установлен регулятор потока (7) (фигура 1), которым задают требуемое соотношение между очищенной и дренажной жидкостью. Таким образом, независимо от изменения производительности мембранного элемента (3), количество очищенной жидкости, подаваемой на потребление будет постоянным в течение работы системы. Поскольку с течением времени производительность мембранного элемента (3) будет падать, то количество жидкости, поступающее на линию дренажной жидкости (5) будет возрастать. При этом, по линии дренажной жидкости (5) проходит лишь заданное количество жидкости. Таким образом, при поступлении на вход линии дренажной жидкости (5) избыточного количества жидкости, давление будет возрастать. На линии рециркуляции (6) установлен регулятор давления (8), выполненный в виде подпружиненного клапана. Пружина, установленная в регуляторе давления (8), сжимается за счет избыточного давления дренажной жидкости, и дренажная жидкость через регулятор давления (8) поступает по линии рециркуляции (6) на вход насоса (2).
В отличие от наиболее близкого аналога, в заявляемом изобретении единственным переменным параметром является давление на линии рециркуляции (6). Это давление используется для создания суммарного потока дренажной жидкости и исходной жидкости, обеспечивая отношение скорости подачи исходной жидкости к суммарной скорости отбора очищенной жидкости и дренажа всегда больше 1.
В настоящем описании изобретения представлен предпочтительный вариант осуществления изобретения. В нём могут быть сделаны изменения, в пределах заявляемой формулы, что даёт возможность его широкого использования.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Система очистки жидкости с заданным соотношением очищенной и дренажной жидкости, содержащая линию исходной жидкости с установленными на ней насосом, мембранный элемент, соединенный с линией очищенной жидкости и линией рециркуляции жидкости, с установленным на ней регулятором давления, соединенной при этом с линией дренажной жидкости, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью самопроизвольного поддержания давления не ниже, чем необходимое для осуществления процесса фильтрации, за счет того, что регулятор давления выполнен в виде механического подпружиненного клапана, при этом отношение скорости подачи исходной жидкости к суммарной скорости отбора очищенной жидкости и дренажа всегда больше 1.
2. Система по п. 1 отличающаяся тем, что на линии дренажа установлен регулятор потока жидкости.
3. Система по п. 1 отличающаяся тем, что соотношение диаметров сечений линий дренажной жидкости и очищенной жидкости обеспечивает постоянное соотношение скоростей на линии дренажной жидкости и на линии очищенной жидкости.
PCT/RU2018/000506 2017-09-27 2018-07-27 Система очистки жидкости WO2019066683A1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18862158.5A EP3689828A4 (en) 2017-09-27 2018-07-27 LIQUID PURIFICATION SYSTEM
CN201880062889.2A CN111164051A (zh) 2017-09-27 2018-07-27 液体净化系统
US16/648,686 US20200215487A1 (en) 2017-09-27 2018-07-27 Liquid purification system
IL273667A IL273667A (en) 2017-09-27 2020-03-29 Liquid purification system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017133642 2017-09-27
RU2017133642A RU2671323C1 (ru) 2017-09-27 2017-09-27 Система очистки жидкости

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019066683A1 true WO2019066683A1 (ru) 2019-04-04

Family

ID=64103089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2018/000506 WO2019066683A1 (ru) 2017-09-27 2018-07-27 Система очистки жидкости

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20200215487A1 (ru)
EP (1) EP3689828A4 (ru)
CN (1) CN111164051A (ru)
IL (1) IL273667A (ru)
MA (1) MA50672A (ru)
RU (1) RU2671323C1 (ru)
WO (1) WO2019066683A1 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2754624C2 (ru) * 2019-02-12 2021-09-06 Общество С Ограниченной Ответственностью "Аквафор" (Ооо "Аквафор") Система очистки жидкости
RU2721523C1 (ru) * 2019-11-12 2020-05-19 Общество С Ограниченной Ответственностью "Аквафор" (Ооо "Аквафор") Система очистки жидкости
CN116002936B (zh) * 2023-03-28 2023-07-14 广东红海湾发电有限公司 一种基于发电系统污水零排放的废料污水处理装置及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3716141A (en) * 1971-02-01 1973-02-13 Osmonics Inc Solvent separating apparatus
SU1767481A1 (ru) * 1989-11-09 1992-10-07 Конструкторское Бюро Общего Машиностроения Регул тор давлени
US5503735A (en) 1989-06-26 1996-04-02 Water Factory Systems Membrane filtration system with control valves for optimizing flow rates
WO2000058802A1 (en) 1999-03-25 2000-10-05 Technology Finance Corporation (Proprietary) Limited Fluid flow control method and apparatus for filtration system
US6190558B1 (en) * 1999-04-01 2001-02-20 Nimbus Water Systems, Inc. Reverse osmosis purification system
US20100155248A1 (en) * 2003-03-13 2010-06-24 Millipore Corporation Water Purification System And Method, And Module For The System
RU2473472C2 (ru) * 2010-08-09 2013-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Системы и технологии" Установка водоподготовки с обратным осмосом

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2368062Y (zh) * 1999-03-11 2000-03-08 柳州第二空气压缩机总厂 调节阀
US7122149B2 (en) * 2002-07-12 2006-10-17 Applied Research Associates, Inc. Apparatus and method for continuous depyrogenation and production of sterile water for injection
US8518252B1 (en) * 2008-05-12 2013-08-27 Applied Research Associates, Inc. System for field intravenous fluid reconstruction
MX2012014813A (es) * 2010-06-24 2013-01-29 Graco Minnesota Inc Montaje de valvula de circulacion de fluido para dispensador de fluido.
ES2807891T3 (es) * 2013-08-27 2021-02-24 Fischer G Rohrleitungssysteme Ag Válvula reductora de presión
US20200282361A1 (en) * 2016-02-26 2020-09-10 Ge Healthcare Bio-Sciences Ab Method for Pressure Control in Crossflow Filtration

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3716141A (en) * 1971-02-01 1973-02-13 Osmonics Inc Solvent separating apparatus
US5503735A (en) 1989-06-26 1996-04-02 Water Factory Systems Membrane filtration system with control valves for optimizing flow rates
SU1767481A1 (ru) * 1989-11-09 1992-10-07 Конструкторское Бюро Общего Машиностроения Регул тор давлени
WO2000058802A1 (en) 1999-03-25 2000-10-05 Technology Finance Corporation (Proprietary) Limited Fluid flow control method and apparatus for filtration system
US6190558B1 (en) * 1999-04-01 2001-02-20 Nimbus Water Systems, Inc. Reverse osmosis purification system
US20100155248A1 (en) * 2003-03-13 2010-06-24 Millipore Corporation Water Purification System And Method, And Module For The System
US7938956B2 (en) 2003-03-13 2011-05-10 Millipore Corporation Water purification system and method, and module for the system
RU2473472C2 (ru) * 2010-08-09 2013-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Системы и технологии" Установка водоподготовки с обратным осмосом

Also Published As

Publication number Publication date
RU2671323C1 (ru) 2018-10-30
EP3689828A1 (en) 2020-08-05
US20200215487A1 (en) 2020-07-09
EP3689828A4 (en) 2021-07-14
MA50672A (fr) 2020-08-05
IL273667A (en) 2020-06-30
CN111164051A (zh) 2020-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11185822B2 (en) Water conditioning systems having diversion devices
US20240109038A1 (en) Water Purification System And Method
CN101092259B (zh) 膜过滤系统
WO2019066683A1 (ru) Система очистки жидкости
EP1457460A2 (en) Water purification system and method, and module for the system
US20070138096A1 (en) Systems and methods for controlling contaminate levels of processed water and maintaining membranes
US20120031844A1 (en) Flow-switch-controlled, zero waste reverse osmosis water treatment system
RU2614287C2 (ru) Система очистки жидкости
EP2964368B1 (en) Point of use filtration system with backwash
CN116040703A (zh) 净水机及净水机控制方法
JP6026105B2 (ja) 精製水製造装置
WO2007147198A1 (en) Brine squeezer
KR102016703B1 (ko) 물 여과 시스템
CN111003765A (zh) 一种纯废水比例恒定的净水系统及净水器
JP6619610B2 (ja) 精製水製造装置
KR100367232B1 (ko) 정수기용 유량제어 시스템
CN211632830U (zh) 混水系统及包含其的净水机
CN211896190U (zh) 一种多档位控制纯废水比例的净水系统及净水器
KR20220159367A (ko) 정수 시스템에서의 스케일링을 최소화하는 방법
CN207347226U (zh) 浓水比例智能调节的净水设备
US9181110B2 (en) Water softener using nanofiltration to reclaim a portion of the regenerating solution
CN102008894A (zh) 分离单元和控制具有反渗透元件的分离单元的方法
KR102016704B1 (ko) 물 여과 시스템
Wise et al. Ceramic Ultrafiltration Membranes with Improved Economics, Operability, and Process Design Flexibility
KR102511504B1 (ko) Nf막을 이용한 정수처리장치 및 그 제어방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18862158

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 273667

Country of ref document: IL

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018862158

Country of ref document: EP

Effective date: 20200428