正滲透水處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種正滲透水處理系統(tǒng)，包括：滲透劑箱(22)，具有滲透劑出口(221)和回流入口(222)；原水儲箱(28)，內(nèi)部設(shè)置有正滲透過濾膜組件(26)，正滲透過濾膜組件(26)具有過濾入口(261)和過濾出口(262)；以及收集箱(30)，具有收集口(301)，其中，滲透劑出口(221)與過濾入口(261)連通，過濾出口(262)分別與收集口(301)和回流入口(222)連通。本實(shí)用新型的目的在于提供一種正滲透水處理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)滲透劑的自動調(diào)節(jié)供給。
【專利說明】
正滲透水處理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種正滲透水處理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，采用正滲透(FO)的凈水器已經(jīng)商品化。在FO設(shè)備中，濃縮的營養(yǎng)糖水或粉末接觸滲透膜的一側(cè)而臟水或鹽水接觸另一側(cè)。該膜具有類似于反滲透膜的分子選擇性，其允許水分通過但有效地阻止溶解的鹽、糖和污染物以及如病毒、細(xì)菌、孢囊、熱原和朊病毒的生物制品，不同于壓力驅(qū)動的反滲透工藝，F(xiàn)O通過滲透作用從濃縮的水汲取水分。無需抽吸作用；濃縮的營養(yǎng)液主動穿透膜從污水抽吸水分，從而形成稀釋的飲料，其在遠(yuǎn)程位置處或緊急情況下提供所需的熱量、電解質(zhì)和水合作用。
[0003]商業(yè)設(shè)備具有兩種基本設(shè)計(jì):飲料的間歇性或連續(xù)性生產(chǎn)。間歇性設(shè)計(jì)采用位于膜袋中的粉末或糖水。該袋必須被允許在源水中與水化合，直到吸收所需量的水，此后，可能會消耗飲料。
[0004]連續(xù)性生產(chǎn)設(shè)計(jì)采用密封有大量膜的膜元件，以便:(I)存在糖水入口 ；⑵存在使得糖水接觸膜的一側(cè)且使得源水接觸另一側(cè)的流路；(3)存在稀釋的飲料的出口 ；以及
[4]存在以一定速率引入糖水的方法以便使飲料在該元件中發(fā)生期望的稀釋。
[0005]然而，控制糖水速率的方法涉及一種高度復(fù)雜和/或高功率消耗的控制系統(tǒng)。在災(zāi)難區(qū)域或遠(yuǎn)程站點(diǎn)的情況下，可能沒有這種電源，并且還可能沒有經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn)的人員來支持這種FO型飲水系統(tǒng)。
[0006]這種設(shè)備的一種常規(guī)應(yīng)用是以一定速率引入固體濃度65%的“運(yùn)動型飲料”糖水(水的重量比為35% )，以便該元件中的糖水吸收其容積的15至50倍的水分。為保持該系統(tǒng)的簡易性、廉價性并避免功率損耗，在一些設(shè)備中，糖水流過毛細(xì)管的流動速率通過IV級滴漏設(shè)備或通過重力進(jìn)行控制。
[0007]然而，通過這些方法，難于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)稀釋，因?yàn)?(I)水分轉(zhuǎn)移通過膜的速率與溫度相關(guān)，使得水分在低溫下比在溫暖溫度下流動地更慢；(2)水分轉(zhuǎn)移通過的速率依賴于原水中溶解的固體，使得臟水中溶解的固體減緩水分的轉(zhuǎn)移；(3)通過膜的水分轉(zhuǎn)移在使用數(shù)月之后下降；以及(4)糖水粘度隨溫度的變化影響糖水在毛細(xì)管中的流動。
[0008]結(jié)果，隨溫度的變化、糖水中溶解的固體和膜的老化都會導(dǎo)致所制造的由此產(chǎn)生的飲料的滲透力(諸如養(yǎng)分或鹽)的顯著改變。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]針對相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種正滲透水處理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)滲透劑的自動調(diào)節(jié)供給。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種正滲透水處理系統(tǒng)，包括:滲透劑箱，具有滲透劑出口和回流入口 ；原水儲箱，內(nèi)部設(shè)置有正滲透過濾膜組件，正滲透過濾膜組件具有過濾入口和過濾出口 ；以及收集箱，具有收集口，其中，滲透劑出口與過濾入口連通，過濾出口分別與收集口和回流入口連通。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型，正滲透過濾膜組件為由至少兩層的正滲透膜元件相互疊置組成。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型，每層正滲透膜元件均具有中心管和正滲透膜，中心管具有通過分隔件間隔開的進(jìn)孔和出孔，其中，正滲透膜經(jīng)彎折后一端與進(jìn)孔連通，另一端與出孔連通，以構(gòu)成以進(jìn)孔為入口，以正滲透膜為流道，以出孔為出口的彎折形過濾通道。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型，滲透劑出口與過濾入口之間通過第一供給管連通，過濾出口與收集口之間通過第二供給管連通，過濾出口與回流入口之間通過回流管連通。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型，滲透劑出口和回流入口分別設(shè)置在滲透劑箱的底部和頂部。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型，過濾入口和過濾出口分別設(shè)置在正滲透過濾膜組件的底部和頂部。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型，收集口設(shè)置在收集箱的頂部。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型，滲透劑箱的側(cè)壁還設(shè)置有滲透劑注入口。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型，滲透劑箱為密封容器。
[0019]本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果在于:
[0020]在本實(shí)用新型的正滲透水處理系統(tǒng)中，滲透劑箱中通入有諸如濃縮營養(yǎng)糖水或粉末的滲透劑，在原水儲箱中存放有諸如地下水或雨水的原水。滲透劑首先由滲透劑箱進(jìn)入位于原水儲箱中的正滲透過濾膜組件中，并在該組件中進(jìn)行正滲透，以吸收原水中的水分使自身進(jìn)行稀釋。然后，經(jīng)稀釋后的稀釋液部分流入收集箱中以供后續(xù)加工使用；另一部分稀釋液回流到滲透劑箱中。由于稀釋液與原先存放在滲透劑箱中的滲透劑之間存在較大密度差異，因此二者并不會混合而是在之間形成分隔層。通過這種方式，在稀釋液越來越多、滲透劑越來越少的情況下，稀釋液會壓迫滲透劑持續(xù)進(jìn)入正滲透膜組件中，以此來實(shí)現(xiàn)正滲透水處理系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)。從而使得在無需動力泵或者專業(yè)人員操作的情況下，實(shí)現(xiàn)正滲透水處理的自動化運(yùn)行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型正滲透水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型正滲透水處理系統(tǒng)中構(gòu)成正滲透過濾膜組件的正滲透膜元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3是本實(shí)用新型正滲透水處理系統(tǒng)的處理速率的曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]現(xiàn)參照附圖描述本實(shí)用新型的正滲透水處理系統(tǒng)20。需要指出的是，本實(shí)用新型的正滲透水處理系統(tǒng)20可以應(yīng)用在運(yùn)動型飲料(含糖分飲料)制備中、凈水處理中以及溶質(zhì)濃度(PPm)大于3000以上的濃鹽水處理中等領(lǐng)域。以下以含糖分飲料制備過程作為實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行描述。
[0025]如圖1所示，本實(shí)用新型的正滲透水處理系統(tǒng)20包括滲透劑箱22、原水儲箱28以及收集箱30。具體地，滲透劑箱22具有滲透劑出口 221和回流入口 222，原水儲箱28內(nèi)部設(shè)置有正滲透過濾膜組件26，并且正滲透過濾膜組件26具有過濾入口 261和過濾出口262，收集箱30具有收集口 301。此外，滲透劑出口 221與過濾入口 261連通，過濾出口 262分別與收集口 301和回流入口 222連通。
[0026]在本實(shí)用新型的正滲透水處理系統(tǒng)中，滲透劑箱22中通入有諸如濃縮營養(yǎng)糖水或粉末的滲透劑，在原水儲箱28中存放有諸如地下水或雨水的原水。滲透劑首先由滲透劑箱22進(jìn)入位于原水儲箱28中的正滲透過濾膜組件26中，并在該組件中進(jìn)行正滲透，以吸收原水中的水分使自身進(jìn)行稀釋。然后，經(jīng)稀釋后的稀釋液部分流入收集箱30中以供后續(xù)加工使用；另一部分稀釋液回流到滲透劑箱22中。由于稀釋液與原先存放在滲透劑箱22中的滲透劑之間存在較大密度差異，因此二者并不會混合而是在之間形成分隔層(如圖1中分隔層42所示)。
[0027]通過這種方式，在稀釋液越來越多、滲透劑越來越少的情況下，稀釋液會壓迫滲透劑持續(xù)進(jìn)入正滲透膜組件26中，以此來實(shí)現(xiàn)正滲透水處理系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)。從而使得在無需動力泵或者專業(yè)人員操作的情況下，實(shí)現(xiàn)正滲透水處理的自動化運(yùn)行。
[0028]繼續(xù)參照圖1和圖2，在優(yōu)選的實(shí)施例中，正滲透過濾膜組件26為由至少兩層的正滲透膜元件10相互疊置組成。具體地,如圖2所示,每層正滲透膜元件10均具有中心管12和正滲透膜18，并且中心管12具有通過分隔件14間隔開的進(jìn)孔16和出孔17。在形成過程中，正滲透膜18經(jīng)彎折后一端與進(jìn)孔16連通，另一端與出孔17連通，以構(gòu)成以進(jìn)孔16為入口，以正滲透膜18為流道，以出孔17為出口的彎折形過濾通道，即，滲透劑由進(jìn)孔16流入正滲透膜元件10并進(jìn)入正滲透膜18，在正滲透膜18中進(jìn)行上述的正滲透(即，吸收原水中的水分對自身進(jìn)行稀釋)。而將正滲透膜18設(shè)置成如圖2所示的彎折形狀可以延長滲透劑的流動長度，從而使得正滲透的過程更加充分。然后，經(jīng)稀釋的稀釋液沿圖2中箭頭流動稀釋后由出孔(17)流出并進(jìn)入下一層正滲透膜。
[0029]也就是說，正滲透過濾膜組件26是由圖2所示的多層正滲透膜元件10所組成的，并且每相鄰兩層正滲透膜元件10之間的進(jìn)孔和出孔相互連通，而兩端的正滲透膜元件10的進(jìn)孔和出孔分別與過濾入口 261和過濾出口 262連通。
[0030]在優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖1所示，滲透劑出口 221與過濾入口 261之間通過第一供給管32連通，過濾出口 262與收集口 301之間通過第二供給管34連通，過濾出口 262與回流入口 222之間通過回流管36連通。
[0031]此外，在可選的實(shí)施例中，滲透劑出口 221和回流入口 222可以分別設(shè)置在滲透劑箱22的底部和頂部。而過濾入口 261和過濾出口 262可以分別設(shè)置在正滲透過濾膜組件26的底部和頂部。收集口 301可以設(shè)置在收集箱30的頂部。優(yōu)選的，滲透劑箱22的側(cè)壁設(shè)置有滲透劑注入口，以通過該注入口向滲透劑箱22中注入滲透劑。另外優(yōu)選的，滲透劑箱22為密封容器，利用滲透劑箱22的密封性使得滲透劑箱22內(nèi)產(chǎn)生壓力，來進(jìn)行上述的稀釋液對滲透劑的壓迫。
[0032]現(xiàn)結(jié)合圖1至圖3對本實(shí)用新型的正滲透水處理系統(tǒng)的工作過程進(jìn)行描述。以生產(chǎn)含糖分飲料為例，即滲透劑為糖水，本實(shí)用新型的正滲透水處理系統(tǒng)可以通過使所產(chǎn)生的飲料的一小部分供給回到滲透劑箱22來控制糖水供給速率。具體地，在圖3中以新鮮水和3000ppm的濃鹽水為例，示出了本實(shí)用新型正滲透水處理系統(tǒng)的處理速率的曲線圖。
[0033]滲透劑箱22具有位于底部的滲透劑出口 221，其通過第一供給管32連通正滲透過濾膜組件26底部的過濾入口 261。正滲透過濾膜組件26頂部的過濾出口 262通過供給管34連通收集箱30。
[0034]滲透劑38(例如，糖水)通過自然對流傳遞到正滲透過濾膜組件26。在正滲透過濾膜組件26內(nèi)部，糖水38從原水中汲取水分。一部分經(jīng)稀釋后的糖水離開正滲透過濾膜組件26通過回流管36返回到滲透劑箱22的頂部。
[0035]滲透劑38與稀釋的飲料液體40之間存在較大的密度差異，這會使得回到滲透劑箱22的稀釋的飲料液體40在滲透劑38的頂部上形成分隔層42。
[0036]此外，滲透劑38在正滲透過濾膜組件26中的流動力是由原水儲箱28中的原水被汲取并過濾穿過正滲透膜元件10而產(chǎn)生的。從正滲透過濾膜組件26的頂部流動至滲透劑箱22的體積流量，遠(yuǎn)高于滲透劑38流動至正滲透過濾膜組件26的底部的體積流量。由于滲透劑箱22是密閉的，所以體積的增加引起等體積的糖水38被正滲透過濾膜組件26內(nèi)。
[0037]另外，應(yīng)當(dāng)指出的是，在優(yōu)選的實(shí)施例中，正滲透元件10使用的正滲透膜18可以為親水性的、基于纖維素酯的膜，當(dāng)其作為反滲透膜測試時(60磅、500ppm的NaCl、10%回收率、25°C )，具有在80%至95%的范圍內(nèi)的脫鹽率。在可選的實(shí)施例中，該膜還可以為非對稱膜，且可通過浸沒沉降工藝形成。該膜可無背襯，或具有不妨礙水分到達(dá)排斥層的非常開放的背襯，或者是親水性的且易于通過毛細(xì)作用將水分帶至該膜。該膜的標(biāo)稱截留分子量是100道爾頓。
[0038]此外還應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型的其他實(shí)施方式并不限于本文所公開的具體部件，例如，本實(shí)用新型中所涉及的部件可由以下材料制成:橡膠(合成的和/或天然的)和/或其它類似材料；玻璃(如玻璃纖維)、碳纖維、芳族聚酰胺纖維、它們的任意組合和/或其它類似材料；聚合物，如熱塑性塑料(如ABS、丙烯酸、含氟聚合物、聚縮醛、聚酰胺；聚碳酸酯、聚乙烯、聚砜和/或類似物)、熱固性塑料(如環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺、聚氨酯、硅樹脂和/或類似物)、它們的任意組合和/或其它類似材料；復(fù)合材料和/或其他類似的材料；金屬和/或其它類似的材料；合金和/或其他類似的材料；任何其它合適的材料；和/或它們的任意組合。
[0039]此外，在可選的實(shí)施例中，正滲透膜還可由薄膜復(fù)合的反滲透膜制成。這種膜復(fù)合材料例如包括通過位于多孔支撐織物上的浸沒沉淀工藝形成的纖維素酯膜鑄件，多孔支撐織物諸如為織造或非織造的尼龍、聚酯或聚丙烯；或者優(yōu)選地，纖維素酯膜鑄件位于諸如棉或紙的親水性支撐物上。
[0040]此外，該RO膜可采用市售薄膜復(fù)合的、海水淡化膜軋制。當(dāng)用作反滲透膜測試時，所使用的膜可為脫鹽率在80 %至90 %的范圍內(nèi)(60磅，500ppm的NaCl，10 %的回收率，25攝氏度)的親水性膜。該膜的標(biāo)稱截留分子量可為100道爾頓。該膜可由親水性膜材料制成，例如纖維素乙酸酯、纖維素丙酸酯、纖維素丁酸酯、纖維素二乙酸酯、纖維素材料、聚氨酯、聚酰胺的共混物。該膜還可以為非對稱的(即，該膜具有10微米厚的薄排斥層和總厚度高達(dá)300微米的致密多孔的亞層)并且可通過浸沒沉降工藝形成。該膜可能不具有背襯、或者具有并不阻礙水到達(dá)排斥層的非常開放的背襯、或者是親水的且易于通過毛細(xì)作用使水到達(dá)該膜。
[0041]此外，本實(shí)用新型中所提及的滲透劑可通常是基于無機(jī)鹽的或基于糖的。例如，鹽水可以使用氯化鈉6.21wt%、氯化鉀7.92wt%、朽1檬酸三鈉10.41wt%、葡萄糖58.24wt%且果糖17.22wt%。其它滲透劑(或水化制劑)例如可以為葡萄糖制劑、脫水食品和能夠與水化合的任何其它溶質(zhì)內(nèi)的藥物。
[0042]基于糖的滲透劑可為由以下制成的粉末或糖水:果糖、蔗糖、葡萄糖、檸檬酸鈉、檸檬酸鉀、檸檬酸、抗壞血酸鉀、抗壞血酸鈉、抗壞血酸、水溶性維生素、氯化鈉和氯化鉀。例如，60wt %果糖、1wt %的檸檬酸鉀、1wt %的檸檬酸鈉和20wt %水的混合物在元件中測試并具有類似于SOwt %果糖-20wt%水營養(yǎng)糖水的性能。
[0043]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種正滲透水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括: 滲透劑箱(22)，具有滲透劑出口(221)和回流入口(222)； 原水儲箱(28)，內(nèi)部設(shè)置有正滲透過濾膜組件(26)，所述正滲透過濾膜組件(26)具有過濾入口(261)和過濾出口(262);以及 收集箱(30)，具有收集口 (301)， 其中，所述滲透劑出口(221)與所述過濾入口(261)連通，所述過濾出口(262)分別與所述收集口(301)和所述回流入口(222)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正滲透水處理系統(tǒng)，其特征在于， 所述正滲透過濾膜組件(26)為由至少兩層的正滲透膜元件(10)相互疊置組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正滲透水處理系統(tǒng)，其特征在于， 每層所述正滲透膜元件(10)均具有中心管(12)和正滲透膜(18)，所述中心管(12)具有通過分隔件(14)間隔開的進(jìn)孔(16)和出孔(17)， 其中，所述正滲透膜(18)經(jīng)彎折后一端與所述進(jìn)孔(16)連通，另一端與所述出孔(17)連通，以構(gòu)成以所述進(jìn)孔(16)為入口，以所述正滲透膜(18)為流道，以所述出孔(17)為出口的彎折形過濾通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的正滲透水處理系統(tǒng)，其特征在于， 所述滲透劑出口(221)與所述過濾入口(261)之間通過第一供給管(32)連通，所述過濾出口(262)與所述收集口(301)之間通過第二供給管(34)連通，所述過濾出口(262)與所述回流入口(222)之間通過回流管(36)連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的正滲透水處理系統(tǒng)，其特征在于， 所述滲透劑出口(221)和所述回流入口(222)分別設(shè)置在所述滲透劑箱(22)的底部和頂部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的正滲透水處理系統(tǒng)，其特征在于， 所述過濾入口(261)和所述過濾出口(262)分別設(shè)置在所述正滲透過濾膜組件(26)的底部和頂部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的正滲透水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述收集口(301)設(shè)置在所述收集箱(30)的頂部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的正滲透水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述滲透劑箱(22)的側(cè)壁還設(shè)置有滲透劑注入口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的正滲透水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述滲透劑箱(22)為密封容器。
【文檔編號】C02F1/44GK204162473SQ201420457661
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】單明軍, 王飄揚(yáng), 龍嘉, 劉湃 申請人:北京萬邦達(dá)環(huán)保技術(shù)股份有限公司