一种水处理装置(10)及其操作方法，其包含螺旋卷绕超滤膜模块(12)，所述模块连接到：i)进料管线(14)，其适于连接到加压供水源，ii)渗透管线(16)，其适于连接到处理过的水的分配器及iii)浓缩管线(18)，其适于连接到排水管；其中所述装置包括含有弱酸性阳离子交换树脂(25)的可加压储槽(22)，并且进一步包括至少一个阀，其将加压供水水流沿所述进料管线(14)选择性地分流通过所述储槽(22)并且在通过所述超滤膜模块(12)前返回到所述进料管线(14)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括超滤模块和阳离子交换树脂的水处理装置
本专利技术针对了一种包括超滤膜模块和含有弱酸性阳离子交换树脂的可加压储槽两者的水处理装置。
技术介绍
“超滤”是一种在半透膜的一侧对进料溶液施加压力的膜基分离方法。所施加的压力导致“溶剂”(例如水)通过膜(即形成“渗透”液)而“溶质”(例如盐)则不能通过膜因此被浓缩在剩余的料液中(即形成“浓缩”液)。为克服溶剂从低浓度向高浓度移动的自然驱动力，所施加的进料压力必须超过渗透压。出于该原因，术语“超滤”通常与“反渗”互换使用。大多数利用超滤的水处理装置是在错流模式下操作，其大部分的进料通过膜表面，少部分则以“渗透”方式通过膜。见下例：US4711723、US4713175、US4842724、US5296148、US7267769和CN2839254。进料溶液通过膜的百分比被称为“回收”或“回收率”。取决于进料的成分，较高回收率下的操作可导致结垢，因为进料中的盐被浓缩至超出其溶解限度。大规模脱盐系统中的个体模块通常被设计为以10-20％的回收率连续运行。已知在此类高回收系统中避免结垢的方法有：给予阻垢剂、给予酸从而降低pH、进料倒流、在一个浓缩液循环回路内合并沉淀与过滤，以及将供水或循环的浓缩液任何之一软化。见下例：US6461514、US5501798、US5925255、US8137539和US7459088。减少二价阳离子的软化法包括纳滤、石灰软化、采用强酸性树脂、电去离子以及弱酸性阳离子交换。在使用时，采用回收盐对离子交换树脂进行再生(US8679347)。住宅系统内采用的小的反渗模块的回收率通常被设计为20-35％。明显较高的回收率(例如超过35％)经常受限于结垢，正如大多数未软化的住宅用水含有大量钙离子和碳酸氢根离子一样。通过高回收率操作增加该浓度尤其会导致CaCO3结垢。与工业用的水处理装置中采用的减垢技术不同，在设计小型住宅用膜系统时，由于尺寸、成本和复杂性受到约束，因此设计选择更为受限。消费者难以获得并使用活性化学品(例如酸和抗结垢剂)。偶尔也会使用包括采用新鲜进料或渗透水冲洗膜模块的进料侧(US4650586、WO2007018561、US20110163016以及US8323484)和快速再循环(US6074551)在内的替代技术。然而，这些选择需要其他部件并且会降低系统的有效回收率。在反渗透之前对供水进行离子交换处理，但是这种方法受空间和容量之间权衡和离子交换树脂的再生难度所限。
技术实现思路
本专利技术包括一种水处理装置，其包括螺旋卷绕超滤膜模块，所述模块连接到：i)进料管线，其适于连接到加压供水源，ii)渗透管线，其适于连接到处理过的水的分配器及iii)浓缩管线，其适于连接到排水管。所述装置的特征在于，包括含有弱酸性阳离子交换树脂的可加压储槽，并且进一步包括至少一个阀，其将加压供水水流沿所述进料管线选择性地分流通过储槽并且在通过所述超滤膜模块前返回到所述进料管线。本专利技术还包括一种所述装置的操作方法。描述了多个实施例。附图说明所述附图并非按比例绘制，并且包括理想化的视图从而便于描述。在可能的情况下，所有附图和书面描述中均采用相同的数字从而指代相同或相似的特征。图1是螺旋卷绕模块的透视、局部剖视图。图2是本专利技术的一个实施例的示意图。图3是另一个实施例的示意图，其中两个阀被定位在冲洗模式下操作。图4是一个实施例的示意图，其中存在一个将加压供水水流分流加压储槽的单阀。具体实施方式本专利技术包括一个适用于反渗透(RO)和纳滤(NF)的螺旋卷绕模块(“元件”)。几乎所有的溶解盐都是相对不透过RO膜的，其通常会阻挡超过约95％的具有一价离子的盐如氯化钠。RO膜通常也会阻挡超过约95％的无机分子以及分子量大于约100道尔顿的有机分子。NF膜具有比RO膜更高的可渗透性，其通常可阻挡小于约95％的具有一价离子的盐，同时根据二价离子的种类阻挡超过约50％(并且通常超过90％)的具有二价离子的盐。NF膜通常也会阻挡纳米范围内的微粒以及分子量大于约200至500道尔顿的有机分子。出于本说明书的目的，术语“超滤”包括反渗透(RO)和纳滤(NF)二者。螺旋卷绕模块为超滤膜提供最常见的配置。其构造在其他文献中已有描述(US6881336、US8142588及US8496825)。一种代表性的螺旋卷绕模块(12)如图1所示，其是通过将一个或多个膜包膜(2)和进料腔垫片(“进料垫片”)(3)缠绕在渗透物收集管(4)上形成。每个膜包膜(2)优选包含两个围绕在渗透物通道垫片(“渗透垫片”)(6)上大致呈矩形的膜片(5)。这种夹心型结构通过例如密封剂(7)被固定在一起，其沿着三条边形成包膜，而第四条边邻接渗透物收集管(4)，使得包膜的内部部分与沿渗透物收集管(4)的长度延伸的多个开口形成流体连通。进料垫片(3)在膜片(5)之间形成自由容积从而便于进料液流动。通常，进料流在模块(12)内呈轴向分布(即与渗透物收集管(4)平行)，从上游入口(8)流向下游出口(9)。螺旋卷绕模块具有与图1不同的流动进料流动模式(例如US20040222158、US8337698)，其可用于上游入口(8)和/或下游出口(9)之间的不同位置。本专利技术特别适用于为住宅用途设计的水处理装置，例如膜面积小于2m2并且更优选小于1m2的装置。这种模块的长度优选为小于0.5m。一种代表性的超滤模块包括FilmTecTM1812配置(例如TW30-1812)，其标称直径为1.8英寸(4.6cm)，并且标称长度为12英寸(30cm)。图2、图3和图4示意性地阐明了本专利技术的各种实施例。水处理装置(10)包括螺旋卷绕超滤膜模块(12)，所述模块(12)连接到进料管线(14)，其适于连接到加压供水源(未显示)。供水源不受特别限制，并且包括市政或家庭饮用供水，其优选以大于10psi并且更优选为大于20psi的压力提供。(在许多申请中，优选进料压力小于100psi或小于60psi)。模块(12)还连接到渗透管线(16)，其适于连接到处理过的水的分配器(例如水龙头，未显示)；和浓缩管线(18)，其适于连接到排水管或处理储存容器。管线(14，16，18)可包含传统的管道或软管(例如铜、聚乙烯、PVC等)以及常规用于此类用途的连接器，例如住宅家庭RO处理系统中通常采用的那样。对于设计用于在较高压力下操作的系统，可能需要替代材料。螺旋卷绕模块(12)可封装在壳体内或装配在具有流体入口和出口的壳体内，从而与本领域常用的管线(14，16，18)相连。尽管只需要一个单一模块(12)，但是在本领域内，在普通外壳或压力容器内可能会将多个模块串联。在一个优选的实施例中，装置(10)仅包括一个单一的螺旋卷绕模块(12)。在一组优选的实施例中，装置(10)适于提供超过40％的回收率。出于该目的，浓缩管线(18)可包括限制进料流的限流器(20)，并且优选限流器(20)和模块(12)被选择为当在25℃和pH8下用500ppmNaHCO3以20gfd运行模块(12)时提供大于40％的回收率。在一些实施例中，限流器(20)和模块(12)可被选择为当在25℃和pH8下用500ppmNaHCO3以20gfd运行模块(12)时提供超过50％、60％或甚至70％的回收率本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水处理装置，其包含螺旋卷绕超滤膜模块，所述模块连接到：i)进料管线，其适于连接到加压供水源，ii)渗透管线，其适于连接到处理过的水的分配器及iii)浓缩管线，其适于连接到排水管；其中所述装置的特征在于，包含含有弱酸性阳离子交换树脂的可加压储槽，并且进一步包含至少一个阀，其将加压供水水流沿所述进料管线选择性地分流通过所述储槽并且在通过所述超滤膜模块前返回到所述进料管线。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种水处理装置，其包含螺旋卷绕超滤膜模块，所述模块连接到：i)进料管线，其适于连接到加压供水源，ii)渗透管线，其适于连接到处理过的水的分配器及iii)浓缩管线，其适于连接到排水管；其中所述装置的特征在于，包含含有弱酸性阳离子交换树脂的可加压储槽，并且进一步包含至少一个阀，其将加压供水水流沿所述进料管线选择性地分流通过所述储槽并且在通过所述超滤膜模块前返回到所述进料管线。2.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征进一步在于，包含绕过所述可加压储槽的第一通路、通过所述可加压储槽的第二通路及在所述第一通路内通常处于开启状态但也可关闭从而将所述水流分流通过所述可加压储槽的机械偏置阀。3.根据权利要求2所述的水处理装置，其中流经所述第一通路的阻力比流经所述第二通路的阻力低10％。4.根据权利要求1所述的装置，其中含有弱酸性阳离子交换树脂的所述可加压...
【专利技术属性】
技术研发人员：宁佳，S·D·琼斯，M·S·科伦兹，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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