申请日2014.10.29
公开(公告)日2017.08.18
IPC分类号C02F9/08
摘要
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)。
权利要求书
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储槽对于终端用户以不可逆方式密封。
5.一种权利要求1所述的装置的操作方法，所述方法包括标准模式、冲洗模式及休眠模式，其中在所述标准操作模式中，大部分的加压供水绕过所述储槽，在所述冲洗模式中，大部分的加压供水通过所述储槽，并且在所述休眠模式中，没有加压供水通过所述模块。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在所述冲洗模式耗费的平均时间为所述标准模式耗费的时间的1%与20%之间。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述冲洗模式稍先于所述休眠模式，使得供水从所述储槽流向所述模块，并且在所述休眠模式中保留在所述模块内。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述冲洗模式的持续时间小于1分钟。
9.根据权利要求7所述的方法，其中在所述冲洗模式中，小于1升的供水通过超滤模块。
10.根据权利要求5所述的方法，其中所述超滤膜模块具有每平方米膜小于0.2升的进料垫片自由容积。
说明书
包括超滤模块和阳离子交换树脂的水处理装置
技术领域
本发明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。
背景技术
“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：US 4711723、US 4713175、US 4842724、US 5296148、US7267769和CN 2839254。
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。
发明内容
本发明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。本发明还包括一种所述装置的操作方法。描述了多个实施例。