申请日2005.12.01
公开(公告)日2007.06.13
IPC分类号C02F1/42; C02F1/58; C02F1/44
摘要
本发明提供一种二段式逆渗透水处理系统及其水处理方法。本发明水处理系统包括通过管路依次串接连通的第一段逆渗透处理器、阴离子交换器，以及第二段逆渗透处理器。本发明水处理系统可有效地解决已知二段式逆渗透水处理系统在进行水处理时所可能遇到的结垢堵塞的问题，并可以达到节省水资源的目的。
権利要求書
1.一种二段式逆渗透水处理系统，包含：
一第一段逆渗透处理器，其用以去除水中的碱土金属离子;
一阴离子交换器，其用以去除水中的碳酸成分;以及
一第二段逆渗透处理器，其用以进一步去除水中剩余的碳酸成分;
其中，该第一段逆渗透处理器、阴离子交换器及逆渗透处理器，是分别通 过一管路依序串接的。
2.权利要求1中所述的二段式逆渗透水处理系统，其中前处理器与第一 段逆渗透处理器间进一步设置一第一进水缓冲槽。
3.权利要求1中所述的二段式逆渗透水处理系统，其中第一段逆渗透处 理器与阴离子交换器中，进一步设置一混合器。
4.权利要求2中所述的二段式逆渗透水处理系统，其中第二段逆渗透处 理器的废水排水口，经由一管路与第一进水缓冲槽连接。
5.权利要求4中所述的二段式逆渗透水处理系统，其中在第二段逆渗透处 理器与第一进水缓冲槽间的管路上进一步设置有一小型阴离子交换器。
6.权利要求1中所述的二段式逆渗透水处理系统，其中第二段逆渗透处 理器的废水排水口进一步连接一过滤水储存槽。
7.权利要求6中所述的二段式逆渗透水处理系统，其中过滤水储存槽中 充填有氮气。
8.权利要求4中所述的二段式逆渗透水处理系统，其中第二段逆渗透处 理器的产水口进一步设置有一水阻表。
9.一种二段式逆渗透的水处理方法，其步骤包含：
(1)自水源取得原水，并去除水中的杂质;
(2)进行第一段逆渗透处理，以去除原水中的碱土金属离子;
(3)进行离子交换，以去除原水中的碳酸成分;以及
(4)进行第二段逆渗透处理，以进一步去除原水中的碳酸成分。
10.权利要求9中所述的水处理方法，其中在步骤(2)前进一步包括调整原 水的pH值使其不超过4.3。
11.权利要求9中所述的水处理方法，其中在步骤(3)前进一步包括调整原 水的pH值至碱性范围，以使原水中的二氧化碳转换为碳酸成份。
12.权利要求9中所述的水处理方法，其中该水处理方法进一步包含下列 之步骤：
(a)将步骤(3)进行再生所产生的再生排水与步骤(2)所产生的过滤废水进 行混合;
(b)使再生排水中的碳酸成分与过滤废水中的碱土金属离子结合、析出 并沉淀;以及
(c)去除沉淀物后将再生排水与过滤废水的混合液回收与原水混合。
13.权利要求9中所述的水处理方法，其中该水处理方法进一步包含检测 水的电阻率，以实时监测水中碳酸成分的累积状况。
14.权利要求9中所述的水处理方法，其中该碱土金属离子是钙离子。
15.权利要求9中所述的水处理方法，其中该碳酸成分是碳酸根离子。
16.权利要求9中所述的水处理方法，其中该碳酸成分是重碳酸根离子。
说明书
二段式逆渗透水处理系统及其水处理方法
技术领域
本发明涉及一种二段式逆渗透水处理系统，尤其是一种可以有效地去除水 中碳酸成分的二段式逆渗透水处理系统。
背景技术
在纯水的制造过程中，由于逆渗透水处理系统在去除水中离子以及滤除杂 质的水质净化程序的应用上，具有难以取代的经济和功能方面的优势，因此逆 渗透水处理系统已经成为使用高纯度纯水的半导体行业与医药行业等的必要 设备。逆渗透水处理系统使用上的特点之一是利用一部份排放水，将经过滤浓 缩后的水中的杂质排出，以使逆渗透水处理系统能够在不会因杂质积累造成的 堵塞的情况下保持稳定地操作。
但在产业集中与发展的过程中，区域性水资源不足的情况已逐渐浮现。为 提高水处理系统中水的使用效率，减少处理过程中废水的排放量已成为维持产 业持续发展的必要条件之一。为克服已知逆渗透水处理系统排放过多废水的问 题，减少必要废水的排放量，有人提出一种二段式逆渗透水处理系统，其通过 提高逆渗透所产生水的水质以减少净化(polish)废水的排放量。参看图1，其是 已知二段式逆渗透水处理系统的示意图。已知二段式逆渗透水处理系统系包 括：一前处理器2、第一进水缓冲槽4、第一段逆渗透处理器6、第二进水缓 冲槽8、第二段逆渗透处理器10、一过滤水储存槽12及一真空脱气装置14。 在进行水处理时，首先在待处理水进入第一段逆渗透处理器6前加入酸，将待 处理水的pH值降至4.3以下，以使水中的碳酸成份(例如碳酸根离子或其盐类) 完全转变为二氧化碳，以避免水中的碳酸成份在逆渗透处理的过程中与钙等碱 土金属的离子结合为碳酸钙等水垢，进而造成逆渗透处理器的堵塞。待处理水 经过第一段逆渗透处理器6过滤去除钙离子后，再加入碱试剂以调整水的pH 值至8.3以上，以使水中的二氧化碳再转变为重碳酸根离子或碳酸根离子等碳 酸成份。接着，再通过第二段逆渗透处理器10去除前述碳酸成份。此时，从 第二段逆渗透处理器10排出的水中会具有较高浓度的碳酸成份。向从第二段 逆渗透处理器10排出的水中再加酸，使水中碳酸成份全转变为二氧化碳，最 后经真空脱气装置14或脱气塔去除水中的二氧化碳。经由此去除二氧化碳处 理后的水可以再导入前述第一进水缓冲槽4中与来自水源的待处理水混合后 回收利用，以达到减少排放废水的目的。
但前述已知二段式逆渗透水处理系统中仍存在着一些问题，例如由于碳酸 成分是酸碱平衡的缓冲剂，致使前述方法中不易进行正确碱量的添加。当加入 过多的碱时，除会造成经二段逆渗透处理后的水的水质劣化，并连带加重后段 处理的负荷之外，也会造成再度加酸时的追逐现象(hunting)，这导致酸试剂和 碱试剂的浪费。一旦加酸系统因追逐现象或pH量测的误差而出现问题时，将 会使得碳酸成份与钙离子在第一段逆渗透处理器6中结合并快速形成结垢导 致第一段逆渗透处理器6的堵塞，进而造成整个逆渗透水处理系统的崩溃。
另一方面，由于硅是地球上含量第二的元素，待处理水中时常含有大量的 二氧化硅(silica)，为了减轻二氧化硅对后段去离子装置造成的负荷，不得不进 行两次逆渗透处理。如果发生前述不正确的加碱，会造成待处理水的pH值超 过11，则此时二氧化硅会变成溶于水的状态，经逆渗透过滤浓缩后会造成其 过饱和而析出，进而造成管路的堵塞。二氧化硅造成的堵塞对逆渗透水处理系 统而言，并没有适当的试剂可用，只能用氢氟酸加以清洗，这对操作人员与环 境造成的伤害将无法以金钱衡量的。
另外，在已知的二段式逆渗透水处理系统中，最后需要通过使用真空脱气 装置14以去除水中的二氧化碳。然而本领域技术人员均了解真空脱气装置的 设置与脱气去除水中二氧化碳的处理成本是相当高的，但若使用正压式脱气 塔，则易造成菌类和藻类繁殖的问题，且两者都会占据很大的空间，致使得已 知的二段式逆渗透水处理系统的体积无法缩小。另一方面，小型纯水使用者因 为其规模不足以设置再生式去离子系统，因此必须使用舍弃式去离子树脂来处 理水中碳酸成分。然而这样会耗费惊人的成本且产生大量废弃树脂，使用上也 并不经济，且会造成环保上的问题。
发明内容
为解决前述在已知二段式逆渗透水处理系统中存在的缺点，本发明的目的 是提供一种二段式逆渗透水处理系统，以解决已知二段式逆渗透水处理系统中 不易正确加入碱，以及需通过真空脱气装置去除二氧化碳的问题，以减少因过 度加入碱对环境所造成的污染，以及提高产水质量以减少进一步水净化处理的 废水排放量，以达到省水的目的。
根据本发明的一种二段式逆渗透水处理系统，包含：
一前处理器，其用于对水进行初步过滤，以滤除水中杂质;
第一段逆渗透处理器;
一阴离子交换器，其用于去除水中的碳酸成分;以及
第二段逆渗透处理器;
其中，该前处理器、第一段逆渗透处理器、阴离子交换器及逆渗透处理器， 是分别通过一管路依序串接。
本发明的另一目的是提供一种二段式逆渗透水处理方法，以有效地降低已 知二段式逆渗透水处理方法中去除水中碳酸成份所需的成本。根据本发明的一 种二段式逆渗透水处理方法，其步骤包含：
(1)自水源取得原水，并去除水中杂质;
(2)进行第一段逆渗透处理，以去除原水中的碱土金属离子;
(3)进行离子交换，以去除原水中的碳酸成分;以及
(4)进行第二段逆渗透处理，以进一步去除原水中的碳酸成分。
来自水源的原水经过本发明二段式逆渗透水处理系统与处理方法处理后， 可获得具有良好水质的逆渗透水。由于在本发明中使用阴离子交换器以去除水 中的碳酸成分(例如，碳酸根离子与重碳酸根离子)，因此无需使用设置成本和 运转成本都较高的真空脱气装置。此外，由于阴离子交换树脂可有效的去除前 述的碳酸成分，因此可改善因碳酸成分累积所造成难以调整pH的问题，因此 可有效地避免因过度加入碱试剂所造成的经处理后的逆渗透水的水质劣化、后 段处理负荷加重以及由于追逐现象所造成的碱试剂与酸试剂的浪费等问题。
本发明将通过参考下列的实施方式做进一步的说明，这些实施方式并不限 制本发明前面所揭示的内容。本领域技术人员，可进行某些改良与修饰，但仍 不脱离本发明的范畴。