[发明专利]水处理系统和水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理系统和水处理方法，并且更具体地，涉及降低能量消耗的水处理系统。

背景技术

诸如纯水生产系统之类的水处理系统由用于水处理的各种装置和连接所述各种装置的管线构成。这样的装置的示例是离子交换装置、反渗透膜(RO膜)和过滤装置。为了最大限度地提高性能(去除杂质或类似的特性)，每个装置都有最佳的水温度范围。另一方面，在使用位置处可能需要诸如25℃、60℃和80℃的不同的温度。由于伴随着循环操作，来自泵的热量的进入，在进行循环操作的部位处，循环水的温度倾向于容易地增加。因此，在水处理系统中，由于各种因素的影响，如装置的温度要求、系统要求和系统配置，需要在系统内的不同位置处调整温度。

专利文献1公开了超纯水生产装置。从原水槽供给的原水由脱气槽或反渗透膜装置处理，并且被供给到随后的步骤中。在反渗透膜装置中的反渗透膜的标准设计温度是25℃。因此，为了将被处理的水的温度调整到RO膜装置的入口处的这个温度处或附近，在原水槽和脱气槽之间设置几个热交换器。

专利文献2公开了用在水处理系统中用于热交换的热泵的示例。热泵已知为高效节能的热交换系统。热泵捕捉来自外部热源的热量，并且供给捕获的热量到待加热的部分，或者从待冷却的部分捕获热量并且将被捕获的热量排放到外部。

专利文献1：JP2009-183800A

专利文献2：JP2002-16036A

专利文献3：JP2006-095479A。

发明内容

要解决的技术问题

以往，为了调节在水处理系统中通过的待处理的水的温度，一般都提供诸如冷却塔或锅炉的装置。然而，这样的系统的配置在能源效率和诸如二氧化碳的排放量的环境负担方面具有以下的问题。

具体而言，用于加热或冷却的能量被单独地提供给需要加热或冷却的每个部分。例如，当锅炉用于加热时，通过输入到锅炉的热能量，产生具有比要被加热部分的温度高的温度的热水或蒸汽，并且热水或蒸汽的热量被提供给要被加热部分。在冷却塔用于冷却时，产生具有比要待冷却的部分的温度低的温度的冷却水，并且从要待冷却的部分捕获热量。温度控制所需要的总能量是要被加热或冷却的每部分所需要的能量的总和。

对于水处理系统，使用捕获自待冷却的部分的热量作为提供给要被加热部分的热量通常是困难的。这样的过程可以通过热交换器实现，但是要求要待冷却的部分的温度高于要被加热的部分的温度。另外，如果在高温侧和低温侧之间不存在大的温差，有效的热传递是不可能的。在水处理系统中，许多部分被控制在大约室温处，并且不存在大的温差。此外，待冷却的部分的温度不是总高于要被加热的部分的温度。其结果是，仅在有限的部分处可以有效地使用热交换器。

不同于热交换器，热泵可以从低温热源传递热量到高温热源。然而，使用诸如空气热量之类的外部热源的热泵取决于外部的温度条件在性能上波动较大。例如，在从低温度空气中吸收热量时，热吸收效率在很大程度上下降。因此，使用诸如空气热量之类的外部热源的热泵很容易受到由外部温度的影响，并且在水处理系统中的水温度的稳定控制是困难的。提供具有过多容量的热泵可能会降低外部温度条件的波动的影响，但对成本有很大的影响。

鉴于上述问题做出本发明，并且本发明旨在提供高效节能的和能够进行稳定的温度控制的水处理系统和水处理方法。

技术方案

根据本发明的水处理系统包括：多个装置；多个管段，水在所述多个管段中流动并且所述多个管段将所述多个装置彼此连接，所述装置彼此相邻；以及热泵，所述热泵从热量吸收管段吸收热量，并且将从热量吸收管段吸收的热量排出到热量排出管段，其中所述管段中的至少一个被限定为所述热量吸收管段，并且所述管段中的至少另一个被限定为所述热量排出管段。

热泵可以从将从中吸收热量的部分捕捉热量，并把热量传递到将从中排出热量的部分。因此，当水处理系统包括需要热吸收(冷却)的部分(热量吸收管段)和需要热量排出(加热)的部分(热量排出管段)时，可以借助热泵装置将热量从热量吸收管段传递到热量排出管段。由于为了冷却被去除的热量可以用于加热另一部分，因此可以大大提高能源效率。