[发明专利]包括超滤模块和阳离子交换树脂的水处理装置

说明书

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。

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是本发明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。