一种纯净水的生产装置与过程制造方法及图纸

一种纯净水的生产装置与过程，原水先后经低压膜分离、活性炭吸附、电去离子除盐、微滤膜过滤等水处理工艺，有效去除水中的各种微粒、胶体、色素、大分子有机物、无机离子等杂质和细菌病毒等微生物，得到饮用纯净水。与现有技术相比，本发明专利技术提供的生产工艺与装置具有高效、节能、低噪音等显著优点，水资源利用率显著提高，制水成本则极大降低。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种纯净水的生产装置与过程，特别是一种低压膜与电去离子膜分离技术相结合的纯净水的生产装置与过程。
技术介绍
根据中国瓶装饮用纯净水卫生标准GB17323-1998，“瓶装饮用纯净水”的定义为“以符合生活饮用水卫生标准的水为原料，通过电渗析法、离子交换法、反向渗透法、蒸馏法及其他适当的加工方法制得的，密封于容器中且不含任何添加物可直接饮用的水。”对于桶装纯净水的制备，相关国家标准同样规定了电渗析、离子交换、反渗透、蒸馏以及其他适当的生产方法。在纯净水的水质指标中最重要的是理化指标“电导率”和微生物指标，其中规定纯净水的电导率应不大于10μs/cm，菌落总数应不大于20cfu/mL。在蒸馏、离子交换、电渗析、反渗透等水处理技术中，蒸馏由于高能耗、低水质、系统庞大、操作不便、易污染环境等缺点已逐渐被淘汰，目前已不再作为纯水技术的核心工艺，而是多与其他纯水技术搭配使用以实现一些特定的目的。电渗析是在直流电场的作用下，利用阴阳离子交换膜对水中阴阳离子的不同选择透过性而将盐离子去除获得脱盐水的一种膜分离过程。然而，用电渗析脱盐一般只能达到60-95％的脱盐率，下业规模的电渗析器的典型脱盐率在70-90％，对于最普遍的以电导率为数百μs/cm的城市自来水为原水的情况而言，用电渗析脱盐的产品水电导率则无法达到10μs/cm以下，因此必须与离子交换相结合才可使产品水质符合要求，即采取“电渗析+离子交换”的工艺制备纯净水。对于单独的“离子交换”或者“电渗析+离子交换”技术制备纯净水，一个不可避免的问题就是饱和、失效的离子交换树脂的化学再生。用化学酸碱对离子交换树脂进行再生存在以下的明显缺点1、用于再生的化学药剂利用率很低，所用的酸或碱中占很大重量百分比的离子没有得到利用。2、再生消耗大量的清洗水，产生大量废酸废碱液排放，污染水体和周边环境，破坏生态平衡。3、再生系统复杂，操作不便。4、制水系统不能连续运转。当前国内外的饮用纯净水的生产中，得到最普遍运用的是反渗透技术。反渗透是以压力为驱动力，通过反渗透膜将溶液中的溶剂(水)分离出来而获得纯水的膜分离过程。它的主要分离对象是溶液中的离子，同时也能去除分子量在300以上的有机物。目前的商业化纯净水的生产中，超过90％的部分都是使用反渗透技术，其中一般采取超滤或微滤作为反渗透的预处理。由于反渗透膜的脱盐率一般为98％左右，因此对于原水水质较好的情况，如电导率低于400μs/cm，则采用一级反渗透便可以获得合格的纯净水；而当原水水质更普遍地高于400μs/cm时，则必须采取两级反渗透才可获得安全、合格的产品水。采取反渗透技术制备纯净水，也存在以下的两点缺陷1、成本高采用的反渗透膜和高压泵、不锈钢或玻璃钢膜壳价格昂贵。对于吨级规模的产水量，若采用一级反渗透，则生产线仅设备成本就需要数万元，若采用两级反渗透，则高达十多万元。2、水利用率过低，水资源浪费严重一般的纯净水生产的规模都为数百升一数吨/小时，较低。由于单支反渗透膜组件的水收率(利用率)仅为8％左右，因此对于数百升/小时的反渗透而言，其水利用率低于20％，即超过80％的原水将被排放；对于数吨/小时的反渗透系统而言，通过多支膜组件串联的方法，其典型的水利用率也仅在50％左右，而若系统设计为两级反渗透，则水利用率将大大减小。这种极低的水资源利用率对于当前淡水资源日益紧张的状况而言是非常不利的。电去离子(英文简称EDI)技术，是为了克服离子交换过程中必须使用化学酸碱来再生树脂的缺陷而开发出的一项新型膜分离技术，其主要特征是在电渗析器的淡水室中填充混床离子交换树脂，在合理搭配的操作条件下，便可将电渗析和离子交换技术有机结合，既通过电能和离子交换膜及树脂的作用实现水的脱盐，同时又通过电能实现盐离子通过树脂相的连续迁移与排出，以及离子交换树脂的连续再生，因此同时避免了电渗析不能直接制取纯水和离子交换树脂需要使用酸碱频繁再生的缺点。与反渗透相比，EDI不能去除有机物杂质，但在脱盐率、水利用率、设备成本、系统复杂程度等方面都有显著优越性。专利US4632745是第一个实用化EDI技术的专利应用，ZL99241918.2、ZL00200207.8等则是中国的EDI技术的专利应用。专利EP916620A2、US6017433采取了“pH调节一EDI”的工艺进行脱盐。该专利设计为了防止EDI装置中的结垢，将EDI原水进行了酸化预处理，即在原水进入EDI淡水室之前，将其pH值调节为0-3，浓缩水则单独进水。由于这种设计将原水的pH值调节得过低，因此EDI产品水和浓缩水均仍为明显的酸性，故不能作为饮用水的生产工艺。当以EDI作为纯净水生产的核心除盐工艺时，则需要进行更合理的工艺流程设计。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述纯净水生产技术的缺点和不足，提供一种性能可靠、操作简便、装置成本极大降低、水利用率则显著提高的纯净水生产新工艺和装置。本专利技术的目的是通过如下的技术方案实现的采取低压液体分离膜作预处理，电去离子纯水器为除盐核心，微滤膜终端过滤三个串联工艺而制得合格的纯净水。1、低压膜预处理所述的低压膜，可以为超滤膜或超微滤膜(Ultramicrofiltration Membrane)，一般以超滤膜和超微滤膜为佳。超滤(英文简称UF)膜的孔径则为0.001-0.1微米，截留分子量为103-106；超微滤膜则是一种特殊的超滤膜，分离性能介于超滤和微滤之间，其膜孔径为0.07-0.08微米，孔径分布极小且分布均匀，膜通量则远大于传统的UF。对于通常的以城市自来水为原水的情况，采用的UF膜，可为有机高分子材料或无机材料的UF膜。有机材料UF膜主要有聚砜类和聚烯烃膜，如聚砜(PS)、磺化聚砜(SPS)、聚醚砜(PES)、聚丙烯(PP)、聚丙烯腈(PAN)等；无机材料UF膜主要是无机陶瓷膜。对于本专利技术，上述各种的UF膜均可以被使用，其截留分子量控制为2-5万道尔顿。UF是以压力为驱动力，利用物理筛分作用对液体进行分离的膜分离过程，其操作压力远低于纳滤和反渗透，通常为0.2-0.3MPa。利用上述低压膜为下游的电去离子组件作预处理，可有效去除原水中的微粒、胶体、色素、细菌、病毒和大分子有机物，防止下游电去离子组件内的有机物结垢。利用超微滤膜组件更可以在进行有效分离的同时获得更高的通量。当原水水质相对较差，浊度过高时，采取在低压膜之前增加石英砂滤器的方法，减轻低压膜的压力，减缓其通量衰减情况，延长低压膜的使用和清洗周期。砂滤器的过滤介质采用0.4-1.0mm的石英砂。2、电去离子除盐通过低压膜作预处理的水进入电去离子组件，控制合理的操作条件可使其脱盐率达到99％以上，同时水利用率可达60-80％。对于电导率低于1000μs/cm的原水，可直接获得合格的纯净水。当原水水质较差，电导率过高时，可以采取单台多级电去离子组件，或者两台电去离子组件串联的方法获得合格的产品水。若原水中的有机物杂质指标过高，可在电去离子组件之前增加活性炭吸附手段以减低有机物含量，减轻EDI组件中的有机物污染水平，延长其使用和清洗周期。若原水的pH值偏高，则为了防止在EDI组件中的结垢，保证EDI的安全运行，可在低压膜之前或活性炭吸附与EDI之间设置pH调节装置，将原水的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纯净水的生产装置与过程，它是以城市自来水为原水，依次经过砂滤、低压膜预处理、活性炭吸附、电去离子除盐及微滤膜终端过滤过程制得纯净水，其特征在于：砂滤是通过采用过滤介质为０．４－１．０ｍｍ的石英砂的砂滤器完成的；低压膜是通过采用截留分子量为２－５万道尔顿的超滤膜，或者膜孔径为０．０７－０．０８μｍ的超微滤膜的膜组件完成的；除盐是通过采用脱盐率大于９９％的电去离子组件完成的；终端过滤是通过采用过滤孔径为０．２２－０．４５μｍ的微滤膜组件完成的，并且在低压膜组件之前，或者是在电去离子组件之前，设置水的ｐＨ调控器，用稀盐酸或稀硫酸调节水的ｐＨ值为５．５－６．５。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：王世昌，王建友，
申请(专利权)人：王世昌，王建友，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]