反渗透系统 |
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| 申请号 | CN200980109302.X | 申请日 | 2009-01-28 | 公开(公告)号 | CN101977670A | 公开(公告)日 | 2011-02-16 |
| 申请人 | 爱惠浦有限责任公司; | 发明人 | M·萨维利夫; K·卡尔森; S·T·泽西; J·H·伯班; J·沙纳汉; D·J·艾弗贝克; T·亚当; K·彼得森; | ||||
| 摘要 | 本 发明 的 实施例 提供一种 反渗透 系统，该反渗透系统包括给 水 进口、联接到给水进口的反渗透模 块 以及至少一个混合 阀 。该混合阀可联接到渗透水出口和给水进口，并且能够将进给水和渗透水相混合，以产生混合水。混合阀可被调节，以在混合水中实现所需的TDS水平。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种反渗透系统，包括： |
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| 说明书全文 | 反渗透系统[0001] 对于相关申请的交叉引用 背景技术[0003] 水净化系统用来提供高质量饮用水。反渗透系统在住户和商业饮料系统中被广泛用来供给净化水。典型的装置包括具有胆囊的存储罐，在该胆囊中，在压力下存储净化水。在净化过程期间，流过反渗透膜的水经历压力降。随着在存储罐中流体液位的升高，在将反渗透膜连接到存储罐上的净化水管线中的压力也升高。因此，净化水必须克服“背压”而流动，导致净化水的流量下降。对于几乎充满的罐，小于10％的进来的未净化的水由反渗透膜净化，并且存储在存储罐中，而超过90％的水不被使用，并且作为所谓的浓缩物从系统排放。 [0004] 一些反渗透系统使用多个泵，以便减少从系统排放的水。泵可用来增大在反渗透膜上游的压力。其它系统使用泵将浓缩物再循环回在反渗透系统上游的系统中。这些泵由电机驱动，这些电机增大反渗透系统的整体尺寸、重量以及能量消耗。因此，由于系统的尺寸和重量，反渗透系统的安装可能需要相当数量的现场组装和一组技术人员。 [0005] 常压罐也常被用在反渗透系统中，以减少水浪费。它们的优点在于如下事实：净化水不必克服增大的背压而流动，导致净化水流量的较小变化。它们的缺点在于如下事实：需要大功率泵，以在宽的流量范围上从常压罐中抽取水。 [0006] 由反渗透系统产生的渗透水具有非常低的矿物质含量或低的总溶解固体(TDS)水平。用渗透水制备的饮料可能缺少与矿物质相关的味道。如果渗透水用于饮用目的，则矿物质常常添加回在反渗透膜下游的渗透水中。方解石棒可用来重新矿化渗透水。然而，用这种手段实现的矿物质浓度可能是可变的，并且这种浓度不容易调节成满足具体的TDS浓度。发明内容 [0007] 本发明的一些实施例提供一种反渗透系统，该反渗透系统包括给水进口、联接到给水进口上的反渗透模块以及一个或多个混合阀。反渗透模块可包括渗透水出口，通过该渗透水出口，渗透水可离开反渗透模块。混合阀可联接到渗透水出口和给水进口上，并且能够将进给水和渗透水相混合，以产生混合水。混合阀可被调节，以在混合水中实现所需的TDS水平。 [0008] 本发明的一些实施例提供一种反渗透系统，该反渗透系统包括：反渗透模块，其具有反渗透膜；增压泵，以将进给水提供给反渗透膜；及渗透泵，以从反渗透膜除去渗透水。增压泵和渗透泵可由具有两个输出轴的共用马达驱动。 [0009] 本发明的一些实施例提供一种反渗透系统，该反渗透系统包括反渗透模块和联接到渗透水出口上的压力罐。反渗透膜可在大体上已经没有对于渗透水的需求之后、但在结垢的诱导时间(induction time)已经过去之前，用渗透水冲洗。附图说明 [0010] 图1是根据本发明一个实施例的反渗透系统的立体图。 [0011] 图2是根据本发明另一个实施例构造的反渗透系统的立体图。 [0012] 图3是图1的反渗透系统的另一个立体图。 [0013] 图4是图1的反渗透系统的另一个立体图。 [0014] 图5是图1的反渗透系统的另一个立体图。 [0015] 图6是图1的反渗透系统的另一个立体图。 [0016] 图7是图1的反渗透系统的另一个立体图。 [0017] 图8是图1的反渗透系统的歧管的详细立体图。 [0018] 图9A是根据本发明另一个实施例的反渗透系统的前视图。 [0019] 图9B是图9A的反渗透系统的侧视图。 [0020] 图9C是图9A的反渗透系统的俯视图。 [0021] 图10是根据本发明一个实施例的流动路径的示意性说明，该流动路径包括控制回路。 [0022] 图11A是根据本发明一个实施例的反渗透模块的剖视图。 [0023] 图11B是根据本发明另一个实施例的反渗透模块的剖视图。 [0024] 图11C是根据本发明另一个实施例的反渗透模块的剖视图。 [0025] 图11D是根据本发明一个实施例的图11C的反渗透模块的剖视图。 [0026] 图11E是根据本发明另一个实施例的图11C的反渗透模块的剖视图。 [0027] 图12A是图9A的反渗透系统的前视图，示出图9A的反渗透系统的主要元件的概况。 [0028] 图12B是图12A的反渗透系统的左视图。 [0029] 图12C是图12A的反渗透系统的右视图。 [0030] 图13A是根据本发明一个实施例的流动路径的示意性说明。 [0031] 图13B是根据本发明另一个实施例的流动路径的示意性说明。 [0032] 图14A是根据本发明一个实施例用于反渗透系统的流动路径的示意性说明，该反渗透系统包括冲洗管线。 [0033] 图14B是根据本发明另一个实施例用于反渗透系统的流动路径的示意性说明，该反渗透系统包括冲洗管线。 [0034] 图15是根据本发明一个实施例供反渗透系统使用的歧管的本体的立体图。 [0035] 图16A是根据本发明一个实施例的稀释混合阀的立体俯视图，该稀释混合阀包括图15的本体。 [0036] 图16B是图16A的稀释混合阀的立体仰视图。 [0037] 图17是根据本发明另一个实施例的稀释混合阀的立体图。 [0038] 图18是图17的稀释混合阀的变速柱的立体图。 [0039] 图19A是供图17的变速柱使用的变速盘的立体俯视图。 [0040] 图19B是图19A的变速盘的立体仰视图。 [0041] 图20是图16的稀释混合阀组件的剖视图。 [0042] 图21A是根据本发明一个实施例在反渗透系统的操作期间可显示的信息的概括。 具体实施方式[0044] 在详细解释本发明的任何实施例之前，要理解，本发明在其申请中不限于在如下描述中叙述的或在如下图中示出的构造细节和元件布置。本发明能够具有其它实施例，并且能够按各种方式实践或实现。而且，要理解，这里使用的用词或术语用于描述目的，并且不应该当作限制。这里“包括(including)”、“由......组成(comprising)”或“具有(having)”以及它们的变型的使用是指包容其后列出的项目和其等效物以及另外的项目。除非另有规定或限制，术语“安装”、“连接”、“支撑”及“联接”和它们的变形被广义地使用，并且包括直接和间接安装、连接、支撑及联接。进一步地，“连接”和“联接”不限于物理或机械的连接或联接。 [0045] 如下讨论能使本领域的技术人员实现和使用本发明的实施例。所述实施例的各种修改对于本领域的技术人员将是显而易见的，并且这里的一般原理可应用于其它实施例和用途，而不脱离本发明的实施例。因而，本发明的实施例不旨在限于表示的实施例，而是要符合与本文公开的原理和特征相一致的最宽范围。如下详细描述要参照附图阅读，在这些附图中，在不同图中的相同构件具有相同的附图标记。不一定按比例的所述附图描绘选定的实施例，并且不用于限制本发明实施例的范围。技术人员将认识到，本文提供的例子具有多个有用选择例，并且落在本发明实施例的范围内。 [0046] 本发明的一些实施例提供一种反渗透系统，该反渗透系统包括给水进口、联接到给水进口上的反渗透模块以及一个或多个混合阀。反渗透模块可包括渗透水出口，渗透水可穿过该渗透水出口离开反渗透模块。混合阀可联接到渗透水出口和给水进口上，并且能够将进给水和渗透水相混合以产生混合水，该混合水具有在进给水的TDS值与渗透TDS的TDS值之间任何处的TDS值。混合阀(一个或多个)可在系统安装单元处人工地调节，直到(例如，用手持TDS传感器测得的)混合水的TDS水平达到所需值。可选择地，TDS传感器可并入在反渗透系统内，该TDS传感器检测在混合水中的当前TDS水平。混合阀(一个或多个)可被控制，以在混合水中实现所需的TDS水平。 [0047] 本发明的一些实施例提供一种反渗透系统，该反渗透系统包括反渗透模块、联接到渗透水出口上的压力罐和渗透水冲洗方案部分。在反渗透过程期间，包含矿物质和/或溶解固体的进给水可被加压，并且可进给到反渗透膜。假设给定足够的给水压力，渗透水(大都没有矿物质和溶解固体)可通过膜，将矿物质和/或溶解固体留在后面。因此，进给水流就溶解固体而言可变得较浓，并且这种水流称作浓缩物。如果迫使足够的渗透水穿过膜，则浓缩物的溶解固体含量可超过矿物质的溶解度极限，并因而可发生矿物质沉淀。迫使穿过膜的渗透水与供给到膜的进给水的比值称作膜回收率。 [0048] 在给定膜回收率下，矿物质和/或溶解固体的沉淀可能或可能不立即发生，并且如果它不立即发生，则观察到的时间滞后可称为诱导时间。诱导时间可通过添加防垢化学制品而增长，这些防垢化学制品例如，但不限于，六偏磷酸盐和聚合丙烯酸。如果穿过系统的流动停止(即，当没有水需求时)，则在反渗透膜内的矿物质沉淀可能是特别成问题的，并且矿物质沉淀在膜表面上或者从浓缩水流中析出并且沉积在膜表面上，因而减小可渗透过膜的水量。 [0049] 为了使反渗透系统的渗透回收率最大，也保证不发生结垢，冲洗方案部分可并入RO系统的操作中。冲洗方案部分可将品质可在进给水与渗透水之间变化的水从压力罐上游导向到反渗透模块，以便用水冲洗反渗透膜。反渗透膜可在大体上已经没有对于混合水或渗透水的需求之后、但在用于结垢的诱导时间已经过去之前用水冲洗。冲洗持续时间可以是这样的，从而在进给水和浓缩物中存在的矿物质和溶解固体的浓度等效于在用来冲洗的水中的矿物质和溶解固体的浓度。可操作地，这可通过如下操作而确定：测量离开膜模块的浓缩物的TDS水平，并且注意何时TDS水平接近用于冲洗的水的TDS水平并因此结束冲洗持续时间。 [0050] 图1-8示出了根据本发明一个实施例的反渗透系统10。反渗透系统10可包括碳过滤器12、第一歧管14、增压泵16、第二歧管18、反渗透模块20、第三歧管22、渗透泵24、第四歧管26以及压力罐28。反渗透模块20也可包括防垢剂，该防垢剂与同进给端口相邻的模块成整体。碳过滤器12可包括用于反渗透系统10的水进口30。水进口30可从城市或其它生水供给处吸取水。第一阀32可联接到第一歧管14上，如图1和8所示。第一总溶解固体(TDS)传感器34和旁通端口35可联接到第二歧管18上，如图8所示。第一TDS传感器34可测量供给水的TDS水平。第二阀36和混合端口38可联接到第三歧管22上。第二TDS传感器40可安装到第四歧管26上。压力罐28可包括渗透或混合水出口42。 [0051] 适当压力罐28可以是在授予给Saveliev等人的美国专利No.7,013,925中描述的储集罐，该专利的全部内容包括在本文作为参考。压力罐28的体积可变化。在一个实施例中，压力罐28不超过约两加仑，而在另一个实施例中，压力罐28不超过约六加仑。压力罐28可存储渗透水。在一些实施例中，压力罐28可存储渗透水和进给水的混合物。 [0052] 图1-8的反渗透系统10可按如下操作。进给水可在水进口30处进入反渗透系统10，并且流过碳过滤器12。进给水可进入第一歧管14。连接到第一歧管14上的第一阀32可以是常闭的，并且当增压泵16正在运行时可打开。第一歧管14可流体连接到增压泵16上。增压泵16可增大水压力。水可从增压泵16流过第二歧管18。第二歧管18可装有第一TDS传感器34和旁通端口35，该第一TDS传感器34可测量给水TDS值。通过由增压泵 16产生的增大的压力，可将水推过反渗透模块20。反渗透模块20的进口可流体连接到第二歧管18上，而反渗透模块20的渗透水出口可流体连接到第三歧管22上。通过反渗透模块20的水可作为渗透水流到第三歧管22。未到达反渗透模块20的渗透水出口的水可通过盐水端口(brine port)45排放，并且可作为浓缩物离开反渗透系统10。 [0053] 第三歧管22可装有第二阀36，该第二阀36可以是常闭的，并且可在正常操作期间打开。第三歧管22也可装有混合端口38。混合端口38和旁通端口35可处于流体连通，从而给水的一部分可旁通过反渗透模块20。离开第三歧管22的渗透和进给水的混合物可称作混合水。在第三歧管22的下游，渗透水或混合水可在流过第四歧管26之前流过渗透泵24。渗透泵24可克服在压力罐28中的增大的压力而工作，以便进一步支持进给水流过反渗透模块20。第四歧管26可装有第二TDS传感器40，该第二TDS传感器40可测量渗透水或混合水的TDS水平。渗透水或混合水可从第四歧管26存储在压力罐28中。 [0054] 在一个实施例中，渗透泵24具有约90PSI的关闭设置值，以便当压力罐28被加压到约90PSI时，使反渗透系统10停机。水从渗透泵24进入第四歧管26。当渗透水或混合水的TDS水平高于最大设置值时，第二阀36可在增压泵16正在运行的同时关闭，迫使全部水冲洗过盐水端口45，以便冲洗反渗透模块20的表面。 [0055] 水可从反渗透模块20的盐水端口45通过盐水流量控制装置(未示出)，并且然后通过单向阀(未示出)。混合端口38可装有流量控制装置，以调节旁通过反渗透模块20的水量。控制器55可用第一TDS传感器34测量进来TDS值，并且用第二TDS传感器40测量出去TDS。理想混合水TDS值可由技术人员输入到控制器55中。混合端口38和盐水流量控制装置可在安装期间设置，以对于当地水质得到理想的混合水和回收百分率。如果混合TDS升高到其设置点以上，则反渗透模块20可能正在变污。在增压泵16正在运行的同时，第一阀32可保持打开，而第二阀36可关闭。可迫使在反渗透模块20中的全部水从盐水端口45出去，冲洗反渗透模块20。在一个实施例中，冲洗循环可持续约一分钟。如果反渗透系统10进入冲洗循环一定次数，并且渗透TDS仍然在其设置值以上，则控制器55可指示需要进行调节。技术人员可对混合端口38进行调节，或者更换碳过滤器12和/或反渗透模块20。 [0056] 在一个实施例中，仅反渗透系统10测量混合水的TDS。因此，反渗透系统10可包括TDS传感器40。 [0057] 在一些实施例中，通过增压泵16的净流量可与通过渗透泵24的净流量显著不同。增压泵16的体积排量和渗透泵24的体积排量可根据所需流量而调节。例如，增压泵16的体积排量可选择成与对于进给水流期望的净流量相一致，并且渗透泵24的体积排量可选择成与对于渗透水流期望的净流量相一致。 [0058] 通过渗透泵24的净流量可取决于给水特性，如以上描述的那样。通过渗透泵24的净流量可与反渗透模块20的膜回收率相关。在一些实施例中，增压泵16的体积排量可大体上等于渗透泵24的体积排量。在一些实施例中，增压泵16和渗透泵24可共享共用马达44，并且马达44可按大体相等或不同的速度驱动增压泵16和渗透泵24。 [0059] 通过增压泵16和渗透泵24的不同净流量可危害增压泵16和渗透泵24的至少一个的寿命。一些实施例可包括旁路，该旁路可使净流量的至少一部分再循环过增压泵16和渗透泵24的至少一个。在一个实施例中，旁路可将增压泵16的出口和带有相应进口的渗透泵24流体连接。因此，通过增压泵16和渗透泵24的总流量(即净流量加上通过旁路的再循环部分)可调节到对应另一个泵的净流量。在一个实施例中，通过渗透泵24的总流量可大体上等于增压泵16的净流量。旁路可使用闸门阀、针状阀、压力调节器、孔口或其它常规装置调节。旁路可人工地操作，或者由控制器55操作。 [0060] 尽管旁路可大体上保持通过增压泵16和渗透泵24的总流量相等，但如果净流量的一部分通过旁路再循环，则增压泵16和渗透泵24的净流量可显著地不同。在一个实施例中，旁路可将压力罐28与增压泵16和渗透泵24的至少一个的进口相流体连接。因此，通过增压泵16和渗透泵24的净流量可调节成实现反渗透系统10的按需流量要求。 [0061] 图1-8的反渗透系统10可供给减小的占地面积。碳过滤器12和反渗透模块20可定位成减小反渗透系统10的整个占地面积。例如，碳过滤器12和反渗透模块20可向内定位成更靠近泵/马达16、24、44。可选择地，碳过滤器12可定位在反渗透模块20下方。作为另一个例子，碳过滤器12和反渗透模块20可用夹子联接在一起。 [0062] 图1-8的反渗透系统10对于压力罐28可使用罐夹(tank clips)(未示出)，这些罐夹可由坚固得足以避免在运输期间折断的材料模制而成。罐夹也可由较软材料模制成，并且用显窃启(tamper-evident)的带条紧固。 [0063] 图1-8的反渗透系统10可包括盖子(未示出)，以保护连接。盖子可包括护罩，该护罩在一侧被铰接，并且枢转以暴露可用的元件。显示器可镶嵌在盖子中。显示器的电缆可用作系绳，以限定铰接盖子的运动。显示器的电缆也可用来防止意外丢弃。 [0064] 图1-8的反渗透系统10可易于使用TDS调节装置。在一个实施例中，系统10可使用键型阀将一定量的进给水引入到渗透水中，以实现具体的TDS值。具有键接弹出指示器的位置轮可用来调节TDS值。所述轮可包括数字或字母，以指示正在引入的TDS的水平。TDS可按毫克每升(mg/L)和按百万分之几(parts per million)(ppm)测量。用户或技术人员可将正被分配的水的TDS调节到对于饮料常用的值。在一个实施例中，这个值可以是约130mg/L或ppm的TDS。 [0065] 反渗透模块20可被冲洗以减少结垢。这可按多种途径实现。阀32、36可更换成常开阀，并且可附接到盐水端口45上。常开阀32、36在产生渗透水的同时可被关闭，并且当增压泵16和渗透泵24停止时可打开以便清洗。这可导致反渗透系统10的每个循环都冲洗反渗透模块20。卸压阀可添加到盐水端口45上，以当第二阀36关闭时清洗浓缩物。在生产循环期间也可限制水流量，随着压力罐28被填充以便加压，该水流量保持恒定。 [0066] 图1-8的反渗透系统10的管道连接可定位在如下位置的任一个中：在左边的进口和在右边的出口；在系统10的相同侧上的进口和出口；与出口成90度的进口；或在盖子下并且仅由技术人员可接近的进口和出口。 [0067] 在一些实施例中，对于图1-8的反渗透系统10的所需要的进口水压力可以是约50PSI。如果进口水压力不能在安装现场实现，则反渗透系统10的管道连接可如图2所示定路线。水进口30可定位在增压泵16的出口处。增压泵16可在来自水进口30的水通过碳过滤器12之前，增大水进口30的水压力。在碳过滤器12的下游，水在进入反渗透模块 20之前可由渗透泵24推进。渗透泵24可将水压力升压，以提高渗透水生产率。在一个实施例中，渗透泵24可起增大速度的横流(cross-flow)泵的作用，水可借助该泵通过反渗透模块20。一些实施例可包括作用在渗透水上的第三泵，以通过降低在反渗透模块20的渗透侧处的压力而提高渗透生产率。第三泵可与增压泵16和渗透泵24一道被控制。反渗透模块20下游的渗透水可存储在压力罐28中，并且浓缩物可通过反渗透模块20的盐水端口 45被排放。 [0068] 图1-8的反渗透系统10可包括直接旁路，该直接旁路可由工人操作，这些工人由技术人员在电话上指导。可使用如下选项：在系统10前面可见的大的“红色-手柄”阀将进口连接到出口上；在系统10前面可见的大的“红色-手柄”阀将碳过滤器12直接连接到出口回路上；或者在系统10前面可见的大的“红色-手柄”阀将压力罐28的出口与水进口30相连接。 [0069] 在一些实施例中，反渗透系统10将要满足的全部饮料设备的要求可被一起平衡。反渗透系统10可服务于各种类型的饮料设备，如咖啡设备、喷水设备以及蒸煮设备。表1概括了根据本发明一个实施例的反渗透系统10的性能特性。 [0070] [0071] 表1：性能特性 [0073] 图1-8的反渗透系统10可提供一种紧凑、高效的系统。反渗透系统10可轻得足以由单人安装。用于反渗透系统10的安装时间可由于最小的现场组装要求而减少。一个实施例可在约一小时内由单个技术人员安装。反渗透系统10可包括一次性和可再循环过滤筒。集成的泵16、24可提高效率和减少废物。反渗透系统10可包括集成的显示器和盖子。反渗透系统10通过少的水浪费、低的能量使用、可再循环过滤筒以及模块式/可重建元件而可供给提高的可维护性和绿色效果。 [0074] 图9A-9C示出了反渗透系统10的另一个实施例。如图9A-9C所示，反渗透系统10可安装在大的支架46上。支架46可包括用来将支架46附接到建筑物墙壁上的孔径48。反渗透系统10可包括盖子50、显示器55、电源60以及第一手动关闭阀65。压力罐28可用带条70和紧固件72安装到支架46上。反渗透模块20可包括给水进口75、渗透水出口76以及盐水端口45，通过该盐水端口45可排放浓缩物。 [0075] 图10示出了用于根据本发明一个实施例的反渗透系统10的流动示意图。如图10所示，反渗透系统10可包括预处理筒13、增压泵16、反渗透模块20、渗透泵24、压力罐28、给水进口30、第一阀32、旁通端口35、第二阀36、混合端口38、第二TDS传感器40、显示器55、电源60以及第一手动关闭阀65。在给水进口30处进入反渗透系统10的进给水可由另一个过滤系统(未示出)过滤，该过滤系统可包括颗粒过滤器和/或碳过滤器，以除去溶解物质。 [0076] 图10还示出了第一压力调节器80、第一单向阀82、第二压力调节器85、渗透水管线86、第二单向阀90、第二手动关闭阀95以及渗透水出口100。另外，反渗透系统10可包括稀释混合阀(DBV)105、第三单向阀110、给水混合阀(FBV)115、第四单向阀125、第三手动关闭阀130、混合物出口135、第四手动关闭阀140、罐放水管线145、第五单向阀155、流量控制装置160以及浓缩物出口165。 [0077] 反渗透系统10更进一步可包括控制器200、第一压力开关205以及第二压力开关210。显示器55可连接到控制器200上，并且可将用户输入通信到控制器200。控制器200可基于来自TDS传感器40、显示器55(用户输入)、第一压力开关205以及第二压力开关 210的信号来操作增压泵16、渗透泵24、第一阀32、第二阀36以及马达44。控制器200可包括控制例行程序，以使用户干预最小化。 [0078] 进来进给水可从给水进口30流过第一手动关闭阀65和压力调节器80。如果反渗透系统10成为不可操作的，则可关闭手动关闭阀65，并且进给水可被导向到渗透水出口100和混合物出口135的至少一个。在一个实施例中，压力调节器80可将进来给水压力调节到约50PSI，以延长反渗透系统10的预处理筒13和其它元件的寿命，并且保证进给水和渗透水的一致的混合。最小进来给水压力可以是约50PSI，如果进来给水在进入反渗透系统 10之前被预处理，则该压力变得必须实现。在进入反渗透模块20之前，进给水从压力调节器80可流过第一阀32、预处理筒13以及增压泵16。第一阀32可由控制器200依据渗透水的探测流量需求而操作。探测流量需求可与来自第二压力开关210的信号相对应。 [0079] 通过给水进口75进入反渗透模块20的给水可到达渗透水出口76，或者可通过盐水端口45离开反渗透模块20。增压泵16可增大给水压力以将水推过反渗透模块20，以便增大渗透水与浓缩物的比值。流量控制装置160可定位在浓缩物出口165的上游，并且可限制通过盐水端口45的流量，以进一步支持渗透水的生产。在一些实施例中，通过盐水端口45离开反渗透系统10的浓缩物的流动可大体上是层流。浓缩物出口165可包括一个或多个排出管线。通过排出管线的流量可被调节，以实现取决于当地水质的系统回收百分率。 [0080] 通过渗透水出口76离开反渗透模块20的渗透水可进入渗透泵24。控制器200可基于来自第一压力传感器205的信号来操作渗透泵24，该第一压力传感器205可测量离开渗透泵24的渗透水的压力。渗透泵24可通过降低在其上游侧的压力以便增大通过反渗透模块20的流量，来增大渗透水的生产率。渗透泵24也可增大在其下游侧上的压力，以促进压力罐28的填充。 [0081] 第二压力开关210可测量在渗透泵24下游的渗透水的压力。来自第二压力开关210的信号可用作压力罐28的填充高度的指示。由渗透泵24泵送到压力罐28中的渗透水可通过压力罐28的出口42离开。渗透水可从出口42在分离成两股水流之前，流过第二压力调节器85。第一水流可流过渗透水管线86，并且可通过渗透水出口100离开反渗透系统 10。渗透水管线86可包括第二单向阀90和第二手动关闭阀95。 [0082] 渗透水的第二水流可流过混合端口38，该混合端口38可流体连接到旁通端口35上。在一些实施例中，混合端口38可包括DBV 105和第三单向阀110。在一些实施例中，旁通端口35可包括FBV 115和第四单向阀125。DBV 105和FBV 115可被调节成控制进给水和渗透水的混合物的TDS值。混合水的TDS值可由在混合物出口135上游的TDS传感器40测量。第三手动关闭阀130可定位在TDS传感器40与混合物出口135之间。DBV 105可从压力罐28抽取渗透水，以产生渗透水和进给水的混合物。压力罐28可在将渗透水供给到DBV105的同时接收渗透水。使用存储在压力罐28中的渗透水可增大混合水的流量，和/或可延长由反渗透系统10可实现的混合水一定流量的时间。即使混合水的所要求的流量可由反渗透系统10按需完成，渗透水也可从压力罐28供给。 [0083] 如果TDS传感器40探测到升高的TDS值，则控制器可启动冲洗循环。在冲洗循环期间，将不产生渗透水。第一阀32可由控制器200关闭，而第二阀36可被打开。第一单向阀82可防止流回到渗透泵24中。通过打开第二阀36，在压力罐28中存储的渗透水可以高速度通过第五单向阀155流到给水进口75，以便冲走在反渗透模块20中的积累的沉积物以及在与膜相邻的水中的溶解固体。冲洗水与固体一起可通过盐水端口45离开。控制器200也可基于定期间隔启动冲洗循环。这个定期间隔和冲洗循环的持续时间可由用户或技术人员编程到控制器200中。表2概括了根据本发明一个实施例的冲洗循环的持续时间，该持续时间与通过盐水端口45的流量成比例。 [0084] [0085] 表2：冲洗持续时间 [0086] 预处理筒13可通过除去溶解和/或未溶解固体起水垢抑制器的作用。预处理筒13可包括防垢剂成份。在一个实施例中，预处理筒13可只包括防垢剂，而在其它实施例中，预处理筒13可包括防垢剂和/或碳和/或颗粒过滤剂。反渗透模块20可包括预处理介质。 预处理介质可起水垢抑制剂的作用。在一个实施例中，预处理介质可定位成与给水进口75相邻，并且由盐水密封件与盐水端口45相分离。例如，预处理介质可定位在反渗透模块20的帽盖中。盐水密封件可防止穿过给水进口75进来的进给水到达渗透水出口76，而不流过反渗透模块20。在一些实施例中，水垢预处理介质可减少在反渗透模块20上结垢，并且可包括六偏磷酸盐。在一些实施例中，预处理介质可包括纳米技术材料、聚丙烯酸或其它防垢剂。 [0087] 反渗透模块20可包括超光滑表面，以防止水垢积累。防止在反渗透模块20上结垢的其它措施可包括将凹坑和/或皱褶置于反渗透模块20上。皱褶可与在反渗透模块20内的流动方向对准。在一些实施例中，反渗透模块20可包括发声器(sonicator)，该发声器可使用超声波减少或防止结垢。在一些实施例中，反渗透模块20可包括纳米技术材料。 [0088] 图11A示出了反渗透模块20的剖视图。反渗透模块20可包括给水进口75、渗透水出口76以及盐水端口45。反渗透模块还可包括渗透管212、反渗透膜214、多个垫片216、盐水密封件218、壳体220、端帽221、孔径222以及流量控制装置223。在一个实施例中，反渗透膜214可绕渗透管212包裹。渗透管212可具有沿其长度和圆周分布的多个孔径222。反渗透膜214可形成多个层，这些层可由垫片216分离。端帽221可防止流入反渗透模块 20中的进给水过早进入渗透管212中。盐水密封件218可在反渗透膜214的外部层与壳体 220之间形成密封。渗透管212可在一个端部上封闭，从而不能到达渗透管212的孔径222的进给水/浓缩物，可通过盐水端口45离开。盐水密封件218可防止进给水与浓缩物相混合。穿过孔径222进入渗透管212的进给/渗透水可穿过渗透水出口76离开。流量控制装置223可将一定程度的紊流引入到进给水的水流中。产生的紊流可提高渗透水生产率。 反渗透膜214可由给水水流形成层流流动。 [0089] 在给水进口75附近，穿过反渗透膜214的进给水的流量可比离给水进口75较远处小。因此，穿过反渗透膜214的水的速度可在给水进口75附近较小，并且可在下游方向上增大。这种速度梯度可与在反渗透膜214的长度上的渗透水生产率有关。穿过反渗透膜214的缓慢流动速度可能增加结垢。为了帮助防止或减小在给水进口75附近结垢，反渗透膜214可实现到渗透水出口76的较大流量。在一个实施例中，向渗透水出口76的流量可在反渗透模块20的长度上大体恒定。 [0090] 在一个实施例中，可选择给水进口75的横截面，以增大进入反渗透模块20的进给水的速度。因此，到渗透水出口76的流量可在给水进口75附近增大。在一个实施例中，给水进口75、渗透水出口76以及盐水端口45的横截面面积可大体相等。在另一个实施例中，给水进口75、渗透水出口76以及盐水端口45的横截面面积可显著地彼此不同。盐水端口45可具有最小的横截面面积，给水进口75可具有中等横截面面积，而渗透水出口76可具有最大的横截面面积。 [0091] 图11B示出了反渗透模块20的另一个实施例。垫片216可构造成提高渗透水的生产。垫片216在给水进口75附近可比在渗透管212的封闭端部附近大。因此，流过反渗透膜214的进给/渗透水的速度可在给水进口75附近增大。关于流向渗透管76的进给水，进给水的体积流量可在纵向方向上减小。垫片216可构造成补偿进给水的减小的体积流量。在一个实施例中，垫片216可包括丝网。丝网与反渗透膜214一起绕渗透管212包裹。在给水进口75附近体积流量的减小可由不同丝网尺寸实现。丝网可在给水进口75附近厚，而可远离给水进口75显著地变薄。在一个实施例中，丝网可靠近给水进口75粗大，而可远离给水进口75显著地变精细。因此，通过反渗透膜214的流动在远离给水进口75的方向上可减速。流量控制装置223可定位在端帽221上，并且可产生紊流，以增强进给水进入反渗透膜214的透过。 [0092] 图11C示出了反渗透模块20的另一个实施例。垫片216可与渗透管212大体纵向对准。垫片216可以不平行于渗透管212，并且高度可变化，如关于图11B描述的那样。垫片216可与在反渗透模块20内的流动方向大体对准。如图11D和11E所示，垫片216可在反渗透膜214的不同层之间形成通道。如图11D所示，垫片216可在大体径向方向上对准。图11E示出了垫片216在反渗透膜214的各层之间的分布。垫片216可包括丝网，该丝网可包括可变厚度以形成通道。 [0093] 在一些实施例中，反渗透膜214可使用挤出的网构成，该挤出的网由DelStar Technologyies，Inc.制造，并且在商标 下销售。 [0094] 图12A-12C示出了根据本发明一个实施例的反渗透系统10的元件的布置。在一些实施例中，所有元件都可直接地或者用辅助支架和紧固件联接到支架46上。元件可布置成使得盖子50(未示出)可保护元件和它们的连接免于意外损坏和除去。在一些实施例中，预处理筒13和反渗透模块20可大体竖直地安装。渗透泵24可定位在压力罐28附近，并且增压泵16可定位在反渗透模块20附近。因此，在增压泵16与反渗透模块20之间以及在渗透泵24与压力罐28之间的连接的压力损失可被最小化。电源60可定位在“干燥”位置(即，如果连接失效或管线爆裂也不可能弄湿的位置)处。 [0095] 图13A示意地示出了根据本发明另一个实施例的反渗透系统10的流动路径。通过给水进口30进入反渗透系统10的进给水可在第一歧管14划分成通过预处理筒13的水流和进入旁通端口35的水流之前流过第一阀32。增压泵16可增大离开预处理筒13的进给水的压力。在增压泵16的下游，进给水可进入反渗透模块20，浓缩物可从该反渗透模块20通过盐水端口45排出。反渗透模块20可包含与同给水进口75相邻的模块成整体的防垢剂。离开反渗透模块20的渗透水可流过第一单向阀82和渗透泵24。增压泵16和渗透泵24可由共用马达44驱动，该共用马达44具有两个输出轴。共用马达44可以是小电流电机。在一些实施例中，共用马达44可以是无刷直流马达。渗透泵24可将渗透水推进到压力罐28中。离开压力罐28的渗透水可流过第五歧管225，该第五歧管225可将渗透水出口100和混合物出口135连接到压力罐28上。第五歧管225可以是简单的T型管接头。 混合端口38可连接混合物出口135和第五歧管225。DBV 105和FBV 115可在单个混合阀中组合，该单个混合阀可沿混合端口38定位。混合阀105、115可连接旁通端口35和混合端口38。混合阀105、115可被调节，以限制来自旁通端口35和进入混合端口38的进给水量。如图13B所示，进给水可交替地进入在预处理筒13下游的旁通端口35，从而混合阀 105、115可将预处理进给水与来自混合端口38的渗透水相混合。 [0096] 图14A示出了根据本发明另一个实施例的反渗透系统10的流动路径。通过生水进口30进入反渗透系统10的进给水可通过第一阀32和第一歧管14，该第一歧管14可允许进给水的一部分进入旁通端口35，并且可将进给水的剩余部分导向预处理筒13。进给水可从预处理筒13由增压泵16泵送到反渗透模块20中。反渗透模块20可包含与同给水进口75相邻的模块成整体的防垢剂。浓缩物可通过盐水端口45和浓缩物出口165离开反渗透系统10。通过渗透水出口76离开反渗透模块20的渗透水在被存储到压力罐28中之前可流过第三歧管22、第一单向阀82、渗透泵24以及第四歧管26。渗透水的水流可从压力罐28由第五歧管225划分，并且通过渗透水出口100和混合物出口135的至少一个离开。在混合物出口135的上游，渗透水可由混合阀105、115与来自旁通端口35的进给水相混合。 如果反渗透系统10是空闲的，则控制器200可关闭第一阀32，防止进给水进入反渗透系统 10。 [0097] 在反渗透系统10的延长时段为空闲之后，控制器200可打开第二阀36。在一个实施例中，延长时段可小于约三小时的结垢诱导时间，而在另一个实施例中，小于约一至两小时。结垢诱导时间可取决于进给水的TDS水平。在一些实施例中，结垢诱导时间也可取决于在反渗透模块20上游使用的水垢抑制剂。利用打开的第二阀36，渗透水可在通过给水进口75进入反渗透模块20之前，通过第四歧管26和第五单向阀155流回，如图14A和14B所示。在其它实施例中，渗透水可流过第三歧管22，并且可通过渗透水出口76进入反渗透模块20。 [0098] 进来渗透水可迫使在反渗透模块20内的进给水通过盐水端口45离开。当整个反渗透模块20大体用渗透水填充时，控制器200可关闭第二阀36。用渗透水冲洗反渗透模块20可帮助防止或减少在反渗透模块20上结垢，以便提高渗透水的生产率和延长反渗透模块20的寿命。 [0099] 如图14B所示的流动路径可与图14A的流动路径类似。然而，图14B示出为添加了第二碳过滤器240。在一个实施例中，第二碳过滤器240可大体上等效于碳过滤器12。第二碳过滤器240可定位在压力罐28的出口42的下游。第二碳过滤器240可在第五歧管 225的上游，如图14B所示，或者在另一个实施例中，可定位成与混合端口38相邻。在压力罐28中存储的渗透水可以不从在压力罐28内的橡胶胆囊得到不愉快味道。第二碳过滤器 240可帮助消除或减小这种渗透水的不愉快味道。 [0100] 如果存储的渗透水必须丢弃，则压力罐28可通过打开第四手动关闭阀140排空。然后在压力罐28中存储的渗透水可通过罐放水管线145离开。排空压力罐28以灭菌反渗透系统10的元件可能是必要的。在再次开始渗透水的生产之前，可从反渗透系统10冲洗灭菌剂。 [0101] 图15示出了DBV 105的本体242。本体242包括至少一个进口244和出口246。本体242可包括定位在本体242的不同侧上的多个进口244。进口244的不同位置可允许用来连接到DBV 105上的选择。例如，多个进口244可相对于出口246定位，以产生90度右转弯、90度左转弯以及直通连接。本体242可以是模块式的，从而它也可用于歧管14、18、 22以及26和/或FBV 115。 [0102] 图16A示出了根据本发明一个实施例的DBV 105。DBV 105可包括本体242。DBV105还可包括电磁线圈248和具有凹槽252的变速柱250。凹槽252可以是快速连接系统的一部分，该快速连接系统使管道和/或管子容易安装。图16A也表示进口244可由塞子 253封闭，该进口244对于反渗透系统10的当前构造不使用。电磁线圈248和变速柱250可连接到本体242上。如图16B所示，变速柱250可联接到本体242的出口246上，从而通过进口244进入的水可在离开DBV 105之前流过变速柱250。电磁线圈248可转动变速柱 250。电磁线圈248可使DBV 105能够由控制器200控制。 [0103] 图17示出了DBV 105的另一个实施例。DBV 105可包括变速柱250、接收器254、标记256以及螺母258。变速柱250可由螺母258联接到接收器254上。螺母258可转动地联接到接收器254上。螺母258可与变速柱250相接合，从而螺母258的旋转可引起变速柱250相对于接收器254的转动运动。标记256可帮助确定变速柱250相对于接收器254的位置。 [0104] 图18示出了根据本发明一个实施例的变速柱250。变速柱250可包括凹槽252、多个槽口260、通孔262以及多个凹口264。多个槽口264可绕通孔262定位在变速柱250的第一端部266上，从而多个槽口260的至少一个可与通孔262流体连通。多个凹口264可定位在第一端部266上。 [0105] 图19A示出了供变速柱250使用的变速盘268。变速盘268可包括多个孔径270和多个销272。孔径270可沿绕变速盘268的中心的圆布置。孔径270的尺寸可相对于彼此变化。孔径270可包括最小孔径274和最大孔径276。在大体圆周方向上，孔径270的尺寸可从最小孔径274开始增大，并且在最大孔径276处结束。变速盘268可包括多个相同尺寸的孔径270。因此，一个孔径270对于具有相同尺寸的另一个孔径270可能是冗余的。如果孔径270被堵塞，则可选择相应的冗余孔径270。图19B示出了变速盘268的底部。销 272可按这样一种方式定位在变速盘268上，从而每个销272可与变速柱250的凹口264互补。凹口264和销272可布置成使得变速盘268可仅在一个位置中配合在变速柱250的第一端部266上。 [0106] 图20示出了根据本发明一个实施例的DBV 105的剖视图。变速盘268可附接到变速柱250的第一端部266上，并且两者都可插入在接收器254中。接收器254可包括壁278，该壁278具有孔280。孔280可与孔径270和槽口260按这样一种方式对准，从而孔 280可与通孔262流体连通。螺母258可在特定位置中对准变速柱250，并且可将变速柱 250联接到接收器254上。在接收器254与变速柱250之间的连接可被流体地密封。螺母 258相对于接收器254可转动，从而不同的孔径270可与孔280对准。变速柱250的一定位置可与具体孔径270相关，该具体孔径270又可与通过DBV 105的具体流量相关。对于DBV 105的这种设计也可用于FBV 115、第一阀32以及/或第二阀36。 [0107] 图21A示出了在反渗透系统10的正常操作期间在显示器55上可提供给用户或技术人员的指示。在一个实施例中，软件版本和操作小时的总数可显示在默认屏幕300上。默认屏幕300可表示从起动和/或上次复位起的操作小时总数。如果在压力罐28中的压力下降到规定值以下，则反渗透系统10可通过打开第一阀32启动渗透水的生产。在这个过程期间，显示器55可在305处按秒表示过去的时间。在冲洗循环期间，按秒的剩余时间可显示在310处。在冲洗循环的结束处或者如果在压力罐28中的压力下降到规定值以下，则控制器200可启动渗透水的生产。按秒的过去的时间可显示在315处。 [0108] 显示器55可包括经用户输入对控制器200进行编程的按钮。图21B示出了根据本发明一个实施例的控制器200的可编程特征。控制器200可从默认屏幕300进入程序模式。在程序模式期间可调节到用户规范的参数可包括冲洗循环的持续时间和间隔、用于混合物出口135的TDS值以及用于TDS传感器40的校准例行程序。冲洗循环的持续时间可在320处输入和确认，并且接着是在325处冲洗循环间隔的输入。在一个实施例中，冲洗循环的持续时间可按约五秒增量输入，而在冲洗循环之间的间隔可按约半小时增量输入。在330处，可决定是否应该复位总操作小时。如果在335处不选择饮水设定(drink setup)，则输入到控制器200中的数据可在345处保存。如果在335处选择饮水设定，则在340处可显示来自TDS传感器40的TDS水平。DBV 105和/或FBV 115可被调节，直到可实现渗透-进给水混合物的最佳TDS读数。为了较好结果，混合物可流经TDS传感器40，并且可通过混合物出口135离开反渗透系统10。一旦DBV 105和FBV 115被调节，在345处就可保存数据。在完成保存过程之后，默认屏幕300可再次显示，并且反渗透系统10可进入其正常操作模式。在一个实施例中，在返回到默认屏幕300之前，TDS传感器40可在350处借助于校准解决方案被校准。在成功校准之后，系统可返回到默认屏幕300，并且反渗透系统 10可进入其正常操作模式。 [0109] 本领域的技术人员将认识到，尽管结合具体实施例和例子已经描述了本发明，但本发明不一定如此限制，并且多个其它实施例、例子、使用、修改以及与实施例、例子和使用的偏离旨在由所附的权利要求书包括。这里引用的每个专利和出版物的全部公开通过参考包括在本文中，就像每个这样的专利或出版物通过参考个别地包括在这里一样。本发明的各种特征和优点在如下权利要求书中叙述。 |
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