一种超纯水生产系统及其生产方法与流程

本发明涉及一种水处理设备领域，具体涉及一种超纯水生产系统及其生产方法。

背景技术：

超纯水，是电阻率达到18MΩ*cm(25℃)的水。常用于集成电路工业中用于半导体原材料和所用器皿的清洗、光刻掩模版的制备和硅片氧化或者一些化工制备过程中的水汽源等。

车用尿素是柴油车尾气处理装置中一个必不可少的试剂，在车用尿素的混配和制备过程中，必须要用超纯水，因为一般的水中含有大量的金属离子和氯化物，会影响尾气处理装置的感应器探头的灵敏度甚至导致设备的损坏。

现有技术中制备超纯水通常都会将原水进行多道过滤，并检测每道过滤后的水中离子浓度、电阻率、电导率等参数，造成装置包括的零部件和机构过多，体积过于庞大，不利于产品的小型化。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种检测项目少，超纯水生产效率高的超纯水生产方法和系统。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种超纯水生产方法，其包括：

a)将预处理后的原水经过第一次过滤；所述第一次过滤使用保安过滤器；

b)将所述第一次过滤后的原水进行反渗透过滤；

c)将所述反渗透过滤后的纯水进行电去离子处理；

d)将所述电去离子处理后的淡水进行电阻率检测，并与预设值比较，若达标则得到超纯水；若不达标则重复进行步骤c)。

优选的，所述预处理具体为：

将原水通过除杂后分别进行第a次过滤、第b次过滤和第c次过滤；过滤完成后对所述第a次过滤、第b次过滤和第c次过滤的设备进行反冲洗操作。

优选的，所述第a次过滤为多介质过滤、第b次过滤为吸附介质过滤；第c次过滤为软化。

优选的，所述多介质过滤为石英砂过滤；所述吸附介质过滤为活性炭过滤。

优选的，所述第c次过滤使用水软化装置，且还包括盐箱用于软化后将含钾钠离子的盐水抽入所述水软化装置，对所述水软化装置内的介质进行再生。

优选的，将所述反渗透过滤后的纯水进行电去离子处理具体为：

将反渗透过滤后的纯水进行电导率检测；

检测完电导率后的纯水进行电去离子处理，分为浓水、极水和淡水；

所述浓水和极水进行废水处理；

淡水进行步骤d)操作。

本发明还提供了一种超纯水生产系统，包括：

预处理系统，用于对原水进行预处理；

保安过滤系统，包括保安过滤器和若干个高压泵；用于对所述预处理后的原水进行第一次过滤；

反渗透过滤系统，包括若干个与所述若干个高压泵一一对应的反渗透膜组件，用于对第一次过滤后的纯水进行反渗透过滤操作；

电去离子系统，包括电去离子器，用于用于进行电除盐操作；

检测系统，至少包括电导率仪、电阻率仪，用于检测反渗透过滤后的纯水和电去离子操作后的电阻率；

控制系统，包括中央处理器及检测电导率和电阻率的传感器、所述传感器将检测信号传输给所述中央处理器，所述中央处理器将数值与预设值进行比对，若不匹配则重复相应过滤操作。

优选的，所述预处理系统包括：原水泵，用于将原水泵送至过滤机构中；

通过管路依次连接的第一过滤机构、第二过滤机构和第三过滤机构；

所述第一过滤机构、第二过滤机构和第三过滤机构中一个或多个过滤机构的上部均设置有反冲洗装置。

优选的，所述预处理系统还包括废水排放管路，一端与所述第一过滤机构、第二过滤机构、第三过滤机构中的一个或多个过滤机构的顶部连接，另一端连接有废水收集排放装置。

优选的，所述第一过滤机构为石英砂过滤器；所述第二过滤机构为活性炭过滤器；所述第三过滤机构为软化器。

本发明提供了一种超纯水的制备方法，包括其包括a)将预处理后的原水经过第一次过滤；所述第一次过滤使用保安过滤器；b)将所述第一次过滤后的原水进行反渗透过滤；c)将所述反渗透过滤后的纯水进行电去离子处理；d)将所述电去离子处理后的淡水进行电阻率检测，并与预设值比较，若达标则得到超纯水；若不达标则重复进行步骤c)。本发明提供的超纯水生产方法首先对原水进行预处理后，水进入保安过滤器进行第一次过滤，通过保安过滤器除去其中浊度为1FTU度以上的细小微粒。同时使用多个反渗透和电去离子(EDI)共用，能够除去水中的大部分有机物和无机物，使水能够达到超纯水标准。并且由于本发明提供的超纯水生产系统优选用于小型化的尿素生产设备中，需要更紧凑和小体型的设备。所以需要检测和控制缓解要尽可能的少，由于上述保安过滤器、反渗透装置、EDI模块和预处理模块按照处理顺序对原水进行处理，能够达到超纯水的标准，仅仅在超纯水出口处设置电阻率检测就可以满足超纯水的检测，节省了成本，生产效率高。

本发明还提供了一种相应的超纯水生产系统，预处理系统，用于对原水进行预处理；保安过滤系统，包括保安过滤器和若干个高压泵；用于对所述预处理后的原水进行第一次过滤；反渗透过滤系统，包括若干个与所述若干个高压泵一一对应的反渗透膜组件，用于对第一次过滤后的纯水进行反渗透过滤操作；电去离子系统，包括电去离子器，用于进行电除盐操作；检测系统，至少包括电导率仪、电阻率仪，用于检测反渗透过滤后的纯水和电去离子操作后的电阻率；控制系统，包括中央处理器及检测电导率和电阻率的传感器、所述传感器将检测信号传输给所述中央处理器。所述中央处理器将数值与预设值进行比对，若不匹配则说明水处理设备有故障应及时排出。本发明提供的超纯水生产系统通过保安过滤系统、预处理系统中设置的反冲洗装置，以及仅包括一个导电率仪和电阻仪就能够保证最终的超纯水符合标准，只把控最终结果是否满足超纯水要求，如果不符合标准就进行再次的过滤，或排查问题出现在什么地方及时维修。

附图说明

图1本发明一个实施例提供的超纯水生产流程图；

图2本发明一个实施例提供的超纯水生产系统的主视图示意图；

图3本发明一个实施例提供的超纯水生产系统的侧视图示意图；

图4本发明一个实施例所示的超纯水预处理模块的结构示意图；

图5为本发明一个实施例所示的超纯水生产系统及预处理模块连接示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供了一种超纯水生产方法如图1所示，包括如下步骤：

a)将预处理后的原水经过第一次过滤；所述第一次过滤使用保安过滤器；

b)将所述第一次过滤后的原水进行反渗透过滤；

c)将所述反渗透过滤后的纯水进行电去离子处理；

d)将所述电去离子处理后的淡水进行电阻率检测，并与预设值比较，若达标则得到超纯水；若不达标则重复进行步骤c)。

为了使本发明提供的超纯水在第一次过滤后不需要多道检测，需要保证原水在进入保安过滤器之前已经除去大部分的杂质、不容物、大颗粒等影响水纯净度的物质。所以本发明优选将原水通过除杂后分别进行第a次过滤、第b次过滤和第c次过滤；所述除杂优选使用常规的超滤膜超滤操作，所述超滤膜优选使用孔径为0.005～0.01μm的超滤膜。由于第a、b、c过滤是连续过滤，且优选使用的是连续封闭的过滤器，所以在过滤时会有很多滤渣残留于过滤器的过滤介质中，为了延长过滤器的使用寿命，本发明优选在第a、b、c过滤完成后对所述第a次过滤、第b次过滤和第c次过滤的设备进行反冲洗操作。反冲洗操作后的废水进入废水处理系统。

为了使预处理效果更好，本发明优选所述第a次过滤为多介质过滤、第b次过滤为吸附介质过滤；第c次过滤为软化。更优选的，所述多介质过滤为石英砂过滤；所述吸附介质过滤为活性炭过滤。所述第c次过滤使用水软化装置，且还包括盐箱用于软化后将含钾钠离子的盐水抽入所述水软化装置，对所述水软化装置内的介质进行再生。

在本发明中首先使用保安过滤器对预处理后的原水进行第一次过滤。保安过滤器能够去除所述预处理后水中浊度为1FTU以上的颗粒。将大部分的固态颗粒和液态大分子物质除去。经过第一次过滤后，所述原水中还存在浊度小于1FTU的颗粒物和/或金属离子和/或有机、无极粒子。需要对其进行进一步的清楚。本发明使用反渗透过滤。按照本发明，由于第一次过滤使用的是保安过滤器，所以优选在所述反渗透过滤前需要将第一次过滤后的原水加压后进行反渗透过滤，这也就造成了反渗透组件的损坏加快，所以本发明优选使用多道并联的反渗透组件进行过滤，也可以同时进行反渗透过滤，以分担压力，也可以部分进行反渗透操作，这样能够在一部分损坏后，使用另一部分。

进行完反渗透过滤后，对所述反渗透后的纯水进行电去离子操作，优选的，还需要在所述取电离子操作前进行电导率的检测，并将所述电导率数据反馈给中央处理器，通过中央处理器控制EDI(电去离子模块)进行电去离子操作的时间和程度，所述电去离子处理后的纯水分为浓水、极水和淡水，将所述去离子后的淡水进行电阻率检测，如果满足小于等于13MΩ*cm(25℃)则达到了超纯水的标准。

本发明还提供了一种超纯水生产系统，包括：

预处理系统，用于对原水进行预处理；

保安过滤系统，包括保安过滤器和若干个高压泵；用于对所述预处理后的原水进行第一次过滤；

反渗透过滤系统，包括若干个与所述若干个高压泵一一对应的反渗透膜组件，用于对第一次过滤后的纯水进行反渗透过滤操作；

电去离子系统，包括电去离子器，用于用于进行电除盐操作；

检测系统，至少包括电导率仪、电阻率仪，用于检测反渗透过滤后的纯水和电去离子操作后的电阻率；

控制系统，包括中央处理器及检测电导率和电阻率的传感器、所述传感器将检测信号传输给所述中央处理器，所述中央处理器将数值与预设值进行比对，若不匹配则重复相应过滤操作。

具体的在其中一个实施例中如图1所示，所述超纯水生产系统包括：保安过滤器A1FTU，高压泵A2、反渗透装置A3、保安过滤器入水口A5、仪表箱A6、EDI模块A7、超纯水出口A8，优选在所述超纯水出口上设置有电阻率检测装置。本发明优选使用电阻率传感器作为超纯水电阻率的检测装置，所述电阻率传感器将电阻率数据传输给仪表箱中的处理单元，并显示在仪表箱电阻仪的显示面板上。

按照本发明，EDI的工作过程，为填充在膜堆中的离子交换树脂可答题分为两部分，一部分称作工作述职，其再生程度较低，主要起传到离子的作用，另一部分称作抛光述职，不仅起着传到离子的作用，而且还起着离子交换的作用，另种树脂的界限为工作前沿。工作述职承担着除去钠离子、氯离子、钙离子、镁离子硫酸根等大部分离子的任务，而抛光树脂则承担着去除碳酸、氨水、硅酸等弱电解质的任务。在两端的正、负电极上，会产生氯气，氧气和氢气等电极反应产物，这些产物必须由极水带出EDI。所以为了充分发挥离子的快速迁移和树脂的再生作用，EDI更适合于处理低含盐量的谁，而直接产生纯水和高纯水。

本发明还包括电导率检测装置，用于检测所述反渗透装置出水口水的电导率。检测电导率显示在所述仪表箱的电导仪的显示面板上。如图2所示，所述仪表箱优选包括电导仪A61、电阻仪A62、压力表A63和流量计A64。以上均为超纯水生产设备中的常用的检测仪器。

为了进一步达到超纯水的处理标准，优选在超纯水生产过程中加入预处理模块，本发明一个实施例提供的预处理模块如图3所示，所述预处理模块包括通过管路依次连接的第一过滤机构B1FTU、第二过滤机构B2和第三过滤机构B3；所述第一过滤机构、第二过滤机构和第三过滤机构中一个或多个过滤机构均设置有反冲洗装置B5。还包括原水泵B4，所述原水泵的出水口与所述第一过滤机构B1FTU的入水口连接；同时还连接所述反冲洗装置。还包括废水排放管路，一端与所述第一过滤机构B1FTU、第二过滤机构B2、第三过滤机构B3中的一个或多个过滤机构的顶部连接，另一端连接有废水收集排放装置B7。所述第一过滤机构为石英砂过滤器；所述第二过滤机构为活性炭过滤器；所述第三过滤机构为软化器。还包括盐箱B6，连接所述第三过滤机构B3。由于B3为软化器，所以为了使所述软化器能够再生，需要通过抽取盐箱中的盐水来指环软化器中吸附的金属离子。

在本发明的另一个具体实施例如图4所述超纯水处理装置主要包括前后连通的预处理模块以及超纯水生产装置，图中只是示意图，图中的零件比例并没有严格的限定。其中预处理模块包括原水泵2，依次串联连通的多介质过滤器3、活性碳过滤器以及软化过滤器5，超纯水处理模块包括依次连通的保安过滤器7、第一高压泵9、第一级反渗透装置10、第二高压泵11、第二级反渗透装置12、水泵13和EDI(连续电除盐)模块。所述的多介质过滤器3、活性炭过滤器4以及软化过滤器5采用自动控制头18控制，所述自动控制头18为市面上采购，本发明的多介质过滤器3和活性碳过滤器采用润新全自动F71F67型过滤阀，软化过滤器5采用润新全自动F65型时间流量软化阀。多介质过滤器3和活性炭过滤器4分别设有冲洗管路(图中未示出)与所述自动控制头18连通，在自动控制头18的控制下可实现正反方向的来回冲洗。所述软化过滤器5与盐箱6连通，在自动控制头18的控制下从盐箱6抽入盐水使软化过滤器5得以再生。

按照实施例，所述超纯水处理模块的第一级反渗透装置10为两个并联的反渗透膜组件，进入第一级反渗透装置10的水一分为二同时进入两个反渗透膜组件再同时从两个反渗透膜组件中流出合并流入第二级反渗透装置12。第二级反渗透装置12为一个反渗透膜组件。在第一级反渗透膜组件前保安过滤器7之后设有第一高压泵9，在第二级反渗透装置12前设有第二高压泵11，所述第一高压泵9为第一级反渗透装置10提供工作必须的水压，所述第二高压泵11为第二级反渗透装置12提供工作必须的水压。所述第二级反渗透装置12后连接EDI模块14，在EDI模块14前设有水泵13。经EDI处理之后的水流向超纯水箱15存储备用。

按照本实施例，所述的预处理模块前连接有原水泵2，对于有自来水地区，自来水直接通过原水泵2进入预处理模块，对于条件不足地区，可以在原水泵2前加设原水箱1储水。经原水泵2抽出的水进入多介质过滤器3，流动方向为从上到下，红多介质过滤器3过滤的水留在多介质过滤器3底部，再抽到活性炭过滤器4顶部由活性炭过滤器4过滤，过滤后再经过软化过滤器5过滤流入超纯水处理模块的保安过滤器7中。所述多介质过滤器3作为本发明的一实施例可以采用石英沙和/或锰沙，优选的上部采用石英沙，下部采用锰沙，用于除去颗粒大的杂质和铁。所述活性炭过滤器4用于除臭，所述软化过滤器5用于除钙离子和硅离子，以减少对反渗透膜的破坏。经预处理后的水进入保安过滤器7，经保安过滤器7过滤后的水进入第一高压泵9，在取样管路8上朝取样口方向依次设有压差开关和手动控制阀，用于取样以确定对所述预处理模块进行清洗的时间。水经第一高压泵9压入第一级反渗透装置10，在第一高压泵9与第一级反渗透装置10之间设有压力表和压差开关。经第一级反渗透装置10过滤后的水进入第二高压泵11，在第一级反渗透装置10与第二高压泵11之间沿水流方向依次设有流量计、电导仪、压力表及压差开关。第二高压泵11压出的水进入第二级反渗透装置12，在第二级反渗透装置12后设有流量计、电导仪和压差开关。经第二级反渗透装置12处理后剩下的水经第一回流管路16流回到水箱，也可以流回到预处理模块中的任一位置。经EDI模块14处理后的水流入超纯水箱15，在EDI与超纯水箱15之间的管路上设有流量计及电导仪，经EDI处理后剩下的水经第二回流管路17流回到原水箱1，也可以流回到预处理模块中的任一位置。

第一级反渗透装置10之所以采用两个并联的反渗透膜组件，是因为如前面的反渗透膜因为压力不稳、破损、堵塞或结垢等原因遭到破坏，很快就会导致后面的反渗透膜和EDI模块14受到破坏。在第一级反渗透装置10采用两个并联的反渗透膜组件，主要起一个缓冲作用。一方面若一个反渗透膜组件坏了，会导致第一级反渗透装置10后面的电导率发生变化，经电导仪检测出，由此可以迅速的排除故障；另一方面若一个反渗透膜组件坏了，还有一个能正常工作，不会对后生产造成很大的影响。需要说明的是本发明采用两个，本领域的技术人员可以根据需要予以扩展，如在第一级反渗透膜装置中采用两个以上并联的反渗透膜组件。

本发明通过两个并联的反渗透模组件组成的第一级反渗透装置10为系统故障处理提供一个缓冲时间，在处理故障时系统还可以运行，由此保证了系统的稳定性。通过在多介质过滤器3、活性炭过滤器4以及软化过滤器5上增加自动控制头18实现自身清洁，延长了预处理系统的使用寿命。通过在第二反渗透装置后设第一回流管路16，在EDI模块14后设第二回流管路17，将第二反渗透装置及EDI模块14处理后剩下的水回流提高水资源利用率。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。