一种实验室超纯水装置制备及清洗工艺的制作方法

文档序号:25543682发布日期:2021-06-18 20:40
一种实验室超纯水装置制备及清洗工艺的制作方法

本发明涉及超纯水制备领域,尤其涉及到一种实验室超纯水装置制备及清洗工艺。



背景技术:

超纯水,是一般的纯水处理设备很难达到的处理程度,通常采用预处理、反渗透技术、超纯水处理设备以及后级处理四大步骤,多级过滤、高性能离子交换(抛光)、超滤过滤器、紫外灯、除toc装置等多种处理方法。超纯水处理设备的工艺流程大致分成以下几种:

1、采用离子交换树脂制备超纯水的传统水处理方式,其基本工艺流程为:原水→沙炭过滤器→精密过滤器→阳床→阴床→混床(复床)→纯水箱→纯水泵→后置精密过滤器→用水点。

2、采用反渗透水处理设备与离子交换设备进行组合的方式,其基本工艺流程为:原水→沙炭过滤器→精密过滤器→反渗透设备→纯水箱→混床(复床)→超纯水箱→超纯水泵→后置精密过滤器→用水点。

现有反渗透水处理设备在进行纯水制备过程中,由于过滤器及反渗透设备存在污堵情况,进而严重影响纯水制备效率。在反渗透水处理设备长期制备纯水中需要定期对过滤器及反渗透设备进行清洗。但是由于处理的原水水质存在变化,纯水制备是环境温度的变化,影响过滤器及反渗透设备污堵情况不同,即存在过滤器及反渗透设备早于定期清洗时长就已达到清洗要求,或在定期清洗时间到达时,过滤器及反渗透设备仍可正常运作;进而出现过滤器及反渗透设备清洗太过频繁或未及时清洗过滤器及反渗透设备;从而影响纯水制备的效率。

因此,我们有必要对这样一种结构进行改善,以克服上述缺陷。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种实验室超纯水装置制备及清洗工艺,实现制备水质导电率为19.6s/cm的超纯水,另外实现自动判断对介质过滤装置、活性碳过滤装置、一级ro过滤装置、二级ro过滤装置的反冲洗时间,便于判断反冲洗最佳时间,有效提高超纯水制备效率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案实现的:一种实验室超纯水装置制备及清洗工艺,具备如下步骤:

步骤1、原水过滤,原水箱内的水通过原水增压泵输送依次输送至介质过滤装置、活性炭过滤装置,原水依次通过介质过滤装置除去水中悬浮颗粒及胶体物质,通过活性炭过滤装置除去水中的余氯;

步骤2、一级反渗透过滤,经过活性炭过滤装置的水依次经过保安过滤器、第一高压泵、一级ro渗透装置、中间水箱后制备并储存初级纯水,水经过保安过滤器除去水中大颗粒杂质,通过第一高压泵对一级ro渗透装置增压,并通过一级ro渗透装置反渗透过滤出初级纯水及初级浓水,初级纯水储存于中间水箱,初级浓水储存于初级浓水箱;

步骤3、二级反渗透过滤,中间水箱内的初级纯水依次经过二级高压泵、二级ro渗透装置、ro纯水箱后制备并储存二级纯水,中间水箱内的水通过二级高压泵后进入二级ro渗透装置进行反渗透过滤,并通过二级ro渗透装置反渗透过滤出二级纯水及二级浓水,二级纯水储存于ro纯水箱,且二级浓水储存于二级浓水箱;

步骤4、edi进水处理,通过edi进行深度除盐后得到第一超纯水;

步骤5、uv杀菌处理,通过uv杀菌装置对经过edi处理后的第一超纯水,用于消灭水中细菌、病毒;

步骤6、抛光混床处理,通过抛光混床内混合离子交换树脂对经过步骤5后的第一超纯水进一步提纯并制备超纯水,实现水质导电率为19.6s/cm;

步骤7、对介质过滤装置、及活性碳过滤装置反冲洗,通过活性炭过滤装置进水端的第一压力计检测进入活性炭过滤装置中水的压力,并通过活性碳过滤装置出水端的第一流量计对经过活性碳过滤装置的水进行计量,通过超纯水装置制备内与第一压力计、第二压力计电信号连接的控制装置接收信号,进行计算判断,当需要进行反冲洗时,初级浓水箱内的初级浓水通过第一反冲洗泵输送至活性碳过滤装置及介质过滤装置的出水端,实现对活性碳过滤装置、介质过滤装置反冲洗;

步骤8、对一级ro过滤装置的反冲洗,通过一级ro过滤装置进水端的第二压力计检测进入一级ro过滤装置中水的压力,并通过一级ro过滤装置的第二流量计进行流量计量,通过控制装置接收第二压力计及第二流量计的信号,进行计算判断,当需要进行反冲洗时,二级浓水箱内的二级浓水通过第二反冲洗泵输送至一级ro过滤装置的初级浓水出水端,并关闭初级纯水出水端,实现对一级ro过滤装置反冲洗;

步骤9、对二级ro过滤装置的反冲洗,通过二级ro过滤装置进水端的第三压力计检测进入二级ro过滤装置中水的压力,并通过二级ro过滤装置的第三流量计进行流量计量,通过控制装置接收第三压力计及第三流量计的信号,进行计算判断,当需要进行反冲洗时,ro纯水箱内的二级纯水通过第三反冲洗泵输送至二级ro过滤装置的二级浓水出水端,并关闭二级纯水出水端,实现对二级ro过滤装置反冲洗。

本发明的进一步设置为:在步骤1中,原水进入介质过滤装置前,对原水添加絮凝剂,通过凝聚和絮凝,水中的溶胶状态杂质形成较大的絮凝体,并通过介质过滤器过滤。

本发明的进一步设置为:在步骤2中,在水进入一级ro过滤装置前,对水添加阻垢剂,通过阻垢剂防止难溶盐在反渗透膜上析出。

本发明的进一步设置为:在步骤2中,对中间水箱中的初级纯水添加氢氧化钠。

本发明的进一步设置为:步骤6中,混床处理的产水量设置在0.5t/h—9.8t/h之间;所述的混床处理的反复次数控制在一次至三次。

本发明的进一步设置为:在步骤6中,在第一超纯水进入混床处理时,先通过toc脱除器除去分解水中高分子有机物。

本发明的进一步设置为:在步骤7中,对活性碳过滤装置、介质过滤装置进行反冲洗时,加热进入活性碳过滤装置、介质过滤装置的初级浓水;在步骤8中,对一级ro过滤装置进行反冲洗时,加热进入一级ro过滤装置的二级浓水;在步骤9中,对二级ro过滤装置进行反冲洗时,加热进入二级ro过滤装置的二级纯水。

本发明的进一步设置为:在步骤7中,初级浓水进入活性碳过滤装置及介质过滤装置的进入端均设置有控制阀,实现初级浓水对活性碳过滤装置和/或介质过滤装置进行反冲洗。

综上所述,本发明具有以下有益效果:

通过上述步骤,实现原水依次经过原水过滤、一级反渗透过滤、二级反渗透过滤、edi进水处理、uv杀菌处理、抛光混床处理,提纯至水质导电率为19.6s/cm的超纯水;另外通过第一压力计、第二压力计、第三压力计可分别检测活性炭过滤装置、一级ro过滤装置、二级ro过滤装置进水的压力,并通过控制装置控制对应原水增压泵、一级高压泵、二级高压泵运作,实现保持活性炭过滤装置、一级ro过滤装置、二级ro过滤装置进水的压力稳定,方便后续检测过滤流量,进而判断是否需要进行反冲洗。即通过第一流量计、第二流量计、第三流量计检测检测活性碳过滤装置出水端、一级ro过滤装置初级纯水端、二级ro过滤装置二级纯水端的出水流量,并将信息传输至控制装置,通过控制装置进行计算判断,当流量低于预设值时,则说明对应的过滤装置需要进行反冲洗。

通过上述方案可以精确判断何时需要进行反冲洗,避免反冲洗过度频繁而影响超纯水制备效率,或者反冲洗不及时而导致超纯水制备效率低下。

另外通过加热装置加热用于反冲洗的初级浓水、二级浓水及二级纯水,通过加热后的初级浓水、二级浓水及二级纯水可有效提高反冲洗的性能和效率,延长设备耗材的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的系统流程图;

图2是本发明中超纯水制备流程图;

图3是本发明的控制框图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合图示与具体实施例,进一步阐述本发明。

如图1至图3所示,本发明提出的一种实验室超纯水装置制备及清洗工艺,具备如下步骤:

步骤1、原水过滤,原水箱内的水通过原水增压泵输送依次输送至介质过滤装置、活性炭过滤装置,原水依次通过介质过滤装置除去水中悬浮颗粒及胶体物质,实现对水的初步净化,可达到有介质过滤装置排出水的污染指数sdi稳定在5以下;通过活性炭过滤装置除去水中的有机物和异味,并吸附水中的余氯,可有效防止一级ro过滤装置及二级ro过滤装置中的ro反渗透膜被氧化,延长ro反渗透膜的使用寿命。

并且在此步骤中,原水进入介质过滤装置前,对原水添加絮凝剂,絮凝剂是丙烯酰胺单体在引发剂的作用下均聚所得聚合物的统称,为现有技术。通过凝聚和絮凝,水中的胶体物质形成较大的絮凝体,并通过介质过滤器过滤。胶体物质主要是铁、铝和硅的化合物和植物或动物的肢体腐烂和分解而成的腐殖物,通过絮凝剂有利于促进胶体物质。

步骤2、一级反渗透过滤,经过活性炭过滤装置的水依次经过保安过滤器、第一高压泵、一级ro渗透装置、中间水箱后制备并储存初级纯水,水经过保安过滤器除去水中大颗粒杂质,通过第一高压泵对一级ro渗透装置增压,并且第一高压泵增压后,保持一级ro渗透装置进水端相对稳定的压力,并通过一级ro渗透装置内的ro反渗透膜实现渗透过滤出初级纯水,初级纯水通过一级ro渗透装置的初级纯水出水端排出,另外通过初级浓水出水端排出初级浓水,初级纯水储存于中间水箱,初级浓水储存于初级浓水箱,实现一级反渗透过滤效果,另外通过保安过滤器,可以避免大于5μm的颗粒进入一级ro渗透装置,有效延长ro反渗透膜使用寿命。

在此步骤中,在水经过活性碳过滤装置后并进入一级ro过滤装置前,对水添加阻垢剂,通过阻垢剂防止难溶盐在反渗透膜上析出。阻垢剂主要包括有机分散物、有机络合物、单原子氧羟基聚合物等,为现有技术,能有效防止水垢、微生物粘体的形成、提高系统的脱盐率、产水量。在初级纯水储存与中间水箱后,对中间水箱中添加氢氧化钠。通过氢氧化钠可与初级纯水中的二氧化碳反应,产生碳酸钠,便于后续步骤中除去碳酸根离子和氢氧根离子,即实现除去水中二氧化碳。

步骤3、二级反渗透过滤,中间水箱内的初级纯水依次经过二级高压泵、二级ro渗透装置、ro纯水箱后制备并储存二级纯水,中间水箱内的水通过二级高压泵后进入二级ro渗透装置进行反渗透过滤,即通过二级ro渗透装置内的ro反渗透膜进行过滤,除去初级纯水中的离子,进一步提纯,并通过二级ro渗透装置反渗透过滤出二级纯水及二级浓水,二级纯水储存于ro纯水箱,且二级浓水储存于二级浓水箱。

步骤4、edi进水处理,通过edi进行深度除盐后得到第一超纯水。edi装置将离子交换树脂充夹在阴/阳离子交换膜之间形成edi单元。edi装置中将一定数量的edi单元间用网状物隔开,形成浓水室。又在单元组两端设置阴/阳电极。在直流电的推动下,通过淡水室水流中的阴阳离子分别穿过阴阳离子交换膜进入到浓水室而在淡水室中去除,进而得到第一超纯水。

步骤5、uv杀菌处理,通过uv杀菌装置对经过edi处理后的第一超纯水,用于消灭水中细菌、病毒。通过uv杀菌装置中的杀菌灯实现对第一超纯水中的细菌、病毒的消杀,并且uv杀菌装置成本低、杀菌效果好的特点。

步骤6、抛光混床处理,通过抛光混床内混合离子交换树脂对经过步骤5后的第一超纯水进一步提纯并制备超纯水,实现水质导电率为19.6s/cm。在第一超纯水进入混床处理时,先通过toc脱除器除去分解水中高分子有机物。并且混床处理的产水量设置在0.5t/h—9.8t/h之间;所述的混床处理的反复次数控制在一次至三次。

步骤7、对介质过滤装置、及活性碳过滤装置反冲洗,通过活性炭过滤装置进水端的第一压力计检测进入活性炭过滤装置中水的压力,并通过活性碳过滤装置出水端的第一流量计对经过活性碳过滤装置的水进行计量,通过超纯水装置制备内与第一压力计、第二压力计电信号连接的控制装置接收信号,进行计算判断,控制装置主要包括plc控制器及相关电路,为现有技术。即通过第一压力计检测活性炭过滤装置进水端的压力,保持活性炭过滤装置进水端保持稳定压力,并通过第一流量计对活性碳过滤装置出水端进行流量计量,当活性炭过滤装置出水端的流量低于预设值时,则说明需要进行反冲洗。当需要进行反冲洗时,初级浓水箱内的初级浓水通过第一反冲洗泵输送至活性碳过滤装置及介质过滤装置的出水端,并由活性炭过滤装置的出水端流入至活性炭过滤装置的进水端、由介质过滤装置的出水端流入至介质过滤装置的进水端,实现对活性碳过滤装置、介质过滤装置反冲洗。

在此步骤中,为实现对活性碳过滤装置或介质过滤装置实现单独冲洗,初级浓水进入活性碳过滤装置及介质过滤装置的进入端均设置有控制阀,实现初级浓水对活性碳过滤装置和/或介质过滤装置进行反冲洗。当需要对活性碳过滤装置或介质过滤装置进行单独反冲洗时,可以通过两个控制阀实现单独反冲洗。

步骤8、对一级ro过滤装置的反冲洗,通过一级ro过滤装置进水端的第二压力计检测进入一级ro过滤装置中水的压力,并通过一级ro过滤装置的第二流量计进行流量计量,通过控制装置接收第二压力计及第二流量计的信号,进行计算判断。通过第二压力计测量一级ro过滤装置进水端的压力,方便保持一级ro过滤装置水压稳定,并通过第二流量计测量一级ro过滤装置初级纯水出水端的流量,当一级ro过滤装置初级纯水出水端的流量低于预设值时,则需要进行反冲洗。当需要进行反冲洗时,二级浓水箱内的二级浓水通过第二反冲洗泵输送至一级ro过滤装置的初级浓水出水端,同时关闭初级纯水出水端,实现对一级ro过滤装置反冲洗。

步骤9、对二级ro过滤装置的反冲洗,二级ro过滤装置的反冲洗与步骤8中对一级ro过滤装置的反冲洗方案一致,通过二级ro过滤装置进水端的第三压力计检测进入二级ro过滤装置中水的压力,并通过二级ro过滤装置的第三流量计进行流量计量,通过控制装置接收第三压力计及第三流量计的信号,进行计算判断。即通过第三压力计测量二级ro过滤装置进水端的压力,方便保持二级ro过滤装置水压稳定,并通过第三流量计测量二级ro过滤装置二级纯水出水端的流量,当二级ro过滤装置初级纯水出水端的流量低于预设值时,则需要进行反冲洗。当需要进行反冲洗时,ro纯水箱内的二级纯水通过第三反冲洗泵输送至二级ro过滤装置的二级浓水出水端,并关闭二级纯水出水端,实现对二级ro过滤装置反冲洗。

在本实施例中,控制装置电连接有用于加热反冲洗时的初级浓水、二级浓水及二级纯水的加热器,加热器可分别为第一加热器、第二加热器、第三加热器,加热器连接于相应的反冲洗管道中。在步骤7中,对活性碳过滤装置、介质过滤装置进行反冲洗时,加热进入活性碳过滤装置、介质过滤装置的初级浓水;在步骤8中,对一级ro过滤装置进行反冲洗时,加热进入一级ro过滤装置的二级浓水;在步骤9中,对二级ro过滤装置进行反冲洗时,加热进入二级ro过滤装置的二级纯水。

通过上述步骤,实现原水依次经过原水过滤、一级反渗透过滤、二级反渗透过滤、edi进水处理、uv杀菌处理、抛光混床处理,提纯至水质导电率为19.6s/cm的超纯水;另外通过第一压力计、第二压力计、第三压力计可分别检测活性炭过滤装置、一级ro过滤装置、二级ro过滤装置进水的压力,并通过控制装置控制对应原水增压泵、一级高压泵、二级高压泵运作,实现保持活性炭过滤装置、一级ro过滤装置、二级ro过滤装置进水的压力稳定,方便后续检测过滤流量,进而判断是否需要进行反冲洗。即通过第一流量计、第二流量计、第三流量计检测检测活性碳过滤装置出水端、一级ro过滤装置初级纯水端、二级ro过滤装置二级纯水端的出水流量,并将信息传输至控制装置,通过控制装置进行计算判断,当流量低于预设值时,则说明对应的过滤装置需要进行反冲洗。通过上述方案可以精确判断何时需要进行反冲洗,避免反冲洗过度频繁而影响超纯水制备效率,或者反冲洗不及时而导致超纯水制备效率低下。另外通过加热装置加热用于反冲洗的初级浓水、二级浓水及二级纯水,通过加热后的初级浓水、二级浓水及二级纯水可有效提高反冲洗的性能和效率,延长设备耗材的使用寿命。

在本文中,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便,因此不能理解为对本发明的限制。

在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,除了包含所列的那些要素,而且还可包含没有明确列出的其他要素。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

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