混合式水对水压力储水罐与高回收率反渗透系统及提高反渗透净水回收率的方法与流程

本发明涉及一种储水罐，特别是一种混合式水对水压力储水罐；本发明还涉及使用前述混合式水对水压力储水罐的一种高回收率反渗透系统，以及一种提高反渗透净水回收率的方法。

背景技术：

传统净水机或反渗透净水机，所采用五级过滤或多级过滤，第一级为PP棉滤芯，第二级前置颗粒炭滤芯，第三级为压缩活性炭滤芯，第四级为核心的反渗透膜滤芯，第五级为后置活性炭（小T33），…等。原水在制水工作运行中，在反渗透膜滤芯后端分为两路排出，在纯水出口水路排出滤芯后直接排出整机饮用；或增加储水桶储存，然后排出整机饮用；或在最末端再增加过滤滤芯，再排出整机饮用。浓水端（或叫废水端）经过废水比例阀后直接排出整机系统；或在废水端增加循环直接到反渗透膜滤芯前端进水管路某处，进行浓水在循环利用。

但是上述市场常规反渗透净水系统，对于浓水经过废水排放阀直接排除的系统，往往较为多的浓水排放，低回收率（20--30%），严重的水资源浪费；对于浓水经过微废水比例阀直接排出的系统，虽提高了系统回收率，但往往降低了RO膜滤芯中浓水的排放量和流速，会增加纯水的TDS值，同时浓水流速降低导致浓差极化，使滤芯结垢，导致滤芯寿命被严重缩短，不利于纯水水质的保证和滤芯寿命的利用；对于采用浓水回流，二次经过前置滤芯过滤和反渗透膜滤芯过滤的系统，因为较高的回流水水质，使反渗透膜长期浸泡在较高水质的环境中，虽提高了整机的回收率，但是增加了反渗透膜正常工作的压力，较高TDS值的水质容易造成反渗透膜结垢或发生堵塞，进而缩短了反渗透膜的使用寿命。同时对于采用浓水回流，浓水有可能进入自来水系统，产生了无法评估的风险，是需要绝对禁止的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种结构设计巧秒，能有效地回收，可以实现浓水二次利用的混合式水对水压力储水罐。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种高回收率反渗透系统，该系统能有效地回收浓水再利用，通过频繁/高速大流量冲洗RO膜，有效防止RO膜污堵，提高系统的回收率。

本发明所要解决的再一个技术问题是提供了一种提高反渗透净水回收率的方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种混合式水对水压力储水罐，包括：

储水罐体，储水罐体上设有2个混合水进出口；

纯水囊，设在储水罐体内，纯水囊上设有1个伸出储水罐体外的纯水进出口；纯水囊内设有纯水腔；

储水罐体与纯水囊之间设有混合水腔（混合水通道也是混合水腔的一种形式）。

本发明所述的混合式水对水压力储水罐，其进一步优选的技术方案是：

所述的储水罐体为立式罐体，2个混合水进出口所在的水平面之间的距离不小于储水罐体高度的1/2。通过该技术方案可以保证充分进行混合水的混合。最优选将2个混合水进出口分别设在储水罐体的顶部和底部。

本发明所述的混合式水对水压力储水罐，其进一步优选的技术方案是：

所述的储水罐体为卧式罐体，2个混合水进出口之间的最短距离不小于储水罐体长度或高度的1/2。最优选将2个混合水进出口分别设在储水罐体的左端部和右端部。

本发明所述的混合式水对水压力储水罐，其进一步优选的技术方案是：

2个混合水进出口中，1个用于浓水或自来水或RO膜滤芯清洗水的输入，1个用于混合水的输出。

本发明为反渗透净水机提供了混和式水对水压力储水罐，浓水、冲洗水通过其所设的1个混合水进出口进入混合水腔储存，形成混合水，挤压水囊5，混合水的体积/压力可以随工艺进水/取水而变化。混合水可以由所设的另1个混合水进出口排出储水罐体，进入RO反渗透系统再次制纯水，或者排出系统。

纯水腔用于储存RO反渗透系统产生的纯水，通过纯水进出口进入，其体积是可变的，储存的纯水在混合水的挤压下排出可供用户使用。

发明人发现，混和式水对水压力储水罐的应用具有以下显著的优点：

1、可以降低RO膜滤芯纯水出口、浓水出口压力，使RO膜背压接近于零。

2、可以收集、储存浓水和冲洗水，实现RO系统二次制取纯水，有效提高纯水回收率。

3、可以实现频繁/高速大流量冲洗RO膜且不浪费水，有效防止RO膜污堵，降低了RO膜结垢风险。

4、可以高速度大流量排出纯水，用户体验好。

5、可以把纯水囊中的纯水彻底排空，没有死水。

进一步地，本发明还提供了一种高回收率反渗透系统，包括：

混合式水对水压力储水罐，如以上技术方案所述；

RO膜滤芯，设有RO膜进水口，浓水出口和纯水出口；

自来水供水管路，设有增压泵，与进水口连接；

浓水回收管路，连接浓水出口与储水罐体上的1个混合水进出口；

纯水管路，一端连接纯水出口，另一端接入纯水囊与/或纯水供水端；

混合水二次回用管路，一端连接储水罐体上的另1个混合水进出口，另一端连接自来水供水管路。

本发明所述的一种高回收率反渗透系统，其进一步优选的技术方案是：在混合水二次回用管路上设有TDS传感器或水质传感器。

本发明所述的一种高回收率反渗透系统，其进一步优选的技术方案是：在混合水二次回用管路上连接设有浓水排出管路，浓水排出管路上设有浓水排出阀。

本发明所述的一种高回收率反渗透系统，其进一步优选的技术方案是：在浓水回收管路上连接也设有浓水排出管路，浓水排出管路上设有高浓水排放阀。

本发明高回收率反渗透系统中，当各管路上所设的电磁阀、电动阀为单向截止阀时，需要在浓水排出管路上、纯水管路、自来水供水管路和混合水二次回用管路设置单向阀。当各管路上所设的电磁阀、电动阀为双向截止阀时，单向阀可以省略。

本发明所述的一种高回收率反渗透系统，其进一步优选的技术方案是：所述的混合水二次回用管路接在增压泵前程的自来水供水管路上。

本发明所述的一种高回收率反渗透系统，其进一步优选的技术方案是：在混合水二次回用管路上设有二次浓水转换阀和单向阀。

本发明所述的一种高回收率反渗透系统，其进一步优选的技术方案是：在自来水供水管路上还设有预处理过滤系统。

本发明所述的一种高回收率反渗透系统，其进一步优选的技术方案是：自来水供水管路上设有一次转换阀和单向阀。在二次制水时，一次转换阀和单向阀关闭，防止二次浓水进入自来水系统。

本发明所述的一种高回收率反渗透系统，其进一步优选的技术方案是：在纯水管路上还设有后置处理过滤系统。

另外，本发明还提供了一种提高反渗透净水回收率的方法：该方法应用混合式水对水压力储水罐中的混合水，为二次制水提供源水和挤压纯水囊的传压介质。

本发明所述的提高反渗透净水回收率的方法，可以利用前述技术方案中中任何一项所述的高回收率反渗透系统，其具体方法是：将来自RO膜滤芯的浓水或者RO膜滤芯清洗水通过混合式水对水压力储水罐所设的1个混合水进出口输入到混合水腔后，在对纯水囊形成挤压的同时，将输入的水与混合水腔内原有的水进行混合，形成混合水后从混合式水对水压力储水罐所设的另1个混合水进出口输出，并返回至RO膜滤芯中进行二次制水。

本发明所述的一种提高反渗透净水回收率的方法，其进一步优选的技术方案是：按所述方法进行一段时间的循环制水后，通过设定输出的混合水的TDS标准，或水质标准，或压力标准，或者通过控制循环制水时间标准来判断继续回收利用与排放。

按本发明所述方法进行一段时间的循环制水后，通过设定输出的混合水的TDS标准，或者通过控制循环制水时间标准来判断是否打开废水比阀；打开废水比阀实现RO膜滤芯冲洗，冲洗水流入混合水腔中。完全打开废水比阀可以实现频繁/高速大流量冲洗RO膜，有效防止RO膜污堵，降低了RO膜结垢风险。而且冲洗水储存在储水罐体与纯水囊之间的混合水腔中，且不浪费水，冲洗水和浓水形成混合水并返回至RO膜滤芯中进行二次制水。本发明方法可以通过选用更大流量废水比阀和更大流量的增压泵（如75加仑的RO反渗透膜匹配100加仑的增压泵），实现高速大流量冲洗RO膜，有效防止RO膜污堵。

本发明提供的高回收率反渗透系统，应用混合式水对水压力储水罐中的混合水，为二次制水提供源水和挤压纯水囊的传压介质。混合水排出后进入RO反渗透系统的增压泵前进行二次制水，或者经浓水排出阀排出。

本发明方法中，冲洗水和浓水形成混合水并返回至RO膜滤芯中进行二次制水，二次制水产生的纯水继续输送到纯水囊内的纯水腔中储存。随着二次制水的持续，储水罐体与纯水囊之间的混合水腔中的混合水体积不断减少，纯水囊内的纯水腔的纯水持续增加，纯水囊体积也同步增加，在控制系统的作用下，不断制取纯水，排出高TDS值的浓水，直到达到控制系统的设定数值，实现纯水的最大化存储。

本发明方法中：可以在控制系统的作用下，用户在取用纯水时，同时系统在制纯水，用户取的水是纯水囊中的储存的纯水和系统在制纯水的叠加，可以实现一次最大取用纯水量超过纯水囊纯水体积15--25%。在控制系统的作用下，用户在取用纯水时，同时系统在制纯水，一次制水产生的浓水进入储水罐体与纯水囊之间的混合水腔中，混合水体积迅速增加，挤压纯水囊迅速排出纯水，纯水囊中储存的纯水的排出和系统在制纯水排出的叠加，排出纯水的速度是一般RO系统的300--400%，使用户快速取水，获得更好的体验。

与现有技术相比，本发明混合式水对水压力储水罐及高回收率反渗透系统能有效地回收浓水再利用，通过频繁/高速大流量冲洗RO膜，有效防止RO膜污堵，提高系统的回收率。增加反渗透系统的产水率、回收率，降低反渗透膜结垢概率，提升系统使用寿命，同时排出纯水的速度是一般反渗透系统的300--400%，快速取水，一次最大取用纯水量超过纯水囊纯水体积15--25%，使用户获得更好的体验。本发明系统的回收率可以达到60%-80%，比普通反渗透净水机的回收率提高2倍以上，同时还可以根据当地原水TDS值的不同可以设定纯水的不同，可以最大程度的提高整机的工作效率和使用寿命，最大程度的节约用水。

附图说明

图1为本发明混合式水对水压力储水罐的一种结构示意图；

图2为本发明高回收率的反渗透系统的一种结构示意图。

具体实施方式

以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

实施例1，参照图1，一种混合式水对水压力储水罐，包括：

储水罐体1，储水罐体1上设有2个混合水进出口3；

纯水囊2，设在储水罐体1内，纯水囊2上设有1个伸出储水罐体1外的纯水进出口4；纯水囊2内设有纯水腔6；

储水罐体1与纯水囊2之间设有混合水腔5。

所述的储水罐体1可以设计为立式罐体，2个混合水进出口3所在的水平面之间的距离不小于储水罐体1高度的1/2。通过控制2个混合水进出口3所在的水平面之间的距离，可以实现混合水的混合程度控制，从设计上来说，混合得越充分越好，也就是2个混合水进出口3之间的行程越长越好。最佳的2个混合水进出口3的设计方案是：2个混合水进出口3分别设在储水罐体1的顶部和底部，参照图1所示。这样，不仅可以保证行程，也方便加工与安装。储水罐体1的形状可以按设计任意设计，包括柱体，球体等等。

所述的储水罐体1还可以设计为卧式罐体，2个混合水进出口3之间的最短距离不小于储水罐体1长度或高度的1/2。这也是从混合得越充分越好的出发点进行设计的。最佳2个混合水进出口3的设计方案是：2个混合水进出口3分别设在储水罐体1的左端部和右端部。

所述的混合式水对水压力储水罐的2个混合水进出口3中，1个用于浓水或自来水或RO膜滤芯清洗水的输入，另1个用于混合水腔5中混合水的输出。应用时，所输入的水主要来自RO膜滤芯的排出，在后面的高回收率反渗透系统实施例会具体谈到。

实施例2，参照图2，一种高回收率反渗透系统，包括：

混合式水对水压力储水罐7，如实施例1所述；

RO膜滤芯8，设有进水口81，浓水出口82和纯水出口83；

自来水供水管路10，设有增压泵18，与进水口81连接；自来水供水管路10上还设有一次净水转换阀V1；

浓水回收管路9，连接浓水出口82与储水罐体1上的1个混合水进出口3；浓水回收管路9上还设有废水比阀V2；

纯水管路16，一端连接纯水出口83，另一端接入纯水囊2与/或纯水供水端；纯水管路16上还设有纯水出口阀V5；

混合水二次回用管路13，一端连接储水罐体1上的另1个混合水进出口3，另一端连接自来水供水管路10。混合水二次回用管路13还设有二次浓水转换阀V3，以及TDS传感器15或水质传感器。在混合水二次回用管路13上还连接设有浓水排出管路14，浓水排出管路14上设有浓水排出阀V4。

在浓水回收管路9上连接也设有浓水排出管路14，浓水排出管路14上设有高浓水排放阀V6。

在浓水排出管路14上、纯水管路16、自来水供水管路10和混合水二次回用管路13上均设有单向阀12。

所述的混合水二次回用管路13接在增压泵18前程的自来水供水管路10上。

在自来水供水管路10上还可以设有预处理过滤系统11。

在纯水管路16上还可以设有后置处理过滤系统17。

实施例3，一种提高反渗透净水回收率的方法：该方法应用实施例1所述的混合式水对水压力储水罐7中的混合水，为二次制水提供源水和挤压纯水囊的传压介质。

实施例4，参照图2，一种提高反渗透净水回收率的方法：该方法利用实施例2所述的高回收率反渗透系统，将来自RO膜滤芯8的浓水或者RO膜滤芯清洗水通过混合式水对水压力储水罐7所设的1个混合水进出口3输入到混合水腔5后，在对纯水囊2形成挤压的同时，将输入的水与混合水腔5内原有的水进行混合，形成混合水后从混合式水对水压力储水罐1所设的另1个混合水进出口3输出，并返回至RO膜滤芯8中进行二次制水。

按所述方法进行一段时间的循环制水后，通过设定输出的混合水的TDS标准，或水质标准，或压力标准，或者通过控制循环制水时间标准来判断继续回收利用与排放。

按所述方法进行一段时间的循环制水后，通过设定输出的混合水的TDS标准，或者通过控制循环制水时间标准来判断是否打开废水比阀V2；打开废水比阀V2实现RO膜滤芯8冲洗，冲洗水流入混合水腔5中。

实施例5，利用高回收率反渗透系统进行的制水实验，该实验使用实施例2所述的高回收率反渗透系统，参照图2；

一、制纯水过程如下：

1、一次制水过程：增压泵18、一次净水转换阀V1打开，系统运行如下：自来水→预处理过滤系统11→增压泵18→RO膜滤芯8→纯水出口83→混合式水对水压力储水罐7的纯水进出口4→混合式水对水压力储水罐7的纯水囊2进行制水/储存纯水，达到纯水出口压力P2设定值后系统停机。同时通过的RO膜滤芯8产生的浓水经浓水出口82→废水比阀V2→混合式水对水压力储水罐7的混合水进出口3→混合式水对水压力储水罐7混合水腔5储存浓水。

2、二次制水：增压泵18、二次浓水转换阀V3打开，系统运行如下：混合式水对水压力储水罐7混合水腔5内混合水通过混合水进出口3→TDS传感器15→二次浓水转换阀V3→增压泵18→RO膜滤芯8→纯水出口83→混合式水对水压力储水罐7的纯水进出口4→混合式水对水压力储水罐7的纯水囊2进行制水/储存纯水，达到设定时间后停机。同时通过RO膜滤芯8的浓水出口82→废水比阀V2→混合式水对水压力储水罐7的混合水进出口3→混合式水对水压力储水罐7混合水腔5储存浓水。

3、冲洗RO膜: 达到控制系统设定时间或TDS冲洗设定数值，系统进入冲洗状态。增压泵18、一次净水转换阀V1、废水比阀V2打开，自来水→预处理过滤系统11→一次净水转换阀V1→增压泵18→RO膜滤芯8→浓水出口82→废水比阀V2→混合式水对水压力储水罐7的混合水进出口3→混合式水对水压力储水罐7混合水腔5充入净水（自来水通过预处理过滤系统后定义为净水），净水与浓水形成混合水。

4、排浓水：浓水排出阀V4打开，混合式水对水压力储水罐7混合水腔5→浓水排出阀V4→单向阀12，浓水排出系统。

按照本实施例的实验，自来水TDS为300ppm情况下，以配100加仑增压泵为例，每分钟流量800ml；以配75加仑RO膜滤芯，每分钟纯水产量为197ml。

二、系统运行说明如下：

建立初始工况：混合式水对水压力储水罐7的纯水囊2充满纯水7000ml，混合水腔5排空，P1/P2压力为0.05MPa。当纯水囊2的纯水量小于6000ml，系统自动补充平衡（平衡范围：6000ml≤纯水囊（2）≤7000ml)并且冲洗，设定回收率为60%。

第一次打开纯水出口阀V5，从混合式水对水压力储水罐7取L（假设为1600ml）体积纯水的同时，系统自动进行一次制水，增压泵18、一次净水转换阀V1打开，自来水经过系统向混合式水对水压力储水罐7的纯水囊2直接制取纯水，向混合式水对水压力储水罐7混合水腔5充入浓水。

从纯水出口取出纯水1600ml用时间2min，速度为800ml/min（普通RO机197ml/min) 。

一次制水的时间为2min，向混合式水对水压力储水罐7的纯水囊2制纯水394ml，向混合式水对水压力储水罐7混合水腔5充入浓水1206ml，混合水腔5的浓水的TDS值为450ppm左右。从混合式水对水压力储水罐7取出纯水1600ml同时又充入1600ml自来水进入系统，维持系统混合式水对水压力储水罐7中混合水腔5与纯水腔6的压力平衡。

在控制系统的控制下（设定回收率为60%），一次制水完成后，自动进行二次制水2.873min，二次制水过程中制纯水566ml。二次制水完成后，混合水腔5浓水为640ml，其TDS为900ppm左右。纯水腔6的纯水=7000-1600+394+566=6360ml。

第二次打开纯水出口阀V5，从混合式水对水压力储水罐7取纯水，体积为假设为1600ml，在控制系统的控制下(设定回收率为60%，），系统自动进行一次制水、二次制水，制水结束后，混合水腔5内的混合水为640ml+640ml=1280ml，纯水腔6的纯水=6360-1600+394+566=5720ml。

两次从向混合式水对水压力储水罐7取纯水后，纯水腔6的纯水=5720ml小于系统自动补充平衡设定值6000ml，达到控制系统设定时间或TDS冲洗设定数值。系统自动冲洗RO膜滤芯8，排出混合水腔5中高TDS浓水1280ml。冲洗RO膜滤芯8的水储藏在混合水腔5中，同时进行一次制水和二次制水，二次制水完成后，纯水腔6的纯水=5720+768=6488ml。混合水腔5里面是浓水和冲洗水的混合水=512ml，符合平衡范围，系统自动待机，等待下次从混合式水对水压力储水罐7取纯水。

混合水腔5里面是浓水和冲洗水的混合水与取用纯水量和取用纯水次数有关，TDS在300ppm—900ppm左右波动。

一次最大取用纯水量大且速度快，计算如下：一次最大取用纯水量：7000ml+(7000/800)*197=8723ml，用时用时：7000/800=8.75min。纯水囊2内充满纯水（7000ml），混合水腔5排空，P1/P2压力0.05Mpa。