反渗透系统的制作方法

专利名称：反渗透系统的制作方法
反渗透系统对于相关申请的交叉引用本申请要求基于35U. S. C. § 119对于在2008年1月28日提交的美国临时专利申 请No. 61/062，611的优先权，该申请的全部内容包括在本文作为参考。
背景技术：
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。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。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。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
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。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。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。


图1是根据本发明一个实施例的反渗透系统的立体图。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。图3是图1的反渗透系统的另一个立体图。图4是图1的反渗透系统的另一个立体图。图5是图1的反渗透系统的另一个立体图。图6是图1的反渗透系统的另一个立体图。图7是图1的反渗透系统的另一个立体图。图8是图1的反渗透系统的歧管的详细立体图。图9A是根据本发明另一个实施例的反渗透系统的前视图。图9B是图9A的反渗透系统的侧视图。图9C是图9A的反渗透系统的俯视图。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。图IlA是根据本发明一个实施例的反渗透模块的剖视图。图IlB是根据本发明另一个实施例的反渗透模块的剖视图。图IlC是根据本发明另一个实施例的反渗透模块的剖视图。图IlD是根据本发明一个实施例的图IlC的反渗透模块的剖视图。图IlE是根据本发明另一个实施例的图IlC的反渗透模块的剖视图。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。图12B是图12A的反渗透系统的左视图。图12C是图12A的反渗透系统的右视图。图13A是根据本发明一个实施例的流动路径的示意性说明。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。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。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。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。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。图16B是图16A的稀释混合阀的立体仰视图。图17是根据本发明另一个实施例的稀释混合阀的立体图。图18是图17的稀释混合阀的变速柱的立体图。图19A是供图17的变速柱使用的变速盘的立体俯视图。图19B是图19A的变速盘的立体仰视图。
图20是图16的稀释混合阀组件的剖视图。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。图21B是根据本发明一个实施例用来编程反渗透系统的控制器的程序的流程图。
具体实施例方式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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。
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。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。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。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。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。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—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。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。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。生(进给) 水TDS最大回收 率[%比值在规定回收率下渗透水和除去物体积渗遠水除去物渗透水比除去物盎司毫升盎司毫升0 - 20080.01比0.2580.080020.0200201-25077.41t匕0.2977.477422.6226251-30072.81比0.3772.872827.2272301-35068.31比0.4668.368331.7317351-40063.81比0.5763.859336.2362401-45059.31比0.6959.354740.7407451-50054.71比0.8354.750245.3453501-55050.21比0.9950.245749.8498551-60045.71比1.1945.741254.3543601-65041.21t匕1.4341.236758.8588651-70036.71比1.7336.732163.3633701-75032.11比2.1132.132167.9679751-100030.01t匕2.3330.030070.0700 表1 性能特性反渗透系统10可包括安全装置，如保护反渗透模块20和管道连接免于破裂的压 力开关和防止高和低温度的温度探针。TDS仪器的温度限制也可被选择，并且公开在用户手 册中。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。
权利要求
一种反渗透系统，包括给水进口；反渗透模块，该反渗透模块联接到所述给水进口，该反渗透模块产生渗透水，该反渗透模块将所述渗透水提供到渗透水出口；以及至少一个混合阀，该至少一个混合阀联接到所述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；所述至少一个混合阀能够被调节，以在混合水中实现所需的总溶解固体(TDS)水平。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括TDS传感器，该TDS传感器能够检测在混合水中 的当前TDS水平。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述至少一个混合阀基于由所述TDS传感器检测 的当前TDS水平而被自动地调节。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个混合阀在安装和定期维护的至少 一个期间被手动地调节。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括定位在所述至少一个混合阀上游的至少一个压 力控制阀。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括定位在所述给水进口上游的温度混合阀，以便 对于季节变化调节进给水温度。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述进给水是与硬水相混合的软化水，以借助于 最小上游软化使可维持回收率最大。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所需的TDS水平是约130TDS，以提供在咖啡、蒸 气加压煮出的浓咖啡以及蒸汽的至少一个中使用的混合水。
9.根据权利要求1所述的系统，还包括定位在所述反渗透模块上游的碳过滤器。
10.根据权利要求1所述的系统，还包括定位在所述反渗透模块上游的增压泵和定位 在所述反渗透模块下游的渗透泵。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述增压泵和渗透泵共享共用马达。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述共用马达是变速电机和无刷直流马达的 至少一种。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，反渗透模块包括接收浓缩水的盐水端口，该盐 水端口联接到限流器上。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述限流器被控制成根据当地给水质量而设 置系统回收百分率。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，浓缩水的一部分返回到所述给水进口。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述反渗透模块中的反渗透膜至少被渗透水冲洗。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，当大体没有对于渗透水的需求时，所述反渗透 膜被冲洗。
18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述反渗透膜由渗透水和进给水的组合来冲洗。
19.根据权利要求16所述的系统，其中，在用于结垢的诱导时间到期之前，同时系统是闲置的，所述反渗透膜被冲洗。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述用于结垢的诱导时间是约两小时。
21.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述反渗透模块中的反渗透膜包括预处理介 质，该预处理介质包括沉积物、碳以及水垢控制介质的至少一种。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述水垢控制介质定位在所述反渗透模块的 帽盖中。
23.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述反渗透模块中的反渗透膜包括变速膜垫片。
24.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个混合阀包括联接到所述渗透水出 口的稀释混合阀和联接到所述给水进口的进给水混合阀。
25.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个混合阀包括具有多个不同尺寸孔 口的板。
26.根据权利要求1所述的系统，还包括控制器和显示器。
27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述控制器从至少一个压力传感器和TDS传感 器接收输入。
28.根据权利要求26所述的系统，其中，所述控制器将输出提供给至少一个电磁阀。
29.根据权利要求1所述的系统，还包括联接到所述渗透水出口的压力罐。
30.根据权利要求29所述的系统，其中，渗透水在与进给水混合之前被存储在压力罐中。
31.根据权利要求1所述的系统，还包括联接到所述反渗透模块的冲洗泵，以改进反渗 透膜的冲洗。
32.根据权利要求1所述的系统，还包括用于增大横过在所述反渗透模块中的反渗透 膜的流动速度的横流泵，以便减少在所述反渗透膜上结垢。
33.根据权利要求32所述的系统，还包括增压泵，该增压泵与所述横流泵共享共用马达。
34.一种反渗透系统，包括反渗透模块，该反渗透模块包括反渗透膜； 增压泵，该增压泵用来将进给水提供给所述反渗透膜；以及 渗透泵，该渗透泵用来从所述反渗透膜除去渗透水； 所述增压泵和渗透泵由具有两个输出轴的共用马达驱动。
35.根据权利要求34所述的系统，其中，所述增压泵定位在所述反渗透模块的上游，而 所述渗透泵定位在所述反渗透模块的下游。
36.根据权利要求34所述的系统，还包括控制器，以控制所述增压泵和渗透泵。
37.根据权利要求34所述的系统，其中，所述共用马达是变速电机和无刷直流马达的一种。
38.根据权利要求34所述的系统，还包括用来增大横过所述反渗透模块中的反渗透膜 的流动速度的横流泵，以便减少所述反渗透膜的结垢。
39.根据权利要求34所述的系统，还包括联接到所述反渗透模块的冲洗泵，以改进反 渗透膜的冲洗。
40.一种反渗透系统，包括反渗透模块，该反渗透模块包括用来产生渗透水的反渗透膜，所述反渗透模块将所述 渗透水提供到渗透水出口 ；和压力罐，该压力罐联接到所述渗透水出口 ；在大体上已经没有对于渗透水的需求之后、但在用于结垢的诱导时间过去之前，所述 反渗透膜被冲洗。
41.根据权利要求40所述的系统，还包括渗透泵，该渗透泵能够将压力罐上游的水向 所述反渗透模块泵送，以便用渗透水冲洗所述反渗透膜。
42.根据权利要求40所述的系统，还包括控制器，该控制器能够基于进给水的总溶解 固体(TDS)水平来改变用来冲洗所述反渗透膜的频率。
43.根据权利要求40所述的系统，还包括处理筒，以改变用来冲洗所述反渗透膜的水 的化学性质。
44.根据权利要求40所述的系统，其中，所述反渗透模块包括从所述反渗透膜接收浓 缩水的盐水端口，该盐水端口联接到限流器。
45.根据权利要求44所述的系统，还包括控制器，该控制器能够基于进给水的TDS水平 调节限流器。
46.根据权利要求44所述的系统，其中，所述限流器被控制成根据当地给水质量来设 置系统回收百分率。
47.根据权利要求44所述的系统，其中，所述浓缩水的一部分返回到所述给水进口。
48.根据权利要求40所述的系统，其中，所述反渗透膜由渗透水和进给水的混合物来 冲洗。
49.根据权利要求40所述的系统，其中，所述用于结垢的诱导时间是约两小时。
50.根据权利要求40所述的系统，其中，所述反渗透膜包括预处理介质，该预处理介质 包括沉积物、碳以及水垢控制介质的至少一种。
51.根据权利要求50所述的系统，其中，水垢控制介质定位在所述反渗透模块的帽盖中。
52.根据权利要求40所述的系统，还包括联接到所述反渗透模块的冲洗泵，以改进所 述反渗透膜的冲洗。
53.根据权利要求40所述的系统，还包括用来增大横过所述反渗透膜的流动速度的横 流泵，以便减小在所述反渗透膜上的结垢。
54.根据权利要求40所述的系统，还包括增压泵，该增压泵与所述渗透泵共享共用马达。
55.一种反渗透系统，包括反渗透模块，该反渗透模块包括用来产生渗透水和浓缩水的反渗透膜，所述反渗透模 块将所述渗透水提供到渗透水出口，所述反渗透模块将浓缩水提供到盐水端口 ；和限流器，该限流器联接到所述盐水端口，所述限流器被控制成根据当地给水质量来设 置系统回收百分率。
56.根据权利要求55所述的系统，其中，所述浓缩水的一部分返回到所述给水进口。
57.根据权利要求55所述的系统，其中，所述反渗透膜由渗透水和进给水的组合来冲洗。
58.一种过滤水的方法，包括 接收进给水；用反渗透模块产生渗透水；将进给水与渗透水相混合，以产生混合水；调节进给水和渗透水的混合，以在混合水中实现所需的总溶解固体(TDS)水平。
59.根据权利要求58所述的方法，还包括检测在混合水中的当前TDS水平。
60.根据权利要求59所述的方法，还包括基于当前TDS水平自动地调节进给水和渗透 水的混合。
61.根据权利要求58所述的方法，还包括在安装和定期维护的至少一个期间手动地调 节进给水和渗透水的混合。
62.根据权利要求58所述的方法，还包括在混合进给水和渗透水之前控制压力。
63.根据权利要求58所述的方法，还包括对于季节变化调节进给水温度。
64.根据权利要求58所述的方法，还包括将软化的进给水与硬进给水相混合，以借助 于最小上游软化使可维持回收率最大。
65.根据权利要求58所述的方法，还包括实现在咖啡、蒸气加压煮出的浓咖啡以及蒸 汽的至少一个中使用的约130TDS的所需的TDS水平。
66.根据权利要求58所述的方法，还包括在用反渗透模块产生渗透水之前用碳预过滤 所述进给水。
67.根据权利要求58所述的方法，还包括将进给水泵送到所述反渗透模块中和将渗透 水泵送出所述反渗透模块。
68.根据权利要求58所述的方法，还包括限制浓缩水流到所述反渗透模块之外，以根 据当地给水质量设置系统回收百分率。
69.根据权利要求68所述的方法，还包括将浓缩水的一部分返回到所述给水进口。
70.根据权利要求58所述的方法，还包括至少用渗透水冲洗在所述反渗透模块中的反 渗透膜。
71.根据权利要求70所述的方法，还包括当大体没有对于渗透水的需求时，冲洗所述 反渗透膜。
72.根据权利要求70所述的方法，还包括用渗透水和进给水的组合冲洗所述反渗透膜。
73.根据权利要求70所述的方法，还包括在用于结垢的诱导时间过去之前，冲洗所述反渗透膜。
74.根据权利要求70所述的方法，还包括在大体已经没有对于渗透水的需求之后约两 小时，冲洗所述反渗透膜。
75.根据权利要求58所述的方法，还包括将水垢控制介质设在所述反渗透模块的帽盖中。
76.根据权利要求58所述的方法，还包括在反渗透膜中设置变速膜垫片。
77.根据权利要求58所述的方法，还包括检测至少一个压力和控制至少一个电磁阀。
78.根据权利要求58所述的方法，还包括在将渗透水与进给水混合之前将渗透水存储在压力罐中。
79.根据权利要求58所述的方法，还包括将渗透水泵送到所述反渗透模块中，以便改 进反渗透膜的冲洗。
80.根据权利要求58所述的方法，还包括增大横过在所述反渗透模块中的反渗透膜的 流动速度，以便减少在所述反渗透膜上结垢。
全文摘要
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。
文档编号B01D61/02GK101977670SQ200980109302
公开日2011年2月16日 申请日期2009年1月28日 优先权日2008年1月28日
发明者D·J·艾弗贝克, J·H·伯班, J·沙纳汉, K·卡尔森, K·彼得森, M·萨维利夫, S·T·泽西, T·亚当 申请人:爱惠浦有限责任公司