專利名稱：一種基于二級(jí)膜過濾技術(shù)的納濾直飲水制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直飲水制備方法，特別是涉及一種基于二級(jí)膜過濾技術(shù)的納濾直飲水制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人口的增加，人們活動(dòng)范圍的不斷擴(kuò)大以及工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人口居住的城鎮(zhèn)化，大量的工業(yè)生產(chǎn)污水、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污水和人們生活污水被排入環(huán)境，水的污染問題已越來越嚴(yán)重。水是人們賴以生存的基本物質(zhì)基礎(chǔ)，我們每天都必須攝入一定數(shù)量的水，因此，飲水污染嚴(yán)重威脅著人們的生存安全。面對(duì)日益嚴(yán)重的水資源污染，今天，我們對(duì)飲水的安全問題已越來越關(guān)注。同時(shí)，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們對(duì)高品質(zhì)的飲水需求快速增加。為了飲水安全，提高飲用水品質(zhì)，人們發(fā)明了各種直飲水的生產(chǎn)方法，歸納起來有如下幾類(一)蒸餾法蒸餾法生產(chǎn)的飲用水就是蒸餾水。它是將自來水經(jīng)過必要的預(yù)處理后，泵入蒸餾水器中加熱至沸產(chǎn)生水蒸汽，水蒸汽經(jīng)冷卻器冷卻、收集就得到蒸餾水。蒸餾水作為飲用水有兩個(gè)問題，一是在生產(chǎn)蒸餾水時(shí)除了需要消耗大量的能源，生產(chǎn)成本高以外，還會(huì)排出大量的廢氣，污染環(huán)境。二是蒸餾水是一種純水，不含有任何礦物質(zhì)，人們長(zhǎng)期飲用這種沒有礦物質(zhì)的純水，可能導(dǎo)致人體內(nèi)的電解質(zhì)缺乏，從而引起一系列因缺少電解質(zhì)的疾病。
(二)離子交換法離子交換法生產(chǎn)的飲用水稱為去離子水。它是將自來水經(jīng)過必要的預(yù)處理(如絮凝沉淀過濾)后，泵入離子交換設(shè)備(通常由一級(jí)陽離子吸附柱、一級(jí)陰離子吸附柱和一級(jí)混合離子吸附柱組成)，經(jīng)過離子交換，脫除自來水中的陽離子和陰離子從而得到去離子水。用離子交換法生產(chǎn)的飲用水存在如下問題(1)生產(chǎn)離子交換水的離子交換樹脂本身可能會(huì)有一些溶于水的有害物質(zhì)殘留，會(huì)隨著飲用水的生產(chǎn)而帶入飲用水中，造成飲水的不安全性；(2)生產(chǎn)離子交換水時(shí)的樹脂再生會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的廢水，污染環(huán)境；(3)離子水也是一種純水，不含有任何礦物質(zhì)，人們長(zhǎng)期飲用這種沒有礦物質(zhì)的純水，可能導(dǎo)致人體內(nèi)的電解質(zhì)缺乏，從而引起一系列因缺少電解質(zhì)的疾病。
(三)過濾吸附法過濾吸附法生產(chǎn)飲用水的方法是將自來水經(jīng)過必要的預(yù)處理(如沉淀過濾)后，泵入吸附塔(通常為裝有活性碳的吸附柱)經(jīng)活性碳等吸附劑吸附，除去對(duì)人體有害的細(xì)菌、大分子化合物、農(nóng)藥殘留、重金屬等得到可以直接飲用的水。這種方法的缺點(diǎn)是吸附劑都是有一定的吸附容量和吸附壽命的，當(dāng)達(dá)到飽和后，吸附劑就失去吸附效果，需要更換或再生，否則，生產(chǎn)的水就不能直接飲用。由于自來水的水質(zhì)不同，吸附劑的使用壽命也不相同，判斷吸附劑是否飽和或更換吸附劑，不僅需要較高的專業(yè)知識(shí)，而且還要借助一定的分析測(cè)試。顯然，這對(duì)一般的用戶是難以做到的。這樣也就帶來了過濾吸附法生產(chǎn)飲用水的不安全性。
(四)膜過濾法膜過濾法是將自來水經(jīng)過必要的預(yù)處理(如沉淀過濾)后，泵入反滲透膜(RO)或納濾膜設(shè)備、超濾膜設(shè)備中，經(jīng)過膜過濾而生產(chǎn)直飲水的方法。當(dāng)前主要有兩類，一類是反滲透(RO)法，另一類是納濾法。
運(yùn)用反滲透膜(RO)過濾生產(chǎn)飲用水的方法稱為反滲透法，運(yùn)用這種原理開發(fā)的直飲水生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備很多，中國專利CN95109777.6，CN01109407.9，CN02136445.1，CN200510049194.5，CN91209804.X，CN93220895.9，CN94211438.8，CN96219421.2，CN97201067.X，CN96241137.X，CN98208175.8，CN98213939.X，CN97240602.6，CN99206896.7，CN99210374.6，CN00230031.1，CN00212345.2，CN00228628.9，CN00227442.6，CN00228627.0，CN01252857.9，CN01256371.4，CN01251236.2，CN02225842.6，CN02260589.4，CN200320125779.7，CN200320102912.7等公開了多種反滲透制備純水的方法和設(shè)備(裝置)。運(yùn)用反滲透的方法和設(shè)備(裝置)生產(chǎn)的飲用水除了將對(duì)人體有害的細(xì)菌和污染物被除掉之外，水中人體必須的礦物質(zhì)也同時(shí)被過濾去除，也就是說，在這種純凈水中沒有人體必須的礦物質(zhì)。因此，人們長(zhǎng)期飲用這種沒有礦物質(zhì)的純水，也可能導(dǎo)致人體內(nèi)的電解質(zhì)缺乏，從而導(dǎo)致一系列因缺少電解質(zhì)的疾病。
運(yùn)用納濾膜(NF)過濾生產(chǎn)飲用水的方法稱為納濾法，運(yùn)用這種原理開發(fā)的直飲水生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備也很多，中國專利CN200420015664.7，CN200320128766.5，CN03225134.3，CN01203992.6，CN03145434.8，CN01112971.9，CN99110755.1等分別公開了不同的納濾水生產(chǎn)方法或設(shè)備。采用納濾膜過濾的方法生產(chǎn)的直飲水不僅能夠充分將固體懸浮物、沉淀、細(xì)菌、對(duì)人體有害的其它大分子雜質(zhì)、農(nóng)藥殘留和重金屬等除去，而且還可以有選擇性地充分保留對(duì)人體有益的礦物質(zhì)。因此，納濾直飲水是當(dāng)前一種最為安全和健康的飲用水。但是，當(dāng)前的納濾水生產(chǎn)方法和設(shè)備存在因?yàn)樵纤谶M(jìn)入納濾系統(tǒng)之前沒有通過有效的預(yù)處理，導(dǎo)致納濾設(shè)備負(fù)荷過重，納濾膜的清洗次數(shù)多，間隙時(shí)間短和產(chǎn)水率較低等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有直飲水生產(chǎn)方法和生產(chǎn)設(shè)備(裝置)存在的缺陷，特別是針對(duì)現(xiàn)有運(yùn)用納濾過濾生產(chǎn)直飲水的技術(shù)和設(shè)備存在的缺陷，提供一種基于二級(jí)膜過濾技術(shù)的納濾直飲水制備方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是在自來水進(jìn)入納濾設(shè)備過濾之前，先用微濾設(shè)備進(jìn)行過濾處理，以提高納濾設(shè)備的使用效率，減少納濾膜的清洗次數(shù)，提高產(chǎn)水率，從而大大降低直飲水的生產(chǎn)成本。在納濾之后，再將水經(jīng)過活性碳吸附脫色脫味，從而獲得高品質(zhì)的直飲水。
本發(fā)明是通過如下步驟實(shí)現(xiàn)的1)微濾將壓力不小于3bar的自來水經(jīng)過微濾系統(tǒng)過濾得透析液(微濾水)和濃縮液(微濾濃縮水)，微濾水作為進(jìn)一步生產(chǎn)直飲水的原料進(jìn)入下一工序，微濾濃縮水回收作為日常衛(wèi)生用水，運(yùn)用微濾過濾去除自來水中的懸浮物、細(xì)菌、其它沉淀、大分子化合物等有害雜質(zhì)；2)納濾將微濾水泵入納濾系統(tǒng)過濾，得納濾透析液(納濾水)和濃縮液(納濾濃縮水)，納濾水作為進(jìn)一步生產(chǎn)直飲水的原料進(jìn)入下一工序，納濾濃縮水回收與微濾濃縮水合并作為日常衛(wèi)生用水，運(yùn)用納濾過濾去除微濾水中的農(nóng)藥殘留、重金屬及其它對(duì)人體有害的大分子化合物等雜質(zhì)，但充分保留對(duì)人體健康有益的礦物質(zhì)；3)吸附脫色脫味將納濾水經(jīng)裝有活性碳的吸附柱吸附脫色脫味，得高品質(zhì)的納濾直飲水；4)濃縮水回收將微濾濃縮水和納濾濃縮水合并貯于水槽中，用于作為環(huán)境綠化、洗衣、打掃衛(wèi)生等日常生活非飲用用水。
在步驟1)中，微濾系統(tǒng)所用的膜為截留分子量為300000～650000MWCO的陶瓷膜、金屬膜、醋酸纖維膜等中的一種，進(jìn)壓3～5bar，出壓2～4bar，壓力差1～1.5bar。
在步驟2)中，納濾系統(tǒng)所用的納濾膜材料為截留分子量為150～300MWCO的聚砜膜、聚醚砜膜、醋酸纖維素膜、復(fù)合納濾膜等中的一種，進(jìn)壓12～45bar，出壓10.5～43.5bar，工作壓力差1.5～2.8bar。
與現(xiàn)有納濾水技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下突出優(yōu)點(diǎn)(1)在自來水進(jìn)入納濾系統(tǒng)之前，采用微濾技術(shù)處理，可以運(yùn)用微濾過濾去除自來水中的懸浮物、細(xì)菌、其它沉淀、大分子化合物等有害雜質(zhì)，減輕納濾系統(tǒng)中納濾膜材料的污染，減少納濾膜材料的清洗次數(shù)，從而提高納濾的效率，節(jié)省成本。
(2)在微濾系統(tǒng)中，選用陶瓷膜、金屬膜等微濾膜，由于陶瓷膜和金屬膜對(duì)酸堿都具有較高的穩(wěn)定性，便于清洗再生，從而減少換膜成本和設(shè)備運(yùn)行維修成本。


圖1為本發(fā)明的工藝流程框圖。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1參見圖1，將壓力為3bar的自來水經(jīng)過微濾系統(tǒng)過濾得微濾水和微濾濃縮水。微濾水作為進(jìn)一步生產(chǎn)直飲水的原料進(jìn)入下一工序，微濾濃縮水回收作為日常衛(wèi)生用水。運(yùn)用微濾過濾去除自來水中的懸浮物、細(xì)菌、其它沉淀、大分子化合物等有害雜質(zhì)。微濾系統(tǒng)所用的膜為截留分子量為300000MWCO的陶瓷膜。微濾的工作條件為常溫，工作壓力差1.5bar，即進(jìn)壓3bar，出壓1.5bar。將經(jīng)過微濾處理所得的微濾水用增加泵泵入納濾系統(tǒng)過濾，得納濾水和納濾濃縮水。納濾水作為進(jìn)一步生產(chǎn)直飲水的原料進(jìn)入下一工序，納濾濃縮水回收與微濾濃縮水合并作為日常衛(wèi)生用水。運(yùn)用納濾過濾去除微濾水中的農(nóng)藥殘留、重金屬及其它對(duì)人體有害的大分子化合物等雜質(zhì)，但充分保留對(duì)人體健康有益的礦物質(zhì)。納濾系統(tǒng)所用的納濾膜材料為截留分子量為150MWCO的聚醚砜納濾膜，工作條件為溫度為常溫，進(jìn)壓13bar，出壓10.5bar，工作壓力差2.5bar。將經(jīng)過納濾濾過濾所得的納濾水經(jīng)裝有活性碳的吸附柱吸附脫色脫味，得高品質(zhì)的納濾直飲水。將微濾濃縮水和納濾濃縮水合并貯于水槽中，用于作為環(huán)境綠化、洗衣、打掃衛(wèi)生等日常生活(非飲用)用水。
實(shí)施例2與實(shí)施例1類似，其區(qū)別在于微濾系統(tǒng)所用的膜為截留分子量為450000MWCO的金屬膜，工作壓力差1.3bar，即進(jìn)壓2.8bar，出壓1.5bar。
實(shí)施例3與實(shí)施例1類似，其區(qū)別在于微濾系統(tǒng)所用的膜為截留分子量為650000MWCO的陶瓷膜。工作壓力差為1bar，即進(jìn)壓2.8bar，出壓1.8bar。納濾系統(tǒng)所用的納濾膜材料為截留分子量為150MWCO的聚醚砜納濾膜，進(jìn)壓35.5bar，出壓33.2bar，工作壓力差2.3bar。
實(shí)施例4與實(shí)施例1類似，其區(qū)別在于納濾系統(tǒng)所用的納濾膜材料為截留分子量為300MWCO的復(fù)合納濾膜，進(jìn)壓25bar，出壓23bar，工作壓力差2bar。
實(shí)施例5與實(shí)施例1類似，其區(qū)別在于微濾系統(tǒng)所用的膜為截留分子量為550000MWCO的金屬膜，工作壓力差為1.1bar，即進(jìn)壓2.5bar，出壓1.4bar。納濾系統(tǒng)所用的納濾膜材料為截留分子量為150MWCO的聚醚砜納濾膜，進(jìn)壓13.3bar，出壓10.5bar，工作壓力差2.8bar。
實(shí)施例6與實(shí)施例1類似，其區(qū)別在于微濾系統(tǒng)所用的工作壓力差為1bar，即進(jìn)壓5bar，出壓4bar。納濾系統(tǒng)所用的納濾膜材料為截留分子量為180MWCO的聚砜納濾膜，進(jìn)壓23.5bar，出壓21.5bar，工作壓力差2bar。
實(shí)施例7與實(shí)施例1類似，其區(qū)別在于微濾系統(tǒng)所用的膜為截留分子量為500000MWCO的醋酸纖維素膜，工作壓力差為1bar，即進(jìn)壓4bar，出壓3bar。納濾系統(tǒng)所用的納濾膜材料為截留分子量為180MWCO的醋酸纖維素膜，進(jìn)壓45bar，出壓43.5bar，工作壓力差1.5bar。
權(quán)利要求
1.一種基于二級(jí)膜過濾技術(shù)的納濾直飲水制備方法，其特征在于其步驟為1)微濾將壓力不小于3bar的自來水經(jīng)過微濾系統(tǒng)過濾得微濾水和微濾濃縮水，微濾水作為進(jìn)一步生產(chǎn)直飲水的原料進(jìn)入下一工序，微濾濃縮水回收；2)納濾將微濾水泵入納濾系統(tǒng)過濾，得納濾水和納濾濃縮水，納濾水作為進(jìn)一步生產(chǎn)直飲水的原料進(jìn)入下一工序，納濾濃縮水回收與微濾濃縮水合并；3)吸附脫色脫味將納濾水經(jīng)裝有活性碳的吸附柱吸附脫色脫味，得納濾直飲水；4)濃縮水回收將微濾濃縮水和納濾濃縮水合并貯于水槽中。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于二級(jí)膜過濾技術(shù)的納濾直飲水制備方法，其特征在于在步驟1)中，所述的微濾過濾是將具有3～5bar壓力的自來水直接進(jìn)入微濾膜系統(tǒng)過濾得微濾水和微濾濃縮水。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于二級(jí)膜過濾技術(shù)的納濾直飲水制備方法，其特征在于在步驟1)中，微濾系統(tǒng)所用的膜選自陶瓷膜、金屬膜、醋酸纖維膜中的一種，其截留分子量為300000～650000MWCO。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種基于二級(jí)膜過濾技術(shù)的納濾直飲水制備方法，其特征在于在步驟1)中，進(jìn)壓3～5bar，出壓2～4bar，壓力差1～1.5bar。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于二級(jí)膜過濾技術(shù)的納濾直飲水制備方法，其特征在于在步驟2)中，納濾系統(tǒng)所用的納濾膜材料選自聚砜膜、聚醚砜膜、醋酸纖維素膜、復(fù)合納濾膜中的一種，其截留分子量為150～300MWCO。
6.如權(quán)利要求1或5所述的一種基于二級(jí)膜過濾技術(shù)的納濾直飲水制備方法，其特征在于在步驟2)中，進(jìn)壓12～45bar，出壓10.5～43.5bar，工作壓力差1.5～2.8bar。
全文摘要
一種基于二級(jí)膜過濾技術(shù)的納濾直飲水制備方法，涉及一種直飲水制備方法，提供一種基于二級(jí)膜過濾技術(shù)的納濾直飲水制備方法。自來水經(jīng)微濾過濾得微濾水和微濾濃縮水，微濾水泵入納濾過濾得納濾水和納濾濃縮水，納濾水經(jīng)吸附柱吸附脫色脫味得納濾直飲水；微濾濃縮水和納濾濃縮水合并。在自來水進(jìn)入納濾系統(tǒng)前采用微濾技術(shù)處理，可運(yùn)用微濾過濾去除水中的懸浮物、細(xì)菌、其它沉淀、大分子化合物等有害雜質(zhì)，減輕納濾系統(tǒng)納濾膜材料污染，減少納濾膜材料清洗次數(shù)，提高納濾效率，節(jié)省成本。在微濾系統(tǒng)中選用陶瓷膜、金屬膜等微濾膜，對(duì)酸堿都具有較高的穩(wěn)定性，便于清洗再生，從而減少換膜成本和設(shè)備運(yùn)行維修成本。
文檔編號(hào)B01D61/58GK1830838SQ200610008729
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月7日
發(fā)明者藍(lán)偉光, 張世文, 王如順 申請(qǐng)人:三達(dá)膜科技(廈門)有限公司