本發(fā)明涉及水凈化系統(tǒng)和凈化水的方法，二者在實(shí)驗室規(guī)模上涉及從自來水產(chǎn)生高達(dá)300升/小時的去離子2型純水。所述系統(tǒng)和方法還特別地涉及如下狀況，即：通過反滲透階段（ro）和電去離子階段（edi）的組合來處理供給自來水。

背景技術(shù)：

去離子水也稱為2型純水。2型純水的典型物理性質(zhì)是電阻率超過5mω·cm，并且總有機(jī)碳（toc）量（結(jié)合在有機(jī)化合物中的碳）低于30ppb。這樣的純水被廣泛應(yīng)用于學(xué)術(shù)、研究和臨床領(lǐng)域中的實(shí)驗室中，并且在這些領(lǐng)域中去離子水的典型應(yīng)用是緩沖液制備、ph溶液制備、對臨床分析儀或老化測試機(jī)（使用大功率光源和水來模擬長期外部暴露的實(shí)驗室設(shè)備）或洗衣機(jī)或不銹鋼高壓釜的供給，以及用于化學(xué)分析或合成的試劑的制備。2型純水的實(shí)驗室中的日消耗量高達(dá)3000升。

2型純水由自來水生產(chǎn)。獲得去離子水的最流行的過程是使水通過陰離子和陽離子交換樹脂。該過程今天仍然廣泛使用。離子交換樹脂在處理一定體積的水之后被耗盡，因此需要定期進(jìn)行離子交換介質(zhì)的化學(xué)再生。介質(zhì)的這種化學(xué)再生是該純化方法的主要缺點(diǎn)之一。

也被認(rèn)定為連續(xù)電去離子的電去離子（edi）依靠電流將離子物質(zhì)從稀釋室運(yùn)送到濃縮室。因此，從edi模塊中出來兩個流，即：產(chǎn)物2型純水，以及流向排出部的濃縮物。edi技術(shù)不適合去除自來水中含有的大量污染物。因此需要第一步的純化。反滲透（ro）是移除自來水中包含的97%至99%的離子的第一步凈化。

ro/edi組合的主要益處在于隨著時間的推移不需要定期進(jìn)行化學(xué)再生，因為沒有任何介質(zhì)被耗盡。另一方面，ro和edi凈化階段二者都以將一小部分給水排放到排出部的代價來去除離子。通常，ro階段的回收率在30%和70%之間，并且edi階段為75%。這導(dǎo)致ro/edi組合的回收率范圍從25%至50%，換句話說，產(chǎn)生100升2型純水所需的給水量范圍從177升至400升?？紤]到每年300天、每天操作來產(chǎn)生1000升2型純水的典型安裝，每年所需的給水量范圍將從620立方米至1200立方米，這是相當(dāng)大且不斷增加的成本因素。

ro過程需要不含氯化合物和顆粒物的水。假定脫氯步驟的操作成本與給水的操作成本是相同的數(shù)量級，則預(yù)處理的給水的總操作成本將相當(dāng)可觀。edi模塊是一種電化學(xué)裝置，其需要其給水流的特性在特定限度內(nèi)以便正常工作。edi模塊必須運(yùn)行在兩個操作限度之間，即：

1）不足的去離子電流：產(chǎn)品水不符合表達(dá)為電阻率的預(yù)期質(zhì)量，這意味著凈化水的離子濃度過高；

2）過大的去離子電流：電源所見到的edi模塊的電阻隨時間增加太多，這意味著模塊經(jīng)受結(jié)垢，最終結(jié)果是模塊的使用壽命大大縮短。

去離子電流是要適當(dāng)設(shè)置的關(guān)鍵參數(shù)，以防止發(fā)生這兩個故障中的任何一個。結(jié)垢的傾向還取決于edi給水中鈣和鎂離子（ca²⁺和mg²⁺）的含量：鈣濃度越高，結(jié)垢的風(fēng)險就越高。在這一點(diǎn)上，ro/edi組合的控制策略在于確保edi給水的離子負(fù)荷以及ca²⁺和mg²⁺濃度不超過特定限度。ro階段預(yù)計將提供其特性處于edi要求內(nèi)的edi給水。

反滲透（ro）是一種稱為切向凈化過程的凈化過程。ro泵使供給流推撞ro膜，在那里供給流被分成濃縮流和滲透流。反滲透過程的效率被稱為“截留率”，并且典型的截留率為97%至99%，這意味著97%至99%的溶解鹽被從ro給水中去除。在凈化過程期間，污染物沿著膜被濃縮，從而需要最小切向速度以防止污染物積聚在ro表面膜上。表征為供給流和滲透流之間的比率的典型的膜回收率為15%，使得濃縮流有效地代表ro供給流的85%。為了節(jié)約用水，一部分濃縮流被再循環(huán)，另一部分被排棄到排出部。再循環(huán)部分按計算的比例與進(jìn)入的自來水混合，以使ro階段的回收率在前述的30%和70%內(nèi)。

應(yīng)考慮以下幾個因素來計算最佳的ro階段回收率，即：

1.ro膜的失效模式

2.edi模塊的要求，

2.1.最大滲透物離子負(fù)荷

2.2.最大滲透物ca濃度。

1.ro膜的失效模式：

sdi（淤塞密度指數(shù)）、tds（總?cè)芙夤腆w）、lsi（langelier飽和度指數(shù)）和氯濃度是保護(hù)ro膜要考慮的關(guān)鍵參數(shù)。在這些參數(shù)中，僅更詳細(xì)地討論lsi。增加ro階段的回收率將使所有礦物質(zhì)的含量集中在ro給水中。在某一時間，鈣將在ro過程的濃縮流中沉淀。這是要避免的，因為它會導(dǎo)致ro膜堵塞。langelier模型量化了結(jié)垢的風(fēng)險。必須知道給水的一些性質(zhì)以計算lsi，即：堿度、ph、co2濃度和溫度。使用該模型將允許計算ro階段的最大容許回收率，以防止結(jié)垢。

2.edi模塊的要求

2.1.最大ro滲透物離子負(fù)荷：

離子負(fù)荷最好通過滲透物電導(dǎo)率來表示。可以使用電導(dǎo)率電池和適當(dāng)?shù)碾娮与娐穪肀O(jiān)測滲透物電導(dǎo)率。滲透物電導(dǎo)率取決于ro膜截留率和ro給水的電導(dǎo)率。ro膜截留率越高，鹽通過率就越低，并且滲透物電導(dǎo)率也越低。因此，可以計算最大的ro階段回收率，使得不會超過最大滲透物離子負(fù)荷。

2.2.最大滲透物ca²⁺/mg²⁺離子濃度：

ca/mg被ro膜很好地截留，通常在99.5%左右。merckmillipore?edi模塊經(jīng)過多年的大量改進(jìn)，以提高防結(jié)垢性。merckmillipore?edi模塊的典型電阻作為caco3為3ppm。在99.5%的截留率的情況下，這使得ro供給的最大ca濃度在600ppm。最大ro回收率也應(yīng)考慮到這第三個約束。

edi模塊的第二個要求是供給流量。edi模塊是完全依賴于ro階段配有恒定的流量的電化學(xué)裝置。電去離子是一個需要時間以達(dá)到穩(wěn)態(tài)的過程，該穩(wěn)態(tài)是正確執(zhí)行的期望條件。增加流量將會增加離子負(fù)荷，降低流量將會降低離子負(fù)荷。因此，edi模塊將展示出與過高的離子負(fù)荷或過低的離子負(fù)荷（水質(zhì)差和結(jié)垢風(fēng)險）相關(guān)聯(lián)的失效。ro壓力、ro膜滲透率、水溫和滲透壓力是控制ro流量的四個關(guān)鍵參數(shù)。

因此，根據(jù)自來水的特性以ro/edi組合控制的關(guān)鍵參數(shù)是滲透流量、ro回收率和電去離子電流。進(jìn)一步考慮本發(fā)明所涉及的實(shí)驗室規(guī)模的應(yīng)用中的2型凈化水的日常需要為300升至3000升，ro/edi組合需要在高達(dá)15巴（因為根據(jù)自來水的特性，主要是溫度和電導(dǎo)率，ro壓力可能從3.5巴變化到高達(dá)15巴）的操作壓力下能夠提供700升/小時（l/h）的能力的泵。對于700升/小時和15巴（15kpa）的壓力的合適的泵技術(shù)是作為正排量泵的一個示例的轉(zhuǎn)動葉片泵。

自來水分析在系統(tǒng)安裝時進(jìn)行，并且通常計算最佳的ro階段回收率，以防止結(jié)垢，同時最小化送到排出部的水量。然后，根據(jù)上述理念將ro壓力和ro回收率在安裝位置上設(shè)定。此過程的主要缺點(diǎn)在于它需要頻繁的手動調(diào)整。由于ro流量非常依賴于給水溫度，所以在一年的四季中的給水溫度變化將導(dǎo)致滲透流量的變化將會降低凈化鏈的水質(zhì)和使用壽命。為了避免頻繁的調(diào)整，ro階段的回收率通常被設(shè)定和維持在33%的低值，以適應(yīng)自來水水質(zhì)的變化，而不損害純水水質(zhì)。

ep1457460a2描述了一種水凈化系統(tǒng)和方法，其允許控制ro流量，無論給水溫度如何。該系統(tǒng)具有用于從供給水流產(chǎn)生滲透流和濃縮流的反滲透裝置、具有與反滲透裝置的滲透物出口流體連通的其入口的電去離子裝置以及凈化出水口。泵被連接到給水流路，用于提高供給介質(zhì)的壓力，并將給水在壓力下供應(yīng)到反滲透裝置的供給入口。設(shè)置與反滲透裝置的滯留物出口流體連通的滯留物流路，用于從系統(tǒng)移除滯留物。流量可通過具有可變限制的流量調(diào)節(jié)器來控制。設(shè)置了與反滲透裝置的滯留物出口流體連通的另一滯留物流路，用于在泵的上游位置處使滯留物再循環(huán)到供給流路，并且再循環(huán)流路包括可調(diào)壓力調(diào)節(jié)器。該技術(shù)包括通過在ro階段下游的滲透流上放置流量調(diào)節(jié)器來為edi模塊供應(yīng)恒定的流量。所述流量調(diào)節(jié)器是形成可變孔口的彈性孔眼，向上壓力越高，孔口就越小，并且穿過孔眼的壓降就越高。該彈性孔眼解決方案有一些局限，這是因為它僅在1巴至10巴的范圍內(nèi)工作。泵在其最大負(fù)載（15巴）下運(yùn)行，該最大負(fù)載對應(yīng)于假定的低溫給水的最差情況，例如ro滲透率。此外，由于在流量控制機(jī)構(gòu)中損失了泵的最大液壓功率中的一部分（大約7%），因此該已知系統(tǒng)具有相對較高的功率消耗并且可能導(dǎo)致泵的過早磨損。此外，精度是有限的（+/-15%）。因此，操作中的系統(tǒng)的平均ro階段回收率接近50%。

ep1466656a2公開了一種水凈化系統(tǒng)，其中電去離子模塊包括串聯(lián)的三個階段，其中，在每個階段中可以獨(dú)立地控制去離子電流。已知離子化物質(zhì)可以分為三類：高離解物質(zhì)、二氧化碳（co2）和低離子化物質(zhì)，例如二氧化硅和硼等。期望防止結(jié)垢以按照順序方式首先去除高離解物質(zhì)，其次是二氧化碳，并且第三是低離子化物質(zhì)。計算三種不同的去離子電流并將之應(yīng)用于每個去離子階段。該系統(tǒng)依賴于具體的技術(shù)解決方案來調(diào)節(jié)操作參數(shù)：形成可變孔口以提供恒定的流量的孔眼、提供恒定的ro回收率的背壓和針閥的組合以及提供恒定電流的三通調(diào)節(jié)的直流電。ep1466656a2的系統(tǒng)的控制理念如下：在安裝在特定地理位置上時，進(jìn)行自來水分析（供給電導(dǎo)率、硬度、二氧化碳濃度、溫度），計算ro回收率和dc去離子電流以便最小化到排出部的水，并且在系統(tǒng)上手動設(shè)置ro回收率和去離子電流。

由于給水的性質(zhì)（污染物濃度、溫度）以及ro膜的截鹽率隨時間變化，因此必須進(jìn)行定期的給水分析和手動操作參數(shù)調(diào)整。在現(xiàn)實(shí)世界中，為了防止對安裝現(xiàn)場進(jìn)行定期干預(yù)，維護(hù)工程師將利用預(yù)期操作參數(shù)的設(shè)置事先應(yīng)用一些安全因素。這種方法不利于耗水量和edi模塊的長期完整性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種基于反滲透階段（ro）和電去離子階段（edi）的組合的水凈化系統(tǒng)和凈化水的方法，二者都被設(shè)計用于實(shí)驗室規(guī)模，涉及從自來水產(chǎn)生高達(dá)300升/小時的去離子2型純水，并且因為減少了排放到排出部的水量在耗水量方面得到改善，二者可以長時間維持ro裝置的膜的完整性和edi裝置的完整性，并且需要較少的人工服務(wù)干預(yù)。

本發(fā)明的另一方面在于提供上述類型的系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法能夠優(yōu)選地實(shí)時監(jiān)測關(guān)鍵供給（自來）水污染物，而無需依靠昂貴的工具和專用傳感器。

為了解決這個問題，本發(fā)明提供了如權(quán)利要求1或2所限定的用于從自來水產(chǎn)生高達(dá)300升/小時的去離子2型純水的實(shí)驗室規(guī)模的水凈化系統(tǒng)，以及根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的使用水凈化系統(tǒng)來凈化自來水以在實(shí)驗室規(guī)模上以高達(dá)300升/小時的體積產(chǎn)生去離子2型純水的方法。

系統(tǒng)和方法的優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中限定，并且通過下面的描述將變得顯而易見。

根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種用于從自來水產(chǎn)生高達(dá)300升/小時的去離子2型純水的實(shí)驗室規(guī)模的水凈化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

供給介質(zhì)流路（c），其包括泵，所述泵用于提高供給介質(zhì)的壓力，并將供給介質(zhì)在壓力下供應(yīng)到反滲透裝置的供給入口，其中，所述反滲透裝置適于從所述供給介質(zhì)產(chǎn)生滲透流和濃縮流，并且具有滲透物出口和滯留物出口；

電去離子裝置，其具有與所述反滲透裝置的滲透物出口流體連通的入口和凈化水出口；

第一滯留物流路（a），其與所述反滲透裝置的滯留物出口流體連通，用于從所述系統(tǒng)移除滯留物，所述第一滯留物流路（a）包括適于遠(yuǎn)程控制的第一流量調(diào)節(jié)器；

第二滯留物流路（b），其與所述反滲透裝置的滯留物出口流體連通，用于使滯留物在所述泵的上游位置處再循環(huán)到所述供給介質(zhì)流路，所述第二滯留物流路（b）包括適于遠(yuǎn)程控制的第二流量調(diào)節(jié)器；

第一流量計，其處于所述反滲透裝置的滲透物出口下游，用于檢測通過所述反滲透裝置產(chǎn)生的滲透流量；

第二流量計，其設(shè)置在所述第一流量調(diào)節(jié)器下游的所述第一滯留物流路（a）中，用于檢測從所述系統(tǒng)移除的滯留物流的流量；以及

自動控制器，其用于基于來自所述第一流量計和所述第二流量計的檢測結(jié)果，來遠(yuǎn)程控制所述第一流量調(diào)節(jié)器和所述第二流量調(diào)節(jié)器，使得為所述反滲透裝置控制預(yù)定的目標(biāo)回收率和預(yù)定的目標(biāo)滲透流量。

根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了一種用于從自來水產(chǎn)生高達(dá)300升/小時的去離子2型純水的實(shí)驗室規(guī)模的水凈化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

供給介質(zhì)流路（c、e），其包括泵，所述泵用于提高供給介質(zhì)的壓力，并將供給介質(zhì)在壓力下供應(yīng)到反滲透裝置的供給入口，其中，所述反滲透裝置適于從所述供給介質(zhì)產(chǎn)生滲透流和濃縮流，并且具有滲透物出口和滯留物出口；

電去離子裝置，其具有與所述反滲透裝置（2）的滲透物出口流體連通的入口和凈化水出口；

第一滯留物流路（a），其與所述反滲透裝置的滯留物出口流體連通，用于從所述系統(tǒng)移除滯留物，所述第一滯留物流路（a）包括適于遠(yuǎn)程控制的第一流量調(diào)節(jié)器；

第二滯留物流路（b），其與所述反滲透裝置的滯留物出口流體連通，用于使滯留物在所述泵的上游位置處再循環(huán)到所述供給介質(zhì)流路，所述第二滯留物流路（b）包括適于遠(yuǎn)程控制的第二流量調(diào)節(jié)器；

第一流量計，其處于所述反滲透裝置的滲透物出口下游，用于檢測通過所述反滲透裝置產(chǎn)生的滲透流量；

第一電導(dǎo)率電池，其設(shè)置在所述第一滯留物流路（a）中，用于檢測滯留物流的電導(dǎo)率（離子濃度）；

第二電導(dǎo)率電池，其設(shè)置在所述供給介質(zhì)流路（e）中，用于檢測供給介質(zhì)流的電導(dǎo)率（離子濃度）；以及

自動控制器，其用于基于來自所述第一流量計以及所述第一電導(dǎo)率電池和所述第二電導(dǎo)率電池的檢測結(jié)果，來控制所述第一流量調(diào)節(jié)器和所述第二流量調(diào)節(jié)器，使得為所述反滲透裝置控制預(yù)定的目標(biāo)回收率和預(yù)定的目標(biāo)滲透流量。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，為了控制所述預(yù)定的目標(biāo)滲透流量，所述控制器適于同時關(guān)閉所述第一流量調(diào)節(jié)器和所述第二流量調(diào)節(jié)器，以增加所述滲透流量，和/或同時打開所述第一流量調(diào)節(jié)器和所述第二流量調(diào)節(jié)器，以降低所述滲透流量。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，為了控制所述預(yù)定的目標(biāo)回收率并保持所述滲透流量基本上恒定，所述控制器適于關(guān)閉所述第二流量調(diào)節(jié)器并打開所述第一流量調(diào)節(jié)器，以降低所述反滲透裝置的回收率，和/或打開所述第二流量調(diào)節(jié)器并關(guān)閉所述第一流量調(diào)節(jié)器，以提高所述反滲透裝置的回收率。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，為了控制預(yù)定的目標(biāo)最小壓力，所述控制器適于同時關(guān)閉所述第一流量調(diào)節(jié)器和所述第二流量調(diào)節(jié)器，以增加壓力；和/或，為了控制預(yù)定的目標(biāo)最大壓力，所述控制器適于同時打開所述第一流量調(diào)節(jié)器和所述第二流量調(diào)節(jié)器，以降低壓力；和/或，為了控制預(yù)定的目標(biāo)壓力變化，所述控制器適于同時降低所述第一流量調(diào)節(jié)器和所述第二流量調(diào)節(jié)器的關(guān)閉或打開速度，以減小回收壓力變化。

根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，特別是本發(fā)明的第一方面，所述控制器適于以閉環(huán)（反饋控制）來控制所述預(yù)定的目標(biāo)回收率，以及所述控制器適于根據(jù)以下關(guān)系基于所述第一流量計和所述第二流量計的檢測結(jié)果來確定所述反滲透裝置的當(dāng)前回收率，即：

（反滲透裝置的回收率）=（反滲透裝置的出口處的滲透流量）/（反滲透裝置的出口處的滲透流量+從系統(tǒng)移除的滯留物流的流量）。

根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，特別是本發(fā)明的第二方面，所述控制器適于以閉環(huán)（反饋控制）來控制所述預(yù)定的目標(biāo)回收率。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，壓力傳感器被設(shè)置用于檢測所述第一滯留物流路（a）和/或所述第二滯留物流路（b）中的滯留物流的壓力，并且所述控制器適于確定預(yù)定的滯留物壓力值和所述壓力傳感器檢測的值之間的差，并且如果所述差超過閾值（意味著ro裝置中的膜要進(jìn)行清潔/更換），則發(fā)出指示/警報。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，壓力傳感器被設(shè)置用于檢測所述第一滯留物流路（a）和/或所述第二滯留物流路（b）中的滯留物流的壓力，并且所述控制器適于執(zhí)行泵測試程序，包括：關(guān)閉所述第二流量調(diào)節(jié)器；通過關(guān)閉所述第一流量調(diào)節(jié)器來增加滯留物壓力；監(jiān)測來自所述壓力傳感器的檢測到的滯留物壓力；以及將所述第二流量計檢測到的滯留物流的流量與預(yù)定用于特定滯留物壓力值的流量閾值進(jìn)行比較，所述特定滯留物壓力值對應(yīng)于通過所述壓力傳感器檢測到的壓力值，并且如果所述第二流量計檢測到的流量低于所述閾值，則發(fā)出指示/警告。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，所述控制器被布置成允許（優(yōu)選為手動）設(shè)定所述反滲透裝置的預(yù)定的初始目標(biāo)回收率，并且可選地，設(shè)定所述電去離子裝置的初始去離子電流，二者相應(yīng)地基于參數(shù)供給電導(dǎo)率、硬度、二氧化碳濃度和溫度中的一個或多個的供給介質(zhì)分析來預(yù)先確定，并且使得通過所述第一滯留物流路（a）從所述系統(tǒng)移除的供給介質(zhì)的量最小化，并且其中，所述電去離子裝置優(yōu)選地包括串聯(lián)的至少三個階段，對于這至少三個階段，去離子電流能夠通過所述控制器來獨(dú)立地控制。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，所述實(shí)驗室規(guī)模的水凈化系統(tǒng)還包括：第三電導(dǎo)率電池，其設(shè)置在所述供給介質(zhì)流路（c）中，用于檢測供給介質(zhì)流的電導(dǎo)率（離子濃度）；第四電導(dǎo)率電池，其設(shè)置在所述反滲透裝置下游的滲透物流路（d）中，用于檢測所述滲透流的電導(dǎo)率（離子濃度）；以及其中，所述控制器適于基于來自所述第三電導(dǎo)率電池和所述第四電導(dǎo)率電池的檢測結(jié)果的比率來確定所述反滲透裝置的實(shí)際截留率，以根據(jù)所確定的所述反滲透裝置的實(shí)際截留率將所述反滲透裝置的目標(biāo)回收率調(diào)整為如下值，即：在所述值處，所述滲透流的離子負(fù)荷（ca²⁺和mg²⁺負(fù)荷）處于或低于針對所述電去離子裝置的、優(yōu)選為所述電去離子裝置的第一階段的預(yù)定的可容許值，并且如果需要，相應(yīng)地調(diào)整所述電去離子裝置的、優(yōu)選為所述電去離子裝置的第一階段的去離子電流。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，所述實(shí)驗室規(guī)模的水凈化系統(tǒng)還包括：第五電導(dǎo)率電池，其設(shè)置在所述電去離子裝置的凈化水出口的下游，用于檢測凈化水的電導(dǎo)率（離子濃度）；以及其中，所述控制器適于基于來自所述第五電導(dǎo)率電池的檢測結(jié)果來確定凈化水的co2含量，并且相應(yīng)地調(diào)整所述電去離子裝置的去離子電流，優(yōu)選為所述電去離子裝置的第二階段的去離子電流，并且如果提供，則還優(yōu)選為所述電去離子裝置的第三階段的去離子電流。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，所述控制器適于以閉環(huán)（通過反饋控制）優(yōu)選為實(shí)時地執(zhí)行所述目標(biāo)滲透流量和/或所述目標(biāo)回收率和/或目標(biāo)濃縮系數(shù)和/或所述電去離子裝置的去離子電流的控制，如果提供，則所述去離子電流優(yōu)選為所述電去離子裝置的各階段的去離子電流。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，所述第一流量調(diào)節(jié)器和/或所述第二流量調(diào)節(jié)器是遠(yuǎn)程可控的電動針閥。

根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供了一種使用水凈化系統(tǒng)來凈化自來水以在實(shí)驗室規(guī)模上以高達(dá)300升/小時的體積產(chǎn)生去離子2型純水的方法，所述水凈化系統(tǒng)包括：

供給介質(zhì)流路，其包括泵，所述泵用于提高供給介質(zhì)的壓力，并將供給介質(zhì)在壓力下供應(yīng)到反滲透裝置的供給入口，其中，所述反滲透裝置適于從所述供給介質(zhì)產(chǎn)生滲透流和濃縮流，并且具有滲透物出口和滯留物出口；

電去離子裝置，其具有與所述反滲透裝置的滲透物出口流體連通的入口和凈化水出口；

第一滯留物流路（a），其與所述反滲透裝置的滯留物出口流體連通，用于從所述系統(tǒng)移除滯留物，所述第一滯留物流路（a）包括適于遠(yuǎn)程控制的第一流量調(diào)節(jié)器；以及

第二滯留物流路（b），其與所述反滲透裝置的滯留物出口流體連通，用于使滯留物在所述泵的上游位置處再循環(huán)到所述供給介質(zhì)流路，所述第二滯留物流路（b）包括適于遠(yuǎn)程控制的第二流量調(diào)節(jié)器；

其中，所述方法包括：

檢測所述反滲透裝置在所述滲透物出口下游產(chǎn)生的滲透流量；

檢測在所述第一流量調(diào)節(jié)器的下游從所述系統(tǒng)移除的滯留物流的流量；以及

基于來自所述第一流量計和所述第二流量計的檢測結(jié)果，遠(yuǎn)程控制所述第一流量調(diào)節(jié)器和所述第二流量調(diào)節(jié)器，使得為所述反滲透裝置控制預(yù)定的目標(biāo)回收率和預(yù)定的目標(biāo)滲透流量。

根據(jù)第四方面，本發(fā)明提供了一種使用水凈化系統(tǒng)來凈化自來水以在實(shí)驗室規(guī)模上以高達(dá)300升/小時的體積產(chǎn)生去離子2型純水的方法，所述水凈化系統(tǒng)包括：

供給介質(zhì)流路，其包括泵，所述泵用于提高供給介質(zhì)的壓力，并將供給介質(zhì)在壓力下供應(yīng)到反滲透裝置的供給入口，其中，所述反滲透裝置適于從所述供給介質(zhì)產(chǎn)生滲透流和濃縮流，并且具有滲透物出口和滯留物出口；

電去離子裝置，其具有與所述反滲透裝置的滲透物出口流體連通的入口和凈化水出口；

第一滯留物流路（a），其與所述反滲透裝置的滯留物出口流體連通，用于從所述系統(tǒng)移除滯留物，所述第一滯留物流路（a）包括適于遠(yuǎn)程控制的第一流量調(diào)節(jié)器；以及

第二滯留物流路（b），其與所述反滲透裝置的滯留物出口流體連通，用于使滯留物在所述泵的上游位置處再循環(huán)到所述供給介質(zhì)流路，所述第二滯留物流路（b）包括適于遠(yuǎn)程控制的第二流量調(diào)節(jié)器；

其中，所述方法包括：

檢測所述反滲透裝置在所述滲透物出口下游產(chǎn)生的滲透流量；

檢測滯留物流的電導(dǎo)率（離子濃度）；

檢測供給介質(zhì)流的電導(dǎo)率（離子濃度）；以及

基于通過所述反滲透裝置產(chǎn)生的滲透流量以及所述滯留物流的電導(dǎo)率（離子濃度）和所述供給介質(zhì)流的電導(dǎo)率（離子濃度），控制所述第一流量調(diào)節(jié)器和所述第二流量調(diào)節(jié)器，使得為所述反滲透裝置控制預(yù)定的目標(biāo)回收率和預(yù)定的目標(biāo)滲透流量。

按照根據(jù)本發(fā)明的第三和第四方面的方法的一個優(yōu)選實(shí)施例，為了控制所述預(yù)定的目標(biāo)滲透流量，所述第一流量調(diào)節(jié)器和所述第二流量調(diào)節(jié)器被同時關(guān)閉，以增加所述滲透流量，和/或所述第一流量調(diào)節(jié)器和所述第二流量調(diào)節(jié)器被同時打開，以降低所述滲透流量。

按照根據(jù)本發(fā)明的第三和第四方面的方法的另一優(yōu)選實(shí)施例，為了控制所述預(yù)定的目標(biāo)回收率并保持所述滲透流量基本上恒定，所述第二流量調(diào)節(jié)器被關(guān)閉并且所述第一流量調(diào)節(jié)器被打開，以降低所述反滲透裝置的回收率，和/或所述第二流量調(diào)節(jié)器被打開并且所述第一流量調(diào)節(jié)器被關(guān)閉，以提高所述反滲透裝置的回收率。

按照根據(jù)本發(fā)明的第三和第四方面的方法的再一優(yōu)選實(shí)施例，為了控制預(yù)定的目標(biāo)最小回收壓力，所述第一流量調(diào)節(jié)器和所述第二流量調(diào)節(jié)器被同時關(guān)閉，以增加所述回收壓力；和/或，為了控制預(yù)定的目標(biāo)最大回收壓力，所述第一流量調(diào)節(jié)器和所述第二流量調(diào)節(jié)器被同時打開，以降低回收壓力；和/或，為了控制預(yù)定的目標(biāo)回收壓力變化，所述第一流量調(diào)節(jié)器和所述第二流量調(diào)節(jié)器的關(guān)閉或打開速度被同時降低，以減小回收壓力變化。

按照根據(jù)本發(fā)明的第三方面的方法的另一優(yōu)選實(shí)施例，預(yù)定的目標(biāo)回收率以閉環(huán)（通過反饋控制）來控制，并且反滲透裝置的當(dāng)前回收率根據(jù)以下關(guān)系基于反滲透裝置出口處的滲透流量和從系統(tǒng)移除的滯留物流的流量來確定，即：

（反滲透裝置的回收率）=（反滲透裝置的出口處的滲透流量）/（反滲透裝置的出口處的滲透流量+從系統(tǒng)移除的滯留物流的流量）。

按照根據(jù)本發(fā)明的第四方面的方法的另一優(yōu)選實(shí)施例，預(yù)定的目標(biāo)回收率以閉環(huán)（通過反饋控制）來控制。

按照根據(jù)本發(fā)明的第三和第四方面的方法的另一優(yōu)選實(shí)施例，所述方法包括檢測所述第一滯留物流路（a）和/或所述第二滯留物流路（b）中的滯留物流的壓力，并且確定預(yù)定的滯留物壓力值和所述滯留物流的壓力之間的差，并且如果該差超過閾值（意味著ro裝置中的膜要進(jìn)行清潔/更換），則發(fā)出指示/警報。

按照根據(jù)本發(fā)明的第三和第四方面的方法的另一優(yōu)選實(shí)施例，所述方法包括檢測所述第一滯留物流路（a）和/或所述第二滯留物流路（b）中的滯留物流的壓力，并且執(zhí)行泵測試程序，包括：關(guān)閉所述第二流量調(diào)節(jié)器；通過關(guān)閉所述第一流量調(diào)節(jié)器來增加滯留物壓力；監(jiān)測檢測到的滯留物壓力；以及將滯留物流的流量與預(yù)定用于特定滯留物壓力值的流量閾值進(jìn)行比較，所述特定滯留物壓力值對應(yīng)于檢測到的滯留物壓力值，并且如果檢測到的流量低于所述閾值，則發(fā)出指示/警告。

按照根據(jù)本發(fā)明的第三和第四方面的方法的另一優(yōu)選實(shí)施例，所述方法包括優(yōu)選為手動地設(shè)定所述反滲透裝置的預(yù)定的初始目標(biāo)回收率，并且可選地，設(shè)定所述電去離子裝置的初始去離子電流，二者相應(yīng)地基于參數(shù)供給電導(dǎo)率、硬度、溶解二氧化碳濃度和溫度中的一個或多個的供給介質(zhì)分析來預(yù)先確定，并且使得通過所述第一滯留物流路（a）從所述系統(tǒng)移除的供給介質(zhì)的量最小化，并且其中，所述電去離子裝置優(yōu)選地包括串聯(lián)的至少三個階段，對于這至少三個階段，去離子電流能夠被獨(dú)立地控制。

根據(jù)前面提到的方法的另一優(yōu)選實(shí)施例，所述方法包括：檢測供給介質(zhì)流的電導(dǎo)率（離子濃度）；檢測滲透流的電導(dǎo)率（離子濃度）；以及基于所述供給介質(zhì)流和所述滲透流的所檢測到的電導(dǎo)率（離子濃度）的比率，來確定所述反滲透裝置的實(shí)際截留率，從而根據(jù)所確定的所述反滲透裝置的實(shí)際截留率將所述反滲透裝置的目標(biāo)回收率調(diào)整為如下值，即：在所述值處，所述滲透流的離子負(fù)荷（ca²⁺和mg²⁺負(fù)荷）處于或低于針對所述電去離子裝置的、優(yōu)選為所述電去離子裝置的第一階段的預(yù)定的可容許值，并且如果需要，相應(yīng)地調(diào)整所述電去離子裝置的、優(yōu)選為所述電去離子裝置的第一階段的去離子電流。

根據(jù)前面提到的方法的另一優(yōu)選實(shí)施例，所述方法包括：檢測凈化水的電導(dǎo)率（離子濃度）；以及基于檢測結(jié)果來確定凈化水的co2含量，并且相應(yīng)地調(diào)整所述電去離子裝置的去離子電流，優(yōu)選為所述電去離子裝置的第二階段的去離子電流，并且如果提供，則還優(yōu)選為電去離子裝置的第三階段的去離子電流。

按照根據(jù)本發(fā)明的第三和第四方面的方法的另一優(yōu)選實(shí)施例，以閉環(huán)（通過反饋控制）優(yōu)選為實(shí)時地執(zhí)行對所述目標(biāo)滲透流量和/或所述目標(biāo)回收率和/或目標(biāo)濃縮系數(shù)和/或所述電去離子裝置的去離子電流的控制，如果提供，則所述去離子電流優(yōu)選為所述電去離子裝置的各階段的去離子電流。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法提供了如下機(jī)會，即：在從自來水產(chǎn)生去離子2型純水的過程中減少耗水量，同時保持ro裝置和edi裝置的完整性，原因在于給水質(zhì)量并且優(yōu)選的ro階段的截鹽率被監(jiān)測，并且優(yōu)選實(shí)時地自動控制和調(diào)整包括系統(tǒng)/方法的ro回收率和優(yōu)選的電去離子電流的關(guān)鍵操作參數(shù)。因此，給水狀態(tài)的變化對耗水量以及ro和edi裝置的使用壽命沒有負(fù)面影響，并且不經(jīng)常需要昂貴的服務(wù)干預(yù)。

在一個優(yōu)選實(shí)施例中，可以檢測和監(jiān)測關(guān)鍵的給水污染物（溶解的co2、ca²⁺和mg²⁺），而無需依靠昂貴的工具和專用的專門傳感器，這是因為使用了現(xiàn)有的或相對較便宜的水凈化系統(tǒng)的資源（流量傳感器、電導(dǎo)率電池）。

附圖說明

以下是參照附圖來解釋的本發(fā)明的流程示意圖的優(yōu)選實(shí)施例的非限制性的和示例性的描述，在附圖中：

圖1是實(shí)驗室規(guī)模的水凈化系統(tǒng)的第一優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)圖，

圖2是實(shí)驗室規(guī)模的水凈化系統(tǒng)的第二優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)圖，以及

圖3是示出了第一實(shí)施例的控制器的控制輸入和輸出的示圖。

具體實(shí)施方式

用于從圖1所示的本發(fā)明的自來水產(chǎn)生高達(dá)300升/小時的去離子2型純水的實(shí)驗室規(guī)模的水凈化系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例使用至少兩個流量計來控制系統(tǒng)中的反滲透（以下稱為“ro”）裝置的回收率和/或滲透流量。該系統(tǒng)具有供給介質(zhì)流路c，其包括正排量泵1，該正排量泵1用于提升供給介質(zhì)（自來水）的壓力，并將供給介質(zhì)在壓力下供應(yīng)到ro裝置2的供給入口，該ro裝置2適于從供給介質(zhì)產(chǎn)生滲透流和濃縮流，并且該ro裝置2具有滲透物出口和滯留物出口。設(shè)置電去離子（以下稱為“edi”）裝置10，并且其具有與反滲透裝置2的滲透物出口流體連通的入口和凈化水出口。正排量泵1被布置成產(chǎn)生加壓供給ro流，其大小設(shè)定為提供預(yù)期的ro滲透流量以及預(yù)期的濃縮流量（濃縮流量大小設(shè)定為使用清掃效果（sweepingeffect）從ro膜切向地去除污染物）。ro裝置2的膜尺寸設(shè)定為在給定的ro壓力下產(chǎn)生特定給水溫度的特定滲透流。

第一滯留物流路a與ro裝置2的滯留物出口流體連通，并且用于將滯留物從系統(tǒng)移除至排出部。第一滯留物流路a包括適于遠(yuǎn)程控制的第一流量調(diào)節(jié)器3，并且第二滯留物流路b與ro裝置2的滯留物出口流體連通，用于在泵1的上游位置處將滯留物再循環(huán)到供給介質(zhì)流路。第二滯留物流路b包括適于遠(yuǎn)程控制的第二流量調(diào)節(jié)器4。因此，第一流量調(diào)節(jié)器3具有排放閥3的功能，該排放閥3優(yōu)選為電動針閥，該電動針閥控制孔口的大小，以便控制流向排出部的濃縮流，并且因此，第二流量調(diào)節(jié)器4具有再循環(huán)閥4的功能，該再循環(huán)閥4優(yōu)選為電動針閥，該電動針閥控制孔口的大小，以便控制再循環(huán)流。

第一流量計5被設(shè)置在滲透物出口的下游，用于檢測ro裝置2所產(chǎn)生的滲透流量，并且第二流量計6被設(shè)置在第一流量調(diào)節(jié)器3下游的第一滯留物流路a中，用于檢測待從系統(tǒng)移除的流向排出部的滯留物流的流量。

ro滲透流量和ro回收率的遠(yuǎn)程實(shí)時控制

在第一實(shí)施例中，設(shè)置了自動控制器13，用于基于來自第一流量計5和第二流量計6的檢測結(jié)果來遠(yuǎn)程控制第一流量調(diào)節(jié)器3和第二流量調(diào)節(jié)器4，使得為反滲透裝置2控制預(yù)定的目標(biāo)回收率和預(yù)定的目標(biāo)滲透流量。

因此，實(shí)現(xiàn)滲透流量、ro回收率、最小ro壓力、最大ro壓力和ro壓力變化的調(diào)節(jié)，原因在于泵1在啟動時和運(yùn)行期間產(chǎn)生恒定的流量。在系統(tǒng)啟動期間，排放閥3和再循環(huán)閥4以mimo（多輸入多輸出）控制功能13所計算的不同的可變速度同時從打開位置移動，以在壓降變化受控并且最小和最大ro壓力受控的情況下，同時調(diào)整ro壓力和排出流量，直到流量計5將見到預(yù)期的滲透流量，并且直到流量計6將見到預(yù)期的排出流量，以達(dá)到預(yù)期的ro回收率。

（ro回收率）=（ro滲透流量）/（ro滲透流量+流向排出部的流量）。

在系統(tǒng)運(yùn)行期間，如果例如水溫變化、自來水壓力變化、進(jìn)水電導(dǎo)率下降之類的擾動發(fā)生并且改變標(biāo)稱工作點(diǎn)，則排放閥3和再循環(huán)閥4以mimo（多輸入多輸出）控制功能13所計算的不同的可變速度同時移動，以在壓降變化受控并且最小和最大ro壓力受控的情況下，同時調(diào)整ro壓力和排出流量，直到流量計5將見到預(yù)期的滲透流量，并且直到流量計6將見到預(yù)期的排出流量，以達(dá)到預(yù)期的ro回收率。

mimo（多輸入多輸出）控制功能13被設(shè)計成確保實(shí)驗室規(guī)模的水凈化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能魯棒性。

在圖2所示的第二實(shí)施例中，為了控制和調(diào)節(jié)滲透流量，第一流量計5還被設(shè)置在滲透物出口的下游，用于檢測反滲透裝置2所產(chǎn)生的滲透流量，并且控制滲透流量的過程與上文針對第一實(shí)施例所述的過程類似地工作。

然而，第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于控制ro回收率的方式。設(shè)置第一（排出）電導(dǎo)率電池15來檢測和監(jiān)測反映再循環(huán)回路中的離子濃度的ro排出電導(dǎo)率（drainconductivity）。因此，第一電導(dǎo)率電池15被設(shè)置在ro裝置2的膜下游或第二流量調(diào)節(jié)器或排放閥3下游的滯留物流中，如圖2上所示。第二電導(dǎo)率電池16被設(shè)置在供給介質(zhì)流路的部段e中，用于檢測供給介質(zhì)流的電導(dǎo)率（離子濃度），該部段e還處于第二滯留物流路b聯(lián)接供給管線的點(diǎn)的上游，并且因此，處于稍后描述的電導(dǎo)率傳感器7的上游，該電導(dǎo)率傳感器7用于測量供給流與來自第二滯留物流路b的流的混合物的電導(dǎo)率。

一旦ro滲透流處于穩(wěn)定狀態(tài)中，就將濃縮系數(shù)用作關(guān)鍵參數(shù)，以防止在ro裝置2的膜的供給側(cè)上發(fā)生結(jié)垢（scaling）。給水的污染物分析將允許計算給水和排水之間的最大濃縮系數(shù)（使用上述langelier模型）。在ro回收率（lambda）與供給流離子濃度和排出流離子濃度之間存在數(shù)學(xué)關(guān)系。通過同時關(guān)閉再循環(huán)閥4并打開排放閥3（以減小濃縮系數(shù)），或者通過同時打開再循環(huán)閥4并關(guān)閉排放閥3（以增加濃縮系數(shù)），來滿足濃縮系數(shù)設(shè)定點(diǎn)。然后，以閉環(huán)方式調(diào)節(jié)ro滲透流量以及濃縮系數(shù)，使得為反滲透裝置2控制預(yù)定的目標(biāo)回收率和預(yù)定的目標(biāo)滲透流量。

圖3是示出了第一實(shí)施例的控制器13的控制輸入和輸出的示圖。在該圖中，縮寫“測量的pf”是指通過滲透流量傳感器5測量的滲透流量，“rop”是指通過壓力傳感器14測量的ro壓力，“測量的srf”是指通過排出流量傳感器6測量的排出流量，“cmd1”是指對電動針閥4輸出的控制命令，“cmd2”是指對電動針閥3輸出的控制命令，“pf命令”是指預(yù)定的設(shè)定目標(biāo)滲透流量，“r命令”是指預(yù)定的設(shè)定目標(biāo)回收率。

因此，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的控制器13的最小控制輸入是信號“測量的pf”和“測量的srf”。盡管未示出，但所述系統(tǒng)可以包括：用戶接口，其包括輸入裝置和用于在系統(tǒng)上直接輸出信息的裝置，如顯示器等；和/或數(shù)據(jù)接口，其用于在系統(tǒng)和適于顯示相關(guān)信息并與系統(tǒng)通信的另一裝置之間交換該信息。有用的輸出/顯示信息是ro滲透流量、ro回收率（二者均由系統(tǒng)確定）、ro壓力（最小值和最大值）以及ro壓力變化。后面的信息需要提供如上所述用于檢測ro壓力的壓力傳感器和在控制器一側(cè)上的相對應(yīng)的輸入。

所述系統(tǒng)還可以包括在檢測到超過ro壓力、ro滲透流量和/或ro回收率的某些預(yù)定義的限度或閾值的值的狀況下停止系統(tǒng)的操作的功能。

在不依靠昂貴的工具和專用傳感器的情況下監(jiān)測關(guān)鍵給水污染物

除了通過控制作為主要控制目標(biāo)的回收率和/或滲透流量來減少耗水量，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的另一方面是長時間維持ro裝置的膜的完整性和edi裝置的完整性的能力。

在固定的設(shè)定或目標(biāo)點(diǎn)的背景下，所述系統(tǒng)的控制理念如下：在安裝在特定的地理位置上時，進(jìn)行自來水分析（供給電導(dǎo)率、硬度、溶解二氧化碳濃度、溫度）。然后，計算ro回收率和用于edi裝置的去離子電流，以便最小化發(fā)送到排出部的水量。所述ro回收率和去離子電流在系統(tǒng)上設(shè)定，即優(yōu)選地通過合適的用戶接口來輸入到控制器。從這時開始，通過使用來自處于滲透流和排出流上的流量計5、6的檢測輸出來控制優(yōu)選為電動的針閥致動器，隨時間自動控制ro回收率，以維持目標(biāo)值。

考慮到電去離子模塊10優(yōu)選地包括如結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)描述的串聯(lián)的至少三個階段，本發(fā)明的系統(tǒng)的控制器13優(yōu)選地也適于在每個階段中獨(dú)立地控制去離子電流，第一階段致力于大部分離子電荷，第二階段致力于去除二氧化碳（co2），并且第三階段致力于低電離物質(zhì)，例如，活性二氧化硅和硼。因此，本發(fā)明的系統(tǒng)的ro/edi組合的控制方案將在于控制ro回收率，以便將滲透物離子負(fù)荷調(diào)整到edi第一階段的最大可容許負(fù)荷。因此，第一階段的去離子將處于其最大程度，以便使ro回收也在其最大程度下運(yùn)行。該先前計算的關(guān)鍵參數(shù)是ro裝置的膜的鹽通過率（saltpassage）或者稱為ro膜截留率（romembranerejection）的鹽通過率的反面。ro截留率（rorejection）隨時間發(fā)生變化，這主要取決于膜的使用時間，使用兩個電導(dǎo)率傳感器7和8來容易地監(jiān)測ro截留率，這兩個電導(dǎo)率傳感器7和8即：電導(dǎo)率電池7，其處于供給介質(zhì)流路c中，用于檢測ro裝置2的供給介質(zhì)流的電導(dǎo)率（離子濃度）；以及第二電導(dǎo)率電池8，其處于ro裝置2下游的滲透物流路d中，用于檢測ro膜的滲透流的電導(dǎo)率（離子濃度）。截留率是滲透物電導(dǎo)率和供給介質(zhì)電導(dǎo)率之間的比率。因此，ro回收率可以根據(jù)ro膜的實(shí)際截留率來實(shí)時調(diào)整。

因此，控制器13優(yōu)選地適于基于來自電導(dǎo)率電池7和8的檢測結(jié)果的比率來確定ro裝置2的實(shí)際截留率，以根據(jù)所確定的ro裝置2的實(shí)際截留率，將ro階段的目標(biāo)回收率調(diào)整為如下值，即：在該值處，ro滲透物離子負(fù)荷和總硬度水平處于或低于針對edi裝置10、優(yōu)選為針對edi裝置10的第一階段它們預(yù)定的可容許值，并且如果需要，相應(yīng)地調(diào)整edi裝置10的、優(yōu)選為edi裝置10的第一階段的去離子電流。

雖然已確定了最佳的ro回收率以最小化ro裝置的耗水量，但為了維持部件的完整性，仍需滿足其他要求，即：langelier指數(shù)應(yīng)低于規(guī)定的碳酸鈣沉淀的限度，并且ro滲透物中的ca²⁺和mg²⁺含量應(yīng)低于edi的規(guī)定限度。如果langelier指數(shù)超過最大規(guī)定限度，則langelier指數(shù)將成為ro回收率設(shè)定點(diǎn)的驅(qū)動（driver）。如果ro滲透物中的ca²⁺和mg²⁺含量仍然超過edi模塊的最大要求，則ro滲透物中的ca²⁺和mg²⁺含量將成為ro回收率設(shè)定點(diǎn)的驅(qū)動。如果langelier指數(shù)或最大的ca²⁺和mg²⁺成為ro回收率的驅(qū)動，則對于edi模塊，滲透物的離子負(fù)荷將不會是最大的一個。因此，用于edi裝置的第一階段的edi電流需要重新計算并實(shí)時應(yīng)用。

在edi裝置上需要應(yīng)用的最后的參數(shù)是階段2和3上的電流。如前所見，階段2上的電流取決于給水的溶解二氧化碳濃度，其中，溶解二氧化碳不會被ro裝置的膜去除。在系統(tǒng)安裝時首先通過分析方法來量化溶解二氧化碳濃度。然而，期望隨時間監(jiān)測該溶解二氧化碳濃度。本發(fā)明的系統(tǒng)中的方法如下：假定離子負(fù)荷被ro裝置和edi模塊的第一階段二者完全去除，如果沒有電流施加在edi模塊的階段2和3上，則在edi模塊之后的水電導(dǎo)率可僅歸因于二氧化碳含量（根據(jù)適用于去離子水的co2濃度/水電導(dǎo)率曲線）。

因此，操作專用于co2測量的周期性序列，以便更新階段2上的edi電流。edi模塊的最后階段的電流根據(jù)edi模塊所產(chǎn)生的凈化水的電阻率以閉環(huán)方式來調(diào)整。因此，第五電導(dǎo)率電池9被優(yōu)選地設(shè)置在edi裝置10的凈化水出口的下游，用于檢測凈化水的電導(dǎo)率（離子濃度），并且控制器13適于基于來自第五電導(dǎo)率電池9的檢測結(jié)果來確定凈化水的co2含量，并且相應(yīng)地調(diào)整電去離子裝置10的去離子電流，優(yōu)選地調(diào)整電去離子裝置10的第二階段和第三階段（如果提供）的去離子電流。

假定系統(tǒng)中的edi裝置根據(jù)上面提到的控制方案適當(dāng)?shù)夭僮?，則每個階段的阻抗將隨時間緩慢地增加。阻抗增加率提供了給水中ca²⁺和mg²⁺含量隨時間變化的指示。因此，控制器13可以包括另一功能，以檢測和監(jiān)測edi裝置的各階段的阻抗增加率，并根據(jù)檢測或監(jiān)測到的給水中ca²⁺和mg²⁺含量的變化來修改目標(biāo)ro回收率。

在上文中部分地描述了本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的優(yōu)點(diǎn)，并且在下文中部分地總結(jié)這些優(yōu)點(diǎn)。所述系統(tǒng)需要較少的部件來控制ro回收率。可以通過電動閥來代替電磁閥。在維持edi裝置出口處產(chǎn)生的凈化水的質(zhì)量的同時，降低了耗水量。在很長一段時間內(nèi)維持ro裝置和edi裝置的完整性，同時可以接受增加的給水溫度范圍。

具體地與ep1457460a2中所描述的水凈化系統(tǒng)相比，其使用孔眼裝置借助于可變形孔口來提供恒定的流量，使得流量控制裝置在ro滲透流中增加額外的壓降，這是因為孔眼裝置需要1巴的最小壓力來正常工作（導(dǎo)致14巴的最大跨膜壓力，這是因為泵具有15巴的最大旁通壓力），利用本發(fā)明的流程示意圖可獲得15巴的跨膜壓力。因此，本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)，其將操作溫度范圍擴(kuò)展10%，同時保持恒定的流量。

鑒于以下事實(shí)，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法對給水溫度變化的反應(yīng)的能力是特別有利的，即：下面的操作條件將ro/edi組合推到其操作范圍的極限，而本發(fā)明的流程示意圖提供了自動使系統(tǒng)能夠繼續(xù)產(chǎn)生純凈水的解決方案。

給水溫度過高：這是ro膜的公知的失效模式。隨著水溫的升高，ro膜的滲透率增加也要求ro壓力降低以保持流量恒定。如本領(lǐng)域中已知的，ro截留率降低同時使ro滲透物離子負(fù)荷增加。由于edi模塊無法應(yīng)付較高的給水離子負(fù)荷，所以系統(tǒng)預(yù)計會降低ro回收率，以保持離子負(fù)荷恒定。

給水溫度過低：在這種情況下，ro膜的滲透率降低到泵不再能適應(yīng)ro壓力以保持恒定的ro滲透流量的程度。在某一時刻，系統(tǒng)將不再提供預(yù)期的ro滲透流量，因此降低了edi模塊所見到的離子負(fù)荷。系統(tǒng)將繼續(xù)產(chǎn)生水，并且階段1和階段2的去離子電流將相應(yīng)地減小。

除了由這兩個實(shí)施例提供的基本自動控制方案以及由此產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還提供了附加的功能來監(jiān)測系統(tǒng)的主要凈化部件，并且使用在包括ro/edi組合的系統(tǒng)中可獲得的信息來向外部提供如下信息，即：需要特定的維護(hù)工作，以便維持或恢復(fù)系統(tǒng)的性能。

ro裝置2的膜的典型的失效模式是滲透率的損失和截留率的損失。ro膜的滲透率被表征為針對特定水溫的ro滲透流量。隨著ro膜老化，可能會發(fā)生一些結(jié)垢，并且ro膜的滲透率會降低。為了補(bǔ)償滲透率的降低，系統(tǒng)通常將會自動地增加ro壓力。因為可選地設(shè)置了壓力傳感器14以便檢測第一滯留物流路a和/或第二滯留物流路b中的滯留物流的壓力，所以控制器13可以包括如下功能，即：該功能允許它確定預(yù)定或理論滯留物壓力值與通過壓力傳感器14檢測到的實(shí)際壓力值之間的差。當(dāng)所檢測到的差超過規(guī)定的閾值時，控制器可以觸發(fā)或發(fā)出指示/警報，該指示/警報意味著要清潔或更換ro裝置2中的膜。

ro裝置的膜的另一典型的失效模式是截留率的下降?？刂破骺梢园ㄈ缦鹿δ埽矗河涀‰S著系統(tǒng)部件的老化截留率隨時間的損失，并且在某一時間觸發(fā)警報或指示。

使用壓力傳感器14的檢測結(jié)果，系統(tǒng)還可以包括監(jiān)測泵隨時間的磨損的功能。為此，正排量泵1的一種典型的失效模式是當(dāng)ro壓力增加時流量的損失?？刂破?3可以包括執(zhí)行泵測試程序的功能，該泵測試程序包括如下步驟，即：關(guān)閉第二流量調(diào)節(jié)器4；通過關(guān)閉第一流量調(diào)節(jié)器3，將ro滯留物壓力增加到特定值；監(jiān)測來自壓力傳感器14的檢測到的滯留物壓力；以及將通過第二流量計6檢測到的滯留物流的流量與預(yù)定用于特定的滯留物壓力值的預(yù)定的設(shè)定流量閾值（理論最小值）進(jìn)行比較，該特定的滯留物壓力值對應(yīng)于通過壓力傳感器14檢測到的壓力值，并且如果第二流量計6所檢測到的流量低于所述閾值，則發(fā)出指示/警告，使得進(jìn)行泵的預(yù)防性維護(hù)。

另一方面，edi裝置的一種典型的失效模式是阻抗隨著時間的推移而增加，這是因為系統(tǒng)中發(fā)生一些結(jié)垢?？刂破?3，在其具有控制edi裝置的各階段的功率供應(yīng)的能力的背景下，可以包括如下另一功能，即：監(jiān)測系統(tǒng)隨時間的阻抗，并且當(dāng)模塊的阻抗達(dá)到指定的設(shè)定點(diǎn)時觸發(fā)警報或指示。

盡管在附圖中沒有明確示出，但ro裝置可由串聯(lián)或并聯(lián)布置的一個或多個筒形成?？梢栽O(shè)置附加的傳感器，用于檢測處于系統(tǒng)中相應(yīng)位置處的流的附加參數(shù)。例如，這些附加的傳感器可以包括溫度傳感器。處于泵1上游的自來水的預(yù)處理在背景部分中被描述為潛在地需要它來使自來水適于ro裝置中的處理。因此，如果期望，則系統(tǒng)可以包括這樣的預(yù)處理裝置。盡管控制器13被示意性地示出為框，但它可以被實(shí)現(xiàn)為單個部件，或者實(shí)現(xiàn)為電路的形式或通用計算機(jī)的形式，在該通用計算機(jī)上裝載有使通用計算機(jī)適于執(zhí)行控制過程的軟件程序。此外，術(shù)語“控制器”應(yīng)涵蓋實(shí)現(xiàn)控制所需的任何附加電路。