一种双向流自清洁模块化多级纯水过滤系统及其反冲洗方法与流程

本发明涉及水处理，具体涉及一种纯水过滤系统，尤其涉及一种通过双向流交替反冲实现自清洁、并将反冲水回收复用的模块化多级纯水过滤系统及其反冲洗方法。

背景技术：

1、反渗透纯水机通过多级滤芯串联对原水逐级过滤，前级通常为聚丙烯棉(pp棉)滤芯和颗粒活性炭滤芯，用于拦截泥沙、铁锈、胶体及吸附余氯和有机物，后级为反渗透膜滤芯和后置活性炭滤芯。前级滤芯在拦截颗粒物的过程中会逐渐堵塞，需要定期反冲洗以恢复通量。现有反冲洗方案主要有三种：一是离线反冲洗，需要停止产水并切换旁路，产水中断；二是在线反冲洗，直接以成品水作为反洗水对滤芯反向冲洗，反洗水连同被冲下的污染物一并排放，反洗水占产水量的比例通常不低，造成水资源浪费；三是单向反冲洗，反洗水仅从一个方向通过滤芯，滤芯背压侧存在清洗死角，长期运行后污染物在死角处不可逆堆积。

2、公开号为cn101172696a的中国专利公开了一种气水联合虹吸式双向反冲洗技术及装置，其利用气水联合介质配合虹吸实现对生物滤池滤料的双向反冲洗，该方案面向污水处理中的生物滤池场景，反冲介质为气水联合体，且依赖虹吸形成反冲动力，结构上不适用于以反渗透膜为核心的多级纯水过滤系统。公开号为cn216537222u的中国专利公开了一种双向管道式进水高压清洗过滤器，其实现双向进水与清洗，但反冲洗水仍需单独供给并排放，未解决反冲洗的水资源浪费问题。公开号为cn108046451a的中国专利公开了一种模块化高效净水装置，其通过模块化设计方便滤芯更换，但更换滤芯仍需停机，且未涉及反冲洗与产水的耦合。

3、公开号为cn219252233u的中国专利公开了一种在线自清洁式多级反渗透水处理设备，其通过在线自清洁机构对反渗透膜进行清洗，但该方案针对的是反渗透膜本身的清洗，其自清洁过程仍需消耗清洁水，未涉及前级滤芯的双向反冲与反冲水回收。公开号为cn217809000u的中国专利公开了一种自清洁滤芯及微废水纯水保护反渗透膜净水系统，其通过自清洁滤芯降低前级滤芯的堵塞速度，但同样未解决反冲洗环节的水资源浪费问题。综合来看，现有技术或者仅针对反渗透膜清洗、或者仅针对前级滤芯自清洁，均未公开利用两组并联过滤单元交替产水与反冲、并以产水作为反洗介质、反冲水回收复用的技术构思。

4、由此可见，现有多级纯水过滤系统在反冲洗彻底性与水资源节约之间存在难以兼顾的矛盾：想要反冲彻底，往往需要单独的反洗水源并把反洗水排放；想要节约用水，又难以做到双向无死角的在线反冲。如何在保证反冲效果的同时降低乃至消除反冲洗带来的额外水耗，是现有技术尚未解决的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是，现有多级纯水过滤系统的反冲洗需要单独反洗水源或将反洗水直接排放，反冲洗过程浪费水资源、需停机或存在清洗死角，而现有双向反冲方案又面向生物滤池等特定场景，难以直接用于反渗透纯水系统。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种双向流自清洁模块化多级纯水过滤系统，包括至少两组并联的过滤单元，每组所述过滤单元沿水流方向依次串联有多级滤芯；还包括双向切换阀组、控制器和反冲水回收管路；所述双向切换阀组连接于各组所述过滤单元的进水端与出水端，用于使每组所述过滤单元在第一流向与第二流向之间切换，所述第一流向为正向产水方向，所述第二流向为反向冲洗方向；所述控制器与所述双向切换阀组电连接，被配置为：在第一过滤单元以第一流向正向产水期间，将所述第一过滤单元的部分产水分流，经所述双向切换阀组以第二流向通入第二过滤单元，反向冲洗所述第二过滤单元，冲洗所述第二过滤单元产生的反冲水经所述反冲水回收管路回收复用；待所述第二过滤单元冲洗完成后，切换所述第二过滤单元为第一流向正向产水，并将所述第二过滤单元的部分产水分流反向冲洗所述第一过滤单元，如此交替进行。

4、通过上述技术方案，本发明利用一组过滤单元正向产水时分流出的部分产水作为反洗介质，对另一组过滤单元进行反向冲洗，两组过滤单元交替承担产水与反冲的角色，反冲洗不额外消耗外部反洗水源，反冲水经回收管路回收复用而不直接排放，从而在保证双向无死角反冲效果的同时，降低乃至消除了反冲洗带来的额外水耗。

5、进一步地，所述双向切换阀组的切换过程中，所述控制器先对即将切换进入的流路进行预充压，再完成阀位切换，以减小切换瞬间的压力波动。

6、进一步地，各组所述过滤单元的进水端与出水端之间并联设置有压差检测单元，所述压差检测单元与所述控制器电连接，所述控制器根据所述压差检测单元检测到的压差达到预设阈值时触发反向冲洗。

7、进一步地，所述反冲水回收管路的出水端连接至系统进水端的前级滤芯之前，使反冲水经前级滤芯过滤后重新进入产水流程。

8、进一步地，每组所述过滤单元的多级滤芯通过可插拔的模块化接口安装于对应流路，各级滤芯可独立更换而不停机。

9、进一步地，所述双向切换阀组包括进水切换阀和出水切换阀，所述进水切换阀用于切换各组过滤单元的进水来源，所述出水切换阀用于切换各组过滤单元的产水去向与反冲分流。

10、本发明还提供一种双向流自清洁反冲洗方法，应用于上述任一种双向流自清洁模块化多级纯水过滤系统，包括以下步骤：在第一过滤单元以第一流向正向产水期间，将第一过滤单元的部分产水分流，以第二流向通入第二过滤单元，反向冲洗第二过滤单元；将冲洗第二过滤单元产生的反冲水经反冲水回收管路回收复用；待第二过滤单元冲洗完成后，切换第二过滤单元为第一流向正向产水，并将第二过滤单元的部分产水分流反向冲洗第一过滤单元；如此交替进行，使两组过滤单元交替承担产水与反冲角色。

11、本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

12、利用两组并联过滤单元交替产水与反冲，反冲洗的反洗介质直接取自另一组过滤单元的产水，不额外消耗外部反洗水源；反冲水经回收管路回收复用，而非直接排放，显著减少了反冲洗过程的水资源浪费；双向反向冲洗消除了单向反冲的背压侧死角，反冲更彻底，有利于延缓滤芯堵塞、延长滤芯使用寿命。进一步说明，就反冲洗的彻底性而言，反洗水从滤芯的出水侧向进水侧流动，与正常产水方向相反，能够将附着于滤芯进水侧的污染物反向剥离，且反洗水从整个滤芯截面均匀反向通过，避免了单向反冲存在的背压侧死角；就水资源的节约而言，反洗介质直接取自另一组过滤单元的产水，无需单独配置反洗水源，反冲水又经回收管路回收复用，反冲洗环节基本不产生额外水耗；就产水的连续性而言，两组过滤单元交替产水与反冲，始终至少一组处于产水状态，产水不中断。需要说明的是，反冲水回收复用会使前级滤芯额外承担一部分反冲水中的污染物负荷，对前级滤芯的拦截容量提出更高要求，这一代价可通过适当加大前级滤芯的标称容量或缩短前级滤芯的更换周期来平衡，属于可接受的工程权衡。

1.一种双向流自清洁模块化多级纯水过滤系统，包括至少两组并联的过滤单元，每组所述过滤单元沿水流方向依次串联有多级滤芯，其特征在于，还包括双向切换阀组（3）、控制器（4）和反冲水回收管路（5）；

2.根据权利要求1所述的双向流自清洁模块化多级纯水过滤系统，其特征在于，所述双向切换阀组（3）的切换过程中，所述控制器（4）先对即将切换进入的流路进行预充压，再完成阀位切换，以减小切换瞬间的压力波动。

3.根据权利要求1所述的双向流自清洁模块化多级纯水过滤系统，其特征在于，各组所述过滤单元的进水端与出水端之间并联设置有压差检测单元（6），所述压差检测单元（6）与所述控制器（4）电连接，所述控制器（4）根据所述压差检测单元（6）检测到的压差达到预设阈值时触发反向冲洗。

4.根据权利要求1所述的双向流自清洁模块化多级纯水过滤系统，其特征在于，所述反冲水回收管路（5）的出水端连接至系统进水端的前级滤芯之前，使反冲水经前级滤芯过滤后重新进入产水流程。

5.根据权利要求1所述的双向流自清洁模块化多级纯水过滤系统，其特征在于，每组所述过滤单元的多级滤芯通过可插拔的模块化接口（7）安装于对应流路，各级滤芯可独立更换而不停机。

6.根据权利要求1所述的双向流自清洁模块化多级纯水过滤系统，其特征在于，所述双向切换阀组（3）包括进水切换阀（31）和出水切换阀（32），所述进水切换阀（31）用于切换各组过滤单元的进水来源，所述出水切换阀（32）用于切换各组过滤单元的产水去向与反冲分流。

7.根据权利要求1所述的双向流自清洁模块化多级纯水过滤系统，其特征在于，所述双向切换阀组（3）包括阀体和旋转阀芯，所述阀体上设有原水进水口、各组过滤单元进水口、反冲水回流口、纯水出水口和反冲分流口，所述旋转阀芯内设有连通流道，所述旋转阀芯切换阀位时，所述连通流道先与目标阀口连通、再与原阀口断开，实现无死水切换。

8.一种应用于权利要求1至7中任一项所述的双向流自清洁模块化多级纯水过滤系统的反冲洗方法，其特征在于，包括以下步骤：