超纯水制备双循环设备的制作方法

1.本实用新型属于水处理技术领域，具体涉及超纯水制备系统。


背景技术：

2.目前，在传统的小型超纯水制备系统中，其基本制备流程如图1所示。其原理是：经由反渗透或edi原理产出的初/中级纯水首先被储存在纯水箱t 内，然后经过循环泵p吸入一个由超纯化组件及必要动力阀门组成的内水循环系统中进行再纯化，从而制备出更高纯度的超纯水，经过电导率仪c检测合格后予以即时取水。所述超纯化组件包括紫外灯u、离子交换柱d和电导率仪c。由于超纯水极度不稳定，故在不取水时，这个内水循环系统会保持持续或脉冲循环模式以确保水质稳定，以便下次使用时得以快速达标。
3.在很多应用中，超纯水的有机物指标(以总有机碳toc表示)达到痕量水平十分重要，它需要以下几个条件来保证(比如总有机碳toc达到《10ppb)：
4.一是，给水(即水箱内的存水)总有机碳toc足够低，通常总有机碳toc 应《50ppb；
5.二是，在线光氧化装置能够持续消解总有机碳toc；
6.三是，含有特殊可去除总有机碳toc滤料的超纯柱。
7.而实际情况是，ro反渗透或ro edi的产水总有机碳toc并不稳定，它受到很多条件的影响，且很难有效控制，这是导致超纯水总有机碳toc指标难以达到足够低的最重要影响因素。虽然前述内水循环系统可以对内循环体系内的纯水进行反复纯化以达到足够低的总有机碳toc水平，但一旦持续取用，给水的总有机碳toc过高(超出系统进水最高总有机碳toc要求)将直接导致最终产出的超纯水总有机碳toc迅速超标。
8.另外，如图1所示的传统工艺中的内循环体系，不能对纯水箱t中的存水进行连续处理，纯水箱中的存水可能长期处于死水状态，从而导致其中微生物繁殖，微生物指标过高，同样会给超纯水制备过程带来严重污染。
9.综上所述，传统小型超纯水制备系统存在两个明显问题：
10.一是，对给水总有机碳toc要求较高，但却不能有效控制；
11.二是，纯水箱内的存水极易滋生微生物，其作为超纯系统的给水，将使后者面临较高的微生物污染风险。


技术实现要素：

12.为解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种超纯水制备双水循环设备。通过一种并不明显增加额外成本的方式，在仅消耗少量电能的情况下，降低纯水箱内存水的总有机碳toc，为后段超纯系统创造最佳给水总有机碳toc条件；且可控制纯水箱存水的微生物指标在较低水平，防止后段污染。
13.为达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
14.一种超纯水制备双循环设备，包括连接超纯水制备控制中心的纯水箱、第一水循环系统和第二水循环系统；其中，
15.第一水循环系统，包括循环泵、在线过流式双波长紫外灯、在线超纯柱、在线电导率仪，及第一动力阀门组；所述循环泵连接纯水箱，所述在线过流式双波长紫外灯连接循环泵和在线超纯柱，所述在线超纯柱连接一在线电导率仪；所述在线电导率仪连接取水阀门；所述第一动力阀门组包括相接的第一电磁阀和第一单向阀，第一电磁阀的另一端连接在在线电导率仪与取水阀门之间的管路上；所述第一单向阀的另一端连接在纯水箱和循环泵之间的管路上；当取水阀门不工作时,所述第一水循环系统通过所述第一动力阀门组保持脉冲循环模式；
16.第二水循环系统，包括第二电磁阀和第二单向阀；所述第二单向阀的一端连接纯水箱，另一端连接所述第二电磁阀；所述第二电磁阀的另一端连接在在线过流式双波长紫外灯和在线超纯柱之间的管路上。
17.如上所述的一种超纯水制备双循环设备，所述纯水箱的顶部设有循环水口，所述纯水箱的底部设有出水口；所述循环水口连接到第二水循环系统，所述出水口连接到循环泵。
18.本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：
19.一是，与传统超纯水制备系统相比，本实用新型超纯水制备设备在线过流式双波长紫外灯后、在线超纯柱前增加了一个第二水循环系统，以形成连接纯水箱的第二水循环回路，并通过电磁阀组进行主/支路切换；使纯水箱中的存水不再是死水条件，而是被紫外线进行周期性杀菌，toc指标的下降也对抑制微生物的繁殖起到了积极的作用；给水条件的大幅改善，对后段制备超纯水的指标稳定，起到了关键性的作用。同时，也大幅降低了除toc滤料的工作负荷、从而达到延长柱效、降低运行成本的作用。
20.二是，本实用新型第二水循环系统增加的成本极低，仅为一个电磁阀和一个单向阀，及部分管件成本。
21.三是，本实用新型第二水循环系统所用的功耗极低，以常规小型实验室超纯水系统为例，平均每小时对水箱循环15min，增加功耗约11w/小时(循环泵6w 在线过流式双波长紫外灯3.5w 电磁阀1.5w。
22.四是，本实用新型超纯水制备设备对水箱存水toc的降低明显且高效(参见图3),对于体积为30l、toc≈80ppb的纯水而言，使用14w的双波长紫外， 1.5lpm流速条件下，仅用40min时间即可将其toc降低至15ppb，降幅高达 80％。
23.五是，本实用新型第二水循环系统连接在在线过流式双波长紫外灯u后、在线超纯柱d前，对纯水箱水循环回路不流经超纯柱，不会对超纯柱寿命造成额外的损耗，不明显改变水箱存水的电导率指标。
24.六是，本实用新型超纯水制备设备通过设置在水箱顶部的循环水口连接第二水循环系统，通过设置在纯水箱底部的出水口出水，以获得充分的水体循环。
附图说明
25.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
26.图1是现有技术超纯水制备系统的结构示意图；
27.图2是本实用新型超纯水制备设备的结构示意图；
28.图3是本实用新型超纯水制备设备的水箱存水在第二水循环回路中循环过程中的toc测试仪数据记录表。
具体实施方式
29.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
30.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
31.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。
32.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”或“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸地固定连接、可拆卸地固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。
33.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。
34.现结合图2和图3,说明本实用新型一种超纯水制备双循环设备，包括连接超纯水制备控制中心的纯水箱、第一水循环系统和第二水循环系统。
35.如图2所示，经由反渗透ro或edi原理产出的初/中级纯水首先被储存在纯水箱t中。所述纯水箱t与第一水循环系统和第二水循环系统接管形成有效的超纯水制备双水循环回路。
36.本实用新型第一水循环系统连接纯水箱t形成超纯化系统的水循环回路，所述第一水循环系统包括循环泵p、超纯化组件和第一动力阀门组。
37.所述循环泵p连接纯水箱t，所述超纯化组件包括在线过流式双波长紫外灯u、在线超纯柱d和在线电导率仪c，所述在线过流式双波长紫外灯u连接循环泵p和在线超纯柱d，所述在线超纯柱d连接在线电导率仪c；所述在线电导率仪c连接取水阀门。
38.所述第一动力阀门组，包括第一电磁阀a和第一单向阀b，所述第一电磁阀a一端连接第一单向阀b，另一端连接在在线电导率仪c与取水阀门之间的管路上；所述第一单向阀b的另一端连接在纯水箱t和循环泵p之间的管路上。
39.所述第一水循环系统具有内循环功能，具体的，所述循环泵p吸入纯水箱t的初/中级纯水，所述初/中级纯水先流经在线过流式双波长紫外灯u进行光氧化、再流经在线超纯柱d进行离子交换，从而制备出深层再纯化的超纯水。如所述再纯化的超纯水经过在线电导率仪c检测合格后,经由取水阀门予以即时取用。如所述再纯化的超纯水经过在线电导率仪
c检测不合格,取水阀门不工作(关闭)，所述第一水循环系统通过所述第一动力阀门组保持持续或脉冲循环模式，以确保水质稳定或下次使用时得以快速达标(再纯化的超纯水经过在线电导率仪c检测合格)。
40.所述第二水循环系统，是在纯水箱t上增加一个循环水口，形成除超纯化系统的水循环回路以外的第二个水循环回路。
41.具体的，所述第二水循环系统包括第二电磁阀e和第二单向阀f。所述第二单向阀f的一端连接纯水箱t，另一端连接所述第二电磁阀e；所述第二单向阀f具有防止纯水回流的作用。所述第二电磁阀e的另一端连接在在线过流式双波长紫外灯u和在线超纯柱d之间的管路上。也就是，所述第二水循环系统是连接在在线过流式双波长紫外灯u后，及在线超纯柱d前的管路上的。这样一来，连接纯水箱t的第二水循环回路不流经在线超纯柱d，不会对在线超纯柱d寿命造成额外的损耗，不明显改变纯水箱存水的电导率指标。
42.本实用新型超纯水制备双循环设备通过所述第一电磁阀a和第二电磁阀 e进行循环回路切换，所述循环泵p吸入纯水箱t中的纯水，纯水会流经在线过流式双波长紫外灯u进行光氧化后，再通过第二水循环系统回流到纯水箱t中，使纯水箱t中的存水不再是处于死水条件，而是被紫外线进行周期性杀菌，不仅纯水总有机碳toc指标有明显下降，也对抑制微生物的繁殖起到了积极的作用。给水条件的大幅改善，对后段制备超纯水的指标稳定，起到了关键性的作用。同时，也大幅降低了除纯水总有机碳toc滤料的工作负荷、从而达到延长柱效、降低运行成本的作用。
43.更佳的，所述纯水箱t的顶部设有循环水口，所述纯水箱t的底部设有出水口。所述循环水口连接到第二水循环系统，以将纯水引流至纯水箱t的顶部；所述出水口连接到循环泵p，以从纯水箱t的底部出水，以利于充分的水体循环。
44.所述第一电磁阀a和第二电磁阀e均为可切换流向的动力阀门，或所述第一电磁阀a和第二电磁阀e均为三通换向阀。
45.本实用新型超纯水制备双循环设备的双循环控制方法是，当第一水循环系统处于脉冲循环模式时，第二电磁阀e开启，第一电磁阀a关闭；且循环泵p启动，在线过流式双波长紫外灯u开启，以保持纯水箱t内的存水通过第二水循环系统在第二水循环回路中持续循环15-30min(可根据水箱大小预设不同时长)。当纯水箱t内的存水持续循环计时结束，循环泵p和在线过流式双波长紫外灯u断电，第二电磁阀e关闭，第一电磁阀a开启；然后，所述循环泵p和在线过流式双波长紫外灯u再次通电，直至纯水箱t内的存水切换回到第一水循环系统的内循环状态，直至下一个循环周期，如此往复即可。
46.上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。