CN101092257B - 一种水的反渗透淡化处理方法及装置 - Google Patents

一种水的反渗透淡化处理方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效率回收能量的水的反渗透淡化处理方法及装置，首先将经过预处理的海水/苦咸水流A输入到一个能量回收泵缸体中泵室的升压腔，该能量回收泵采用泵头和电机一体直联的结构，在升压腔内，电机带动转子及叶片转动使输出的海水/苦咸水流B提升压力后送入反渗透膜组件进行液体膜分离，产出产品水流C；剩余的高压浓盐水流D输入能量回收泵缸体中同一泵室的回收腔进行能量回收，在回收腔中，通过叶片推动转子转动做功；经过做功后的低压浓盐水流E输出后排放。本发明具有水处理能力强、操作简易灵活，且装置结构简单、运行可靠、成本低的特点。

Description

一种水的反渗透淡化处理方法及装置
技术领域
本发明涉及一种水处理方法及装置，特别涉及一种水的反渗透淡化处理方法及装置。
背景技术
反渗透属于以压力差为推动力的液体膜分离过程，即为压力驱动膜过程。海水或苦咸水在高压泵的作用下利用反渗透膜的特性将淡水分离，被分离的淡水以渗透液的形式流出，剩余的被浓缩的海水和苦盐水被排放。因此高效的将高压的反渗透浓水余压予以回收，降低能耗和淡化水的成本至关重要。
目前余压回收装置主要有水力回收透平、水力涡轮增压器和正位移压力能量回收装置。前两种装置其主要运动部件结构复杂，能量回收效率较低。而后者一般单机处理能力较低，且在系统中需要特殊的阀门配合使用，造成系统运行操作的复杂性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高效率回收能量的水的反渗透淡化处理方法及装置。具有水处理能力强、操作简易灵活，且装置结构简单、运行可靠、成本低的特点。
为达到以上目的，本发明是通过下述方案予以实现的：
一种水的反渗透淡化处理方法，包括下述工艺流程：将经过预处理的压力为0.1-0.4Mpa的海水/苦咸水流A输入到一个能量回收泵缸体中泵室的升压腔中，该能量回收泵采用缸体和电机一体直联的结构，在升压腔内，电机带动转子及叶片转动使输出的海水/苦咸水流B提升压力到5-10Mpa，然后送入反渗透膜组件进行液体膜分离，产出产品水流C；剩余的浓盐水流D压力为4-9Mpa，再输入到能量回收泵缸体中同一泵室的回收腔中进行能量回收，在回收腔中，通过叶片推动转子转动做功，经过做功后的低压浓盐水流E输出后排放。
上述方案中，所述同一泵室的升压腔和回收腔为被转子分隔的两个月牙形腔体，它们的小圆弧半径r相等，也即等于转子的半径，升压腔的大圆弧半径大于回收腔的大圆弧半径；所述的浓盐水流D可通过一个背压阀输入能量回收泵的回收腔；所述的能量回收泵可采用变频器控制电机。
一种实现本发明方法的装置，包括有反渗透膜组件，其特征是，还包括一个缸体和电机为一体直联结构的能量回收泵，所述的缸体包括设置在同一泵室中的升压腔和回收腔，所述的升压腔和回收腔分别连通设置在缸体前端盖上的上进/出水口和下进/出水口，上进/出水口连通海水/苦咸水进口和出口；下进/出水口连通浓盐水进口和排放口，海水/苦咸水出口连通反渗透膜组件进口，浓盐水进口连通反渗透膜组件的浓盐水出口。
上述装置中，所述的泵室大致为一个椭圆形，转子将其分隔为两个月牙形的升压腔和回收腔，它们的小圆弧半径r相等，即等于转子的半径；升压腔的大圆弧半径R1大于回收腔的大圆弧半径R2。
所述的转子的圆周上可开有沿转子径向均布的叶片槽，叶片设置在该叶片槽中，并可随转子的转动伸出或缩进。
所述的浓盐水进口与反渗透膜组件的浓盐水出口之间可设置有一个背压阀。
本发明提供的工艺方法与装置，与现有技术相比，其优点为，能量回收泵的升压腔和能量回收腔与反渗透膜组件浓盐水输出串联在工艺系统中；能量回收泵的泵头和电机为一体共轴直联结构，回收腔与升压腔设置在缸体的同一泵室中，利用反渗透膜组件输出的高压浓盐水流D对泵头的叶片做功，输出连续的回转运动和扭矩，从而降低能量回收泵的负载，降低耗能，能量回收率为70％-80％。且不需要单独的能量回收装置以及特殊阀门的配合工作，回收主体的结构简单，使系统的操作简易方便、运行可靠。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。图中：1-能量回收泵；2-转子；3-叶片；4-反渗透膜组件；5-背压阀；A表示：输入能量回收泵升压腔的海水/苦咸水流；B表示：输出能量回收泵升压腔的高压海水/苦咸水流，C表示：反渗透膜组件的产品水流；D表示：输入能量回收泵回收腔的高压浓盐水流；E表示：输出能量回收泵回收腔的浓盐水；a、b、c、d分别表示能量回收泵的四个接口：海水/苦咸水进口、海水/苦咸水出口、浓盐水进口和浓盐水排放口；V1表示升压腔；V2表示回收腔。
图2是图1中能量回收泵的结构图。图中：7-前端盖；8-缸体；10-下进出/水口；11-后端盖；12-电机；13-端盖螺栓；14-上进出/水口；15-轴；16-轴封；17-O型圈。
图3为本发明图2中的缸体H-H向局部剖视图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，一种水的反渗透淡化处理方法，图中经过预处理的海水/苦咸水流A从进口a进入能量回收泵1的升压腔V1，当转子2和叶片3由电机12带动顺时针转动时，使密封升压腔V1工作容积变化，海水/苦咸水提升压力后从出口b流出，经过增压后的高压海水/苦咸水流B进入反渗透膜组件4将淡水分离，产出产品水流C，剩余的高压浓盐水流D经过背压阀5从进口c流入能量回收泵1的能量回收腔V2，在能量回收腔V2内由于进入进口c水流D的压力高于流出出口d水流E的压力，水流D通过叶片3推动转子2顺时针转动，输出连续的回转运动和扭矩，从而降低能量回收泵1的负载，降低耗能。经过做功后的低压浓盐水流E经排放口d排放。背压阀5的作用是调整反渗透膜组件4的工作压力。当电机12采用变频器控制电机后，可灵活控制不同的产水规模。
如图1、图2所示，一种实现本发明方法的装置，包括一个能量回收泵1，为泵头和电机一体直联结构，泵头的缸体8中包括升压腔V1和回收腔V2分别连通上进/出水口14和下进/出水口10，上、下进/出水口14、10布置在前端盖7上。上进/出水口14设置接口a、b，其中接口b连通反色渗透膜组件4的进口；下进/出水口10设置接口c、d，其中接口c通过一个连通背压阀5连通反渗透膜组件4的浓盐水出口。能量回收泵1的前端盖7、后端盖11和缸体8之间依靠O型圈17密封，电机轴15与后端盖11依靠轴封16密封。前端盖7、后端盖11和缸体8依靠螺栓13与电机12固定在一起。
如图3所示，本发明的缸体8中开有一个大致为椭圆的泵室，转子2将其分隔为两个月牙形且相对的升压腔V1和回收腔V2，它们的小圆弧半径r相等，也即转子2的半径；升压腔V1和回收腔V2的大圆弧半径不相等，分别为R1和R2，且R1大于R2。转子2的圆周上开有沿转子2径向均布的叶片槽，叶片3设置在该叶片槽中，叶片3可随转子2的转动伸出或缩进，当转子2转动到升压腔V1、回收腔V2的大圆弧半径R1、R2处时，叶片3完全伸出；当转子2转动到升压腔V1和回收腔V2的小圆弧半径r处时，叶片3全部缩进，从而保证了升压腔V1于回收腔V2之间的密封隔离。
当能量回收泵的电机12转速确定后，升压腔V1的流量QA、回收腔V2的流量QD分别与其腔体的大圆弧半径成正比：
Q A = B [ ( R 1 2 - r 2 ) π - ( R 1 - r ) Zt ] η V n
Q D = B [ ( R 1 2 - r 2 ) π - ( R 1 - r ) Zt ] η V n ;
其中B：缸体8的轴向宽度，R1、R2：分别为升压腔V1、回收腔V2的大圆弧半径，r：升压腔V1和回收腔V2的小圆弧半径，Z：叶片3的数量、t为叶片3的宽度，ηV为缸体8的容积系数，n为电机12的转速。
如当电机12转速为1450转/分钟标准转速时，叶片3沿径向布置为6片，叶片3的宽度为2.2mm。升压腔的大圆弧半径为64.5mm、回收腔的大圆弧半径为62.5mm，升压腔V1和回收腔V2的小圆弧半径均为60mm时，能量回收泵的容积系数ηV为0.85。升压腔V1的流量为2.5m3/h；回收腔V2的流量为：1.5m3/h。即通过能量回收腔的浓盐水流量与通过升压腔的原水流量之比为0.6。
在本实实例中，对于日产淡水24吨的海水反渗透系统，当经过预处理的原料海水压力为0.2-0.3MPa，淡水回收率为40％时，浓盐水的余压在5.5-6.0MPa，能量回收效率为70％-80％。

Claims (6)

1.一种水的反渗透淡化处理方法，其特征是，包括下述工艺流程：将经过预处理的压力为0.1-0.4Mpa的海水/苦咸水流A输入到一个能量回收泵缸体中泵室的升压腔中，该能量回收泵采用缸体和电机一体直联的结构，在升压腔内，电机带动转子及叶片转动使输出的海水/苦咸水流B提升压力到5-10Mpa，然后送入反渗透膜组件进行液体膜分离，产出产品水流C；剩余的浓盐水流D压力为4-9Mpa，再输入到能量回收泵缸体中同一泵室的回收腔中进行能量回收，在回收腔中，浓盐水流D通过叶片推动转子转动做功，经过做功后的低压浓盐水流E输出后排放；
所述同一泵室的升压腔和回收腔为被转子分隔的两个月牙形腔体，它们的小圆弧半径r相等，也即等于转子的半径，升压腔的大圆弧半径R1大于回收腔的大圆弧半径R2。
2.根据权利要求1所述的水的反渗透淡化处理方法，其特征是，所述的浓盐水流D通过一个背压阀输入能量回收泵的回收腔。
3.根据权利要求1所述的水的反渗透淡化处理方法，其特征是，所述的能量回收泵采用变频器控制电机的转速。
4.一种实现权利要求1方法的水的反渗透淡化处理装置，包括有反渗透膜组件，其特征是，还包括一个缸体和电机为一体直联结构的能量回收泵，所述的缸体包括设置在同一泵室中的升压腔和回收腔，所述的升压腔和回收腔分别连通设置在缸体前端盖的上进/出水口和下进/出水口，上进/出水口连通海水/苦咸水进口和出口；下进/出水口连通浓盐水进口和排放口，海水/苦咸水出口连通反渗透膜组件进口，浓盐水进口连通反渗透膜组件的浓盐水出口。
所述的泵室大致为一个椭圆形，转子将其分隔为两个月牙形的升压腔和回收腔，它们的小圆弧半径r相等，即等于转子的半径；升压腔的大圆弧半径R1大于回收腔的大圆弧半径R2。
5.根据权利要求4所述的水的反渗透淡化处理装置，其特征是，所述转子的圆周上开有沿转子径向均布的叶片槽，叶片设置在该叶片槽中，并随转子的转动伸出或缩进。
6.根据权利要求4所述的水的反渗透淡化处理装置，其特征是，所述的浓盐水进口与反渗透膜组件的浓盐水出口之间设置有一个背压阀。
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