CN101805042A - 蓄能式手动海水淡化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以人工动力驱动蓄能式连续过流并经反渗透处理的蓄能式手动海水淡化装置。该蓄能式手动海水淡化装置由手动机构连接的蓄能机构，蓄能机构经进水阀连通的反渗透单元组成。其中带进水口的容水舱与第一活塞腔一侧连通第一单向阀、蓄能机构的高压蓄能水舱与第一活塞腔的另一侧连通第二单向阀。所述蓄能机构由与进水阀同一方向开口的第二活塞腔、第二活塞腔开口端设置的蓄能活塞、蓄能活塞与第二活塞腔底端之间设置的蓄能介质组成。反渗透单元由壳体、壳体内容设分别与进水阀、浓水排放阀连通的回转式水管、回转式水管内串联的反渗透膜、回转式水管尾端分别开设的产水口和浓水排放阀组成。
Description
技术领域
本发明涉及一种水处理技术领域设备，尤其涉及一种以人工动力驱动蓄能式连续过流并经反渗透处理的蓄能式手动海水淡化装置。
背景技术
CN 200720069304.9公开了一种杠杆加压反渗透海水淡化装置，它的目的是提供一种杠杆加压反渗透海水淡化装置。该技术方案的要点是：所述杠杆加压反渗透海水淡化装置，其壳体(1)顶部右侧连接一支杆(14)的底端，支杆(14)的顶端固定连接一个轴承(12)，轴承(12)的轴心上连接加压杠杆(11)一端，加压杠杆(11)杆部与T形活塞(2)的活塞杆顶端连接，T形活塞(2)的活塞杆另一端穿过壳体顶部，T形活塞(2)的活塞头置于壳体(1)内上部，壳体(1)内活塞头下部为加压室(13)，加压室(13)下设有卷式反渗透膜(5)，卷式反渗透膜(5)中间安装一个上端封闭的淡水收集管(6)，淡水收集管(6)未封闭一端穿过壳体底部，卷式反渗透膜(5)底部与壳体(1)底部之间的空间构成浓水室(15)，壳体(1)底部设有浓水出口(7)，浓水出口(7)处设有可锁定高压阀门(8)，壳体(1)外侧上部连接海水进水管(10)，壳体(1)与海水进水管(10)相接处装有一个单向进水阀(9)。然而，其不足之处是：手动加压不连续，存在脉冲或压力不稳定供水，加压同时反渗透分离膜部分无法保持海水淡化所需恒定水压，虽然有水透过了反渗透产水侧，但驱动压力线性稳定性差，无法满足海水反渗透膜为了达到一定脱盐率所必需的给水压力特性，出现反渗透出水水质不能饮用情况；同时对反渗透膜分离部分采用传统的卷式一级一段结构，使人力产生的高压水一次通过反渗透分离膜，反渗透系统回收率低，浪费宝贵的人力，也不具备真正实用化。
发明内容
本发明的目的是，设计一种整体结构简单合理，淡化过程稳定，产水水质好，水源利用率高，适应高盐度和使用范围广的蓄能式手动海水淡化装置。
本发明的技术解决方案是所述蓄能式手动海水淡化装置，包括手动机构，所述手动机构由机壳内腔设置的第一活塞腔、机壳外部设置一端端部枢接在机壳上的杠杆式压杆、压杆支点枢接经弹性元件穿设机壳壳壁而伸入机壳内部第一活塞腔内第一端的活塞杆、活塞杆枢接的活塞组成，其特殊之处在于：所述手动机构连接蓄能机构，该蓄能机构经进水阀连通反渗透单元。
作为优选，所述手动机构进一步包括带进水口的容水舱与第一活塞腔第二端一侧连通的第一单向阀、蓄能机构的高压蓄能水舱与第一活塞腔第二端的另一侧连通的第二单向阀。
作为优选，所述蓄能机构由与进水阀同一方向开口的第二活塞腔、第二活塞腔开口端设置的蓄能活塞、蓄能活塞与第二活塞腔底端之间设置的蓄能介质组成。
作为优选，所述蓄能介质由弹性元件构成。蓄能机构的蓄能活塞与第二活塞腔底端之间设有弹簧，第二活塞腔开口端与接近第二活塞腔底端的部位分别设有用于弹簧定位第一蓄能活塞限位构件、第二蓄能活塞限位构件。
作为优选，所述蓄能介质由囊状的密闭气包以及第二活塞腔对应囊状密闭气包部位的机壳壳壁自外向内开设的充气口组成。
作为优选，所述反渗透单元由壳体、壳体内容设分别与进水阀、浓水排放阀连通的回转式水管、该回转式水管内串联的N个反渗透膜、回转式水管尾端分别开设的产水口和浓水排放阀组成。
作为优选，所述反渗透膜由表层的分离层、底层的产水收集层以及夹置在分离层与产水收集层之间的支撑层组成。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、巧妙利用了高压水蓄能装置，将不规则脉冲人工动力源累积和存储，并为后段反渗透分离阶段持续一段时间内提供稳定水量和水压的高压海水。
2、蓄能式手动海水淡化装置反渗透膜分离部分，开发了进水截面面积小的膜单元，维持连续过流时手动死端过滤海水带来的盐浓差极化效应，使手动海水淡化所需驱动压力变得可行和切合实际。
3、蓄能式手动海水淡化装置反渗透膜分离部分，采用多段串联方式组合，提高了海水淡化装置制水整体效能。
4、结构简单可靠，模块化设计和连接布局合理，装置易耗部分和常用部分拆联便利，更新维护成本低。
5、传动动力机械设备简单可靠、高压水蓄能装置转能效率高、反渗透分离部分水回收率高。
6、整体装置轻便易于随身携带，使用环境只需人力，可单独对原水进行脱盐处理，使用在水质恶劣，饮水水源缺乏的场合。尤其是适用于海水淡化小型装置中。
附图说明
图1是本发明蓄能式手动海水淡化装置的整体结构示意图。
图2是本发明高压水蓄能机构囊状气包的结构示意图。
图3是本发明反渗透膜微型膜串联的结构示意图。
图4是本发明反渗透膜膜面的结构示意图。
主要组件符号说明：
手动机构 1 机壳 11 第一活塞腔 12 活塞杆 121
活塞 122 杠杆式压杆 13 压杆支点 131 复位弹簧 14
第一单向阀 15 第二单向阀 16 容水舱 17 进水口 171
蓄能机构 2 高压蓄能水舱 21 第二活塞腔 22 蓄能活塞 221
第一蓄能活塞限位构件 222 第二蓄能活塞限位构件 223 弹簧 23 充气口 24
囊状密闭气包 25 进水阀 3 反渗透单元 4 壳体 41
浓水排放阀 42 回转式水管 43 反渗透膜 44 分离层 441
支撑层 442 产水收集层 443 产水口 45
具体实施方式
本发明下面将结合附图作进一步详述：
图1、图3、图4示出了本发明的第一个实施例。
请参阅图1所示，在本实施例中，所述蓄能式手动海水淡化装置，包括手动机构1，所述手动机构1连接蓄能机构2，该蓄能机构2经进水阀3连通反渗透单元4。
所述手动机构1由机壳11内腔设置的第一活塞腔12、机壳11外部设置一端端部枢接在机壳11上的杠杆式压杆13、压杆支点131枢接经复位弹簧14穿设机壳11壳壁而伸入机壳11内部第一活塞腔12内第一端的活塞杆121、活塞杆121枢接的活塞122、带进水口171的容水舱17与第一活塞腔12第二端一侧连通的第一单向阀15、蓄能机构2的高压蓄能水舱21与第一活塞腔12第二端的另一侧连通的第二单向阀16组成。
所述蓄能机构2由与进水阀3同一方向开口的第二活塞腔22、第二活塞腔22开口端与接近第二活塞腔22底端的部位分别设置的第一蓄能活塞限位构件222、第二蓄能活塞限位构件223、抵触在第二活塞腔22开口端第一蓄能活塞限位构件222上的蓄能活塞221、蓄能活塞221与第二活塞腔222底端之间设置的弹簧23组成。
请参阅图3、图4所示，所述反渗透单元4由壳体41、壳体41内容设分别与进水阀3、浓水排放阀42连通的回转式水管43、该回转式水管43内串联的N个反渗透膜44、回转式水管43尾端分别开设的产水口45和浓水排放阀42组成。所述反渗透膜44由表层的分离层441、底层的产水收集层443以及夹置在分离层441与产水收集层443之间的支撑层442组成。
蓄能式手动海水淡化装置制备淡水过程主要步序为人工动力加压，多次加压后在蓄能机构2存相当水量和高压后，调节浓水排放阀42到合适位置打开进水阀3，在浓水出水口无水流出时完成一次淡化过程。随后关闭进水阀3，在较少次人工加压形成相对较低压力后完全打开浓水调节阀42和进水阀3，实现一次低压冲洗反渗透分离系统的过程，减缓了淡化反渗透膜44膜污堵和延长装置使用寿命。
在该实施例中，列举一些详细的运行参数以进一步阐明蓄能式手动海水淡化装置的可行性。与进水口171相连的海水原水存水箱，容积为1000ml，加压活塞面积为1cm2，单次加压往复冲程为10cm，一次对蓄能装置加注水量为10ml。重复进行100次杠杆式压杆13加压操作，可往高压蓄能水舱21中注入1000ml的水量。如常见海水反渗透淡化驱动压力均在6Mpa左右，此时活塞122面需克服最大压强阻力为1200N，在高压蓄能水舱21增加至工作压力前加压活塞122上产生阻力还低于此值。经过加压杠杆式压杆13省力装置，实际操作杠杆式压杆13上施加人力仅为50～200N，完全在人力可及的范围内，使人力驱动反渗透单元4变为可行和轻便。
高压蓄能水舱21采用蓄能活塞221和高强度多组弹簧23构成蓄能介质，蓄能活塞221与弹簧23间设有两个限位台阶分别为称为第二蓄能活塞限位构件223，第一蓄能活塞限位构件222。弹簧23位于第二蓄能活塞限位构件223时以存在一定应力势能，即弹簧23处于低度压缩状态。加压水通过第二单向阀16进入高压蓄能水舱21后，水压对蓄能活塞221施以向里压缩力，蓄能活塞221与弹簧23件间使用密封件密封，密封件可随蓄能活塞杆121运动而保持密封功能。当弹簧23被压缩到第一蓄能活塞限位构件222处时，海水水能转蓄为弹簧势能，此时水静压超过淡化所需压力。
完成蓄能后，调节浓水排放阀42至合适开度，打开反渗透单元进水口171，高压海水进入反渗透分离膜单元，同时蓄能弹簧23推动蓄能活塞221向第二蓄能活塞限位构件223方向运动，从而实现持续向反渗透分离单元供高压水的目的。由于反渗透进水口截面面积远小于高压蓄能水舱21的截面积，蓄能活塞221复位是个相对缓慢过程，因此反渗透分离过程压力波动值极小。在蓄能活塞221运动到与第二蓄能活塞限位构件223接触前临界点时，其保有势能仍能维持静压在6Mpa以上，接触第二蓄能活塞限位构件223后，随着反渗透系统浓水和产水继续排放，装置各部分海水压力消失。
此时，一次淡化操作完成，在串联式反渗透膜44分离部分，由于带压海水不断折返经过分离膜面经多次分离，单次回收纯水可达到加压海水量的40～50％。
淡化过程完成后，用人工动力机构重复上述动作可实现多次重复淡化过程。条件改善或长时间停用蓄能式手动海水淡化装置时，需进行一次或多次低压冲洗操作，具体步骤与上述淡化过程相同，不同的是加压操作不需要把高压蓄能水舱21压力增加到淡化过程那么高，只需简单加压几次即可，在打开反渗透膜44分离部分时浓水排放阀42和进水阀3完全打开，实现对反渗透膜44面低压冲洗，减缓反渗透膜44污染提高使用寿命。
图1、图2、图3、图4示出了本发明的第二个实施例。
请参阅图1所示，在本实施例中，所述蓄能式手动海水淡化装置，包括手动机构，所述手动机构1由机壳11内腔设置的第一活塞腔12、机壳11外部设置一端端部枢接在机壳11上的杠杆式压杆13、压杆支点131枢接经复位弹簧14穿设机壳11壳壁而伸入机壳11内部第一活塞腔12内的活塞杆121、活塞杆121枢接的活塞122、带进水口171的容水舱17与第一活塞腔12另端一侧连通的第一单向阀15、蓄能机构2的高压蓄能水舱21与第一活塞腔12另端的另一侧连通的第二单向阀16组成。
请参阅图2所示，所述蓄能机构2由与进水阀3同一方向开口的第二活塞腔22、第二活塞腔22开口端设置的蓄能活塞221、蓄能活塞221与第二活塞腔22底端之间设置的蓄能介质组成。所述蓄能介质由囊状密闭气包25以及第二活塞腔对应囊状密闭气包25部位的机壳11壳壁自外向内开设的充气口24组成。
请参阅图3、图4所示，所述反渗透单元4由壳体41、壳体41内容设分别与进水阀3、浓水排放阀42的回转式水管43、该回转式水管43内串联的N个反渗透膜44、回转式水管43尾端分别开设的产水口45和浓水排放阀42组成。所述反渗透膜44由表层的分离层441、底层的产水收集层443以及夹置在分离层441与产水收集层443之间的支撑层442组成。
高压蓄能水舱21所用的蓄能介质也可用密闭气室实现与弹簧23相同的蓄能功能。在蓄能介质为密闭空气时，蓄能活塞221运动效果和功能原理与弹簧23类似。可为如图2所示的囊状密闭气包25方式实现，以弹性材料制成的囊状密闭气包25，和囊状密闭气包25上用于维护性充气口24。在加压水进入高压蓄能水舱21后，当进水压力高于囊状密闭气包25内部压力时，囊状密闭气包25随进水压力不断增加而变小，腾出的空间为注入高压海水，同时，水能以气囊压缩产生的弹性势能为蓄能形式存在。当打开反渗透分离单元进水阀3后，囊状密闭气包25在压缩内部气体推动恢复原有体积，囊状密闭气包25内空气势能转化为提供反渗透分离用的水压能完成淡化过程。其余结构和工作步序与实施例1相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种蓄能式手动海水淡化装置，包括手动机构，所述手动机构由机壳内腔设置的第一活塞腔、机壳外部设置一端端部枢接在机壳上的杠杆式压杆、压杆支点枢接经弹性元件穿设机壳壳壁而伸入机壳内部第一活塞腔内第一端的活塞杆、活塞杆枢接的活塞组成，其特征在于：所述手动机构连接蓄能机构，该蓄能机构经进水阀连通反渗透单元。
2.根据权利要求1所述蓄能式手动海水淡化装置，其特征在于：所述手动机构进一步包括带进水口的容水舱与第一活塞腔第二端一侧连通的第一单向阀、蓄能机构的高压蓄能水舱与第一活塞腔第二端的另一侧连通的第二单向阀。
3.根据权利要求1所述蓄能式手动海水淡化装置，其特征在于：所述蓄能机构由与进水阀同一方向开口的第二活塞腔、第二活塞腔开口端设置的蓄能活塞、蓄能活塞与第二活塞腔底端之间设置的蓄能介质组成。
4.根据权利要求3所述蓄能式手动海水淡化装置，其特征在于：所述蓄能介质由弹性元件构成。
5.根据权利要求1或3所述蓄能式手动海水淡化装置，其特征在于：所述蓄能机构的第二活塞腔开口端与接近第二活塞腔底端的部位分别设有第一蓄能活塞限位构件、第二蓄能活塞限位构件、所述蓄能活塞与第二活塞腔底端之间设有弹簧。
6.根据权利要求3所述蓄能式手动海水淡化装置，其特征在于：所述蓄能介质由囊状的密闭气包以及第二活塞腔对应囊状密闭气包部位的机壳壳壁自外向内开设的充气口组成。
7.根据权利要求1所述蓄能式手动海水淡化装置，其特征在于：所述反渗透单元由壳体、壳体内容设分别与进水阀、浓水排放阀连通的回转式水管、该回转式水管内串联的N个反渗透膜、回转式水管尾端分别开设的产水口和浓水排放阀组成。
8.根据权利要求7所述蓄能式手动海水淡化装置，其特征在于：所述反渗透膜由表层的分离层、底层的产水收集层以及夹置在分离层与产水收集层之间的支撑层组成。
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- 2010-03-30 CN CN2010101389466A patent/CN101805042B/zh not_active Expired - Fee Related
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