CN102167466A - 地下自然循环吸热净化系统 - Google Patents

Abstract

地下自然循环吸热净化系统，其中，清洁原液下沉管道的上部入口连接至敞开式液柱通道上部的清洁原液源且下部出口位于清洁原液下沉管道的下部，多条地下地热吸热管分布在敞开式液柱通道的外侧四周，且各地下地热吸热管的下部入口连接至敞开式液柱通道的下部而上部出口连接至敞开式液柱通道的上部，地下地热吸热管的下部入口的位置要低于清洁原液下沉管道的下部出口，热清洁原液管道的入口连接在敞开式液柱通道的上部且出口连接到地下净化工厂的反渗透净化膜组件的入口，反渗透净化膜组件的浓液出口连接浓液排放管道，浓液排放管道的出口位置不高于敞开式液柱通道的液位以使热清洁原液管道至浓液排放管道的管路构成连通器。

Description

地下自然循环吸热净化系统

技术领域

本发明涉及一种水净化系统，尤其涉及一种利用地热和反渗透技术的水净化系统。

背景技术

利用反渗透技术对不达标的原水进行净化处理是国内外普遍采用的方法。但是反渗透净化水技术的重大缺陷是水在低温状态下出水量急剧减少，由于低温，水的粘度增加，水穿过渗透膜的速度和数量平均以每下降1℃而减少3％，水温越低减水量会直线上升。反渗透膜技术净化水质的最佳温度是25℃，而北方地区冬天的水温均在5℃左右，在此温度下几乎不能出水。

为了解决全球的缺水与污水处理问题，近几年大力发展净化水处理工程，中国的淡净化膜几乎都是国外的产品，每净化一吨水的价格在几元至十几元之间，与其它国家差不多，比南水北调的水成本低许多。但是由于反渗透膜冬天极度低温时出不了水，水处理设备只能正常投运半年左右(有些工程借用发电厂的余热加热原水提高水温后再进行反渗透处理，有些则采用水泵在陆地上向地下的密闭系统中加压打水强制循环提高水温后再进行反渗透处理)，这样实际水成本会增加许多，所以中国宁愿投入每吨水十几至二十元的成本进行南水北调。

发明内容

本发明的目的是提供一种地下自然循环吸热净化系统，其依靠自然循环的原理使水吸收地热，促使温度升高后再与大气连通的地下净化工厂中进行反渗透净化处理，以提高反渗透膜的出水量。

为实现所述目的的地下自然循环吸热净化系统，其特点是，包括敞开式液柱通道、清洁原液下沉管道、地下地热吸热管、热清洁原液管道、地下净化工厂、反渗透净化膜组件、净化水箱、净水出口管以及浓液排放管；清洁原液下沉管道的上部入口连接至敞开式液柱通道上部的清洁原液源且下部出口位于清洁原液下沉管道的下部，多条地下地热吸热管分布在敞开式液柱通道的外侧四周，且各地下地热吸热管的下部入口连接至敞开式液柱通道的下部而上部出口连接至敞开式液柱通道的上部，地下地热吸热管的下部入口的位置要低于清洁原液下沉管道的下部出口，热清洁原液管道的入口连接在敞开式液柱通道的上部且出口连接到地下净化工厂的反渗透净化膜组件的入口，反渗透净化膜组件的浓液出口连接浓液排放管道，浓液排放管道的出口位置不高于敞开式液柱通道的液位以使热清洁原液管道至浓液排放管道的管路构成连通器，净水出口管连接净化水箱。

所述的地下自然循环吸热净化系统，其进一步的特点是，清洁原液源由依次接收原液的沉淀池和过滤器构成。

所述的地下自然循环吸热净化系统，其进一步的特点是，反渗透净化膜组件的净化水出口连接净化水箱，净化水箱连接净化泵，净化泵连接通往地面的净水出口管。

所述的地下自然循环吸热净化系统，其进一步的特点是，浓液排放管道经过敞开式液柱通道并自敞开式液柱通道的下部往上延伸，在低于敞开式液柱通道液位的部位穿过敞开式液柱通道壁流出，经浓液再利用排放管道排放或者灌入浓液回灌井。

所述的地下自然循环吸热净化系统，其进一步的特点是，该敞开式液柱通道是在废弃了的矿井和水井或设计开挖的地下井中铺设管道构成。

所述的地下自然循环吸热净化系统，其进一步的特点是，清洁原液下沉管道安装有水位稳定控制装置以确定敞开式液柱通道的清洁原液液位线，地下地热吸热管的上部出口位于清洁原液液位线以下。

所述的地下自然循环吸热净化系统，其进一步的特点是，清洁原液下沉管道自敞开式液柱通道的上部延伸至敞开式液柱通道的下部，以使清洁原液下沉管道的下部出口位于清洁原液下沉管道的下部。

所述的地下自然循环吸热净化系统，其进一步的特点是，净水出口管从地下净化工厂铺设至敞开式液柱通道中，并自敞开式液柱通道的下部通往敞开式液柱通道的上部开口而延伸到敞开式液柱通道上部上。

所述的地下自然循环吸热净化系统，其进一步的特点是，热清洁原液管道自敞开式液柱通道上部延伸到敞开式液柱通道的下部再铺设到地下净化工厂中。

所述的地下自然循环吸热净化系统，其进一步的特点是，地下净化工厂建筑在敞开式液柱通道底部有间距间隔、空间不连通的水平位置，人机通道与地下净化工厂相连通。

敞开式液柱管道主体设置在地面下，在与敞开式液柱管道相连通的地下地热吸热管布置在其周围，与敞开式液柱通道共同组成吸收地热系统，经升温的清洁原液通过管道进入地下净化工厂中的反渗透膜组件进行淡净化处理，净水汇入净化水箱后由净水泵打出敞开式液柱通道上部，产生的浓液则由连通管排出，因此利用地下自然循环吸热净化(系统)方法升温效果十分明显，在低温状态下增加反渗透膜的出水量提供了科学有效的途经。对废水、苦咸水、海水等净化处理提供优质水资源和改善环境，是十分有效的办法。

附图说明

图1为地下自然循环吸热净化系统的系统构造图。

图2为敞开式液柱通道和地下吸热管道之间的构造的示意图。

图3为图1中A-A方向的剖面图

具体实施方式

如图1所示的实施例中，图中各箭头表示液体的流动方向。地下自然循环吸热净化系统包括地下(自然循环)地热吸热管1、地下净化工厂2、地下净化工厂中的净化膜组件3、清洁热原液管4、经过反渗透膜组件处理后的净化水水箱5、浓液排放管6、为保证反渗透组件正常运行配置的清洗、加药等附属设备7、净水泵8、净水出口管9、敞开式液柱通道10、原液过滤器12、原液沉淀池13、原液进入口14、浓液排放管道15、浓液回灌井16、人机通道17、水位稳定控制装置18、清洁原液下沉管道19。

许多地下地热吸热管1与敞开式液柱通道10的外壁上、下相连通，组成一个吸收地热的自然水循环加热系统。从沉淀池13、过滤器12自然流入敞开式液柱通道10的清洁原液由于水温低，比重大而下沉至敞开式液柱通道10下部，如图2和图3所示，许多地下地热吸热管1环绕在敞开式液柱通道10的外周，分布在不同方向的地层中，吸热后的清洁原液温度升高、比重变小而上升，地下地热吸热管1与敞开式液柱通道10组成一个在不设置水泵或外加动力情况下、清洁原液可吸收地下热源升温的加热自然循环系统。

经过升温的清洁原液通过清洁热原液管4可直接进入地下净化工厂2的反渗透膜组件3中进行净化处理，在地下净化工厂2中净化可以保持水温，提高出水量，降低耗电成本。

地下净化工厂2与人机通道17直接相连通，方便设备的安装维护与运行管理。地下净化工厂2的空间不与敞开式液柱通道相连通，只有水管道相互连接。

经过反渗透膜组件3净化了的净水流入净化水箱5经由净水泵8打出敞开式液柱通道上部供使用。

经过反渗透膜组件3浓缩后产生的浓液通过浓液排放管道15排出，并采用“U”型连通管通的原理，通过管道15在低于清洁原液液位11以下位置的排出口自然的排放至浓液再利用排放口或浓液回灌井16。

为了保证地下自然循环吸热管中的水能够循环吸热正常进行，由水位稳定控制装置18自动控制敞开式液柱通道10的水位高度(通过关闭或开通清洁原液下沉管道19实现)，水位稳定控制装置18例如是配置有液位传感器的电磁阀，根据传感器的信号来开关管道19。

敞开式液柱通道10可利用废弃的矿井、水井或可开挖的地下井中铺设管道形成，在本发明的一实施例中，地下自然循环吸热净化系统在中试时采用的是废弃了的150米水井中安装敞开式液柱通道10与地下地热吸热管1，在数九寒天时经过敞开式液柱通道上部上的原液沉淀池13再串连过滤器12，进入液柱管道10，地下净化工厂2设在120米左右的深度(该处地温20多℃)。

中试工程水温升高试验记录表：(℃)

在上表中，气温是指大气温度，原水水温是指进入清洁原液下沉管道的水温，淡水水温是指反渗透膜组件输出的淡水水温，浓水水温是指反渗透膜组件输出的浓水的水温，从上表可知，经由地热加热后，平均升温6.3℃，反渗透膜组件出水量比传统方法增大20％左右，如果地下净化工厂的位置设在更深处时或者原水温度更低时升温幅度将会更大)，前述实施例运行4个月，经(CMA)测试鉴定与国内外传统方法相比淡水量平均多产30％，电耗降低50％以上。利用地下自然循环吸热净化系统升温效果十分明显，在低温状态下增加反渗透膜的出水量提供了科学有效的途经。对废水、苦咸水、海水等净化处理提供优质水资源和改善环境，是十分有效的办法。

图1所示的地下自然循环吸热净化系统工作原理如后所述。

未经净化处理的原液14进入沉淀池13中进行多级沉淀，经过沉淀后的原液再进入过滤器12进行粗滤和精滤处理，经过滤的清洁原液自然流入(不用水泵)敞开式液柱通道10中，敞开式液柱通道10中清洁原液水位的高低即清洁原液液位11的高低由水位稳定控制装置18控制，在敞开式液柱通道上部上经预处理的清洁原液流入敞开式液柱通道10时温度较低，比重大而通过清洁原液下沉管道19下沉至敞开式液柱通道10的下部经由自然循环地下地热吸热管1吸收了地热而使清洁原液升温，比重变轻而自然上升至地下地热吸热管1的上部出口而引成一个自然循环系统。吸收地热升温后的清洁原液通过热清洁原液管道4进入地下净化工厂2中设置的反渗透净化膜组件3进行淡净化处理，经净化处理的净化水汇集流入净化水箱5中由净化泵8打出敞开式液柱通道上部，经净水出口管9供使用。经过反渗透净化膜组件3净化过程中产生的浓液则由浓液排放管6在“U”型连通管原理的连通作用下在低于敞开式液柱通道液位11的部位穿过敞开式液柱通道壁流出，经浓液再利用排放管道15排放或者灌入浓液回灌井16。

人机通道17与地下净化工厂2相连通，方便设备安装、设备更换，人员进出、维修保养、设备运行中工人操作管理。

反渗透净化膜组件在运行过程中必须要进行周期性清洗、加药工作，所以清洗、加药等辅助设备7安装在地下净化工厂2内。

Claims (10)

1.地下自然循环吸热净化系统，其特征在于，包括敞开式液柱通道、清洁原液下沉管道、地下地热吸热管、热清洁原液管道、地下净化工厂、反渗透净化膜组件、净化水箱、净水出口管以及浓液排放管；清洁原液下沉管道的上部入口连接至敞开式液柱通道上部的清洁原液源且下部出口位于清洁原液下沉管道的下部，多条地下地热吸热管分布在敞开式液柱通道的外侧四周，且各地下地热吸热管的下部入口连接至敞开式液柱通道的下部而上部出口连接至敞开式液柱通道的上部，地下地热吸热管的下部入口的位置要低于清洁原液下沉管道的下部出口，热清洁原液管道的入口连接在敞开式液柱通道的上部且出口连接到地下净化工厂的反渗透净化膜组件的入口，反渗透净化膜组件的浓液出口连接浓液排放管道，浓液排放管道的出口位置不高于敞开式液柱通道的液位以使热清洁原液管道至浓液排放管道的管路构成连通器，净水出口管连接净化水箱。

2.如权利要求1所述的地下自然循环吸热净化系统，其特征在于，清洁原液源由依次接收原液的沉淀池和过滤器构成。

3.如权利要求1所述的地下自然循环吸热净化系统，其特征在于，反渗透净化膜组件的净化水出口连接净化水箱，净化水箱连接净化泵，净化泵连接通往地面的净水出口管。

4.如权利要求1所述的地下自然循环吸热净化系统，其特征在于，浓液排放管道经过敞开式液柱通道并自敞开式液柱通道的下部往上延伸，在低于敞开式液柱通道液位的部位穿过敞开式液柱通道壁流出，经浓液再利用排放管道排放或者灌入浓液回灌井。

5.如权利要求1所述的地下自然循环吸热净化系统，其特征在于，该敞开式液柱通道是在废弃了的矿井和水井或设计开挖的地下井中铺设管道构成。

6.如权利要求1所述的地下自然循环吸热净化系统，其特征在于，清洁原液下沉管道安装有水位稳定控制装置以确定敞开式液柱通道的清洁原液液位线，地下地热吸热管的上部出口位于清洁原液液位线以下。

7.如权利要求1所述的地下自然循环吸热净化系统，其特征在于，清洁原液下沉管道自敞开式液柱通道的上部延伸至敞开式液柱通道的下部，以使清洁原液下沉管道的下部出口位于清洁原液下沉管道的下部。

8.如权利要求3所述的地下自然循环吸热净化系统，其特征在于，净水出口管从地下净化工厂铺设至敞开式液柱通道中，并自敞开式液柱通道的下部通往敞开式液柱通道的上部开口而延伸到敞开式液柱通道上部上。

9.如权利要求1所述的地下自然循环吸热净化系统，其特征在于，热清洁原液管道自敞开式液柱通道上部延伸到敞开式液柱通道的下部再铺设到地下净化工厂中。

10.如权利要求1所述的地下自然循环吸热净化系统，其特征在于，地下净化工厂建筑在敞开式液柱通道底部有间距间隔、空间不连通的水平位置，人机通道与地下净化工厂相连通。

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