CN102849867B - 原水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种原水处理系统，涉及一种不用消费电能的水处理系统。所述系统包括：第一气囊增压泵(1)，其用于将原水抽入到多介质过滤器(2)；多介质过滤器(2)，其用于对原水进行初过滤；精密过滤器(3)，其用于对经过初过滤水进行精过滤，以满足膜元件所需要的进水水质；第二气囊增压泵(4)，其用于对经过精过滤的水流进行增压，以达到膜元件所需要的压力；膜元件(5)，其用于将被第二气囊增压泵(4)所增压的海水分成浓废水和净水。利用本发明提供的系统对原水处理，不需要消耗电能。

Description

原水处理系统

技术领域

本发明涉及一种原水处理系统，尤涉及一种不用消费电能的原水处理系统。

背景技术

节约和保护水资源，已经不是解决我国水资源贫乏问题的唯一出路。在全球130多个国家推广应用的海水淡化技术，可望成为一个新的选择。伴随着技术创新的展开，我国在海水淡化方面的商业成就将越来越大。

我国人均淡水资源占世界平均水平约1/4，属于水资源贫乏地区。我国部分省市则属于世界公认的严重缺水地区。例如，江苏人均水资源已经低于世界公认的严重缺水标准，按照国际标准已经陷入“水危机”。其他一些省市比江苏更缺水。例如，人口大省河南的人均水资源约占世界平均水平1/20。山东、河北等沿海经济大省的人均水资源约占世界平均水平的1/24，北京、天津则分别约1/32、1/64。除了缺水，我国水资源污染也很严重。例如，山东77％以上的河段水质达到了劣V类甚至以下。这种水已经丧失生态功能，不能用于灌溉，也不能用于生活洗涤，更不能被人畜饮用。浙江、广东、河南、吉林等省局部地区也曾经爆发恶性水污染，对人畜饮水安全、农业灌溉安全、生态供水安全等造成了巨大危害。

节约和保护水资源，这不是解决水问题的唯一出路。海水淡化可望成为一个新的选择。海水淡化技术已经在全球130多个国家推广应用，日产淡水约4千万吨，供养人口超过了1个亿。海水淡化在我国有30多年的历史，近期开始取得跨越性的大发展。目前，为了扩大我国生产、生活中的淡水供给，更为了扩大自然水系蓄水量，美化生态环境，我国各地政府和企业正把海水淡化作为一个很大的产业来发展。从技术上看，我国工程技术人员已经掌握全部商业化的海水淡化方法。对于更具发展潜力的膜技术，我国正在力图突破造膜的难关，争取减少膜进口。随着技术创新的展开，我国在海水淡化方面的商业成就会越来越大。

在海水淡化技术已成熟的今天，经济性是决定其广泛应用的重要因素。在国内，”成本和投资费用过高”，一直被视为是海水淡化难以大胆使用的主要问题，但实际上这是一个“认识”问题。目前世界上常用的淡水取用方式主要有地下取水、远程调水和海水(苦咸水)淡化三种。开采地下水作为一个重要的开源措施，工程量小、成本低，这是很吸引人的优点，但地下取水受资源条件限制很大，而且许多地区多年来由于过度开采地下水，已形成地下漏斗，造成房屋倾斜，甚至导致了海水倒灌等环境危害，地下水的开采已经受到制约。远程调水，目前并没有把工程投资费用以及被引水地区的间接经济损失计算在内，仅以日常运行费用、管理费计算其成本，这与真正成本相差很大。其实引水工程，除了巨额的投资之外，还要占用大量耕地，还存在被引水地区的环境危害等问题。如引黄济青(岛)工程，占地达6.2万亩，还会造成黄河断流、植被破坏等生态环境问题，而生态环境的破坏在经济上是难以估量的。80年代实施的引滦入津工程，时至今日每立方米成本仍达2.3元左右，距离天津市民的用水价1.4元有0.9元的政府补贴。专家预测，南水北调工程实施后，长江水流到北京，按现行不变成本计算，综合成本在5元/立方米以上，甚至有专家预测每立方米将达20元。美国有资料认为，远程调水超过40公里，成本将超过海水淡化。对于海水淡化，能耗是直接决定其成本高低的关键。40多年来，随着技术的提高，海水淡化的能耗指标降低了90％左右(从26.4kwh/m3降到2.9kwh/m3)，成本随之大为降低。目前我国海水淡化的成本已经降至4-7元/立方米，苦咸水淡化的成本则降至2-4元/立方米，如天津大港电厂的海水淡化成本为5元/立方米左右，河北省沧州市的苦咸水淡化成本为2.5元/立方米左右。如果进一步综合利用，把淡化后的浓盐水用来制盐和提取化学物质等，则其淡化成本还可以大大降低。至于某些生产性的工艺用水，如电厂锅炉用水，由于对水质要求较高，需由自来水进行再处理，此时其综合成本将大大高于海水淡化的一次性处理成本。可见，如果抛开政府补贴等政策性因素而单从经济技术方面分析，海水淡化尤其是苦咸水淡化的单位成本实际上是很有竞争力的。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种原水处理系统，其不需要耗费电能，就可以对原水(源水)进行处理。

为实现所述发明目的，本发明的提供一种原水处理系统，其包括：第一气囊增压泵1，其用于将原水抽入到多介质过滤器2；多介质过滤器2，其用于原水进行初过滤；精密过滤器3，其用于对经过初过滤水进行精过滤，以满足膜元件所需要的进水水质；第二气囊增压泵4，其用于对经过精过滤的水流进行增压，以达到膜元件所需要的压力；膜元件5，其用于将被第二气囊增压泵4所增压的海水分成废水和清洁水。

优选地，所述的系统还包括后置活性碳吸附器，所述后置活性碳吸附器用于对膜元件所产生的清洁水进行处理。

优选地，所述的系统还包括供水子系统，所述供水子系统包括第一淡水箱和第三气囊增压泵4，所述第一淡水箱的入水口通过水管连接到后置活性碳吸附器出水口，第一淡水箱的出水口通过水管连接到第三气囊增压泵的入水口，第三气囊增压泵4用于对淡水箱流出的水进行增压。

优选地，所述的系统包括第二淡水箱，所述第二淡水箱的入水口通过水管连接膜元件的淡水出水口，第二淡水箱的出水口通过水管连接到第二气囊增压泵的入水口，第二淡水箱和第二气囊增压泵组成了膜元件的清洗子系统。

优选地，所述的系统还包括：第一、第二和第三储气罐，储气罐用于存放高气压气体；第一气流管制器，其用于调节从第一储气罐流入到第一气囊增压泵(1)中的气流的流量；第二气流管制器，其用于调节从第三储气罐流入到第二气囊增压泵(4)中的气流的流量；第三气流管制器，其用于调节从第三储气罐流入到第三气囊增压泵(4)中的气流的流量。

优选地，所述第一、第二和第三气囊增压泵均包括：第一容器、安装于第一容器内的顶部的第一气囊、第二容器和安装于第二容器内的顶部第二气囊，其中，所述第一容器的上端设置有第一法兰盘，第一法兰盘上设置有插入第一气囊内的第一通气管，所述第一容器的底部设置有第一进水管，第一进水管处设置有第一单向进水阀；第一容器的侧壁设置有第一出水管，第一出水管处设置有第一单向出水阀；所述第二容器的上端设置有第二法兰盘，第二法兰盘上设置有插入第二气囊内的第二通气管，所述第二容器的底部设置有第二进水管，第二进水管处设置第二单向进水阀；第二容器的侧壁设置有第二出水管，第二出水管处设置有第二单向出水阀。

优选地，所述的第一、第二和第三气流管制器均包括：用于控制第一通气管中的气流的流量的第一流量开关、用于控制第一通气管中的气流的流向的第一气动换向阀、控制第二通气管中的气流的流量的第二流量开关和用于控制第二通气管中的气流的流向的第二气动换向阀，其中，所述第一和第二气动换向阀上均设置了排气口。

优选地，每个储气罐顶部的设置有总通气管，总通气管处设置有总阀门，所述总阀门用于控制气流从储气罐流出或者流入。

优选地，每个储气罐储存的是高压空气。

优选地，所述的原水是海水。与现有技术相比，本发明提供的原水处理系统不需要消费电能就可以对原水进行处理，节省了能量。

附图说明

图1是本明提供的原水水处理系统的示意图；

图2是本发明提供的气囊增压泵泵水的原理的示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明，相同的附图标记表示相同或者相似的部件。

图1是本发明提供的原水处理系统的示意图。如图1所示，本发明提供的原水处理系统包括：第一气囊增压泵1，其用于将原水抽入到介质过滤器2，第一气囊增压泵1的出水管处设置有出水压力表，所述原水可以是海水等；介质过滤器2，用于原水进行初过滤，其出水管处设置有出水压力表13，水出压力表13用于检测介质过滤器2所流出的水的水压；精密过滤器3，其入水口通过水管与介质过滤器2相连，出水口通过水管与第二气囊增压泵4相连，用于对经过初过滤的水进行精过滤，以满足膜元件5所需要的进水水质，精密过滤器3的出水口管处设有水出压力表14；除垢剂加药箱25，其通过射流器连接到精密过滤器3的入水管处，用于填加除垢剂；第二气囊增压泵4，其通过进水管与精密过滤器3相连，通过出水管与膜元件5相连，用于对经过初过滤的水进行增压，以达到膜元件5所需要的压力要求，进水管处设置有水压开关15，所述水压开关15用于调节进入第二气囊增压泵中的水的压力；膜元件5，其入水口通过水管与第二气囊增压泵4相连，用于将被第二气囊增压泵4所增压的水分成废水和清洁水，膜元件的入水管处设置有手动截止阀16、止回阀17、压力开关18和进膜压力表19，所述手动截止阀16打开时，水流入膜元件，关断时，水截止；止回阀17防止水管中的水倒流；水压开关18用于调节进入模元件的水的压力；进膜压力表19用于检测流入到膜元件中的水的压力。后置活性炭吸附器20，其输入端通过水管与膜元件5相连，输出端与第一淡水箱27相连，用于进一步净化膜元件5所产生的清洁水；第一淡水箱27，其用于储存被后置活性碳吸附器净化了的清洁水，第一淡水箱上设置有水龙头28；第三气囊增压泵6，其通过进水管与第一淡水箱27相连，通过出水管与过滤器7相连，用于对被净化的淡水进行增压，以将净化后的清洁水送给用户；过滤器7，用于对要送入到用户的水进行再过滤；第二淡水箱8，其入水口通过水管与膜元件5的清洁水出水口相连，出水口通过水管与第二气囊增压泵4相连的入水口相连，用于存储对膜元件进行清洗的水，清洗时，第二淡水箱8和第二气囊增压泵4组成了清洗子系统；膜元件5的废水输出端并联设置有手动调节阀22和气动调节阀23；PH值调节装置26，其通过射流器连接到后置活性碳吸附器20的输出端，用于给流入第一淡水箱的提供可食用酸或者碱以调节淡水的PH值。

本发明提供的原水净化系统还包括三个储气罐和螺杆空气压缩机，其中，三个储气罐用于存放高压空气，所述高压空气的压强大于或者等于20倍标准大气压；螺杆空气压缩机用于将常压空气压缩成高压空气并存储到储气罐中。

图2是本发明提供的气囊增压泵泵水的原理的示意图。如图2所示，所述气囊增压泵1包括：第一容器31、安装于第一容器31内的顶部的第一气囊33、第二容器32和安装于第二容器32内的顶部的第二气囊34，其中，所述第一容器31的上端设置有第一法兰盘29，第一法兰盘29上设置有插入第一气囊33内的第一通气管45，所述第一容器31的底部设置有第一进水管，第一进水管处设置有第一单向进水阀35；第一容器31的侧壁设置有第一出水管，第一出水管处设置有第一单向出水阀37；所述第二容器32的上端设置有第二法兰盘43，第二法兰盘43上设置有插入第二气囊34内的第二通气管46，所述第二容器32的底部设置有第二进水管，第二进水管处设置第二单向进水阀36；第二容器32的侧壁设置有第二出水管，第二出水管处设置有第二单向出水阀38。第一出水管和第二出水管通过一个三通连到出水管47。气囊增压泵4和7的结构与气囊增压泵1的结构相同。

气囊增压泵1通过气流管制器11与储气罐10相连，气流管制器11包括用于控制第一通气管45中的空气的流量的第一流量开关39、用于控制第一通气管45中的空气的流向的第一气动换向阀41、控制第二通气管46中的空气的流量的第二流量开关40和用于控制第二通气管46中的空气的流向的第二气动换向阀42，其中，所述第一气动换向阀41和第二气动换向阀42均设置有排气口。

储气罐10顶部的设置有总通气管，总通气管处设置有总阀门51，所述总阀门51用于控制气体的流入或者流出。

用于气囊增压泵4和6分别与储气罐相连的通过气流管制器的结构与气流管制器11相同。与三个气囊泵相连的储气罐可以是同一个储气罐，也可以是不同的储气罐。

本发明的工作原理如下：第一容器31和第二容器32相当于人的心脏的两个心室，安装于第一容器31内的顶部的第一气囊33和安装于第二容器32内的顶部第二气囊34相当于人心脏的两个心房，第一气囊33和第二气囊34交替收缩与膨胀，就会控制流入第一容器31和第二容器32的水的流动。工作的时候首先要排净气囊里的气体，“水”通过第一容器31底部的进水单向阀35进入容器，并同时通过第二容器32底部的进水单向阀36进入第二容器，进水单向阀的作用是“水”只能进不能出，然后开启总阀门48，压缩的高压气体通过第二气动换向阀42和已经设定好的第二流量开关40给第二个容器32里的气囊34充气，气囊34膨胀，第二容器32里的水受到挤压，打开第二单向出水阀38，第二容器32里的水流入到出水管，第二进水单向阀36由于水的压力被关闭，“水”通过出水单向阀38和出水管道47被泵压到高处。当气囊34完全充满膨胀后，被设定好的第二流量开关40发出指令，控制第一气动换向阀41和第二气动换向阀42动作，第二气动换向阀42动作后，由打开状态转到关闭状态，关断了给第二容器32里的第二气囊34充气，并同时开启了第二气动换向阀42上设置的排气口，使第二气囊34所充的空气释放。第二进水单向阀36也随之打开，“水”再次充满第二容器32。与此同时，第一气动换向阀41动作后，使空气罐27内的空气充入第一只容器31里的第一气囊33，第一气囊33膨胀，第一容器31里的水受到挤压，进水单向阀35由于水的压力被关闭，“水”通过第一出水单向阀37流入到出水管47并被泵压到高处，当气囊33完全充满膨胀后，被设定好的空气流量开关39发出指令，再次控制第一气动换向阀41和第二气动换向阀42动作，第一气动换向阀41动作后，由打开状态转到关闭状态，关断了给第一容器31里的第二气囊33充气，并同时开启了第一气动换向阀41上设置的排气口，使第一气囊33所充的空气释放。第一进水单向阀35又随之打开，“水”再次充满第一容器31。与此同时，第二换向阀42动作后，使第二容器32里的第二气囊34充气，第二气囊34再次膨胀，第二进水单向阀36由于水的压力再次被关闭，“水”再一次通过第二出水单向阀38流入到出水管47，并被泵压到高处。就这样，两只气囊33和34分别在容器31和32内交替收缩与膨胀，就可以把水源源不断的挤压到高处。

由此可见，本发明提供的双气囊泵是一种基于仿生学原理模拟人心脏的收缩与膨胀来泵压血液这一奇妙的泵血过程来设计的气囊式高压泵水装置。气囊增压泵就是根据心脏泵血这一过程设计研发的，因为没有旋转部分，不需要像传统潜水电泵那样要密封、绝缘等，所以它高效节能、持久耐用，比传统的潜水泵有着无可比拟的优势，可以代替传统的潜水电泵，应用于需要抽水的地方。在靠近水源的地方，安装风力压缩空气系统，再供给大型的气囊增压泵，把水抽上来，这样一来，不但节省了电能，还节约了土地，充分的利用了自然能源，做到了低碳节能。

以上结合附图详细说明了本发明的工作原理，但是具体实施方式仅是用于示范地说明本发明。说明书仅是用于解释权利要求书。但本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明批露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种原水处理系统，其包括：第一气囊增压泵(1)，其用于将原水抽入到多介质过滤器(2)；多介质过滤器(2)，其用于对原水进行初过滤；精密过滤器(3)，其用于对经过初过滤水进行精过滤，以满足膜元件所需要的进水水质；第二气囊增压泵，其用于对经过精过滤的水流进行增压，以达到膜元件所需要的压力；膜元件(5)，其用于将被第二气囊增压泵所增压的水分成废水和清洁水， 

其中，所述第一和第二气囊增压泵均包括：第一容器、安装于第一容器内的顶部的第一气囊、第二容器和安装于第二容器内的顶部第二气囊，其中，所述第一容器的上端设置有第一法兰盘，第一法兰盘上设置有插入第一气囊内的第一通气管，所述第一容器的底部设置有第一进水管，第一进水管处设置有第一单向进水阀；第一容器的侧壁设置有第一出水管，第一出水管处设置有第一单向出水阀；所述第二容器的上端设置有第二法兰盘，第二法兰盘上设置有插入第二气囊内的第二通气管，所述第二容器的底部设置有第二进水管，第二进水管处设置第二单向进水阀；第二容器的侧壁设置有第二出水管，第二出水管处设置有第二单向出水阀。 

2.根据权利要求1所述的原水处理系统，其特征在于，所述的系统还包括后置活性碳吸附器，所述后置活性碳吸附器用于对膜元件所产生的清洁水进行净化。 

3.根据权利要求2所述的原水处理系统，其特征在于，所述的系统还包括供水子系统，所述供水子系统包括第一淡水箱和第三气囊增压泵(4)，所述第一淡水箱的入水口通过水管连接到后置活性碳吸附器的出水口，第一淡水箱的出水口通过水管连接到第三气囊增压泵(4)的入水口，第三气囊增压泵(4)用于对 淡水箱流出的水进行增压，第三气囊增压泵的结构与第一气囊增压泵的结构相同。 

4.根据权利要求3所述的原水处理系统，其特征在于，所述的系统包括第二淡水箱，所述第二淡水箱的入水口通过水管连接膜元件的淡水出水口，第二淡水箱的出水口通过水管连接到第二气囊增压泵的入水口，清洗时，第二淡水箱和第二气囊增压泵组成了用于清洗膜元件的清洗子系统。 

5.根据权利要求4所述的原水处理系统，其特征在于，所述的系统还包括：第一、第二和第三储气罐，所述储气罐用于存放高压气体；第一气流管制器，其用于调节从第一储气罐流入到第一气囊增压泵(1)中的气流的流量；第二气流管制器，其用于调节从第二储气罐流入到第二气囊增压泵中的气流的流量；第三气流管制器，其用于调节从第三储气罐流入到第三气囊增压泵(4)中的气流的流量。 

6.根据权利要求5所述的原水处理系统，其特征在于，所述的第一、第二和第三气流管制器均包括：用于控制第一通气管中的气流的流量的第一流量开关、用于控制第一通气管中的气流的流向的第一气动换向阀、控制第二通气管中的气流的流量的第二流量开关和用于控制第二通气管中的气流的流向的第二气动换向阀，其中，所述第一和第二气动换向阀上均设置了排气口。 

7.根据权利要求6所述的原水处理系统，其特征在于，每个储气罐顶部设置有总通气管，总通气管处设置有总阀门，所述总阀门用于控制气流从储气罐流出或者流入。 

8.根据权利要求7所述的原水处理系统，其特征在于，每个储气罐储存的是高压空气。 

9.根据权利要求1-8任一所述的原水处理系统，其特征在于，所述的原水为海水。