CN103127829A - 一种利用ro膜实现海水淡化节能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用RO膜实现海水淡化节能的方法，其特征在于，步骤为：在RO膜的下方设置淡水集水井，在RO膜的集水管的出水口处连接一三通接头，三通接头的一端连通外延集水管，另一端连通抽真空管，外延集水管的端部伸入集水井内淡水液面以下足够深度以免漏气，抽真空管上设置抽真空接头，抽真空接头与抽真空装置相连。本发明使得RO膜的集水管处于真空状态，或为接近真空的负水压状态，从而使透过水一侧处于负压抽吸状态；同时在RO膜壳内设置缓冲垫，一边挤压(替代较为单一的持续不断的推压)一边抽吸更符合一些海洋动物获取淡水的仿生学原理，有助于纯水的滤过，从而降低原有工艺的能耗。本方法也可用于工业纳滤、超滤。

Description

一种利用RO膜实现海水淡化节能的方法

技术领域

本发明涉及一种具有节能优点的海水淡化方法。

背景技术

目前，在海水淡化工艺中通常会采用如图1所述的RO膜，该RO膜包括原水导流网1及透过水道网2，相邻的原水导流网1与透过水道网2之间设置一张膜片3，将上述结构卷绕成筒状结构的滤芯4，在滤芯4的外部再包裹缠绕外套5并设置止水环7，在其中部粘设一根管壁开孔的集水管6，集水管6的一端密封，另一端为淡水出口，从而形成RO膜8。海水由RO膜8的进水侧进入RO膜结构内，通过原水导流网1、膜片3及透过水道网2的过滤后，一部分形成淡水通过集水管6上的通孔进入集水管6内，淡水经由集水管6流出，同时未能透过RO膜的浓水由RO膜8的出水侧出水，从而实现海水淡化。但是，目前海水淡化工艺普遍存在的问题是能耗较高，因此，如何降低能耗、以尽可能少的能源来换取淡水资源成为大家共同追求的一大目标。

液体的可压缩性虽然很小，但一个很高的普通正压水柱的底部密度略大，相反，相同温度下负压水柱顶部密度略小，最底部密度与水柱以外水的密度相同。

RO膜滤过水水压虽小，但不是负压，对淡水的滤出仍有阻碍作用。

暂且不考虑气体的压缩系数，气体的体积一般与压力成反比，多数气体临界温度很低，临界压力很大。给气体加压，将形成类似弹簧一样的反力。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够降低能耗的海水淡化方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种利用RO膜实现海水淡化节能的方法，该RO膜包括膜壳，在膜壳内设有滤芯，在滤芯的中部粘设有集水管，其特征在于，步骤为：

步骤1、在RO膜的下方设置淡水集水井，在RO膜的集水管的出水口处连接一三通接头，三通接头的一端连通外延集水管，另一端连通抽真空管，外延集水管的端部伸入集水井内淡水液面以下足够深度以免漏气，抽真空管上设置抽真空接头，抽真空接头与抽真空装置相连；外延集水管的垂直高度以接近负压水柱高度极限为宜，过高是徒劳的，集水管和与之相连的外延集水管内可以是真空的(高于当地一个大气压水柱高度)，也可以是充满水的状态(低于当地一个大气压水柱高度)；在滤芯的外圆周面与膜壳的内壁之间设置一层缓冲层，在滤芯的进水端及出水端与膜壳之间分别设置一缓冲结构。

步骤2、在海水被压入RO膜的过程中，通过抽真空装置抽真空，从而使得集水管的出水口处于负压状态，海水在压力差的协同作用下更快速地通过RO膜的滤芯后成为淡水进入集水管内，淡水出集水管后经由外延集水管被集水井收集。

优选地，所述缓冲结构为由至少一根内充压力气体弹性软管环绕多道而成的圆盘状结构，在该圆盘状结构的中部形成有容许所述中心管通过的中心通孔。

优选地，所述缓冲层或者为由多根中空闭合环管粘连形成的第一筒状结构，每根第一中空弹性软管的两端封闭并内充有压力气体；或者为由多根闭合环管粘连形成的第二筒状结构，闭合环管内充有压力气体；或者为由内充压力气体的气泡合围形成的软质筒体；或者为由内充压力气体的第三中空弹性软管围绕形成的弹簧状结构。

优选地，在所述集水管上连接一根水位观察管。

申请号为200520116966.8名称为一种无电源净水装置的专利提到利用水箱RO自来水，但未用来淡化海水；另外，淡化海水必须使用很大的水泵压力，本发明将水泵与负压相结合。另外，专利200520116966.8为家用，负压高度不会超过一层楼的高度，而本发明为工业用，负压高度约为三层普通住宅的高度，这时水的形状已与上述专利有了较大差别，本发明是在利用水的一种极限状态。比如钢筋被拉伸时，在弹性、屈服、强化阶段发生了不可逆转的性状改变，本发明的区别在于水的性状改变一般认为是可以恢复的。

本发明使得RO膜的集水管处于真空状态，或处于接近真空的负压状态，从而可使其透过水一侧处于负压状态，一边压一边拉有助于纯水的滤过，从而降低原有工艺的能耗。更进一步，本发明在反渗透膜滤芯和膜壳之间设置缓冲垫，这样可以使海水更容易被压入，降低能量损失；又因为在一定压强域内淡水都可以透过反渗透膜，这样在一定程度上也可以通过缓冲垫的回弹作用减少高压水泵的压缩频率。缓冲垫可以是气压式，也可以是机械式，比如耐高压弹性充气细管、耐高压气泡膜，其压力范围不低于反渗透膜的操作及工作压力。也可以在压力包内使用高性能弹簧。为了防止缓冲垫因内充气体变形过大，可以在缓冲垫外加限制罩壳，如网状透水外套。为了增大缓冲垫间歇式挤压海水的弹性空间，可以加长RO膜进水端的膜壳。

附图说明

图1为现有的RO膜示意图；

图2为本发明中缓冲垫后充气式RO膜示意图；

图3为本发明中所使用的一种系统的示意图；

图4-1为一种结构的缓冲结构示意图；

图4-2为另一种结构的缓冲结构示意图；

图5为一种结构的缓冲层的示意图；

图6为另一种结构的缓冲层横断面的示意图；

图7为另一种结构的缓冲层的示意图。

图8为另一种结构的缓冲层示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。因受温度等条件的影响，集水管及其与之相连的外延集水管可以处于真空状态，或为压力接近真空的充满水的负压状态，本发明不受实施例限制。

实施例1

结合图3，本发明提供了一种利用RO膜实现海水淡化节能的方法，该RO膜8包括膜壳20，在膜壳20内设有滤芯4，在滤芯4的中部粘设集水管6，其步骤为：

步骤1、在RO膜8的下方设置淡水集水井9，集水井9的位置可根据托里拆利实验确认(1个标准大气压下水柱理论高度可达10.336米，实际因产生水汽而受到影响)，在本实施例中，集水井9在RO膜8垂直高度10.336米以下(不同地区根据当地大气压调整，此处指标准大气压下的高度)，在RO膜8的集水管6的出水口处连接一三通接头，三通接头的一端连通外延集水管10，另一端连通抽真空管11，外延集水管10的端部伸入集水井9内淡水液面以下足够深度以免漏气，抽真空管11上设置抽真空接头，抽真空接头与抽真空装置相连，在外延集水管10上再连接一根水位观察管19以观察水位下降情况，以便及时抽除水汽；

在滤芯4的外圆周面与膜壳20的内壁之间设置一层缓冲层12，在滤芯4的进水端及出水端与膜壳20之间分别设置一缓冲结构13，以上统称缓冲垫。

缓冲结构13或为如图4-1所示的由至少一根中空内充压力气体的封闭环状弹性软管环绕多道而成的圆盘状结构14，或为如图4-2所示的由单根中空内充压力气体弹性软管绕成的螺旋状圆盘结构，在该圆盘状结构14或螺旋状圆盘结构的中部形成有容许所述集水管6通过的中心通孔。

缓冲层12或者为如图6所示由多根第一中空弹性软管15粘连合围而成的第一筒状结构，每根第一中空弹性软管的两端封闭并内充有压力气体；或者为如图5所示的由多根闭合环管粘连形成的第二筒状结构，闭合环管内充有压力气体；或者如图7所示，为由内充压力气体的气泡合围形成的软质筒体16；或者如图8所示，为由内充压力气体的第三中空弹性软管18围绕形成的弹簧状结构17。

上述由单根弹性软管缠绕而成的缓冲层12及缓冲结构13可以因材料强度等原因的限制采取后充气式，先往膜壳内泵入原水，待其充盈后停止泵入原水，止回阀使水不能回流，使废水管充盈，并关闭阀门，开始往缓冲垫内泵入气体，当额定比例的淡水渗透到集水管后，停止往缓冲垫内泵入气体，并使缓冲垫内气体总量保持不变。然后使废水管不再是关闭状态，并且开始快速泵入原水，待原水中的淡水被缓冲垫挤出后再快速泵入原水。如此往复。后充气式如图2。更换膜芯时应将缓冲垫内的气体提前放出，以防止胀破或变形，或挤压RO膜使膜片受损。

废水压一般低于原水压，以密封环为界，出水侧缓冲垫的压力应进行相应比例的调整。

步骤2、在海水被压入RO膜8的过程中，通过抽真空装置抽真空，从而使得集水管6的出水口处于负压状态，海水在压力差的协同作用下更快速地通过RO膜8的滤芯4后成为淡水进入集水管6内，淡水出集水管6后经由外延集水管10被集水井9收集。

Claims (5)

1.一种利用RO膜实现海水淡化节能的方法，该RO膜(8)包括膜壳(20)，在膜壳(20)内设有滤芯(4)，在滤芯(4)的中部设有集水管(6)，其特征在于，步骤为：

步骤1、在RO膜(8)的下方设置淡水集水井(9)，在RO膜(8)的集水管(6)的出水口处连接一三通接头，三通接头的一端连通外延集水管(10)，另一端连通抽真空管(11)，外延集水管(10)的端部伸入集水井(9)内淡水液面以下足够深度以免漏气，抽真空管(11)上设置抽真空接头，抽真空接头与抽真空装置相连；在滤芯(4)的外圆周面与膜壳(20)的内壁之间设置一层缓冲层(12)，在滤芯(4)的进水端及出水端与膜壳(20)之间分别设置一缓冲结构(13)；

步骤2、在海水被压入RO膜(8)的过程中，通过抽真空装置抽真空，从而使得集水管(6)的出水口处于负压状态，海水在压力差的协同作用下更快速地通过RO膜(8)的滤芯(4)后成为淡水进入集水管(6)内，淡水出集水管(6)后经由外延集水管(10)被集水井(9)收集。

2.如权利要求1所述的一种利用RO膜实现海水淡化节能的方法，其特征在于：所述步骤1还包括如下步骤：在滤芯(4)的外圆周面与膜壳(20)的内壁之间设置一层缓冲层(12)，在滤芯(4)的进水端及出水端与膜壳(20)之间分别设置一缓冲结构(13)。

3.如权利要求2所述的一种利用RO膜实现海水淡化节能的方法，其特征在于：所述缓冲结构(13)或为由至少一根内充压力气体的弹性软管环绕多道而成的圆盘状结构(14)，或为由单根弹性软管绕成的螺旋状圆盘结构，在该圆盘状结构(14)或螺旋状圆盘结构的中部形成有容许所述集水管(6)通过的中心通孔。

4.如权利要求2所述的一种利用RO膜实现海水淡化节能的方法，其特征在于：所述缓冲层(12)为由多根第一中空弹性软管粘连合围而成的第一筒状结构，每根第一中空弹性软管的两端封闭并内充有压力气体；或者为由多根闭合环管粘连形成的第二筒状结构，闭合环管内充有压力气体；或者为由内充压力气体的气泡合围形成的软质筒体(16)；或者为由内充压力气体的第三中空弹性软管(18)围绕形成的弹簧状结构(17)。

5.如权利要求1所述的一种利用RO膜实现海水淡化节能的方法，其特征在于：所述步骤1还包括如下步骤：在所述集水管(10)上连接一根水位观察管(19)。

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