CN103771606B - 放置于深海的反渗透海水淡化机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种放置于深海的反渗透海水淡化机，它包括淡水收集箱、多根反渗透膜管、滤网、防护笼、抗压罩、多条弹簧、防倾倒机构。所述的多根反渗透膜管安装在淡水收集箱顶部，滤网围绕多根反渗透膜管布置，防护笼和抗压罩罩在滤网外。由于深层海水经滤网过滤后到达反渗透膜管的膜表面，海水中的水分子在海水势能的作用下透过反渗透膜到达空心圆管外壁面，淡水通过空心圆管壁面的微孔进入空心圆管的内腔，并依靠重力作用流到淡水收集箱内，最后从淡水出口管道被抽取到陆地上，并维持淡水收集箱内处于一定的水位。本发明具有能耗低、淡水价值高、设备结构简单紧凑、整体性能好，对环境友好等优点，适合布置在环境复杂的深海中，可被广泛应用于海水淡化领域。

Description

放置于深海的反渗透海水淡化机

技术领域

本发明属于海水淡化技术领域，特别是涉及一种放置于深海的反渗透海水淡化机。

背景技术

目前海水淡化方法主要是热法（多效蒸发、多级闪蒸、压汽蒸馏）和膜法（反渗透、电渗析）。由于热法脱盐是相变过程，一般需要加热，能耗相对较高，而反渗透法工艺过程简单，能耗较低，因此近年来反渗透法得到了较快的发展和较广泛的应用。虽然目前反渗透装置的应用已逐渐成熟，但仍存在以下几个方面的难题：一是目前反渗透装置的进水取自海洋表面的海水，而世界各大海域的表层海水正日益受到各种化学化合物以及环境激素的污染，进料海水中含有悬浮物、有机物、微生物等杂质，不仅要求进行混凝、澄清、过滤、消毒等复杂的预处理工艺，而且容易造成膜污染和能耗增加，更不可忽视的是目前反渗透装置制取的淡水的出水品质较差，容易达不到饮用水的标准；二是反渗透装置的水回收率仍然较低，剩余浓盐水的排放将对海洋生态环境产生难以估量的影响。针对上述的问题，可以考虑用深层海水作为反渗透装置的进料海水。深层海水是指水深200m以下，阳光照射不到、不受大气与环境互动影响的海水，它作为可再生且清洁的新能源，正日益受到人们的关注。深层海水具有以下几个特点：水质无菌洁净，具有低温、富含矿物质等特性。由于深层海水无菌、富有人类健康所需的高级营养物，因此比陆地净水和表层海水的淡化水更为洁净和珍贵，而用深层海水制取的淡化水作为饮用水更具有很高的市场价值和经济效益。但是若直接用泵抽取深层海水作为陆地上的反渗透装置的进料海水，不仅反渗透装置的能耗将大幅度增加，而且同样面临浓盐水排放的问题。综合上述分析，若能够运用独特设计的反渗透装置布置在深海中完成深层海水淡化工艺并收集淡水于密闭容器中，再通过泵抽取淡水到陆地上，这样不仅反渗透装置能耗降低，而且不涉及到浓盐水的排放问题，将有效解决上述面临的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单紧凑、整体性能好的放置于深海的反渗透海水淡化机。

本发明的目的是通过下述的技术方案加以实现的：

本发明是一种放置于深海的反渗透海水淡化机，它包括淡水收集箱、多根反渗透膜管、滤网、防护笼、抗压罩、多条弹簧、防倾倒机构；所述的淡水收集箱是置于反渗透海水淡化机底部由钛金属制成的密闭压力容器，淡水收集箱的顶部平面开设多个圆孔，底部侧壁设有淡水出口管道；所述的反渗透膜管包括空心圆管和反渗透膜，空心圆管的壁面上布满与管内外侧相通的微孔，空心圆管的顶端封闭、底端敞口，空心圆管的底部端缘与淡水收集箱顶部平面的圆孔端缘相连接，反渗透膜紧密包裹在空心圆管的外侧壁面上；所述的滤网完全围住多根反渗透膜管，滤网的下端缘延伸至淡水收集箱的顶部外侧壁面，滤网的上端缘延伸至抗压罩的内侧壁面；所述的防护笼是由钢筋焊接网格围成的圆柱形铁笼，防护笼的下端缘与淡水收集箱顶部平面的边缘相连接；所述的抗压罩是由钛金属制成的空心半球形保护罩，抗压罩的端缘与防护笼的上端缘相连接，抗压罩的内侧壁面固定安装一块圆形平板；所述的多条弹簧的底端与反渗透膜管的顶端相顶靠，弹簧的顶端与抗压罩内侧的圆形平板相顶靠；所述的防倾倒机构包括底座和多根防倾杆，底座是由钢筋制成的蛛网状框架，底座固定安装在淡水收集箱的底部，多根防倾杆是由可扭转弹簧钢制成的支杆，多根防倾杆的下端与底座的边缘相连接，多根防倾杆的上端与抗压罩的端缘相连接。

采用上述方案后，本发明具有以下特点：

一、能耗低。本发明的反渗透海水淡化机利用海水的势能制取淡水，不需要用高压泵对全部进料海水进行加压制取淡水，仅需提供抽取淡水的动力消耗，能耗大为降低，是一种新的反渗透海水淡化技术。该反渗透海水淡化机可以和海洋热能的热力循环相结合，通过热力循环的冷却水泵抽取淡水，则综合能耗将进一步降低。

二、淡水价值高。本发明由深层海水制取的淡水具有无菌洁净，富有人类健康所需营养物的特点，比陆地净水和表层海水制取的淡化水更具经济价值。

三、对环境友好。本发明的反渗透海水淡化机不占用场地，更重要的是不涉及浓盐水的排放问题，因此对陆地人居环境和海洋生态环境都不产生影响。

四、结构简单紧凑。本发明的反渗透海水淡化机不需要复杂的预处理工艺，不需要布置管道、阀门及附件；反渗透膜管结构简单，不需要装配外壳，减少金属消耗量；反渗透膜管之间布置紧凑，单位体积内有效膜面积的比率较高，有利于减少设备尺寸和重量，同时膜表面的海水浓度基本不变，容易控制浓差极化现象。

四、整体性能好。本发明的反渗透海水淡化机是单个设备，而且不涉及传动机构、铰接机构及管道连接方式，同时具有抗重压、防碰撞、防倾倒等保护措施，因此该反渗透海水淡化机整体性能好，适合布置在深海的恶劣环境中。

综上所述，本发明的优点是：能耗低、淡水价值高、设备结构简单紧凑、整体性能好，对环境友好，适合布置在深海中，可被广泛应用于海水淡化领域。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的轴测图；

图3是本发明反渗透膜管的结构示意图；

图4是本发明去掉抗压罩后的轴测图；

图5是本发明的俯视图；

图6是本发明的工作原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明是一种放置于深海的反渗透海水淡化机，它包括淡水收集箱1、多根反渗透膜管2、滤网3、防护笼4、抗压罩5、多条弹簧6、防倾倒机构7。

所述的淡水收集箱1是置于反渗透海水淡化机底部由钛金属制成的密闭压力容器，淡水收集箱1的顶部平面开设多个圆孔11（如图5所示），底部侧壁设有淡水出口管道12。

结合图3所示，所述的反渗透膜管2包括空心圆管21和反渗透膜22，空心圆管21的壁面上布满与管内外侧相通的微孔211，空心圆管21的顶端212封闭、底端213敞口，空心圆管21的底部端缘与淡水收集箱1顶部平面的圆孔11端缘相连接，使得空心圆管21与淡水收集箱1连通，反渗透膜22紧密包裹在空心圆管21的外侧壁面上。所述的滤网3完全围住多根反渗透膜管2（如图4所示），滤网3的下端缘延伸至淡水收集箱1的顶部平面且与淡水收集箱1的顶部外侧壁面连接，滤网3的上端缘延伸至抗压罩5的内侧壁面。

结合图4、图5所示，所述的防护笼4是由钢筋焊接网格围成的圆柱形铁笼，防护笼4的下端缘与淡水收集箱1顶部平面的边缘相连接。所述的抗压罩5是由钛金属制成的空心半球形保护罩，抗压罩5的下端缘与防护笼4的上端缘相连接，抗压罩5的内侧壁面固定安装一块圆形平板51，抗压罩5与防护笼4连接后形成一个罩壳而罩在滤网3及滤网3内的多根反渗透膜管2外，起到保护滤网3及滤网3内的多根反渗透膜管2的作用。所述的多条弹簧6的底端与反渗透膜管2的顶端212相顶靠，弹簧6的顶端与抗压罩5内侧的圆形平板51相顶靠。所述的防倾倒机构7呈上小下大的圆锥状，它包括底座71和多根防倾杆72，底座71是由钢筋制成的蛛网状框架，底座71固定安装在淡水收集箱1的底部，多根防倾杆72是由可扭转弹簧钢制成的支杆，多根防倾杆72的下端分别与底座71的边缘相连接，多根防倾杆72的上端向内倾斜向上与抗压罩5的端缘相连接。

如图3、图6所示，本发明的工作原理如下：

本发明反渗透海水淡化机布置在海平面以下300～600m之间。深层海水经滤网3过滤后到达反渗透膜管2的膜表面，海水中的水分子在海水势能的作用下透过反渗透膜22到达空心圆管21外壁面，淡水通过空心圆管21壁面的微孔211进入空心圆管21的内腔，并依靠重力作用流到淡水收集箱1内，最后从淡水出口管道12被抽取到陆地上，并维持淡水收集箱处于一定的水位。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (2)

1.一种放置于深海的反渗透海水淡化机，其特征在于：它包括淡水收集箱、多根反渗透膜管、滤网、防护笼、抗压罩、多条弹簧；所述的淡水收集箱是置于反渗透海水淡化机底部由钛金属制成的密闭压力容器，淡水收集箱的顶部平面开设多个圆孔，底部侧壁设有淡水出口管道；所述的反渗透膜管包括空心圆管和反渗透膜，空心圆管的壁面上布满与管内外侧相通的微孔，空心圆管的顶端封闭、底端敞口，空心圆管的底部端缘与淡水收集箱顶部平面的圆孔端缘相连接，反渗透膜紧密包裹在空心圆管的外侧壁面上；所述的滤网完全围住多根反渗透膜管，滤网的下端缘延伸至淡水收集箱的顶部外侧壁面，滤网的上端缘延伸至抗压罩的内侧壁面；所述的防护笼是由钢筋焊接网格围成的圆柱形铁笼，防护笼的下端缘与淡水收集箱顶部平面的边缘相连接；所述的抗压罩是由钛金属制成的空心半球形保护罩，抗压罩的下端缘与防护笼的上端缘相连接，抗压罩的内侧壁面固定安装一块圆形平板；所述的多条弹簧的底端与反渗透膜管的顶端相顶靠，弹簧的顶端与抗压罩内侧的圆形平板相顶靠。

2.根据权利要求1所述的放置于深海的反渗透海水淡化机，其特征在于：它还包括一防倾倒机构，该防倾倒机构包括底座和多根防倾杆，底座是由钢筋制成的蛛网状框架，底座固定安装在淡水收集箱的底部，多根防倾杆是由可扭转弹簧钢制成的支杆，多根防倾杆的下端与底座的边缘相连接，多根防倾杆的上端与抗压罩的端缘相连接。