CN103787463B - 一种运用压缩空气作为驱动能量的膜法水处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种运用压缩空气作为驱动能量的膜法水处理系统，空压机通过单向阀连接储气罐，储气罐通过电磁阀a连接储水罐，增压设备与电磁阀a并联，储气罐设有压力变送器b；储水罐的出气口设有电磁阀b，储水罐还设有液位变送器和压力变送器a；电动阀a连接储水罐的原水进水分支，储水罐出水口分支通过电动阀b与膜组件连接；膜组件出水有两处分支，一处为浓缩水出水分支并设有电动流量调节阀c，另一处为过滤水出水分支并设有闸阀，其优点是该套系统结构简单，并且在工作运行中运行平稳，极大的降低了膜法水处理的能量消耗，降低企业的工作成本，节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及到水处理领域，尤其涉及一种运用压缩空气作为驱动能量的膜法水处理系统。
背景技术
膜法水处理作为一种新兴的水处理工艺方法，其优点为工艺路线短，占地面积小，处理精度高，已经在各种水处理行业得到越来越多的运用，但膜法工艺的缺点是能耗高。现有的膜法水处理工艺都以水泵为驱动设备，水泵扬程高，电机功率大，运行成本高，上述问题制约了膜法水处理工艺的发展，目前尚没有一种节能的供能系统，因此更节能的膜法水处理能量系统急需被研制。
发明内容
本发明提供了一种运用压缩空气作为驱动能量的膜法水处理系统，以空气压缩机为动力装置，驱动储水罐中的待处理水连续进入膜组件进行膜法处理，代替了以水泵等高能耗的传统动力源。
为实现以上目的，采用以下技术方案：一种运用压缩空气作为驱动能量的膜法水处理系统，空压机通过单向阀连接储气罐，储气罐通过电磁阀a连接储水罐，增压设备与电磁阀a并联，储气罐设有压力变送器b；储水罐的出气口设有电磁阀b，储水罐还设有液位变送器和压力变送器a；电动阀a连接储水罐的原水进水分支，储水罐出水口分支通过电动阀b与膜组件连接；膜组件出水有两处分支，一处为浓缩水出水分支并设有电动流量调节阀c，另一处为过滤水出水分支并设有闸阀。
所述的增压设备采用多级罗茨风机结构。
整个系统的所有电动阀、电磁阀都连接到控制单元，所有的压力变送器、液位变送器接受的信号反应到控制单元。
本发明采用空气可以压缩并具备和转化气压能的原理，以空气压缩机为动力装置，以气压能驱动储水罐中的待处理水连续进入膜组件进行膜法处理。过程中的系统压强、水位控制、流量控制等通过相应的变送设备传送数据到单片机控制单元，由预先编制的程序进行控制。当储水罐液位下降到下限时，储水罐中存放的压缩空气经过增压设备转化回到储气罐，作为下一个过滤周期的驱动能，从而完成了气压能的循环利用。
一种运用压缩空气作为驱动能量的膜法水处理系统，其运行过程包括如下：
（1）初始化控制系统，所有用电设备通电处于待机状态，空气压缩机工作，向储气罐中储存压缩空气；
（2）当储水罐进水时电动阀a、电磁阀b开启，储水罐中的空气由电磁阀b排出，液位变送器检测到上限水位进入过滤步骤；
（3）进入过滤过程时，电磁阀a开启，储水罐储存的原水经过储气罐中储存的压缩空气驱动进入膜组件后得以分离处理，压力变送器b检测膜面压强范围，检测结果通过信号传送到控制单元，控制单元执行程序控制电磁阀a的启闭，液位变送器检测到下限水位进入下一步骤；
（4）压缩空气能量回收，此时电磁阀a、电动阀a和电动阀b关闭，储水罐储存的压缩空气经过增压设备转化后进入储存罐，压力变送器a检测到接近常压时完成一个工作周期；
（5）下一个注水完成开始过滤时，储气罐中的空气压强大于膜组件需要的膜面设计压强，空压机处于停机状态，直到储水罐中水位不断下降，由储气罐和储水罐上部组成的连通器空气压强低于设计压强时，空压机才开始工作。
本发明优点：该套系统结构简单，空气压缩机代替水泵作为驱动能循环使用，其工作时间短而间断，运行后只在补充处理水势能所消耗的功耗以及增压设备所损失的机械能时启动，并且在工作运行中运行平稳，极大的降低了膜法水处理的能量消耗，降低企业的工作成本，节能减排环保。该系统适用范围广，可以应用在饮用水处理、中水回用、污水处理、工业循环水处理、超纯水制备，特别是苦咸水及海水淡化等高能耗的膜法水处理领域。
附图说明
图1为本发明的结构简图
图2为本发明应用于自来水制备直饮水的系统图
如图所示1、空压机；2、储气罐；3、增压设备；4、储水罐；5、膜组件；6、单向阀；7、压力变送器b；8、电磁阀a；9、压力变送器a；10、液位变送器；11、电磁阀b；12、电动阀a；13、电动阀b；14、闸阀；15、电动流量调节阀c；16、原水箱；17、清水箱。
具体实施方式
实施例1
空压机（1）通过单向阀（6）连接储气罐（2），储气罐（2）通过电磁阀a（8）连接储水罐（4），增压设备（3）与电磁阀a（8）并联，储气罐（2）设有压力变送器b（7）；储水罐（4）的出气口设有电磁阀b（11），储水罐（4）还设有液位变送器（10）和压力变送器a（9）；电动阀a（12）连接储水罐（4）的原水进水分支，储水罐（4）出水口分支通过电动阀b（13）与膜组件（5）连接；膜组件（5）出水有两处分支，一处为浓缩水出水分支并设有电动流量调节阀c（15），另一处为过滤水出水分支并设有闸阀（14）；增压设备（3）采用多级罗茨风机结构；整个系统的所有电动阀、电磁阀都连接到控制单元，所有的压力变送器、液位变送器接受的信号反应到控制单元。
处理方法以空气压缩机为动力装置，以气压能驱动储水罐中的待处理水连续进入膜组件进行膜法处理，过程中的系统压强、水位控制、流量控制等通过相应的变送设备传送数据到单片机控制单元，由预先编制的程序进行控制；当储水罐（4）液位下降到下限时，储水罐（4）中存放的压缩空气经过增压设备（3）转化回到储气罐（2），作为下一个过滤周期的驱动能，从而完成了气压能的循环利用。
如图1所示，本发明采用“气压能驱动、气压能回收”的膜法水处理方式，包括：以空压机（1）为空气能驱动设备为储气罐（2）提供压缩空气，作为膜法过滤水处理的动力源；需要处理的原水通过液位变送器（10）检测液位，控制单元发出信号控制电动阀a（12）注入储水罐，液位到达上限后，电动阀a（12）关闭，电动阀b（13）开启，电磁阀a（8）开启，在储气罐（2）提供的压缩空气驱动下，储水罐（4）中的原水进入膜组件（5），得以分离成为滤过水和浓缩水；储水罐（4）液位到达下限后，电动阀a（12）、电动阀b（13）、电磁阀a（8）关闭，其中储存的压缩空气经过增压设备（3）回收后储存于储气罐（2），作为下一个过滤周期的驱动能。
实施例2
如图2所示，系统工作流程如下：
1）准备条件：原水箱（16）水位高于储水罐（4）上限，控制柜通电，空压机通电；
2）注水：清水箱（17）的液位变送器检测到清水池水位低于下限，电动阀a（12）、电磁阀b（11）开启，储水罐（4）中的空气由电磁阀b（11）排出，液位变送器（10）检测到上限水位时进入过滤步骤；
3）过滤，此时电磁阀a（8）开启，储水罐（4）储存的原水经过储气罐（2）中储存的压缩空气驱动进入膜组件（5）后得以分离处理，膜面压强范围0.8-1.0mpa，由压力变送器a（9）传送到控制单元，控制单元发出信号控制电磁阀a（8）的启闭，设计反渗透回收率为62%，由流量计检测数据，传送到控制单元，控制单元发出信号控制电动流量调节阀c（15）控制产水与浓水比例，液位变送器（10）检测到下限水位后进入下一步骤；
4）压缩空气能量回收，此时电磁阀a（8）、电磁阀b（11）、电动阀a（12）、电动阀b（13）关闭，增压设备（3）开启，储水罐（4）储存的压缩空气经过增压设备（3）转化后进入储气罐（2），压力变送器a（9）检测到压强小于0.02mpa时完成一个工作周期，此时储气罐（2）的气压为1.6-2.0mpa；
5）下一个注水完成开始过滤时，储气罐（2）中的空气压强大于设计膜面压强0.8-1.0mpa，空压机（1）处于停机状态，直到储水罐（4）中水位不断下降，由储气罐（2）和储水罐（4）上部组成的连通器的空气压强低于设计压强时，空压机（1）才开始工作。
在以上过程中，空压机的工作时间短，实际测得电耗远低于采用多级高压水泵为驱动设备的水处理系统。
以上所述，仅为本发明的其中两个实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，运用该发明原理，可以轻易推广使用到包括大型自来水厂、污水处理、工业循环水处理，超纯水制备、海水淡化等领域，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种运用压缩空气作为驱动能量的膜法水处理系统，其特征在于：空压机（1）通过单向阀（6）连接储气罐（2），储气罐（2）通过电磁阀a（8）连接储水罐（4），增压设备（3）与电磁阀a（8）并联，储气罐（2）设有压力变送器b（7）；储水罐（4）的出气口设有电磁阀b（11），储水罐（4）还设有液位变送器（10）和压力变送器a（9）；电动阀a（12）连接储水罐（4）的原水进水分支，储水罐（4）出水口分支通过电动阀b（13）与膜组件（5）连接；膜组件（5）出水有两处分支，一处为浓缩水出水分支并设有电动流量调节阀c（15），另一处为过滤水出水分支并设有闸阀（14）。
2.根据权利要求1所述的一种运用压缩空气作为驱动能量的膜法水处理系统，其特征在于，所述的增压设备（3）采用多级罗茨风机结构。
3.根据权利要求1所述的一种运用压缩空气作为驱动能量的膜法水处理系统，其特征在于，整个系统的所有电动阀、电磁阀都连接到控制单元，所有的压力变送器、液位变送器接受的信号反应到控制单元。
4.根据权利要求1所述的一种运用压缩空气作为驱动能量的膜法水处理系统，其特征在于处理方法以空气压缩机为动力装置，以气压能驱动储水罐中的待处理水连续进入膜组件进行膜法处理，过程中的系统压强、水位控制、流量控制通过相应的变送设备传送数据到单片机控制单元，由预先编制的程序进行控制；当储水罐（4）液位下降到下限时，储水罐（4）中存放的压缩空气经过增压设备（3）转化回到储气罐（2），作为下一个过滤周期的驱动能，从而完成了气压能的循环利用。
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