CN103951012B - 一种旋流冲击转向高压反渗透水处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旋流冲击转向高压反渗透水处理装置，包括：旋流入口、大气腔、旋流加速腔、旋流出口、立式反渗透膜组件和水平反渗透膜组件。所述大气腔上方设置通气口，与大气相通，所述通气口外围设置原水进口；原水流经所述旋流入口后切向进入所述旋流加速腔在常压下加速；所述旋流出口末端安装所述反渗透膜组件，利用高速旋流冲击及转向产生的高压实现原水的反渗透净化。本发明利用常压高速流体冲击、转向产生的高压实现原水反渗透净化，采用常规泵取代高压泵并减少能量回收环节，可简化水处理工艺、降低成本、提高能量利用率，适用于海水、苦咸水的淡化，水的软化处理，废水处理以及食品、医药工业、化学工业的提纯、浓缩、分离等领域。

Description

一种旋流冲击转向高压反渗透水处理装置
技术领域
本发明涉及海水、苦咸水的淡化，水的软化处理，废水处理以及食品、医药工业、化学工业的提纯、浓缩、分离等领域。具体地说，本发明涉及一种旋流冲击转向高压反渗透水处理装置。
背景技术
反渗透水处理技术具有不发生相变、无须加热、占地少、操作简单等优点，特别适合处理高含盐浓度原水，反渗透水处理技术比其它脱盐方法耗能更低，因此不仅用于海水、苦咸水淡化，而且已用于食品、医药的浓缩、净化、水软化、水再生和废液回收等领域。
反渗透技术中需用高压泵对原水加压以通过反渗透膜，对海水淡化设备而言，高压泵产生的压力须达到56～80个大气压，对苦咸水淡化设备而言，高压泵产生的压力也须达到28个大气压。通过反渗透膜后的原水一部分变为淡水，另一部分为含固体总溶解量高于原水的废盐水仍具有很高的压力，以海水反渗透淡化过程为例，从膜组件中排放的浓盐水的压力一般大于5.0MPa。目前工业反渗透水处理过程中的高压泵以及能量回收装置多靠进口，价格十分昂贵。因此，降低用于产生穿过膜所需的高压及高效回收浓水余压能对于大幅降低反渗透水处理系统的运行能耗和造水成本至关重要。
国家专利CN200510014295.9提出一种节能型反渗透/苦咸水的淡化工艺方法，包括提水泵、高压泵、增压泵、反渗透膜器及能量回收器，系统成本仍然很大程度上受高压泵、增压泵的影响；CN103230745A设计了一种基于反渗透系统的差压增压式能量回收装置，不需要高压增压泵，能够利用回收的能量直接将低压原料水的压力提升到反渗透系统的进水压力，实现稳定的压力能量交换并减少设备投资和设备选型难度，但是高压原料水仍需使用高压泵才能获得；国家专利CN101200319A所提出的深海水压和真空双动力反渗透海水淡化真空装置是一种安装在深海地面上，利用水泵在输水过程中自然获得真空能量和利用真空能量释放出的海水压力两种能力为动力，实施真空反渗透海水淡化工艺的真空装置，但是该装置必须安装于深度大于200米的海底，安装、操作及维护困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种旋流冲击转向高压反渗透水处理装置，利用常压高速流体冲击、转向产生的高压实现原水反渗透净化，采用常规水泵取代高压泵并减少能量回收环节，可简化水处理工艺、降低系统要求及成本、提高能量利用率，适用于海水、苦咸水的淡化，水的软化处理，废水处理以及食品、医药工业、化学工业的提纯、浓缩、分离等领域。
为了实现本发明的目的，本发明提供一种旋流冲击转向高压反渗透水处理装置，包括：
进液腔，所述进液腔的壳体上方设置原水进口，原水经由所述原水进口进入所述进液腔后分散进入若干个旋流入口，所述旋流入口上方设置盖板，所述盖板将所述旋流入口与所述进液腔隔开，所述盖板中心开孔以安装通气管，所述通气管位于所述原水进口中心，经由通气口与大气相通；
旋流加速腔，所述旋流加速腔由外壳和防水透气内壳包围形成，所述防水透气内壳中心腔体为大气腔，所述大气腔上方依次经由所述通气管、所述通气口与大气相通，所述大气腔底部设置排水口，与大气相通；
旋流出口，所述旋流出口安装于所述旋流加速腔底部，高速旋流原水经由所述旋流出口冲击在立式反渗透膜组件和水平反渗透膜组件上转向，经由设置于隔板上的若干冒水口进入浓水集水腔，再通过浓水出口排出，在高压下通过所述立式反渗透膜组件和水平反渗透膜组件的清水进入清水收集腔，再通过清水出口排出。
在本发明中，术语“高压”通常是指压力在1～8MPa的范围内。
优选地，所述旋流入口可由2个或更多个的周向均布的弧形或直线型叶片构成，叶片之间形成渐缩流线型通道，且叶片与所述壳体相切，安装夹角为90度。
优选地，所述外壳和所述防水透气内壳均为圆柱-圆锥-圆柱状，所述圆锥段上大下小，最大横截面直径与最小横截面直径之比介于1.5～10。
优选地，所述防水透气内壳和所述通气管的壁面为防水透气膜，利用网状支架结构固定于所述旋流冲击转向高压反渗透水处理装置上。
优选地，所述通气口与所述排水口直接通大气，并与所述大气腔相通。
优选地，所述立式反渗透膜组件为圆柱网状支架结构，所述支架内嵌入反渗透膜；所述水平反渗透膜组件为圆环平板网状支架结构，所述支架内也嵌入反渗透膜；所述反渗透膜一侧为高压原水，另一侧为渗透清水；所述立式反渗透膜组件分别与所述水平反渗透膜组件、隔板及冒水口垂直安装。
优选地，所述旋流出口由2～8个与所述外壳相切的通道组成，所述通道进出口截面积比介于0.5～2之间；所述旋流出口与所述外壳垂直安装或与所述旋流冲击转向高压反渗透水处理装置轴线下方成锐角安装。
在运行时，原水经由旋流入口进入旋流加速腔，在大气压下流速逐渐增大，在旋流出口处速度达到最大值，冲击到立式反渗透膜组件上给反渗透膜施加足够压力从而使清水透过反渗透膜，之后水流转向上方，转向动量转化为一定高压施加于水平反渗透膜组件，又有一部分清水透过反渗透膜，从而实现原水的净化。本发明所述装置利用常压高速旋流流体转向冲击产生的高压实现原水反渗透净化，采用常规泵取代高压泵并减少能量回收环节，可简化水处理工艺、降低成本与系统要求、提高能量利用率，适用于海水、苦咸水的淡化，水的软化处理，废水处理以及食品、医药工业、化学工业的提纯、浓缩、分离等领域
附图说明
图1是本发明的旋流冲击转向高压反渗透水处理装置的结构示意图。
图中：1、清水出口；2、清水收集腔；3、冒水口；4、浓水收集腔；5、外壳；6、防水透气内壳；7、旋流加速腔；8、旋流进口；9、盖板；10、壳体；11、原水进口；12、通气口；13、通气管；14、进液腔；15、大气腔；16、浓水出口；17、隔板；18、立式反渗透膜组件；19、旋流出口；20、排水口；21、水平反渗透膜组件。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例
图1示意性示出一种旋流冲击转向高压反渗透水处理装置，包括：包括：进液腔14，所述进液腔14壳体10上方设置原水进口11，原水经由所述原水进口11进入所述进液腔14后分散进入若干个旋流入口8，所述旋流入口8上方设置盖板9，所述盖板9将所述旋流入口8与所述进液腔14隔开，所述盖板9中心开孔，安装通气管13，所述通气管13位于所述原水进口11中心，经由通气口12与大气相通；旋流加速腔7，所述旋流加速腔7由外壳5和防水透气内壳6包围形成，所述防水透气内壳6中心腔体为大气腔15，所述大气腔15上方依次经由所述通气管13、所述通气口12与大气相通，所述大气腔15底部设置排水口20，与大气相通；旋流出口19，所述旋流出口19安装于所述旋流加速腔7底部，高速旋流原水经由所述旋流出口19冲击在立式反渗透膜组件18和水平反渗透膜组件21上转向，经由设置于隔板17上的若干冒水口3进入浓水集水腔4，再通过浓水出口16排出，在高压下通过所述立式反渗透膜组件18和水平反渗透膜组件21的清水进入清水收集腔2，再经由清水出口1排出。
所述旋流入口8由4个周向均布的弧形叶片构成，叶片之间形成渐缩流线型通道，且叶片与所述壳体5相切，安装夹角为90度；
所述外壳5和所述防水透气内壳6均为圆柱+圆锥+圆柱状，所述圆锥段上大下小，最大横截面直径与最小横截面直径之比分别为3和2。
所述防水透气内壳6和所述通气管13的壁面为防水透气膜，利用网状支架结构固定于所述旋流冲击转向高压反渗透水处理装置上。
所述立式反渗透膜组件18为圆柱网状支架结构，所述支架内嵌入反渗透膜；所述水平反渗透膜组件21为圆环平板网状支架结构，所述支架内也嵌入反渗透膜；所述立式反渗透膜组件18分别与所述水平反渗透膜组件21及隔板17垂直安装。
所述旋流出口19由4个与所述外壳5相切的通道组成，所述通道进出口截面积比为1；所述旋流出口19与所述外壳5垂直安装。
在本发明所述的旋流冲击转向高压反渗透水处理装置进行海水淡化时，首先采用常规反渗透膜法海水淡化的预处理工艺对海水进行预处理，之后将海水依次经由原水入口12、进液腔14、旋流入口8切向通入旋流加速腔7。由于防水透气内壳6与大气相通，只允许气体通过而阻挡大部分水通过，所以防水透气内壳6内外侧均为大气压力，透过的少量水从排水口20排出装置。海水在旋流加速腔7中压强始终为大气压强，切向速度随着外壳5和防水透气内壳6锥段直径的减小而增大，在到达旋流出口19的入口处速度达到最大值，经由与外壳相切的旋流出口19保持高速冲击到立式反渗透膜组件18上给反渗透膜施加高压使清水透过反渗透膜，之后浓水流转向上方由冒水口3进入浓水收集腔4、由浓水出口16排出装置；转向动量又转化为一定高压施加于水平反渗透膜组件21，又有一部分清水透过反渗透膜；透过反渗透膜的清水由清水收集腔2收集从清水出口1排出。
通过采用相同的原理，可以采用实施例的装置来进行苦咸水的淡化，水的软化处理，废水处理以及食品、医药工业、化学工业的提纯、浓缩、分离。

Claims (7)

1.一种旋流冲击转向高压反渗透水处理装置，包括：
进液腔(14)，所述进液腔(14)的壳体(10)上方设置原水进口(11)，原水经由所述原水进口(11)进入所述进液腔(14)后分散进入若干个旋流入口(8)，所述旋流入口(8)上方设置盖板(9)，所述盖板(9)将所述旋流入口(8)与所述进液腔(14)隔开，所述盖板(9)中心开孔以安装通气管(13)，所述通气管(13)位于所述原水进口(11)中心，经由通气口(12)与大气相通；
旋流加速腔(7)，所述旋流加速腔(7)由外壳(5)和防水透气内壳(6)包围形成，所述防水透气内壳(6)中心腔体为大气腔(15)，所述大气腔(15)上方依次经由所述通气管(13)、所述通气口(12)与大气相通，所述大气腔(15)底部设置排水口(20)，与大气相通；
旋流出口(19)，所述旋流出口(19)安装于所述旋流加速腔(7)底部，高速旋流原水经由所述旋流出口(19)冲击在立式反渗透膜组件(18)和水平反渗透膜组件(21)上转向，经由设置于隔板(17)上的若干冒水口(3)进入浓水集水腔(4)，再通过浓水出口(16)排出，在高压下通过所述立式反渗透膜组件(18)和水平反渗透膜组件(21)的清水进入清水收集腔(2)，再通过清水出口(1)排出。
2.根据权利要求1所述的旋流冲击转向高压反渗透水处理装置，其特征在于，所述旋流入口(8)由2个或更多个的周向均布的弧形或直线型叶片构成，叶片之间形成渐缩流线型通道，且叶片与所述壳体(10)相切，安装夹角为90度。
3.根据权利要求1所述的旋流冲击转向高压反渗透水处理装置，其特征在于，所述外壳(5)和所述防水透气内壳(6)均为圆柱-圆锥-圆柱状，所述圆锥段上大下小，最大横截面直径与最小横截面直径之比介于1.5～10。
4.根据权利要求1所述的旋流冲击转向高压反渗透水处理装置，其特征在于，所述防水透气内壳(6)和所述通气管(13)的壁面为防水透气膜，利用网状支架结构固定于所述旋流冲击转向高压反渗透水处理装置上。
5.根据权利要求1所述的旋流冲击转向高压反渗透水处理装置，其特征在于，所述通气口(12)与所述排水口(20)直接通大气，并与所述大气腔(15)相通。
6.根据权利要求1所述的旋流冲击转向高压反渗透水处理装置，其特征在于，所述立式反渗透膜组件(18)为圆柱网状支架结构，所述支架内嵌入反渗透膜；所述水平反渗透膜组件(21)为圆环平板网状支架结构，所述支架内也嵌入反渗透膜；所述反渗透膜一侧为高压原水，另一侧为渗透清水；所述立式反渗透膜组件(18)分别与所述水平反渗透膜组件(21)、隔板(17)及冒水口(3)垂直安装。
7.根据权利要求1所述的旋流冲击转向高压反渗透水处理装置，其特征在于，所述旋流出口(19)由2～8个与所述外壳(5)相切的通道组成，所述通道进出口截面积比介于0.5～2之间；所述旋流出口(19)与所述外壳(5)垂直安装或与所述旋流冲击转向高压反渗透水处理装置轴线下方成锐角安装。
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