CN104747545B - 反渗透系统增压与能量回收装置及增压与能量回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反渗透系统增压与能量回收装置及增压与能量回收方法，其中反渗透系统增压与能量回收装置，包括高压原水出口、水压表、主腔体、联动体、低压原水进口、气体单向阀、高压气泵、空气过滤器、浓水排放口和高压浓水进口，低压原水进口与联动体的进液口连通，联动体的排液口分别与主腔体的进液口连通，所述主腔体的下端口与高压原水出口连通，所述高压原水出口处安装有水压表，所述高压气泵的一端与空气过滤器连通、该高压气泵的另一端与气体单向阀的一端相连通；所述气体单向阀的另一端与联动体的进气口连通；所述高压浓水进口与联动体的进液口连通，所述浓水排放口与联动体的排液口连通。

Description

反渗透系统增压与能量回收装置及增压与能量回收方法

技术领域

本发明涉及溶液反渗透处理领域，具体地，涉及一种反渗透系统增压与能量回收装置及增压与能量回收方法。

背景技术

反渗透亦称逆渗透，是用一定的压力使溶液中的溶剂通过反渗透膜分离出来，进而使溶液达到提取、纯化和浓缩的目的。

在各种膜分离技术中，反渗透技术近年来取得了令人瞩目的飞速发展，已广泛应用于国民经济的各个领域。国内反渗透膜工业应用的最大领域仍为海水、苦咸水，大型锅炉补给水、各种工业纯水、饮用水的市场规模次之，电子、半导体、制药、医疗、食品、饮料、酒类、化工、环保等行业的应用也形成了一定规模。在反渗透膜选定的情况下，反渗透系统的能量消耗等指标主要取决于选用的高压泵和能量回收装置的效率。

反渗透工艺的能量消耗是高压水泵电机消耗的电能，但是高压浓水释放时所携带的高压液体能量非常巨大，约占进料原水压力能量的60%，若将这部分能量加以回收并转化成进水能量，则反渗透工艺电能消耗可降低55%～60%左右，这样将会大幅降低反渗透的能耗，进而降低淡水的成本。

自70年代以来，随着反渗透技术应用于海水/苦咸水，各种形式的能量回收装置也相继出现，按照能量回收装置的工作原理可将其分为透平式能量回收装置和功交换式能量回收装置两大类。透平式能量回收装置是利用高压浓水的水压能驱动机械装置从而将水压能转化为机械能，机械装置又将机械能转化为原水的水压能，从而实现能量的回收利用。而功交换式是浓水通过压力交换界面（活塞或液相界面）进行直接交换，将高压浓水的水压能传递给原水。

水力透平式能量回收装置是最早用于反渗透工程的能量回收装置，技术成熟，但由于其原理上都要经过“水压能—机械能—水压能”两次转换，增加了机械能损耗，有效能量转换效率一般仅为50%～80%，因此回收效率偏低。

功交换式能量回收装置是近年来迅速发展起来的一种能量回收技术，将水压能的二次交换变成了“水压能—水压能”一步能量转换，有效能量回收效率可达90%～97％。目前反渗透海水工程中应用的功交换式能量回收装置主要有转子式压力交换器和活塞式阀控压力交换器两类。

转子式压力交换器采用旋转缸体端面配流无活塞结构，其结构简单但会有25％的掺混，存在由于浓盐水向原水渗漏造成进膜原水盐度增加而引起脱盐能耗额外增高的问题；而且需要独立的增压泵，会降低总体效率，成本比较高；另外，转子旋转尖利刺耳、噪声大，一旦转子中进入气泡、杂质等，就非常容易发生损坏，可靠性差。

活塞式阀控压力交换器采用固定缸体有活塞的阀配流结构，需配备增压泵提升初步升压的原水进入反渗透系统，增压泵、缸体和活塞等部件需要采用既耐腐蚀又耐磨的贵重金属材料制作，加工难度大，并且对密封要求也很高，目前主要依赖于进口，代价很高；即使有些基于固定缸体有活塞的阀配流结构进行改进设计的活塞式阀控压力交换器无需再设置增压泵，效率得到提高，但是存在控制机构比较复杂的问题。

反渗透技术作为水处理的重要手段之一，将对经济发展起到极其重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种反渗透系统增压与能量回收装置及增压与能量回收方法，以实现节约能源的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种反渗透系统增压与能量回收装置，包括高压原水出口、水压表、主腔体、联动体、低压原水进口、气体单向阀、高压气泵、空气过滤器、浓水排放口和高压浓水进口，低压原水进口与联动体的进液口连通，联动体的排液口分别与主腔体的进液口连通，所述主腔体的下端口与高压原水出口连通，所述高压原水出口处安装有水压表，所述高压气泵的一端与空气过滤器连通、该高压气泵的另一端与气体单向阀的一端相连通；所述气体单向阀的另一端与联动体的进气口连通；所述高压浓水进口与联动体的进液口连通，所述浓水排放口与联动体的排液口连通。

优选的，所述联动体为多个。

优选的，所述联动体包括第一联动体和第二联动体。

优选的，所述第一联动体包括第一进气阀、第二进气阀、第一气体增压器、第三进气阀、第四进气阀、第一排气阀、第二排气阀、第一腔体、第一排液阀、第一进液阀、第二进液阀、第二排液阀、第三进液阀、第三排液阀、第四进液阀、第四排液阀和第二腔体；

所述第二联动体包括第五进气阀、第六进气阀、第二气体增压器、第七进气阀、第八进气阀、第三排气阀、第四排气阀、第三腔体、第五进液阀、第五排液阀、第六进液阀、第六排液阀、第七进液阀、第七排液阀、第八进液阀、第八排液阀和第四腔体；

所述低压原水进口通过第一进液阀连接于第一腔体，所述低压原水进口通过第三进液阀连接于第二腔体，所述低压原水进口通过第五进液阀连接于第三腔体，所述低压原水进口通过第七进液阀连接于第四腔体；

所述高压浓水进口通过第二进液阀连接于第一腔体，所述高压浓水进口通过第四进液阀连接于第二腔体，所述高压浓水进口通过第六进液阀连接于第三腔体，所述高压浓水进口通过第八进液阀连接于第四腔体；

所述第一腔体通过第一排液阀连接于浓水排放口、所述第一腔体通过第二排液阀连接于主腔体；

所述第二腔体通过第三排液阀连接于浓水排放口，所述第二腔体通过第四排液阀连接于主腔体；

所述第三腔体通过第五排液阀连接于浓水排放口，所述第三腔体通过第六排液阀连接于主腔体；

所述第四腔体通过第七排液阀连接于浓水排放口、所述第四腔体通过第八排液阀连接于主腔体；

所述气体单向阀通过第一进气阀连接于第二腔体，所述气体单向阀通过第二进气阀连接于第一腔体，所述气体单向阀通过第五进气阀连接于第四腔体，所述气体单向阀通过第六进气阀连接于第三腔体；

所述第一气体增压器的进口通过第三进气阀连接于第二腔体，所述第一气体增压器的进口通过第四进气阀连接于第一腔体，所述第一气体增压器的出口通过第一排气阀连接于第一腔体，所述第一气体增压器的出口通过第二排气阀连接于第二腔体；

所述第二气体增压器进口通过第七进气阀连接于第四腔体，所述第二气体增压器进口通过第八进气阀连接于第三腔体，所述第二气体增压器的出口通过第三排气阀连接于第三腔体，所述第二气体增压器的出口通过第四排气阀连接于第四腔体。

优选的，所述主腔体的内部充有一定压力的气体并安装有液位传感器。

优选的，所述第一腔体内部安装有液位传感器；或\和，所述第二腔体内部安装有液位传感器；或\和，所述第三腔体内部安装有液位传感器；或\和，所述第四腔体内部安装有液位传感器。

优选的，所述第一进气阀、第二进气阀、第三进气阀、第四进气阀、第五进气阀、第六进气阀、第七进气阀、第八进气阀、第一排气阀、第二排气阀、第三排气阀和第四排气阀均为采用电磁控制的开关阀。

优选的，所述第一进液阀、第二进液阀、第三进液阀、第四进液阀、第五进液阀、第六进液阀、第七进液阀、第八进液阀、第一排液阀、第二排液阀、第三排液阀、第四排液阀、第五排液阀、第六排液阀、第七排液阀和第八排液阀均为采用电磁控制的开关阀。

同时本发明技术方案还公开一种利用反渗透系统增压与能量回收装置实现的增压与能量回收方法，包括以下步骤：

（1）待处理的原水经原水入口进入反渗透系统，并由低压水泵进行一次加压，一次加压后的原水分为两路：一路进入第一联动体或第二联动体；另一路进入高压水泵；

（2）进入高压水泵的一次加压原水通过二次加压后进入主腔体并进一步进入反渗透膜组，经反渗透膜过滤后排出低压淡水和高压浓水；

（3）未透过反渗透膜的高压浓水经高压浓水进口通过第二进液阀进入第一腔体中，推动第一腔体内部储存的高压气体经第四进气阀进入第一气体增压器，高压气体由第一气体增压器增压后通过第二排气阀进入第二腔体，对第二腔体内部储存的一次加压原水进行二次增压，并通过第四排液阀进入主腔体，与高压水泵出来的高压原水汇合一起进入反渗透膜组，与此同时，经高压气泵加压的气体通过第五进气阀进入第四腔体，推动第四腔体中已经释放压力的低压浓水经第七排液阀快速排入浓水排放口，待第四腔体中的低压浓水完全排出后，经低压水泵加压的一次加压原水通过第七进液阀快速进入第四腔体中，直到第四腔体中的液面高度达到液位上限；

（4）当第二腔体中的原水完全排出后，从反渗透膜组出来的高压浓水经高压浓水进口通过第六进液阀进入第三腔体中，推动第三腔体内部储存的高压气体经第八进气阀进入第二气体增压器，高压气体由第二气体增压器增压后通过第四排气阀进入第四腔体，对第四腔体中的一次加压原水进行二次增压，并通过第八排液阀进入主腔体，与高压水泵出来的高压原水汇合一起进入反渗透膜组，与此同时，经高压气泵加压的气体通过第二进气阀进入第一腔体，推动第一腔体中已经释放压力的低压浓水经第一排液阀快速排入浓水排放口，待第一腔体中的低压浓水完全排出后，经低压水泵加压的一次加压原水通过第一进液阀快速进入第一腔体中，直到第一腔体中的液面高度达到液位上限；

（5）当第四腔体中的原水完全排出后，从反渗透膜组出来的高压浓水经高压浓水进口通过第四进液阀进入第二腔体中，推动第二腔体内部储存的高压气体经第三进气阀进入第一气体增压器，高压气体由第一气体增压器增压后通过第一排气阀进入第一腔体，对第一腔体中的一次加压原水进行二次增压，并通过第二排液阀进入主腔体，与高压水泵出来的高压原水汇合一起进入反渗透膜组，与此同时，经高压气泵加压的气体通过第六进气阀进入第三腔体，推动第三腔体中已经释放压力的低压浓水经第五排液阀快速排入浓水排放口，待第三腔体中的低压浓水完全排出后，经低压水泵加压的一次加压原水通过第五进液阀快速进入第三腔体中，直到第三腔体中的液面高度达到液位上限；

（6）当第一腔体中的原水完全排出后，从反渗透膜组出来的高压浓水经高压浓水进口通过第八进液阀进入第四腔体中，推动第四腔体内部储存的高压气体经第七进气阀进入第二气体增压器，高压气体由第二气体增压器增压后通过第三排气阀进入第三腔体，对第三腔体中的一次加压原水进行二次增压，并通过第六排液阀进入主腔体，与高压水泵出来的高压原水汇合一起进入反渗透膜组，与此同时，经高压气泵加压的气体通过第一进气阀进入第二腔体，推动第二腔体中已经释放压力的低压浓水经第三排液阀快速排入浓水排放口，待第二腔体的低压浓水完全排出后，经低压水泵加压的一次加压原水通过第三进液阀快速进入第二腔体中，直到第二腔体中的液面高度达到液位上限；

（7）当第三腔体中的原水完全排出后，从反渗透膜组出来的高压浓水经高压浓水进口通过第二进液阀再次进入第一腔体中；

（8）此后循环进行步骤（1）至步骤（7），从而实现第一联动体和第二联动体交替工作，达到连续增压和余压能量回收的目的。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

（1）降低了系统的投资成本：本发明采用气体增压原理进行加压，所采用的高压气泵和气体增压器是目前市场上已能大批量工业化生产的成熟产品，价格比较低廉，而同等功率的传统高压水泵系统是本发明气体增压系统成本的数倍；另外，传统高压水泵的泵芯在原水的腐蚀冲刷磨损之后只能更换，而本发明装置中所用的气压泵和气体增压器的零部件可以修复，大幅降低了维修成本。

（2）提高了系统的效率：本发明采用气液交换实现压力能的回收，且经过压力交换后的高压原水压力大于高压浓水压力，不需要增压泵再次增压，能量转换效率高，降低了系统的能耗。

（3）避免了系统的额外能耗：本发明工作腔体之间彼此独立，从根本上避免了浓水向原水的泄漏，有效地解决了由于浓水向原水渗漏造成进膜原水浓度增加而引起反渗透能耗额外增高的问题。

（4）提高了系统的平稳性和可靠性：本发明中省去了故障率较高、寿命较短的增压泵，采用的高压气泵和气体增压器故障率低，使用寿命也比较长；并且，本发明的主腔体中充有一定压力的气体，可实现蓄能器功能，可降低压力交换时由于高低压转换而造成的压力波动，并消减系统由于误操作等意外事件造成的压力冲击与波动，从而保护反渗透膜组，同时提高了能量回收装置的可靠性，使装置能长期平稳可靠运转。

（5）本发明装置的工作腔体内部均装有液位传感器，高压原水出口处安装有压力表，随时监测、反馈装置的工作状态，以便对整个工作装置进行最优化调控。

本发明技术方案同时具备增压和能量回收功能，且能够降低系统成本和能耗，提高系统效率和可靠性。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例所述的反渗透系统增压与能量回收装置结构示意图；

图2为本发明实施例所述的反渗透系统的结构示意图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-高压原水出口；2-水压表；3-主腔体；4-第一联动体；5-第二联动体；6-低压原水进口；7-气体单向阀；8-高压气泵；9-空气过滤器；10-浓水排放口；11-高压浓水进口；12-第一进气阀；13-第二进气阀；14-第一气体增压器；15-第三进气阀；16-第四进气阀；17-第一排气阀；18-第二排气阀；19-第一腔体；20-第一排液阀；21-第一进液阀；22-第二进液阀；23-第二排液阀；24-第三进液阀；25-第三排液阀；26-第四进液阀；27-第四排液阀；28-第二腔体；29-第五进气阀；30-第六进气阀；31-第二气体增压器；32-第七进气阀；33-第八进气阀；34-第三排气阀；35-第四排气阀；36-第三腔体；37-第五进液阀；38-第五排液阀；39-第六进液阀；40-第六排液阀；41-第七进液阀；42-第七排液阀；43-第八进液阀；44-第八排液阀；45-第四腔体；46-淡水出口；47-反渗透膜组；48-高压水泵；49-液体单向阀；50-低压水泵；51-溢流阀；52-原水入口；53-液体过滤器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

一种反渗透系统增压与能量回收装置，包括高压原水出口、水压表、主腔体、联动体、低压原水进口、气体单向阀、高压气泵、空气过滤器、浓水排放口和高压浓水进口，低压原水进口与联动体的进液口连通，联动体的排液口分别与主腔体的进液口连通，主腔体的下端口与高压原水出口连通，高压原水出口处安装有水压表，高压气泵的一端与空气过滤器连通、该高压气泵的另一端与气体单向阀的一端相连通；气体单向阀的另一端与联动体的进气口连通；高压浓水进口与联动体的进液口连通，浓水排放口与联动体的排液口连通。联动体为多个。可根据实际需要增设多组相同结构的联动体，以达到高效连续增压和余压能量回收的目的。

本实施例的反渗透系统增压与能量回收装置具体如图1所示，反渗透系统增压与能量回收装置包括：高压原水出口1、水压表2、主腔体3、第一联动体4、第二联动体5、低压原水进口6、气体单向阀7、高压气泵8、空气过滤器9、浓水排放口10和高压浓水进口11。

第一联动体4包括：第一进气阀12、第二进气阀13、第一气体增压器14、第三进气阀15、第四进气阀16、第一排气阀17、第二排气阀18、第一腔体19、第一排液阀20、第一进液阀21、第二进液阀22、第二排液阀23、第三进液阀24、第三排液阀25、第四进液阀26、第四排液阀27和第二腔体28。

第二联动体5包括：第五进气阀29、第六进气阀30、第二气体增压器31、第七进气阀32、第八进气阀33、第三排气阀34、第四排气阀35、第三腔体36、第五进液阀37、第五排液阀38、第六进液阀39、第六排液阀40、第七进液阀41、第七排液阀42、第八进液阀43、第八排液阀44和第四腔体45。

低压原水进口6分别通过第一进液阀21连接于第一腔体19、通过第三进液阀24连接于第二腔体28、通过第五进液阀37连接于第三腔体36、通过第七进液阀41连接于第四腔体45。

高压浓水进口11分别通过第二进液阀22连接于第一腔体19、通过第四进液阀26连接于第二腔体28、通过第六进液阀39连接于第三腔体36、通过第八进液阀43连接于第四腔体45。

主腔体3的下端口连接于高压原水出口1，高压原水出口1处安装有水压表2。主腔体3的内部充有一定压力的气体并安装有液位传感器。

第一腔体19分别通过第一排液阀20连接于浓水排放口10、通过第二排液阀23连接于主腔体3。第一腔体19内部安装有液位传感器。

第二腔体28分别通过第三排液阀25连接于浓水排放口10、通过第四排液阀27连接于主腔体3。第二腔体28内部安装有液位传感器。

第三腔体36分别通过第五排液阀38连接于浓水排放口10、通过第六排液阀40连接于主腔体3。第三腔体36内部安装有液位传感器。

第四腔体45分别通过第七排液阀42连接于浓水排放口10、通过第八排液阀44连接于主腔体3。第四腔体45内部安装有液位传感器。

高压气泵8的一端连接于空气过滤器9、另一端与气体单向阀7的一端相连接。气体单向阀7的另一端分别通过第一进气阀12连接于第二腔体28、通过第二进气阀13连接于第一腔体19、通过第五进气阀29连接于第四腔体45、通过第六进气阀30连接于第三腔体36。

第一气体增压器14的进口分别通过第三进气阀15连接于第二腔体28、通过第四进气阀16连接于第一腔体19。第一气体增压器14的出口分别通过第一排气阀17连接于第一腔体19、通过第二排气阀18连接于第二腔体28。

第二气体增压器31的进口分别通过第七进气阀32连接于第四腔体45、通过第八进气阀33连接于第三腔体36。第二气体增压器31的出口分别通过第三排气阀34连接于第三腔体36、通过第四排气阀35连接于第四腔体45。

第一进气阀12、第二进气阀13、第三进气阀15、第四进气阀16、第五进气阀29、第六进气阀30、第七进气阀32、第八进气阀33、第一排气阀17、第二排气阀18、第三排气阀34和第四排气阀35均为采用电磁控制的开关阀。

第一进液阀21、第二进液阀22、第三进液阀24、第四进液阀26、第五进液阀37、第六进液阀39、第七进液阀41、第八进液阀43、第一排液阀20、第二排液阀23、第三排液阀25、第四排液阀27、第五排液阀38、第六排液阀40、第七排液阀42和第八排液阀44均为采用电磁控制的开关阀。

下面，结合图2对本发明公开的反渗透系统增压与能量回收方法做具体描述：

目前，常用反渗透系统除了包括上述的增压与能量回收装置，还包括设置有原水入口52的低压水泵50，低压水泵50的出水口与低压原水进口6联通。同时，还包括用于对原水进行加压的高压水泵48，高压水泵48的出水口与主腔体3联通。另外，还包括反渗透膜组47，反渗透膜组47的进水口与高压原水出口1连通。反渗透膜组47内部含有多层反渗透膜，可对溶液进行过滤，未透过反渗透膜的为高压浓水，透过反渗透膜的为低压淡水，淡水通过淡水出口46排出。

如图2所示，需要进行处理的原水经原水入口52进入系统，并由低压水泵50进行一次加压，一次加压后的原水分为两路：一路进入第一联动体4或第二联动体5；另一路进入高压水泵48。

进入高压水泵48的一次加压原水通过二次加压后进入主腔体3并进一步进入反渗透膜组47，经反渗透膜过滤后排出低压淡水和高压浓水。

未透过反渗透膜的高压浓水经高压浓水进口11通过第二进液阀22进入第一腔体19中，推动第一腔体19内部储存的高压气体经第四进气阀16进入第一气体增压器14。高压气体由第一气体增压器14增压后通过第二排气阀18进入第二腔体28，对第二腔体28内部储存的一次加压原水进行二次增压，并通过第四排液阀27进入主腔体3，与高压水泵48出来的高压原水汇合一起进入反渗透膜组47。与此同时，经高压气泵8加压的气体通过第五进气阀29进入第四腔体45，推动第四腔体45中已经释放压力的低压浓水经第七排液阀42快速排入浓水排放口10。待第四腔体45中的低压浓水完全排出后，经低压水泵50加压的一次加压原水通过第七进液阀41快速进入第四腔体45中，直到第四腔体45中的液面高度达到液位上限。

当第二腔体28中的原水完全排出后，从反渗透膜组47出来的高压浓水经高压浓水进口11通过第六进液阀39进入第三腔体36中，推动第三腔体36内部储存的高压气体经第八进气阀33进入第二气体增压器31。高压气体由第二气体增压器31增压后通过第四排气阀35进入第四腔体45，对第四腔体45中的一次加压原水进行二次增压，并通过第八排液阀44进入主腔体3，与高压水泵48出来的高压原水汇合一起进入反渗透膜组47。与此同时，经高压气泵8加压的气体通过第二进气阀13进入第一腔体19，推动第一腔体19中已经释放压力的低压浓水经第一排液阀20快速排入浓水排放口10。待第一腔体19中的低压浓水完全排出后，经低压水泵50加压的一次加压原水通过第一进液阀21快速进入第一腔体19中，直到第一腔体19中的液面高度达到液位上限。

当第四腔体45中的原水完全排出后，从反渗透膜组47出来的高压浓水经高压浓水进口11通过第四进液阀26进入第二腔体28中，推动第二腔体28内部储存的高压气体经第三进气阀15进入第一气体增压器14。高压气体由第一气体增压器14增压后通过第一排气阀17进入第一腔体19，对第一腔体19中的一次加压原水进行二次增压，并通过第二排液阀23进入主腔体3，与高压水泵48出来的高压原水汇合一起进入反渗透膜组47。与此同时，经高压气泵8加压的气体通过第六进气阀30进入第三腔体36，推动第三腔体36中已经释放压力的低压浓水经第五排液阀38快速排入浓水排放口10。待第三腔体36中的低压浓水完全排出后，经低压水泵50加压的一次加压原水通过第五进液阀37快速进入第三腔体36中，直到第三腔体36中的液面高度达到液位上限。

当第一腔体19中的原水完全排出后，从反渗透膜组47出来的高压浓水经高压浓水进口11通过第八进液阀43进入第四腔体45中，推动第四腔体45内部储存的高压气体经第七进气阀32进入第二气体增压器31。高压气体由第二气体增压器31增压后通过第三排气阀34进入第三腔体36，对第三腔体36中的一次加压原水进行二次增压，并通过第六排液阀40进入主腔体3，与高压水泵48出来的高压原水汇合一起进入反渗透膜组47。与此同时，经高压气泵8加压的气体通过第一进气阀12进入第二腔体28，推动第二腔体28中已经释放压力的低压浓水经第三排液阀25快速排入浓水排放口10。待第二腔体28的低压浓水完全排出后，经低压水泵50加压的一次加压原水通过第三进液阀24快速进入第二腔体28中，直到第二腔体28中的液面高度达到液位上限。

当第三腔体36中的原水完全排出后，从反渗透膜组47出来的高压浓水经高压浓水进口11通过第二进液阀22再次进入第一腔体19中。

此后循环进行上述步骤，从而实现第一联动体4和第二联动体5交替工作，达到连续增压和余压能量回收的目的。

原水：未经反渗透系统处理过的水。浓水：反渗透系统处理后的残余水。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种反渗透系统增压与能量回收装置，其特征在于，包括高压原水出口、水压表、主腔体、联动体、低压原水进口、气体单向阀、高压气泵、空气过滤器、浓水排放口和高压浓水进口，低压原水进口与联动体的进液口连通，联动体的排液口与主腔体的进液口连通，所述主腔体的下端口与高压原水出口连通，所述高压原水出口处安装有水压表，所述高压气泵的一端与空气过滤器连通、该高压气泵的另一端与气体单向阀的一端相连通；所述气体单向阀的另一端与联动体的进气口连通；所述高压浓水进口与联动体的进液口连通，所述浓水排放口与联动体的排液口连通。

2.根据权利要求1所述的反渗透系统增压与能量回收装置，其特征在于，所述联动体为多个。

3.根据权利要求2所述的反渗透系统增压与能量回收装置，其特征在于，所述联动体包括第一联动体和第二联动体。

4.根据权利要求3所述的反渗透系统增压与能量回收装置，其特征在于，所述第一联动体包括第一进气阀、第二进气阀、第一气体增压器、第三进气阀、第四进气阀、第一排气阀、第二排气阀、第一腔体、第一排液阀、第一进液阀、第二进液阀、第二排液阀、第三进液阀、第三排液阀、第四进液阀、第四排液阀和第二腔体；

所述第二联动体包括第五进气阀、第六进气阀、第二气体增压器、第七进气阀、第八进气阀、第三排气阀、第四排气阀、第三腔体、第五进液阀、第五排液阀、第六进液阀、第六排液阀、第七进液阀、第七排液阀、第八进液阀、第八排液阀和第四腔体；

所述低压原水进口通过第一进液阀连接于第一腔体，所述低压原水进口通过第三进液阀连接于第二腔体，所述低压原水进口通过第五进液阀连接于第三腔体，所述低压原水进口通过第七进液阀连接于第四腔体；

所述高压浓水进口通过第二进液阀连接于第一腔体，所述高压浓水进口通过第四进液阀连接于第二腔体，所述高压浓水进口通过第六进液阀连接于第三腔体，所述高压浓水进口通过第八进液阀连接于第四腔体；

所述第一腔体通过第一排液阀连接于浓水排放口、所述第一腔体通过第二排液阀连接于主腔体；

所述第二腔体通过第三排液阀连接于浓水排放口，所述第二腔体通过第四排液阀连接于主腔体；

所述第三腔体通过第五排液阀连接于浓水排放口，所述第三腔体通过第六排液阀连接于主腔体；

所述第四腔体通过第七排液阀连接于浓水排放口、所述第四腔体通过第八排液阀连接于主腔体；

所述气体单向阀通过第一进气阀连接于第二腔体，所述气体单向阀通过第二进气阀连接于第一腔体，所述气体单向阀通过第五进气阀连接于第四腔体，所述气体单向阀通过第六进气阀连接于第三腔体；

所述第一气体增压器的进口通过第三进气阀连接于第二腔体，所述第一气体增压器的进口通过第四进气阀连接于第一腔体，所述第一气体增压器的出口通过第一排气阀连接于第一腔体，所述第一气体增压器的出口通过第二排气阀连接于第二腔体；

所述第二气体增压器的进口通过第七进气阀连接于第四腔体，所述第二气体增压器的进口通过第八进气阀连接于第三腔体，所述第二气体增压器的出口通过第三排气阀连接于第三腔体，所述第二气体增压器的出口通过第四排气阀连接于第四腔体。

5.根据权利要求1至4任一所述的反渗透系统增压与能量回收装置，其特征在于，所述主腔体的内部充有一定压力的气体并安装有液位传感器。

6.根据权利要求4所述的反渗透系统增压与能量回收装置，其特征在于，所述第一腔体内部安装有液位传感器；或\和，所述第二腔体内部安装有液位传感器；或\和，所述第三腔体内部安装有液位传感器；或\和，所述第四腔体内部安装有液位传感器。

7.根据权利要求4或6所述的反渗透系统增压与能量回收装置，其特征在于，所述第一进气阀、第二进气阀、第三进气阀、第四进气阀、第五进气阀、第六进气阀、第七进气阀、第八进气阀、第一排气阀、第二排气阀、第三排气阀和第四排气阀均为采用电磁控制的开关阀。

8.根据权利要求4或6所述的反渗透系统增压与能量回收装置，其特征在于，所述第一进液阀、第二进液阀、第三进液阀、第四进液阀、第五进液阀、第六进液阀、第七进液阀、第八进液阀、第一排液阀、第二排液阀、第三排液阀、第四排液阀、第五排液阀、第六排液阀、第七排液阀和第八排液阀均为采用电磁控制的开关阀。

9.一种利用权利要求4至8任一所述的反渗透系统增压与能量回收装置实现的增压与能量回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）待处理的原水经原水入口进入反渗透系统，并由低压水泵进行一次加压，一次加压后的原水分为两路：一路进入第一联动体或第二联动体；另一路进入高压水泵；

（2）进入高压水泵的一次加压原水通过二次加压后进入主腔体并进一步进入反渗透膜组，经反渗透膜过滤后排出低压淡水和高压浓水；

（3）未透过反渗透膜的高压浓水经高压浓水进口通过第二进液阀进入第一腔体中，推动第一腔体内部储存的高压气体经第四进气阀进入第一气体增压器，高压气体由第一气体增压器增压后通过第二排气阀进入第二腔体，对第二腔体内部储存的一次加压原水进行二次增压，并通过第四排液阀进入主腔体，与高压水泵出来的高压原水汇合一起进入反渗透膜组，与此同时，经高压气泵加压的气体通过第五进气阀进入第四腔体，推动第四腔体中已经释放压力的低压浓水经第七排液阀快速排入浓水排放口，待第四腔体中的低压浓水完全排出后，经低压水泵加压的一次加压原水通过第七进液阀快速进入第四腔体中，直到第四腔体中的液面高度达到液位上限；

（4）当第二腔体中的原水完全排出后，从反渗透膜组出来的高压浓水经高压浓水进口通过第六进液阀进入第三腔体中，推动第三腔体内部储存的高压气体经第八进气阀进入第二气体增压器，高压气体由第二气体增压器增压后通过第四排气阀进入第四腔体，对第四腔体中的一次加压原水进行二次增压，并通过第八排液阀进入主腔体，与高压水泵出来的高压原水汇合一起进入反渗透膜组，与此同时，经高压气泵加压的气体通过第二进气阀进入第一腔体，推动第一腔体中已经释放压力的低压浓水经第一排液阀快速排入浓水排放口，待第一腔体中的低压浓水完全排出后，经低压水泵加压的一次加压原水通过第一进液阀快速进入第一腔体中，直到第一腔体中的液面高度达到液位上限；

（5）当第四腔体中的原水完全排出后，从反渗透膜组出来的高压浓水经高压浓水进口通过第四进液阀进入第二腔体中，推动第二腔体内部储存的高压气体经第三进气阀进入第一气体增压器，高压气体由第一气体增压器增压后通过第一排气阀进入第一腔体，对第一腔体中的一次加压原水进行二次增压，并通过第二排液阀进入主腔体，与高压水泵出来的高压原水汇合一起进入反渗透膜组，与此同时，经高压气泵加压的气体通过第六进气阀进入第三腔体，推动第三腔体中已经释放压力的低压浓水经第五排液阀快速排入浓水排放口，待第三腔体中的低压浓水完全排出后，经低压水泵加压的一次加压原水通过第五进液阀快速进入第三腔体中，直到第三腔体中的液面高度达到液位上限；

（6）当第一腔体中的原水完全排出后，从反渗透膜组出来的高压浓水经高压浓水进口通过第八进液阀进入第四腔体中，推动第四腔体内部储存的高压气体经第七进气阀进入第二气体增压器，高压气体由第二气体增压器增压后通过第三排气阀进入第三腔体，对第三腔体中的一次加压原水进行二次增压，并通过第六排液阀进入主腔体，与高压水泵出来的高压原水汇合一起进入反渗透膜组，与此同时，经高压气泵加压的气体通过第一进气阀进入第二腔体，推动第二腔体中已经释放压力的低压浓水经第三排液阀快速排入浓水排放口，待第二腔体的低压浓水完全排出后，经低压水泵加压的一次加压原水通过第三进液阀快速进入第二腔体中，直到第二腔体中的液面高度达到液位上限；

（7）当第三腔体中的原水完全排出后，从反渗透膜组出来的高压浓水经高压浓水进口通过第二进液阀再次进入第一腔体中；

（8）此后循环进行步骤（1）至步骤（7），从而实现第一联动体和第二联动体交替工作，达到连续增压和余压能量回收的目的。