CN105399225B - 用于海水淡化的海水预处理装置及海水预处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于海水淡化的海水预处理装置及海水预处理方法。所述用于海水淡化的海水预处理装置包括：预处理部；预处理水槽；连接流路，并且所述预处理部包括：多个集水管；多个滤芯；集水槽；送水泵，利用所述滤芯内部和外部的压力差，以反渗透方式使海水通过所述滤芯，并经过所述集水管收集至所述集水槽。根据所述构成，可以提供一种用于海水淡化的海水预处理装置及海水预处理方法，所述装置在用于海水淡化的预处理过程中可以少消耗能量，并同时使整体装置的构成变简单。

Description

用于海水淡化的海水预处理装置及海水预处理方法

技术领域

本发明涉及一种用于海水淡化的海水预处理装置及海水预处理方法。

背景技术

海水淡化是指从包含盐分的海水中去除各种杂质和盐分从而得到淡水。一般，海水淡化的方法有蒸发法、反渗透法、冻结法等。

蒸馏法是向海水供应热之后降低压力，从而利用在低温中蒸发的低压蒸发而得到淡水的方法。

反渗透法作为利用半透膜(膜(membrane))过滤溶解于海水的离子物质，从而提取淡水的方法,几乎所有溶解于水的离子物质被所述半透膜排除而使得纯水通过所述半透膜，比起蒸馏法具有能量消耗量少且操作容易的优点，从而最近得到广泛利用。为了从海水分离离子物质和纯水，需要比渗透压更高的压力，这时的压力称为反渗透压。海水淡化时一般需要大约42～70bar的高压。

利用反渗透法的海水淡化设备为了去除包含于海水中的异物及盐分，可由预处理装置、海水淡化装置及后处理装置组成。

其中，预处理装置用于在从海水中去除盐分前，预先去除包含于海水中的异物，从而提高海水淡化效率。若不通过所述的预处理步骤，在利用反渗透方式去除海水中的盐分时，不仅需要更高的反渗透压，还会产生如下问题：由于在半透膜上附着过多的异物，从而降低淡水通过半透膜的透过率等。

在现有的海水淡化的预处理步骤中，在将海水储藏在一定容量的储藏槽内的状态下，利用输送泵送到砂滤器或多层滤芯，一次去除杂质，再根据情况使其通过活性炭滤芯，从而去除有机杂质。

如上所述，通过预处理过程的预处理水流入到用于脱盐的反渗透压过滤装置，从而分离为淡化的处理水和浓缩水。浓缩水被排出，并使得淡化的处理水在后处理步骤中得以矿化(Mineral izat ion)及杀菌处理，最终进入到储藏槽。

在用于海水淡化的现有预处理设备中，为了去除海水中的异物，需要高的输送压力，从而能量消耗量多，并因为经过多个步骤的过滤过程，所以存在装置大型化且变复杂的问题。

先行技术文献

专利文献

(专利文献0001)韩国登记专利第10-2005-0672844号

发明内容

由此，本发明是考虑到所述情况而发明的，且目的在于提供一种用于海水淡化的海水预处理装置，其在用于海水淡化的预处理过程中可以少消耗能量，同时能够使整体装置的构成变简单。

根据用于达成前述目的的本发明的一个侧面,用于海水淡化的海水预处理装置包括：预处理部，其位于海底的一定深度，并用于去除海水中的杂质从而得到预处理水；预处理水槽，其位于地上，并容纳利用所述预处理部而生成的预处理水；连接流路，其连接所述预处理部和所述预处理水槽，以便能够输送预处理水，并且所述预处理部包括：多个集水管，其得到支撑部的支撑并在侧面形成多个开口；多个滤芯，其由环形状构成，从而套在各个所述集水管的外侧；集水槽，其与各个所述集水管进行流体连通，从而用于容纳通过所述滤芯及所述集水管的预处理水；送水泵，其抽吸所述集水槽内部，并用于通过所述连接流路输送收集于所述集水槽内的预处理水，并且所述集水管的一端封闭，而另一端与所述集水槽进行流体连通，并且利用所述滤芯内部和外部的压力差，以反渗透方式使海水通过所述滤芯，并经过所述集水管收集至所述集水槽。

此外，还包括重量体，所述重量体为了防止所述预处理部在海底的流动，从而与所述集水槽连接。

此外，各个所述集水管以纵向立着的状态分离配置，所述支撑部包括：上端支撑部，其支撑所述集水管的上端；下端支撑部，其支撑所述集水管的下端，并且所述下端支撑部与所述集水槽流体连通。

此外，还包括多个连接环，所述多个连接环套在各个所述集水管外侧，并且在所述滤芯套在所述集水管外侧的状态下，相邻的所述滤芯通过所述连接环相互连接。

此外，还包括：滤网(strainer)，其以环形状构成，且套在各个所述滤芯的外侧；连接板，其相互连接多个所述滤网；潜水泵，其安装于所述连接板并用于通过海水喷出引起的推力使所述连接板整体上升或下降，并且使所述滤网随着所述滤芯上升或下降，从而可去除附着在所述滤芯表面的杂质。

根据用于达成前述目的的本发明的一个侧面，用于海水淡化的海水预处理方法包括如下步骤：在海底一定的深度设置环形状的滤芯，在所述滤芯的内部设置形成有多个开口的集水管，并使得所述集水管与集水槽进行流体连通；利用送水泵抽吸所述集水槽内部，从而使得海水利用反渗透方式通过所述滤芯进入到所述集水管及所述集水槽；利用所述送水泵使所述集水槽内部的预处理水通过连接流路输送至地上的预处理水槽。

此外，还包括如下步骤：通过对套在所述滤芯的外部的滤网进行上升或下降，从而去除附着在所述滤芯的杂质。

根据本发明，滤芯位于海底且利用自然水压使海水通过反渗透压而通过滤芯，从而可以提供用于海水淡化的海水预处理装置及海水预处理方法，所述海水预处理装置在用于海水淡化的预处理过程中，可以较少地消耗能量，且同时简化整体装置的构成。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的海水预处理装置的图。

图2是详细示出图1的海水预处理装置中预处理部的侧面图。

图3是图2的预处理部的概略的平面图。

图4是详细表示图2的预处理部的部分构成的图。

图5是用于说明图2的预处理部中滤网(strainer)的构成的概略性平面图。

图6是用于说明图2的预处理部中滤网的构成的概略性侧面图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明根据本发明的优选实施例的构成及作用。在此请注意，在各个图中对构成要素所附加的参照标号虽然是限于相同的构成要素，但是相同标号标识在其他图上也是可能的。

海水淡化是指从包含盐分的海水中去除各种杂质和盐分从而得到淡水，本发明的海水预处理装置及海水预处理方法在海水淡化方法中可以主要使用在反渗透法中的预处理步骤。

在利用反渗透法的海水淡化设施中，多数情况会在去除包含于海水中的盐分前，经过如下预处理步骤：预先去除包含于海水中杂质。这是因为若不经过预处理步骤，具有如下问题：在利用反渗透法去除海水中的盐分时不仅需要更高的反渗透压，还会由于在半透膜上附着过多的异物，从而降低海水淡化效率等。

图1是根据本发明的实施例的海水预处理装置的图。图2是详细示出图1的海水预处理装置中预处理部的侧面图。图3是图2的预处理部的概略的平面图。图4是详细表示图2的预处理部的部分构成的图。图5是用于说明图2的预处理部中滤网的构成的概略性平面图。图6是用于说明图2的预处理部中滤网的构成的概略性侧面图。

本发明的海水预处理装置包括：预处理部100、预处理水槽200、连接流路300。

预处理部100可以位于海底的一定深度，例如位于海底50至100m。预处理部100用于利用海水的自然水压通过反渗透方式从海水中去除杂质得到预处理水。在此，预处理水作为一次去除海水中的胶质(col loid)物、有机物质、无机物质、微生物等，指海水中残存盐分的状态。预处理部100可以与浮标101连接以便在海上标识位置。

优选地，预处理部100设置于潮汐的涨落引起的海流运动不在同一区间往返的开放海域。此外，优选地，预处理部100设置于海底的扁平面。

预处理水槽200位于地上，且容纳通过预处理部100生成的预处理水。

连接流路300与预处理部100及预处理水槽200连接，使通过预处理部100生成的预处理水可以输送至预处理水槽200。

所述预处理部100包括混凝土(concrete)102、支撑部110、集水槽115、集水管120、滤芯130、送水泵140、滤网160、连接板170、潜水泵180等。

预处理部100由一个模块构成，在预处理部100的上端可以形成挂钩部105。通过在所述挂钩部105挂上钩子来进行牵引，从而可将预处理部100拉到海上。预处理部100设置于海底时，可以先设置混凝土102，在混凝土102上设置包括集水槽115的其余构造体。由此，整备预处理部100时，不移动混凝土102，仅将包括集水槽115的其余构造体从混凝土102上分离，并拉到海上进行整备。此时，连接流路300也要分离。

混凝土102(或重量体)配置于预处理部100的下部，从而使预处理部100不因海流而流动。混凝土102可以与集水槽115连接并固定于海底的底面。混凝土102可以用其他重量体替代。

参照图2及图4，集水管120由空心的圆筒形构成，且得到支撑部110的支撑，并在侧面可以形成多个开口121。各个集水管120可以以纵向立着的状态分离配置。集水管120与集水槽115进行流体连通，从而可以使通过滤芯130的预处理水收集在集水槽115。

支撑部110可以包括：上端支撑部111，其支撑多个集水管120的上端；下端支撑部112，其支撑多个集水管120的下端；中间支撑部113，其连接所述上端支撑部111和下端支撑部112。

在上端支撑部111设置盖(cap)135，所述盖135附加有开闭集水管120内部的阀136功能，从而可以通过所述盖135密封各个集水管120的上端。下端支撑部112由流路形状形成，从而可以与多个集水管120及集水槽115进行流体连通。

滤芯130由环形状形成，可以位于各个集水管120的外侧，滤芯130用反渗透方式，在海水通过滤芯130时使海水中所包含的杂质不能通过滤芯130，从而去除海水中的杂质。滤芯130中的格子具有如下程度的大小：海水中所包含的杂质无法通过格子，盐分可以通过。所述杂质可以是包含于海水中的胶质物、有机物质、无机物质、微生物等。滤芯130的格子大小可以由从业者根据所想要的过滤程度、海水的状态等，在适用的范围内进行选择。

在本实施例中可以是使得多个滤芯130套在一个集水管120外侧的形状。例如，滤芯130可以具有2m的长度，集水管120可以具有10m的长度。此时，相邻的滤芯130可以通过套在集水管120外侧的连接环125互相连接。

在图4中，左侧的图表示滤芯130和连接环125分解的状态，右侧的图表示组装好的状态。在滤芯130和连接环25组装好的状态下，相邻的滤芯130之间可以维持着相同高度并相互连续。此外，位于最上方的滤芯130的上端可以以水密或气密式支撑在上端支撑部111。此外，位于最下方的滤芯130的下端可以以水密或气密式支撑在下端支撑部112或集水管120。在滤芯130与连接环125组装的状态下，滤芯130和连接环125之间应该是水密结构。

滤芯130在与集水管120组装的状态下，各个滤芯130和集水管120之间具有一定的间隙，所以滤芯130外侧的海水以反渗透压方式通过滤芯130后，可以通过开口121流动到集水管120内部。通过滤芯130的海水以杂质得以去除而盐分得以残存的状态成为预处理水。

集水槽115与各个集水管120进行流体连通，从而通过滤芯130及集水管120的预处理水可以容纳在集水槽115中。

送水泵140抽吸集水槽115内部，并起到将收集在集水槽115内的预处理水通过连接流路300输送至预处理水槽200的作用。例如，将送水泵140放在中央，并可在左右配置相同大小的预处理模块。

利用送水泵140抽吸集水槽115内部时，集水槽115及集水管120内部可能会形成声压。此时，根据滤芯130内部和外部的压力差，使得海水以反渗透方式通过滤芯130，从而经过集水管120，进而收集到集水槽115。

送水泵140可以周期性逆旋转，从而利用正渗透压而非反渗透压，可将附着在滤芯130表面的杂质排到海水中并去除。送水泵140逆旋转时，相反，预处理水通过滤芯130排到海水中，因此连接流路300的末端为了防止空气流入应沉没于预处理水槽200等。

参照图3、图5及图6，在本发明中为了去除附着在滤芯130的杂质，从而提供滤网160。在海水利用反渗透压通过滤芯130的期间，滤芯130上会附着渐渐多的杂质。所述杂质会堵住滤芯130的格子，使海水很难通过。由此，需要去除附着在滤芯130的杂质的装置。

滤网160由短的环形状形成，可以套在滤芯130的外侧。每个滤芯130都套着一个滤网160，而各个滤网160通过连接板170可以相互连接。由此，在使得连接板170上升或下降时，各个滤网160也随着滤芯130的表面上升或下降，并同时可以去除附着在滤芯130表面的杂质。

潜水泵180安装在连接板170，利用潜水泵180使海水向下或向上喷出，从而产生可以使连接板170整体上升或下降的推力。

例如，可以将数十个滤网160通过一个连接板170进行连接，潜水泵180可配置在一个连接板170的中间及四个角。所述潜水泵180通过正旋转将海水向下喷出，从而可使连接板170整体上升，潜水泵180的发动机通过逆旋转将海水向上喷出，从而使连接板170整体下降。

以下参照图1至图6，对根据本发明的用于海水淡化的海水预处理方法进行说明。

首先，在海底一定深度，例如在50至100m设置以一定间隔分离的环形状的多个滤芯130，在所述各个滤芯130的内部设置集水管120。在滤芯130和集水管120之间存在微小间隙，在集水管120对应于滤芯130形成开口121，以便通过滤芯130的预处理水可以进入到集水管120内。使集水管120与集水槽115进行流体连通。此时，滤芯130因海水会受到六至十一气压程度的自然水压。海水只有通过滤芯130才能进入到集水管120内，通过其他路径不能进入到集水管120。

其次，利用送水泵140抽吸集水槽115内部时，与集水槽115连接的集水管120内部成为声压。通过滤芯130内部和外部的压力差，使得海水通过反渗透方式可以通过滤芯130，并使得海水通过滤芯130经过集水管120可以进入到集水槽115。海水在通过滤芯130时可以一次去除海水中包含的杂质，例如，胶质物、有机物质、无机物质、微生物等。通过滤芯130去除海水中杂质的预处理水可以收集在集水槽115中。滤芯130在海底所设置的深度可以根据送水泵140的声压和所要去除的杂质的种类恰当地设定。

然后，送水泵140将通过连接流路300连续进入集水槽115内部的预处理水输送至地上的预处理水槽200。由此，在地上的预处理水槽200中可以进行用于去除海水中盐分的二次海水淡化工艺。

在海水通过滤芯130时，因为滤芯130上附着很多杂质，从而过滤效率会逐渐下降，因此需要清洗滤芯130的装置。为此，套在滤芯130外部的滤网160周期性或连续利用潜水泵180上升或下降，与此同时去除附着在滤芯130上的杂质。

此外，使得送水泵140周期性逆旋转，从而利用正渗透压而非反渗透压可将附着在滤芯130表面的杂质向海水中排出并去除。使得送水泵140逆旋转时，相反，预处理水通过滤芯130排到海水中，所以连接流路300的末端为了防止空气流入应沉没于预处理水槽200等。

通过所述本发明的海水预处理装置及海水预处理方法，在用于海水淡化的预处理过程中，使得预处理部100位于海底，从而受到自然水压，因此由于自然水压而使得海水通过滤芯130，或者仅通过利用送水泵140来提供低声压而也使得海水通过滤芯130，从而预处理水就可以收集到集水槽115中。由此，为了去除海水中除盐分以外的杂质的预处理过程，可以少消耗能量。此外，利用反渗透压使得海水通过滤芯130时，可以一次性去除具有细微大小的杂质，从而可以将预处理装置的构成简单化。

本发明所属技术领域的具有一般知识的人应明白本发明不局限于所述实施例，并可以在不脱离本发明技术要旨的范围内实施多样修订或变形。

标号说明

100:预处理部

101:浮标

102:混凝土

105:挂钩部

110:支撑部

111:上端支撑部

112:下端支撑部

113：中间支撑部

115:集水槽

120：集水管

121：开口

125：连接环

130：滤芯

140：送水泵

160：滤网

170：连接板

180:潜水泵

200:预处理水槽

300:连接流路

Claims (5)

1.一种海水预处理装置，其涉及用于海水淡化的海水预处理装置，

其包括：预处理部，其位于海底的一定深度，并用于去除海水中的杂质，从而得到预处理水；

预处理水槽，其位于地上，从而容纳利用所述预处理部生成的预处理水；

连接流路，其连接所述预处理部和所述预处理水槽，以便输送预处理水，

所述预处理部包括：

多个集水管，其得到支撑部的支撑，并在侧面形成多个开口；

多个滤芯，其由环形状构成，并套在各个所述集水管的外侧；

集水槽，其与各个所述集水管进行流体连通，从而用于容纳通过所述滤芯及所述集水管的预处理水；

送水泵，其抽吸所述集水槽内部，并用于通过所述连接流路输送收集于所述集水槽内的预处理水，

所述集水管的一端封闭，另一端与所述集水槽进行流体连通，

利用所述滤芯内部和外部的压力差，以反渗透方式使海水通过所述滤芯，并经过所述集水管收集至所述集水槽。

2.根据权利要求1所述的海水预处理装置，其还包括：

重量体，其为了防止所述预处理部在海底的流动，从而与所述集水槽连接。

3.根据权利要求2所述的海水预处理装置，

各个所述集水管以纵向立着的状态分离配置，

所述支撑部包括：上端支撑部，其支撑所述集水管的上端；下端支撑部，其支撑所述集水管的下端，

所述下端支撑部与所述集水槽进行流体连通。

4.根据权利要求3所述的海水预处理装置，

其还包括多个连接环，所述多个连接环套在各个所述集水管外侧，

在多个所述滤芯套在所述集水管外侧的状态下，相邻的所述滤芯通过所述连接环相互连接。

5.根据权利要求1至权利要求4中任意一项所述的海水预处理装置，

其还包括：滤网，其以环形状构成，且套在各个所述滤芯的外侧；

连接板，其相互连接多个所述滤网；

潜水泵，其安装于所述连接板，并用于通过海水喷出引起的推力使所述连接板整体上升或下降，

使所述滤网随着所述滤芯上升或下降，从而可去除附着在所述滤芯表面的杂质。