CN109336324A - 一种反渗透浓水制取纯水装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反渗透浓水制取纯水装置及其工作方法，包括一段纯水提取装置、二段纯水提取装置，一段纯水提取装置下部为一段真空室，上部为一段冷凝室，二段纯水提取装置下部为二段真空室，上部为二段冷凝室，一段真空室和二段真空室内均设置旋转式液体超重力机，旋转式液体超重力机通过传动装置连接超重力调速传动机，一段真空室和二段真空室通过虹吸管连通，二段真空室底部设置液体循环输出口和高浓水输出口。本发明利用反渗透浓水制取纯水，减少淡水资源浪费，提高设备处理效率、设备小型化、低能耗、抗结垢、无污染、最大化利用水资源。

Description

一种反渗透浓水制取纯水装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种反渗透浓水制取纯水装置及其工作方法。

背景技术

淡水作为一种自然资源，是工业生产和居民生活必不可少的水资源，全世界大部分国家和地区都面临着淡水资源缺少的共同问题。我国人口众多，人均水资源占有量仅为世界人均水平的1/4，是贫水国家之一，我国用水量紧缺，特别是我国北方和西部地区水资源缺乏，因此解决好淡水资源供需矛盾，最大化利用水资源是经济发展和提高人民生活质量的重要资源配置之一。

反渗透水处理技术的应用已经比较普遍，涉及的行业较多，特别是饮料、制药、日化、精细化工、食品等行业，由于生产用水水质标准要求较高，为了提高水的品质，较多地应用反渗透水处理技术。反渗透产水率约为70％左右，浓水产水率约为30％左右，由于浓水含盐和含杂量较高，导致浓水利用较困难，造成水资源的浪费，甚至污染环境。反渗透浓水现有处理技术主要有：(1)多效蒸馏(MED)、(2)压汽蒸馏(VC)、(3)多级闪蒸(MSF)、(4)电渗析(ED)、(5)膜蒸馏(MD)等，这些技术的应用，均可对反渗透浓水进行处理，但也存在较多的缺陷，主要有：(1)处理系统容易结垢，影响处理效果和设备使用寿命，(2)能耗较高，(3)膜易堵塞，膜再生和维护复杂，膜材损耗较大，(4)设备投资和维护费用高，(5)化学法除垢，易产生二次污染，且对设备具有一定的腐蚀性，还会残留有毒有害物质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反渗透浓水制取纯水装置及其工作方法，用以解决现有技术中的浓水处理能耗高、设备维护成本大的问题。

本发明一方面提供了一种反渗透浓水制取纯水装置，包括一段纯水提取装置、二段纯水提取装置，所述一段纯水提取装置下部为一段真空室，上部为一段冷凝室，所述二段纯水提取装置下部为二段真空室，上部为二段冷凝室，所述一段真空室和二段真空室内均设置旋转式液体超重力机，旋转式液体超重力机通过传动装置连接超重力调速传动机，所述一段真空室和二段真空室通过虹吸管连通，所述虹吸管的一端插入一段真空室底部，另一端插入二段真空室内的旋转式液体超重力机，所述二段真空室底部设置液体循环输出口和高浓水输出口，所述液体循环输出口通过管道连通恒热循环泵，所述恒热循环泵通过管道连通恒热器，所述恒热器通过管道连通至一段真空室的旋转式液体超重力机，所述液体循环输出口和恒热循环泵之间的管道上设置液体补充输入口；

一段冷凝室和二段冷凝室内部均安装换热器，该换热器的管程为循环冷却介质通道，壳程为汽流通道，换热器下方均安装集液盘，所述二段冷凝室内部换热器的管程进口通过管道连通冷却循环泵，二段冷凝室内部换热器的管程出口通过冷却液输送管连通一段冷凝室内部换热器管程进口，一段冷凝室内部换热器管程出口通过管道连通至一段冷凝室外侧的冷却液出口；

一段冷凝室和二段冷凝室分别通过各自的汽流通道与一段真空室和二段真空室连通，一段真空室和二段真空室的汽体分别通过各自的汽流通道进入一段冷凝室和二段冷凝室换热器的汽流通道入口，在换热器内部实现热交换，形成冷凝的纯水流入集液盘，所述集液盘内的液体均通过管道输送至集水器；

所述一段冷凝室和二段冷凝室通过真空管道连通，该真空管道上安装真空调节阀，所述二段冷凝室外侧设置真空导流口，该真空导流口连接真空泵。

进一步的，所述恒热器侧面上端设置蒸汽入口，下端设置冷凝水出口，该恒热器的管程内为恒热循环泵输出的液体循环加热通道，壳程内为蒸汽用于循环液体的加热通道，热交换产生的冷凝水由冷凝水出口排出。

进一步的，所述高浓水输出口通过高浓水输出泵连通脱盐装置，所述脱盐装置底部设置结晶物出口，侧面设置回流水出口，高浓水经脱盐装置处理后回流至液体补充输入口继续制取纯水，分离后的结晶物由结晶物出口排出并收集。

进一步的，所述二段冷凝室外侧真空导流口和真空泵之间设置真空冷阱，所述真空导流口连通真空冷阱下端的真空导流进口，真空冷阱上端的真空导流出口连通所述真空泵。

进一步的，所述集水器顶部设置真空引流口，该真空引流口连通真空冷阱的真空导流进口，所述集水器下端的出水口连通集水箱，所述集水箱侧面设置纯水出口。

进一步的，所述真空冷阱下端的出水口连通真空冷阱集水器，真空冷阱集水器顶部的真空引流口连通真空泵，真空冷阱集水器下端的出水口连通集水箱。

进一步的，所述一段冷凝室外侧的冷却液出口连通双相冷却器的进水口，所述双相冷却器的出水口连通冷却循环泵，实现冷却水的循环利用。

进一步的，真空冷阱底部的冷却水进口通过真空冷阱冷却泵连通通双相冷却器的出水口，真空冷阱顶部设置冷却水出口。

本发明另一方面提供一种反渗透浓水制取纯水装置的工作方法，真空泵和真空冷阱启动，将一段纯水提取装置、二段纯水提取装置内部真空度趋于平稳，通过真空管道上的真空调节阀调节一段纯水提取装置、二段纯水提取装置内的真空度，使得一段纯水提取装置内真空度为-0.065～0.075MPa，二段纯水提取装置内真空度为-0.085～-0.093Mpa；

恒热循环泵将液体循环输出口和液体补充输入口流入的液体泵入恒热器内部加热至65～70℃，随后将液体输入一段冷凝室内部的旋转式液体超重力机，超重力调速传动机驱动旋转式液体超重力机高速转动，旋转式液体超重力机，通过转鼓的旋转产生离心力场而获得超重力效应，将液体撕裂成微米至纳米级的液膜、液丝和液滴，形成巨大的快速更新的汽化相界面，同时在真空环境，水的蒸发速率大大加快，大量的水蒸发为汽体后进入一段冷凝室，未蒸发的液体甩出旋转式液体超重力机进入一段真空室；

一段真空室内的液体经虹吸管吸入二段真空室内部的旋转式液体超重力机进行二段纯水制取，蒸发的汽体进入二段冷凝室，未蒸发的液体甩出旋转式液体超重力机进入二段真空室，经液体循环输出口输出后继续循环制水；

进入一段冷凝室和二段冷凝室内的汽体在换热器的作用下冷凝为纯水流入集液盘，所述集液盘内的液体均通过管道输送至集水器，最终排入集水箱。

进一步的，所述超重力调速传动机的转速为160～2250转/分钟。

采用上述本发明技术方案的有益效果是：

本发明利用反渗透浓水制取纯水，减少淡水资源浪费，提高设备处理效率、设备小型化、低能耗、抗结垢、无污染、最大化利用水资源，具体为：

1、利用反渗透浓水制取纯水的效率高，浓水利用率大于90％以上；

2、采用高旋转产生超重力效应，形成巨大的快速更新的汽化相界面大幅增强液体湍动程度，既提高了水的汽化程度又减少设备结垢现象；

3、反渗透浓水制取纯水产生的高盐水，经脱除盐份等杂质后的水仍可回流到系统继续制取纯水，减少淡水资源浪费，最大化利用水资源无浓水排放。

附图说明

图1为本发明反渗透浓水制取纯水装置结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-一段纯水提取装置，2-二段纯水提取装置，3-一段真空室，4-一段冷凝室，5-二段真空室，6-二段冷凝室，7-旋转式液体超重力机，8-超重力调速传动机，9-虹吸管，10-液体循环输出口，11-高浓水输出口，12-恒热循环泵，13-恒热器，14-液体补充输入口，15-换热器，16-集液盘，17-冷却循环泵，18-冷却液出口，19-集水器，20-真空管道，21-真空导流口，22-真空泵，23-高浓水输出泵，24-脱盐装置，25-真空冷阱，26-集水箱，27-真空冷阱集水器，28-双相冷却器，29-真空冷阱冷却泵。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本发明一种反渗透浓水制取纯水装置，包括一段纯水提取装置1、二段纯水提取装置2，所述一段纯水提取装置1下部为一段真空室3，上部为一段冷凝室4，所述二段纯水提取装置2下部为二段真空室5，上部为二段冷凝室6，所述一段真空室3和二段真空室5内均设置旋转式液体超重力机7，旋转式液体超重力机7通过传动装置连接超重力调速传动机8，所述一段真空室3和二段真空室5通过虹吸管9连通，所述虹吸管9的一端插入一段真空室3底部，另一端插入二段真空室5内的旋转式液体超重力机7，所述二段真空室5底部设置液体循环输出口10和高浓水输出口11，所述液体循环输出口10通过管道连通恒热循环泵12，所述恒热循环泵12通过管道连通恒热器13，所述恒热器13通过管道连通至一段真空室5的旋转式液体超重力机7，所述液体循环输出口10和恒热循环泵12之间的管道上设置液体补充输入口14；

一段冷凝室4和二段冷凝室6内部均安装换热器15，该换热器15的管程为循环冷却介质通道，壳程为汽流通道，换热器15下方均安装集液盘16，所述二段冷凝室6内部换热器15的管程进口通过管道连通冷却循环泵17，二段冷凝室6内部换热器15的管程出口通过冷却液输送管连通一段冷凝室4内部换热器15管程进口，一段冷凝室4内部换热器15管程出口通过管道连通至一段冷凝室4外侧的冷却液出口18；

一段冷凝室4和二段冷凝室6分别通过各自的汽流通道与一段真空室3和二段真空室5连通，一段真空室3和二段真空室5的汽体分别通过各自的汽流通道进入一段冷凝室4和二段冷凝室6换热器15的汽流通道入口，在换热器15内部实现热交换，形成冷凝的纯水流入集液盘16，所述集液盘16内的液体均通过管道输送至集水器19；

所述一段冷凝室4和二段冷凝室6通过真空管道20连通，该真空管道20上安装真空调节阀，所述二段冷凝室6外侧设置真空导流口21，该真空导流口21连接真空泵22。

所述恒热器13侧面上端设置蒸汽入口，下端设置冷凝水出口，该恒热器13的管程内为恒热循环泵12输出的液体循环加热通道，壳程内为蒸汽用于循环液体的加热通道，热交换产生的冷凝水由冷凝水出口排出，加热温度范围65～70℃，采用自动温控执行器控制热源流量和压力，使液体加热温度平稳。

所述高浓水输出口11通过高浓水输出泵23连通脱盐装置24，所述脱盐装置24底部设置结晶物出口，侧面设置回流水出口，高浓水经脱盐装置24处理脱除钙镁物质等盐份和杂质的装置，使钙镁等化合物形成结晶并从水中分离，降低高浓水的硬度，随后回流至液体补充输入口14继续制取纯水，分离后的结晶物由结晶物出口排出并收集。

所述二段冷凝室6外侧真空导流口21和真空泵22之间设置真空冷阱25，真空冷阱25管程内为冷却水循环通道，壳程为真空导流通道，所述真空导流口21连通真空冷阱25下端的真空导流进口，真空冷阱25上端的真空导流出口连通所述真空泵22。

所述集水器19顶部设置真空引流口，该真空引流口连通真空冷阱25的真空导流进口，在真空负压引力的作用下，将集液盘16收集的纯水吸入所述集水器19，不破坏系统真空度，并连续式吸水和排水，减少吸水和排水对真空度的影响，所述集水器19下端的出水口连通集水箱26，所述集水箱26侧面设置纯水出口。

所述真空冷阱25下端的出水口连通真空冷阱集水器27，用于降低气体中的湿度和温度，减少气体中真空干扰性汽化物质含值，使系统中真空度平稳，真空冷阱集水器27顶部的真空引流口连通真空泵22，真空冷阱集水器27下端的出水口连通集水箱26。

所述一段冷凝室4外侧的冷却液出口18连通双相冷却器28的进水口，所述双相冷却器28的出水口连通冷却循环泵17，实现冷却水的循环利用。

真空冷阱25底部的冷却水进口通过真空冷阱冷却泵29连通通双相冷却器28的出水口，真空冷阱25顶部设置冷却水出口。

该反渗透浓水制取纯水装置的工作方法为：

真空泵22和真空冷阱25启动，将一段纯水提取装置1、二段纯水提取装置2内部真空度趋于平稳，通过真空管道20上的真空调节阀调节一段纯水提取装置1、二段纯水提取装置2内的真空度，使得一段纯水提取装置1内真空度为-0.065～0.075MPa，二段纯水提取装置2内真空度为-0.085～-0.093Mpa；

恒热循环泵12将液体循环输出口10和液体补充输入口14流入的液体泵入恒热器13内部加热至65～70℃，随后将液体输入一段冷凝室4内部的旋转式液体超重力机7，超重力调速传动机8驱动旋转式液体超重力机7高速转动，旋转式液体超重力机7通过转鼓的旋转产生离心力场而获得超重力效应，将液体撕裂成微米至纳米级的液膜、液丝和液滴，形成巨大的快速更新的汽化相界面，同时在真空环境，水的蒸发速率大大加快，大量的水蒸发为汽体后进入一段冷凝室4，未蒸发的液体甩出旋转式液体超重力机7进入一段真空室3；

一段纯水提取装置1的真空度小于二段纯水提取装置2的真空度，一段真空室3内的液体经虹吸管9吸入二段真空室5内部的旋转式液体超重力机7进行二段纯水制取，蒸发的汽体进入二段冷凝室6，未蒸发的液体甩出旋转式液体超重力机7进入二段真空室5，经液体循环输出口10输出后继续循环制水；

进入一段冷凝室4和二段冷凝室6内的汽体在换热器15的作用下冷凝为纯水流入集液盘16，所述集液盘16内的液体均通过管道输送至集水器19，最终排入集水箱26。

所述超重力调速传动机8的转速为160～2250转/分钟。

综上，本发明利用反渗透浓水制取纯水，减少淡水资源浪费，提高设备处理效率、设备小型化、低能耗、抗结垢、无污染、最大化利用水资源，具体为：

1、利用反渗透浓水制取纯水的效率高，浓水利用率大于90％以上；

2、采用高旋转产生超重力效应，形成巨大的快速更新的汽化相界面大幅增强液体湍动程度，既提高了水的汽化程度又减少设备结垢现象；

3、反渗透浓水制取纯水产生的高盐水，经脱除盐份等杂质后的水仍可回流到系统继续制取纯水，减少淡水资源浪费，最大化利用水资源无浓水排放。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种反渗透浓水制取纯水装置，其特征在于，包括一段纯水提取装置、二段纯水提取装置，所述一段纯水提取装置下部为一段真空室，上部为一段冷凝室，所述二段纯水提取装置下部为二段真空室，上部为二段冷凝室，所述一段真空室和二段真空室内均设置旋转式液体超重力机，旋转式液体超重力机通过传动装置连接超重力调速传动机，所述一段真空室和二段真空室通过虹吸管连通，所述虹吸管的一端插入一段真空室底部，另一端插入二段真空室内的旋转式液体超重力机，所述二段真空室底部设置液体循环输出口和高浓水输出口，所述液体循环输出口通过管道连通恒热循环泵，所述恒热循环泵通过管道连通恒热器，所述恒热器通过管道连通至一段真空室的旋转式液体超重力机，所述液体循环输出口和恒热循环泵之间的管道上设置液体补充输入口；

一段冷凝室和二段冷凝室内部均安装换热器，该换热器的管程为循环冷却介质通道，壳程为汽流通道，换热器下方均安装集液盘，所述二段冷凝室内部换热器的管程进口通过管道连通冷却循环泵，二段冷凝室内部换热器的管程出口通过冷却液输送管连通一段冷凝室内部换热器管程进口，一段冷凝室内部换热器管程出口通过管道连通至一段冷凝室外侧的冷却液出口；

一段冷凝室和二段冷凝室分别通过各自的汽流通道与一段真空室和二段真空室连通，一段真空室和二段真空室的汽体分别通过各自的汽流通道进入一段冷凝室和二段冷凝室换热器的汽流通道入口，在换热器内部实现热交换，形成冷凝的纯水流入集液盘，所述集液盘内的液体均通过管道输送至集水器；

所述一段冷凝室和二段冷凝室通过真空管道连通，该真空管道上安装真空调节阀，所述二段冷凝室外侧设置真空导流口，该真空导流口连接真空泵。

2.根据权利要求1所述的反渗透浓水制取纯水装置，其特征在于，所述恒热器侧面上端设置蒸汽入口，下端设置冷凝水出口，该恒热器的管程内为恒热循环泵输出的液体循环加热通道，壳程内为蒸汽用于循环液体的加热通道，热交换产生的冷凝水由冷凝水出口排出。

3.根据权利要求1所述的反渗透浓水制取纯水装置，其特征在于，所述高浓水输出口通过高浓水输出泵连通脱盐装置，所述脱盐装置底部设置结晶物出口，侧面设置回流水出口，高浓水经脱盐装置处理后回流至液体补充输入口继续制取纯水，分离后的结晶物由结晶物出口排出并收集。

4.根据权利要求1所述的反渗透浓水制取纯水装置，其特征在于，所述二段冷凝室外侧真空导流口和真空泵之间设置真空冷阱，所述真空导流口连通真空冷阱下端的真空导流进口，真空冷阱上端的真空导流出口连通所述真空泵。

5.根据权利要求4所述的反渗透浓水制取纯水装置，其特征在于，所述集水器顶部设置真空引流口，该真空引流口连通真空冷阱的真空导流进口，所述集水器下端的出水口连通集水箱，所述集水箱侧面设置纯水出口。

6.根据权利要求5所述的反渗透浓水制取纯水装置，其特征在于，所述真空冷阱下端的出水口连通真空冷阱集水器，真空冷阱集水器顶部的真空引流口连通真空泵，真空冷阱集水器下端的出水口连通集水箱。

7.根据权利要求6所述的反渗透浓水制取纯水装置，其特征在于，所述一段冷凝室外侧的冷却液出口连通双相冷却器的进水口，所述双相冷却器的出水口连通冷却循环泵，实现冷却水的循环利用。

8.根据权利要求7所述的反渗透浓水制取纯水装置，其特征在于，真空冷阱底部的冷却水进口通过真空冷阱冷却泵连通通双相冷却器的出水口，真空冷阱顶部设置冷却水出口。

9.一种反渗透浓水制取纯水装置的工作方法，其特征在于，

真空泵和真空冷阱启动，将一段纯水提取装置、二段纯水提取装置内部真空度趋于平稳，通过真空管道上的真空调节阀调节一段纯水提取装置、二段纯水提取装置内的真空度，使得一段纯水提取装置内真空度为-0.065～0.075MPa，二段纯水提取装置内真空度为-0.085～-0.093Mpa；

恒热循环泵将液体循环输出口和液体补充输入口流入的液体泵入恒热器内部加热至65～70℃，随后将液体输入一段冷凝室内部的旋转式液体超重力机，超重力调速传动机驱动旋转式液体超重力机高速转动，旋转式液体超重力机，通过转鼓的旋转产生离心力场而获得超重力效应，将液体撕裂成微米至纳米级的液膜、液丝和液滴，形成巨大的快速更新的汽化相界面，同时在真空环境，水的蒸发速率大大加快，大量的水蒸发为汽体后进入一段冷凝室，未蒸发的液体甩出旋转式液体超重力机进入一段真空室；

一段真空室内的液体经虹吸管吸入二段真空室内部的旋转式液体超重力机进行二段纯水制取，蒸发的汽体进入二段冷凝室，未蒸发的液体甩出旋转式液体超重力机进入二段真空室，经液体循环输出口输出后继续循环制水；

进入一段冷凝室和二段冷凝室内的汽体在换热器的作用下冷凝为纯水流入集液盘，所述集液盘内的液体均通过管道输送至集水器，最终排入集水箱。

10.根据权利要求9所述的反渗透浓水制取纯水装置的工作方法，其特征在于，所述超重力调速传动机的转速为160～2250转/分钟。