CN1324768A - 深井水柱压差淡净化方法及其设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种深井水柱压差淡净化方法及其设备,其是将原水注入安装在一深井(4)里的设备筒(3)里;利用深井水柱压力与地面大气压力之间的压差并利用安装在所述设备筒深处的淡净化器(16－20)对原水进行淡净化处理;使产生的淡净水流入储水罐(22)里,利用提升泵(24)将淡净水抽出以供使用;而产生的浓液水通过排放管(26)排出。

Description

深井水柱压差淡净化方法及其设备
本发明涉及深井水柱淡净化方法及其设备。
原水淡(净)化(包括海水淡化及苦水、咸水净化)大量采用反渗透淡(净)化膜法。该方法的流程为“输水-预处理-高压泵加压-淡(净)化-后处理-供水”。该流程中的“高压泵加压”这一环节的耗电将占据全流程成本的大部分，最高可达70～80％。据介绍美国的海水淡化成本每立方米达1.2美元，我国的海水淡化成本每立方米少则近10元，多则10几元，最高可达20元。电费成本太高是制约世界各国和地区大量开发利用海淡水的主要原因。
耗电量太大的主要原因是：海水淡化采用反渗透膜工艺时，必须要将进入淡化器的全部海水用电力水泵加压到5MPa-6MPa(约50～60公斤力/平方厘米)，所产生的淡水量最高只有30％左右，而70％左右的浓液带着巨大的能量全部被排走了。目前也有能量回收的，但还存在着两个问题：(1)能量回收装置也需要投资成本和使用维护保养费用；(2)能量的回收、转换、再利用还要打很大折扣。所以还不能根本解决问题。
本发明的目的是提供一种深井水柱压差淡净化方法及其设备，利用这种方法及其设备可显著降低海水淡净化成本。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，提供一种深井水柱压差淡净化设备，该设备包括：一从地面开挖下去的深井；一紧贴所述深井的壁安装的深井壁防护层，所述防护层上端高出地面，并在高出地面的防护层的侧壁上设有一个或一个以上的浓液水排放管；一安装在所述深井壁防护层里的原水水柱及谈净化设备筒，所述设备筒上端高出所述防护层的上端，所述设备筒的外周壁与所述防护层的内壁间存在一环形空间；一安装在所述设备筒底部的淡净水储水罐，所述储水罐通过大气连通管与大气连通；一密封安装在所述储水罐里的电动机；一由电动机驱动的淡净水提升泵，所述提升泵分别连接有向储水罐底部延伸的吸水管和向上延伸通过所述储水罐并超出所述设备筒上端的淡净水提升管；一淡净水汇集管，所述汇集管的下端与所述储水罐内腔连通，所述汇集管的上端与所述大气连通管连通；以及多个安装在所述淡净水储水罐之上的淡净化器，各谈净化器包括包裹着淡化膜的外壳，通过所述外壳进入所述淡化膜的原水入口，位于淡化膜中间、并通向所述汇集管或储水罐的产水管，以及连通所述外壳内腔与所述环形空间的浓液流出口。
在所述的深井水柱压差淡净化设备中，所述淡净水提升泵安装在所述储水罐里。
在所述的深井水柱压差淡净化设备中，所述淡净水提升泵安装在所述储水罐外侧。
在所述的深井水柱压差淡净化设备中，所述淡净化器是多级垂直串联淡净化器，它从上到下依次包括第一级淡净化器、第二级淡净化器和第三级淡净化器，所述外壳包裹着各淡净化器的外周和第三级淡净化器的底端，所述原水入口位于第一级淡净化器的上端，所述产水管依次通过各淡净化器，所述浓液流出口位于所述外壳底部。
在所述的深井水柱压差淡净化设备中，所述淡净化器是平行串联淡净化器，它包括安装在同一水平面上的至少两个淡净化器，各淡净化器通过原水连通管依次连通，其中，第一个淡净化器上设有所述原水入口，而最后一个淡净化器上设有浓液流出口。
在所述的深井水柱压差淡净化设备中，所述淡净化器是单级淡净化器，其中，所述原水入口设在各淡净化器的上端，而浓液流出口设在各淡净化器的下端。
在所述的深井水柱压差淡净化设备中，还设置一向所述设备筒加压的水力机械。
本发明还提供一种深井水柱压差淡净化方法，它包括以下步骤：(1)将原水注入安装在一深井里的一原水水柱及淡净化设备筒里；(2)利用深井水柱压力与地面大气压力之间的压差并利用安装在所述设备筒深处的淡净化器对原水进行淡净化处理；(3)使淡净化器产生的淡净水流入安装在所述淡净化器下面的淡净水储水罐里，并将储水罐里的淡净水抽出以供使用；以及(4)使淡净化器产生的浓液水流出所述设备筒外，并使浓液水从深井排出。
在所述的深井水柱压差淡净化方法中，使所述储水罐内腔处于大气压力下。
在所述的深井水柱压差淡净化方法中，利用设备筒里的原水水柱高度与浓液水水柱高度产生的压差克服淡净化器内的阻力并使浓液水从深井排出。
在所述的深井水柱压差淡净化方法中，利用水力机械对进入所述设备筒的原水加压。
本发明的优点是，由于本发明充分利用深井水柱的自然压力作为淡净化动力，而不需要使用高压泵加压，因此只需传统技术30％的电力就可获得淡净化了的优质水；由于电费占据用传统技术淡净化原水的大部分成本，因此本发明的淡净化技术可大大降低淡净化原水的成本，一般可降低40％至50％的成本。
下面将结合附图详细描述本发明的实施例，以便更清楚地了解本发明的上述的和其它的特征和优点。
图1是本发明一实施例的纵向剖视示意图。
参看图1，它示意地显示了本发明提供的一种深井水柱压差淡净化设备。在一从地面27开挖下去的深井4里设有紧贴深井4的壁安装的深井壁防护层2，防护层2的上端高出地面，并在高出地面的防护层2的侧壁上设有一个或一个以上的浓液水排放管26。在深井壁防护层2里安装一原水水柱及谈净化设备筒3，设备筒3内灌满原水并形成原水水柱，设备筒3的上端高出防护层2的上端，且设备筒3的外周壁与所述防护层2的内壁间存在一环形空间1。
在设备筒3的底部安装一淡净水储水罐22，储水罐22通过大气连通管10与大气连通。在储水罐22里通过隔离板28密封安装一电动机23。此外，在储水罐22里还安装一淡净水提升泵24，它由电动机23驱动。提升泵24上分别连接有吸水管25和淡净水提升管14，吸水管25向储水罐22底部延伸，而淡净水提升管14向上延伸通过储水罐22并超出设备筒3的上端。一淡净水汇集管21的下端与储水罐22内腔连通，而其上端与大气连通管(10)连通。此外，在设备筒的深处、在淡净水储水罐(22)之上还安装着淡净化器。
淡净化器可以只是多级垂直串联淡净化器，它从上到下依次包括第一级淡净化器18、第二级淡净化器19和第三级淡净化器20。其中，外壳11包裹着各淡净化器18、19和20的外周和第三级淡净化器20的底端，原水入口13位于第一级淡净化器18的上端，产水管15位于淡化膜中间并依次通过各淡净化器18、19和20并通向汇集管21或储水罐22，而浓液流出口12位于外壳11底部并通向环形空间1。
淡净化器也可以只是平行串联淡净化器17，它包括安装在同一水平面上的至少两个淡净化器(图中显示了两个)。其中，第一个淡净化器29的外周和底端包裹着外壳11，第二个(或其它的)淡净化器30的四周全包裹着外壳11。各淡净化器通过原水连通管9依次连通。如此，原水入口13在第一个淡净化器29的上端，产水管15位于各淡净化器中的淡化膜中间并通向汇集管21或储水罐22，而浓液流出口8设置在第二个(或其它的淡净化器中的最后一个)淡净化器上并通向环形空间1。
各淡净化器还可以是单级淡净化器16，它包括安装在同一水平面上的至少两个淡净化器(图中显示了两个)。其中，每一个淡净化器16的外周和底端包裹着外壳11。如此，每一个淡净化器16的上端是原水入口13，产水管15位于各淡净化器16中的淡化膜中间并通向汇集管21或储水罐22，而浓液流出口8设置在各外壳11的下端并通向环形空间1。
此外，在设备筒3里还可分别组合设置或同时设置单级淡净化器16、平行串联淡净化器17和单级垂直串联淡净化器。
从图1中可看到，原水水柱面5高于浓液水排放口水面6，它们的高度差可用来克服淡净化器内部的流动阻力和从浓液流出口7、8和12中流出浓液水的阻力。但为了更有利于克服以上两项阻力，或因安装位置的局限、而使原水水柱面5与浓液水排放口水面6高度差不够时，还可设置一向所述设备筒3加压的水力机械(未画出)。
本发明的工作原理是，将原水放入设备筒3，由于各淡净化器安装在设备筒3的深处，承受着原水水柱的压力，而储水罐22通过连通管10与大气连通，使储水罐内的压力始终保持与大气压相同的压力(0.098MPa)。由此使淡化膜外侧处于深井水柱的压力，淡化膜内侧的压力几乎与大气压相同，从而使淡化膜内外形成很大的压差，使原水(海水或苦咸水)获得分离动力。这样，原水从各淡净化器的原水入口13进入，各淡净化器的淡化膜在水柱压力下透出淡(净)水至产水管15，通过汇集管21或直接进入储水罐22，再用提升泵24提升到地面27以上以供使用。而盐分被挡在淡化膜外侧，变成浓缩了的浓液水，从各浓液流出口流入环形空间1，再从浓液水排放管26排出。

Claims (11)

1．一种深井水柱压差淡净化设备，其特征在于，该设备包括：
一从地面(27)开挖下去的深井(4)；
一紧贴所述深井(4)的壁安装的深井壁防护层(2)，所述防护层(2)上端高出地面，并在高出地面的防护层(2)的侧壁上设有一个或一个以上的浓液水排放管(26)；
一安装在所述深井壁防护层(2)里的原水水柱及谈净化设备筒(3)，所述设备筒(3)上端高出所述防护层(2)的上端，所述设备筒(3)的外周壁与所述防护层(2)的内壁间存在一环形空间(1)，形成浓液水通道；
一安装在所述设备筒(3)底部的淡净水储水罐(22)，所述储水罐(22)通过大气连通管(10)与大气连通；
一密封安装在所述储水罐(22)里的电动机(23)；
一由电动机(23)驱动的淡净水提升泵(24)，所述提升泵(24)分别连接有向储水罐(22)底部延伸的吸水管(25)和向上延伸通过所述储水罐(22)并超出所述设备筒(3)上端的淡净水提升管(14)；
一淡净水汇集管(21)，所述汇集管(21)的下端与所述储水罐(22)内腔连通，所述汇集管(21)的上端与所述大气连通管(10)连通；以及
多个安装在所述淡净水储水罐(22)之上的淡净化器，各谈净化器包括包裹着淡化膜的外壳(11)，通过所述外壳(11)进入所述淡化膜的原水入口(13)，位于淡化膜中间、并通向所述汇集管(21)或储水罐(22)的产水管(15)，以及连通所述外壳(11)内腔与所述环形空间(1)的浓液流出口。
2．如权利要求1所述的深井水柱压差淡净化设备，其特征在于，所述淡净水提升泵(24)安装在所述储水罐(22)里。
3．如权利要求1所述的深井水柱压差淡净化设备，其特征在于，所述淡净水提升泵(24)安装在所述储水罐(22)外侧。
4．如权利要求1所述的深井水柱压差淡净化设备，其特征在于，所述淡净化器是多级垂直串联淡净化器，它从上到下依次包括第一级淡净化器(18)、第二级淡净化器(19)和第三级淡净化器(20)，所述外壳(11)包裹着各淡净化器(18,19,20)的外周和第三级淡净化器(20)的底端，所述原水入口(13)位于第一级淡净化器(18)的上端，所述产水管(15)依次通过各淡净化器(18,19,20)，所述浓液流出口(12)位于所述外壳(11)底部。
5．如权利要求1所述的深井水柱压差淡净化设备，其特征在于，所述淡净化器是平行串联淡净化器(17)，它包括安装在同一水平面上的至少两个淡净化器，各淡净化器通过原水连通管(9)依次连通，其中，第一个淡净化器上设有所述原水入口(13)，而最后一个淡净化器上设有浓液流出口(8)。
6．如权利要求1所述的深井水柱压差淡净化设备，其特征在于，所述淡净化器是单级淡净化器(16)，其中，所述原水入口(13)设在各淡净化器(16)的上端，而浓液流出口(7)设在各淡净化器(16)的下端。
7．如权利要求4-6之一所述的深井水柱压差淡净化设备，其特征在于，还设置一向所述设备筒(3)加压的水力机械。
8．一种深井水柱压差淡净化方法，其特征在于，它包括以下步骤：
(1)将原水注入安装在一深井里的一原水水柱及淡净化设备筒里；
(2)利用深井水柱压力与地面大气压力之间的压差并利用安装在所述设备筒深处的淡净化器对原水进行淡净化处理；
(3)使淡净化器产生的淡净水流入安装在所述淡净化器下面的淡净水储水罐里，并将储水罐里的淡净水抽出以供使用；以及
(4)使淡净化器产生的浓液水流出所述设备筒外，并使浓液水从深井排出。
9．如权利要求8所述的深井水柱压差淡净化方法，其特征在于，使所述储水罐内腔处于大气压力下。
10．如权利要求9所述的深井水柱压差淡净化方法，其特征在于，利用设备筒里的原水水柱高度与浓液水水柱高度产生的压差克服淡净化器内的阻力并使浓液水从深井排出。
11．如权利要求9或10所述的深井水柱压差淡净化方法，其特征在于，利用水力机械对进入所述设备筒的原水加压。
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