CN201292269Y - 膜分离装置,特别是反渗透海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种膜分离装置，适用于从海水中直接提取淡水，也适用于微滤、超滤和纳滤膜分离。该装置包括壳体、转轴、加压叶轮、回压叶轮、增压器、外置膜组件。加压和回压管路并联运行，用于产生穿透膜必须的正向高压，安装于加压管路的增压器则用于产生流过膜必须的侧向偏压，把浓缩液主动压入回压管路，从而起调节浓度、回收压能的作用。可以方便地根据膜的特性要求确定正压和侧压值的大小。本实用新型消耗的能量是必需的，并且可以做到只有一个转动部件，由此可避免设置能量回收装置、增压泵和对应的管路系统，从而大幅度减少了部件的数量，简化了结构，提高了可靠性和整机效率，节省了能源，能产生一系列连带的积极效果。

Description

膜分离装置，特别是反渗透海水淡化装置

技术领域

本实用新型涉及一种膜分离装置，特别是利用反渗透膜从海水中分离淡水的海水淡化装置。

背景技术

膜分离过程通常是利用泵将混合液送至膜组件并加压，混合液在压差力的作用下部分物质穿过膜成为渗透液，另一些颗粒较大或分子量较大甚至是离子态的物质被对应的膜阻挡在膜组件内，并提高了混合液的浓度，成为浓缩液。为降低浓度必须向膜组件泵送新混合液并泄放部分高浓度混合液。被泄放浓缩液含有比渗透液大得多的压能，直接泄放能量损失严重。为解决此问题人们发明了多种能量回收装置。但是所有形式的能量回收装置都存在效率问题，回收的压能小于膜组件浓缩液泄放出口的压能，更小于膜组件进口的压能，因此能量回收装置需串联增压泵，使压力累加形成高压，才能用于向膜组件补充待处理的混合液，或者将能量回收装置串联在高压泵所在的管路上，以降低高压泵的能量消耗。

这种膜分离过程的主要问题是，为回收被泄放浓缩液的压能，不得不额外设置能量回收装置和相应的管路系统。能量回收装置与高压泵直接泵送管路系统并联运行还要串联增压泵，这两条并联的管路系统的压力难以平衡，会导致总效率下降。能量回收装置和增压泵本身也存在活动部件多、效率低的问题。设置能量回收装置、增压泵及其对应的管路系统还会导致整个系统结构复杂，产生投资、运行和维护费用高、机动性差等问题。

发明内容

本实用新型的目的是，提供一种可直接进行膜分离的装置，该装置可实现高压泵、能量回收装置、增压泵及其对应管路系统的全部功能，从而可优化装置结构，提高整机效率。

本实用新型的目的是通过如下措施来达到的。

本实用新型包括原动机、壳体、转轴、加压叶轮、回压叶轮、增压器、外置膜组件、管路。壳体的内部设置有加压腔和回压腔，它们之间由隔板隔开，转轴与隔板转动连接。转轴与原动机之间由同步传动机构连接，转轴还与内置于加压腔内的加压叶轮和内置于回压腔内的回压叶轮由同步传动机构连接。加压腔设置有混合液进口和出口，回压腔设置有高压口和低压口。壳体外设置有外置膜组件，外置膜组件上设置有混合液进口、浓缩液出口和渗透液出口。加压腔混合液出口通过管路与外置膜组件进口相连，高压使混合液内的部分物质穿过膜成为渗透液，经渗透液出口流出，浓缩液出口通过管路与回压腔的高压口相连。增压器设置在混合液引入口到外置膜组件进口之间的范围内，主要用于产生压力以调节混合液的流动速度，从而调整浓缩液的浓度。

增压器安装在混合液流过的加压管路上，它可以有多种结构形式，例如安装在加压腔内的转轴上的叶轮。增压器设置在混合液引入口到外置膜组件混合液进口之间的范围内。增压器可以设置成外置的独立装置，例如可以向加压腔输送有压混合液的泵，或串联在混合液管路其它位置上的泵。

加压腔和回压腔之间可以设置双层隔板，两隔板可以互相分离，这也会导致加压腔和回压腔成为独立的两部分，但它们都通过同一转轴相连，或者它们的转轴通过同步传动机构相连。

膜组件中的膜为反渗透膜，则膜分离装置成为反渗透海水淡化装置。

加压叶轮和回压叶轮用于产生混合液部分物质沿法向穿透膜必须的正向高压，增压器则用于产生混合液部分物质沿切向流过膜必须的侧向偏压，两者都符合膜的特性要求。由于加压叶轮和回压叶轮产生的高压是双路，增压器可以把浓缩液压入回压管路，从而起调节浓缩液的浓度的作用。可以方便地根据膜的特性要求确定正压和侧压值的大小，并依此设计增压器、加压叶轮和回压叶轮的压力。当正压与侧压匹配适当时，系统会达到最节能的状态。

本实用新型与现有技术相比，通过设置加压、回压和侧压管路，将现有技术中高压泵、能量回收装置、增压泵及其对应的管路系统的全部功能简化到可用一台膜分离装置替代，从而大幅度优化了结构，提高了整体效率、可靠性和设备的机动灵活性，减少了投资、运行和维护费用。

附图说明

下面结合附图和实施例作进一步说明。

图1是未装增压器的膜分离装置原理图

图2是安装了外置增压器的膜分离装置原理图

图3是安装了一种内置增压器和多级加压叶轮和回压叶轮的膜分离装置原理图

具体实施方式

下面结合附图进行说明。图1显示了膜分离装置未装增压器的工况，方向箭头表示流体运动方向。转轴1在原动机带动下旋转，并带动加压叶轮2和回压叶轮3旋转。一路混合液从装置的一端经入口4进入加压腔5，经加压叶轮增压后通过管路6进入外置膜组件7的入口8。另一路混合液从泵的另一端经低压口9进入回压腔10，经回压叶轮增压后通过管路11进入外置膜组件的出口12。两路混合液在膜组件高压侧会合，渗透液从膜组件渗透液出口13流出并释放压力，浓缩液则在外置膜组件内富集。如果将管路6、11合并且取消隔板14，该工况类似于双吸离心泵工况，系统的总流量等于渗透液的流出量。

图2是本实用新型的一个实施例原理图。为了使富集在图1中的外置膜组件7内的浓缩液不断流出膜组件以降低浓缩液的浓度，图2在图1的基础上加装了一种外置增压器15，从而提高了进入加压腔的混合液的压力，当该压力大到足以克服膜组件、壳体内和管路内的压力损失，即膜组件出口12的压力大于回压腔的压力后，浓缩液会从膜组件倒流向回压腔，释放压力后排出，因此图2中从膜组件流向回压腔流体的运动方向箭头与图1相应位置的箭头方向相反。如果不考虑渗透液的流出，该增压器的工况类似于普通泵的工况，只是在出口管路上串联了加压段、膜组件和回压段。显然加大增压器的压力，能够加快混合液和浓缩液的流动，从而降低膜组件中浓缩液的浓度。

可以选择将增压器叶轮与膜分离装置的转轴在进口侧直接相连，以进一步简化结构。对于海水淡化等要求极高压力的场合，还可以选择采用多级加压叶轮的结构。图3给出了一个带有3级加压叶轮和2级回压叶轮的实施例，此实施例中的3级加压叶轮中的1级起增压器的作用，这种增压器的压力是预先设计好的。此实施例表示的膜分离装置只有一个转动部件，即与转轴相连且同步转动的全部叶轮。

Claims (4)

1、一种膜分离装置，包括原动机，其特征在于，还包括壳体、转轴、加压叶轮、回压叶轮、增压器、管路、外置膜组件，外置膜组件上设置有混合液进口、浓缩液出口和渗透液出口，壳体的内部设置有加压腔和回压腔，它们之间由隔板隔开，原动机转轴与隔板转动连接，转轴还与内置于加压腔内的加压叶轮和内置于回压腔内的回压叶轮由同步传动机构连接，壳体外设置有外置膜组件，加压腔通过管路与外置膜组件混合液进口相连，外置膜组件浓缩液出口通过管路与回压腔高压口相连，增压器设置在混合液引入口到外置膜组件混合液进口之间的范围内。

2、根据权利要求1所述的膜分离装置，其特征在于增压器是加压叶轮中的1级叶轮。

3、根据权利要求1或2所述的膜分离装置，其特征在于加压腔和回压腔之间设置的隔板为双层结构，且两隔板互相分离。

4、一种反渗透海水淡化装置，属于权利要求1或2所述的膜分离装置，其特征在于膜组件中的膜是反渗透膜。

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