CN204159218U - 正渗透系统 - Google Patents

Abstract

一种正渗透系统，包括原料液池和与原料液池连通的正渗透装置，正渗透装置包括容器，容器的设置有原料液入口、原料液出口、汲取液入口和汲取液出口；容器的内部设置有成对设置的正渗透膜，成对设置的正渗透膜之间形成供汲取液流通的密封空腔，密封空腔的上下两侧分别与汲取液入口和汲取液出口连通；原料液池的出口和入口分别一一对应地与与正渗透装置的原料液入口和原料液出口连通构成第一回路，汲取液入口和汲取液出口分别一一对应地与汲取液池的出口和入口连通构成第二回路。本实用新型增大了汲取液与原料液之间的接触面积，大幅地增加了正渗透的速率。

Description

正渗透系统

技术领域

本实用新型涉及正渗透系统。

背景技术

正渗透(FO)是一种相对较新的膜技术，相较于其他渗透膜系统，其具有非常不同的要求和性能。与反渗透(RO)(一种压力驱动工艺)相比，FO是基于扩散的工艺并需要汲取液和原料液(该原料液将被浓缩)。在FO中，水从低浓度液体通过高选择性膜扩散至高浓度溶液，即，进入汲取液。但是传统正渗透系统中汲取液只是通过正渗透膜单向抽取原料液中的水，而不能双向抽取，例如哈尔滨工业大学的专利CN201310322450公开的厌氧膜生物反应器、正渗透、反渗透组合的污水处理系统，即存在正渗透组件中单位体积的汲取液与原料液接触面积小且单向抽取原料液中的水，由此产生了渗透效率低下的问题。

实用新型内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供了一种正渗透系统。

为实现上述目的，本实用新型提供一种正渗透系统，用于汲取原料液中的水以浓缩原料液，包括原料液池和与所述原料液池连通的正渗透装置，所述正渗透装置包括容器，所述容器设置有原料液入口、原料液出口、汲取液入口和汲取液出口；所述容器的内部设置有成对设置的正渗透膜，所述成对设置的正渗透膜之间形成供汲取液流通的密封空腔，所述密封空腔的上下两侧分别与所述汲取液入口和所述汲取液出口连通；所述原料液池的出口和入口分别一一对应地与所述正渗透装置的原料液入口和原料液出口连通构成第一回路，所述汲取液入口和所述汲取液出口分别一一对应地与汲取液池的出口和入口连通构成第二回路。

优选地，所述成对设置的正渗透膜与所述容器的内侧壁之间的空间构造成围绕所述成对设置的正渗透膜的环形通道。

优选地，在所述第一回路中的用以连通所述原料液池和正渗透装置的管路上，设置有循环泵；以及在所述第二回路中的用以连通所述汲取液池和容器的管路上，设置有传输泵。

优选地，所述传输泵设置于所述汲取液出口与所述汲取液池的入口之间的第一管路上，并且，在所述第一管路上设有反渗透装置。

优选地，所述原料液池的出口设置在原料液池的顶部，所述原料液池的入口的位置低于所述原料液池的出口的位置并且所述原料液出口处具有过滤器，在所述原料液池的底部设置有废渣排出口。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型正渗透装置内部成对设置的正渗透膜之间形成密封空腔，该密封空腔供汲取液贯穿流过，汲取液可以从两个相反的方向通过正渗透膜汲取膜外原料液中的水，与通过单层正渗透膜从单个方向进行正渗透相比，增大了汲取液与原料液之间的接触面积，大幅地增加了正渗透的速率。

2、在第一管路上设置有反渗透装置，用于浓缩正渗透后被稀释的汲取液，使汲取液保持在合适的渗透压，采用正渗透与反渗透相结合的技术手段，以使汲取液能够在正渗透装置中源源不断地汲取原料液中的水，提高了系统工作效率。

3、原料液池的入口的位置低于所述原料液池的出口的位置，能够使从入口流入的浓度较高的原料液不与出口附近的浓度较低的原料液混合，并且使浓度较高的原料液中固体颗粒快速沉降，因此可保证浓度较低的原料液能够流入正渗透装置，与汲取液保持较大的渗透压差，提高正渗透效率；在所述原料液池的底部设置有废渣排出口，以保证原料液中的固体废渣能够被及时清理，并在原料液出口处设置过滤器来保证从原料液出口流出来的原料液中的固体颗粒直径小于100微米，从而保证正渗透装置不被堵塞，以提高系统工作效率。

4、在正渗透装置中，原料液流动方向与汲取液流动方向相反，二者之间形成对流，有利于加快原料液中的水透过正渗透膜向汲取液扩散的速率。

附图说明

此后结合附图(未必按比例绘制)描述实施方式，其中，相同标号表示相同元件。

图1是本实用新型正渗透系统的实施的示意性框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施方式进行描述。

参照图1，本实用新型的一种正渗透系统的一个实施例，该正渗透系统包括原料液池40和与原料液池连通的正渗透装置7，为了便于原料液中固体废渣的充分沉降，该原料液池40应当具有足够的深度来容纳沉淀物，并且该原料液池通过具有足够直径的管道与正渗透装置连通；

正渗透装置7包括容器74，该容器74用于盛装准备浓缩的原料液，容器74设置有原料液出口75、原料液入口76、汲取液入口77和汲取液出口78；为了便于原料液循环和正渗透装置的充分渗透，可以理解，原料液出口75和原料液入口76设置在容器74的同一侧，原料液出口75位于容器74的下部，原料液入口76位于容器74的上部，汲取液入口77位于容器74的底部，汲取液出口78位于容器74的顶部；

当然，在本实用新型的其他可选实施例中，为了原料液的更充分流动，原料液出口75和原料液入口76可以设置在容器74的对侧，但原料液出口75仍位于容器74的下部，原料液入口76仍位于容器74的上部。

进一步，容器74的内部设置有一组成对设置的正渗透膜79，该成对设置的正渗透膜79具有两层正渗透膜，该两层正渗透膜79所在的平面相互平行，并且该两层正渗透膜可以绷紧固定在一个环形框架的相对两侧，该两层正渗透膜与该环形框架可以形成一个便于在容器74中可拆卸安装的组件，一个组件便是一组成对设置的正渗透膜79，该可拆卸安装的方式可以为通过在容器74的内侧壁上设置的卡槽结构将正渗透膜组件嵌合在卡槽中，安装时直接插入，拆卸时直接拔出，方便快捷；所述成对设置的正渗透膜79之间形成供汲取液流通的密封空腔71，换言之，该两层正渗透膜与该环形框架构造成一个密封的空腔，该密封空腔只供汲取液流通，应当防止原料液意外进入(原料液中的水透过正渗透膜进入该密封空腔除外)，可以理解，该密封空腔71应当在垂直于正渗透膜79所在平面的方向上具有合适的宽度，以保证汲取液能够在该空腔具有适当流速并且能够与原料液充分接触，即单位体积的汲取液应与尽可能多的原料液接触；密封空腔71的上下两侧分别与汲取液入口77和汲取液出口78连通，换言之，在密封空腔71的上下侧(即上述环形框架的上下测)分别具有供汲取液穿过的通孔，该通孔通过管道分别与容器74的汲取液入口77和汲取液出口78接通，以供汲取液在密封空腔71中连续进出，以使正渗透膜79外侧的原料液中的水不断地扩散至汲取液中。

当然，在本实用新型的其他可选实施例中，容器74中成对设置的正渗透膜79可以是两组或多组，并且每组之间应间隔一定距离以供原料液与每层正渗透膜都充分接触，而且每组正渗透膜形成的密封空腔的上下两侧均与容器74汲取液入口77和汲取液出口78连通，以供汲取液不断循环。可以使用机架(rack)或其他固定装置使多个正渗透膜组件在容器74中保持并排排列。优选地，该每个正渗透膜组件彼此间隔开6mm。所使用的组件的数量取决于多种因素。机架尺寸，即机架内的组件的数量，将取决于负载和维护方面的考虑。一般的机架的实例的尺寸大约是80cm宽、2m长以及2m高，并将包含大约60个正渗透膜组件，每个正渗透膜组件具有2m²的正渗透膜。然而，可以使用其他的机架尺寸、正渗透膜组件的数量、以及膜尺寸。

进一步，原料液池40的出口41和入口42分别一一对应地与所述正渗透装置7的原料液入口76和原料液出口75连通构成第一回路，在该第一回路中，原料液沿顺时针方向循环流动；汲取液入口77和汲取液出口78分别一一对应地与汲取液池82的出口和入口连通构成第二回路，在该第二回路中，汲取液也是沿顺时针方向循环流动；由此造成在正渗透装置7中，原料液流动方向与汲取液流动方向相反，二者之间形成对流，所以有利于加快原料液中的水透过正渗透膜向汲取液扩散的速率。

继续参照图1，在本实施例中，成对设置的正渗透膜79与容器74的内侧壁之间的空间构造成围绕成对设置的正渗透膜79的环形通道。换言之，正渗透膜79及用于支撑正渗透膜79的环形框架不应与容器74的内侧壁无缝设置，应当与容器74的内侧壁之间留有一定宽度的空间，具体到上述卡槽结构时，卡槽结构可以通过柱状结构固定在容器74的内侧壁上，该柱状结构起到将卡槽结构与容器74的内侧壁间隔开一定空间的作用，这些空间连接起来形成围绕成对设置的正渗透膜79的环形通道，原料液在该环形通道中围绕正渗透膜流动，与正渗透膜形成良好的接触，这对提高正渗透速率是非常有利的。尤其在其他可选实施例中，当原料液出口75与原料液入口76在容器74的对侧设置时，这样的环形通道显得非常必要，否则可能会导致原料液在容器74内流通不畅甚至无法流通。

在本实施例中，在第一回路中的用以连通原料液池40的入口42和正渗透装置7的原料液出口75的管路上，设置有循环泵72；以及在第二回路中的用以连通汲取液池82和容器74的管路上，设置有传输泵84。可理解，该汲取液池82用于储存汲取液，由于渗透拉力而被汲取通过正渗透膜的水会稀释汲取液，该被稀释的汲取液被浓缩后返回到汲取液池82。循环泵72和传输泵84用于提供驱动力以使原料液和汲取液在各自的回路中循环。

在本实用新型的其他可选实施例中，循环泵72可以设置在第一回路的其他位置，传输泵84也可以设置在第二回路的其他位置上，均不会影响在各自回路中提供驱动力。循环泵72以及传输泵84可以使用泡沫、叶轮或其他循环方法来代替。

在本实施例中，所述传输泵84设置于所述汲取液出口78与所述汲取液池82的入口之间的第一管路上，并且，在所述第一管路上设有反渗透装置86，该反渗透装置86位于汲取液出口78与传输泵84之间的管路上；被稀释的汲取液在反渗透装置86中再浓缩并保持在正渗透装置和第二回路80中。

继续参照图1，在本实施例中，原料液池的出口41设置在原料液池40的顶部，而且原料液池的入口42的位置低于原料液池的出口41的位置，能够使从入口42流入的浓度较高的原料液不与出口41附近的浓度较低的原料液混合，并且使浓度较高的原料液中固体颗粒快速沉降，因此可保证浓度较低的原料液流入正渗透装置7，与汲取液保持较大的渗透压差，提高正渗透效率；在原料液池40的底部设置有废渣排出口43，以保证原料液中的固体废渣能够被及时清理，并在原料液出口41处设置过滤器来保证从原料液出口41流出来的原料液中的固体颗粒直径小于100微米，从而保证正渗透装置7不被堵塞，以提高系统工作效率。

在本实施例中，汲取液是盐水，原料液是海水、污水、钻井泥浆或期望从中除水的其他含水液体。

继续参照图1，在本实施例中正渗透系统的工作流程为：

原料液从原料液池的出口41沿第一回路70的管道被循环泵72泵送至正渗透装置7的容器74中，并且在容器74的环形通道中充分流动并与正渗透膜79充分接触；与此同时，汲取液从汲取液池82流出沿着第二回路的管道被传输泵84泵送至正渗透装置7的密封空腔71中，并且在密封空腔71中充分流动并与两侧的正渗透膜79充分接触；由于汲取液与原料液之间的渗透压差，渗透拉力会将原料液中的水从两个相对的方向通过正渗透膜79而汲取到汲取液中，从而汲取液被稀释。然后被浓缩后的原料液沿着第一回路70被泵送回原料液池，被稀释后的汲取液沿着第二回路80被泵送至反渗透装置86，在此汲取液重新被浓缩到合适的汲取渗透压，且同时产生清洁的产品水，重新浓缩后的汲取液被泵送回汲取液池82，至此完成一个汲取液循环和一个原料液循环，然后依此往复循环。这完成了废水向高品质可再利用水的回收。

正渗透装置7在低压下操作，因此会减少正渗透膜79的污染。所提供的仅有的压力是为了提供循环而使用的泵或其他循环方式，因此该正渗透系统的能耗低。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种正渗透系统，包括原料液池(40)和与所述原料液池连通的正渗透装置(7)，其特征在于：

所述正渗透装置(7)包括容器(74)，所述容器(74)设置有原料液出口(75)、原料液入口(76)、汲取液入口(77)和汲取液出口(78)；

所述容器(74)的内部设置有成对设置的正渗透膜(79)，所述成对设置的正渗透膜(79)之间形成供汲取液流通的密封空腔(71)，所述密封空腔(71)的上下两侧分别与所述汲取液入口(77)和所述汲取液出口(78)连通；

所述原料液池(40)的出口(41)和入口(42)分别一一对应地与所述正渗透装置(7)的原料液入口(76)和原料液出口(75)连通构成第一回路，所述汲取液入口(77)和所述汲取液出口(78)分别一一对应地与汲取液池(82)的出口和入口连通构成第二回路。

2.根据权利要求1所述的正渗透系统，其特征在于：所述成对设置的正渗透膜(79)与所述容器(74)的内侧壁之间的空间构造成围绕所述成对设置的正渗透膜(79)的环形通道。

3.根据权利要求1所述的正渗透系统，其特征在于：

在所述第一回路中的用以连通所述原料液池(40)和正渗透装置(7)的管路上，设置有循环泵(72)；以及

在所述第二回路中的用以连通所述汲取液池(82)和容器(74)的管路上，设置有传输泵(84)。

4.根据权利要求3所述的正渗透系统，其特征在于：

所述传输泵(84)设置于所述汲取液出口(78)与所述汲取液池(82)的入口之间的第一管路上，

并且，在所述第一管路上设有反渗透装置(86)。

5.根据权利要求1所述的正渗透系统，其特征在于：所述原料液池的出口(41)设置在原料液池(40)的顶部，所述原料液池的入口(42)的位置低于所述原料液池的出口(41)的位置并且所述原料液出口(41)处具有过滤器，在所述原料液池(40)的底部设置有废渣排出口(43)。