CN216223809U - 一种碟管式反渗透系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种碟管式反渗透系统，在三段节能型膜柱的出液口处设置能量回收装置，将浓缩液能量回收以驱动原水与回流浓缩液、再加二段节能型膜柱浓缩液进入循环泵，进而进入三段节能型膜柱产水，通过将浓缩液的压力传递给原水，降低了浓缩液的能量损失，实现了能量的在回收利用，从而提高了本申请碟管式反渗透系统的功效。本申请的碟管式反渗透系统压力损失小、能量消耗低、可靠性高，易于在污废水处理、海水淡化、高品质回用水等多个领域广泛推广使用。
Description
技术领域
本申请涉及水处理设备技术领域，尤其涉及一种碟管式反渗透系统。
背景技术
碟管式反渗透膜水处理技术(disc tube reverse osmosis，DTRO)是反渗透的一种形式，利用压力使产水透过反渗透膜，将包括氨氮等大于1nm的污染物分子截留，达到污水处理的目的；因其解决了卷式反渗透污染及堵塞等问题，是一种在工业废水处理领域中比较高效的膜处理技术。目前，DTRO技术的应用领域已从生活垃圾渗滤液处理领域，扩展到焦化废水、矿井废水、天然气开采压裂反排液、煤化工高盐废水、小规模海水淡化、高品质回用水等多个领域。
现有DTRO系统包括两级膜组件，即一级透过液再经过二级处理，处理得到的30-50％的浓缩液的流体动能经阀门流出系统排入浓缩液池，而造成了能量损失。另外，DTRO膜组件内水流沿膜面半径到外圆反复折返，这种流体折返流程设计，使得系统内的压力损失大、能耗高。最为直观的表现为经过系统处理，浓缩液温度较进水温度升高2-3℃，而反渗透产水原理是压力趋动，高压泵提升的流体压力获取跨膜压差，膜组件内部流体动能却有一部分转换成了热能，做了无用功。
实用新型内容
本申请提供了一种碟管式反渗透系统，以解决现有的DTRO系统压力损失大、能耗高的问题。
本申请提供了一种碟管式反渗透系统，包括进水泵，所述进水泵的进液端连通原水，所述进水泵的出液端连接芯式过滤器；
所述芯式过滤器的出液端设置两个分流管路，第一分流管路的出液端依次连接有高压泵、减震器以及节能型膜柱组，所述节能型膜柱组包括顺序连接的一段节能型膜柱、二段节能型膜柱以及三段节能型膜柱；
第二分流管路的出液端连接能量回收装置的原水汇入管；
所述三段节能型膜柱的出液口连通能量回收装置的浓缩液进入管，浓缩液进入管的出液端进行分路设置，分为回流浓缩液汇入管与浓缩液排出管，其中，回流浓缩液汇入管与原水汇入管联通后连接至能量回收装置的汇聚换能管，汇聚换能管的出液端连接至二段节能型膜柱与三段节能型膜柱的连接管路上；
所述汇聚换能管上设有循环泵。
一些实施例中，二段节能型膜柱与三段节能型膜柱的连接管路上设有在线增压泵。
一些实施例中，能量回收装置的第二出液口与浓缩液流出口之间的管路上设有流量调节阀。
一些实施例中，节能型膜柱包括导流盘，所述导流盘上设有过水窗，所述过水窗为斜口长条形。
一些实施例中，节能型膜柱包括膜片，所述膜片上设有通水窗，所述通水窗为斜口长条形。
一些实施例中，所述能量回收装置为压力交换式能量回收装置。
一些实施例中，所述回流浓缩液汇入管上设有流量控制阀。
本申请提供了一种碟管式反渗透系统，在三段节能型膜柱的出液口处设置能量回收装置，将浓缩液能量回收以驱动原水与回流浓缩液、再加二段节能型膜柱浓缩液进入循环泵，进而进入三段节能型膜柱产水，通过将浓缩液的压力传递给原水，降低了浓缩液的能量损失，实现了能量的在回收利用，从而提高了本申请碟管式反渗透系统的功效。本申请的碟管式反渗透系统压力损失小、能量消耗低、可靠性高，易于在污废水处理、海水淡化、高品质回用水等多个领域广泛推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请碟管式反渗透系统的结构示意图；
图2为本申请能量回收装置的内部管道示意图；
图3为本申请导流盘的结构示意图；
图4为本申请导流盘A-A处剖面图；
图5为本申请导流盘的截面图；
图6为本申请膜片的结构示意图。
图1-3中的标号分别表示为：1-进水泵，2-芯式过滤器，3-高压泵，4-减震器，5-节能型膜柱组，51-一段节能型膜柱，52-二段节能型膜柱，53-三段节能型膜柱，6-能量回收装置，61-原水汇入管，62-浓缩液进入管，63-回流浓缩液汇入管，64-浓缩液排出管，65-汇聚换能管，66-循环泵，7-在线增压泵，8-流量调节阀，9-过水窗，10-通水窗。
具体实施方式
为解决现有的DTRO系统压力损失大、能耗高的问题，本申请提供了一种碟管式反渗透系统。图1为本申请碟管式反渗透系统的结构示意图，如图1所示，碟管式反渗透系统包括进水泵1，进水泵1的进液端连通原水，进水泵1的出液端连接芯式过滤器2，实际使用时，进水泵1可保证为整个系统提供充足的水量。为去除水中杂质和悬浮物，防止杂质和悬浮物对后部膜柱内的膜片造成破坏，本申请中，采用芯式过滤器2对原水进行过滤。
芯式过滤器2的出液端设置两个分流管路，第一分流管路的出液端依次连接有高压泵3、减震器4以及节能型膜柱组5。本实例中，高压泵3选用柱塞泵，为原水提供压力，保证系统压力达到设计参数，从而保证出水率。减震器4作用于吸收高压泵3产生的压力脉冲，为后部的节能型膜柱提供平稳的压力。本申请中，节能型膜柱组5包括顺序连接的一段节能型膜柱51、二段节能型膜柱52以及三段节能型膜柱53。
图2为本申请能量回收装置的内部管道示意图，结合图1与图2所示，第二分流管路的出液端连接能量回收装置6的原水汇入管61，三段节能型膜柱53的出液口连通能量回收装置6的浓缩液进入管62，浓缩液进入管62的出液端进行分路设置，分为回流浓缩液汇入管63与浓缩液排出管64，其中，浓缩液排出管64连通浓缩液流出口；回流浓缩液汇入管63与原水汇入管61联通后连接至能量回收装置6的汇聚换能管65，汇聚换能管65的出液端连接至二段节能型膜柱52与三段节能型膜柱53的连接管路上。
本申请中，能量回收装置6的第二出液口与浓缩液流出口之间的管路上设有流量调节阀8，流量调节阀8可选用电动调节阀，通过控制开关量的大小，控制三段节能降压后的浓缩液排速率，保证产水率。同理，为控制回流浓缩液的流量与流速，本实例中，回流浓缩液汇入管上设有流量控制阀(图中未标出)，通过流量控制阀控制回流浓缩液的流量与流速。
实际运行时，一部分原水从第一分流管路依次进入一段节能型膜柱51、二段节能型膜柱52以及三段节能型膜柱53进行浓缩、产水，还有一部分原水通过第二分流管路先进入能量回收装置6的原水汇入管。同时，三段节能型膜柱53流出的浓缩液进入能量回收装置6，一部分浓缩液通过浓缩液排出管排至浓缩液流出口；另一部分浓缩液成为回流浓缩液，进入回流浓缩液汇入管，并与通过原水汇入管流入的原水在汇聚换能管进行汇聚以及能量交换，最后，利用回收的能量驱动进入能量回收装置6的原水、回流浓缩液以及二段节能型膜柱52流出的浓缩液进入三段节能型膜柱53进行产水。
本申请中，汇聚换能管上设有循环泵66，用于为汇聚换能管的出水补充损失的压力，保证三段节能型膜柱产水压力，从而保证出水率。本申请中，二段节能型膜柱52与三段节能型膜柱53的连接管路上设有在线增压泵7。在线增压泵7用于为二段节能型膜柱的浓缩液出水和能量回收装置6的出水补充损失的压力，保证三段节能型膜柱产水压力，从而保证出水率。
实际运行时，在一段节能型膜柱与二段节能型膜柱之间不设置增压循环泵，即一段节能型膜柱的浓缩液出水端直接接入二段节能型膜柱的进水端，经过的一段节能型膜柱的浓缩水直接进入二段节能型膜柱产水。在二段节能型膜柱52与三段节能型膜柱53的连接管路上设有在线增压泵7，三段节能型膜柱出液口连通能量回收装置6，能量回收装置6回收浓缩液的能量，将能量用于驱动原水与回流浓缩液、以及二段节能型膜柱浓缩液进入在线增压泵7，进而进入三段节能型膜柱产水。
应当说明，能量回收装置还包括其他器件，例如压力交换管、换向阀，其均属于本领域公知技术，且本申请中并未对其进行改进，在此将不进行赘述。本申请中，能量回收装置为压力交换式能量回收装置，利用理论效率可以达到100％的等压压力交换原理，通过二段节能型膜柱52浓缩液与原水直接接触进行的等压压力交换，将三段节能型膜柱53浓缩液压力传递给原水，该路原水与二段节能型膜柱52的高压原水，再一起通过在线增压泵7增压后起进入三段节能型膜柱53，实现反渗透浓水压力能量的回收，其工程应用的能量回收效率大于92％。
图3为本申请导流盘的结构示意图，图4为本申请导流盘A-A处剖面图，图5为本申请导流盘的截面图，结合图3-5所示，节能型膜柱包括导流盘，导流盘上设有过水窗9，过水窗9为斜口长条形。相较于现有使用圆形的过水窗9，斜口长条形的过水窗9可改变水流流动方向，从而改进膜面折返流程为螺旋流程，尽量保持流体通流截面的一致性则可以有效降低局部压力损失。
另外，为了配合水流的流动畅通，对节能型膜柱的膜片进行了对应改进，图6为本申请膜片的结构示意图，如图6所示，膜片上开设通水窗10，通水窗10为斜口长条形。
实际使用时，斜口长条形的过水窗可改变水流流动方向，从而改进膜面折返流程为螺旋流程，螺旋流程与传统的翻水流程相比更短更能节约能量；同时，对膜片螺旋冲刷使膜片不易结垢堵塞。
为了便于本领域的技术人员更好地理解本技术方案，以下结合碟管式反渗透系统的使用过程进行进一步说明。采用申请的碟管式反渗透系统进行污水处理时，原水由进水泵打入到芯式过滤器中，芯式过滤器对原水中的除悬浮物和杂质进行过滤，以保护膜片不被损坏；过芯式过滤器将原水分两路，一路为进入高压泵进行增压，进入高压泵的原水增压后经减震器吸收高压泵产生的压力脉冲后进入到一段节能型膜柱中，一段膜柱浓缩液进入到二段的节能型膜柱中；另一路进入能量回收装置与三段节能型膜柱的浓缩液进行压力互换，即将浓缩液的压力换到原水中，经过压力交换的原水的进入在线增压泵；二段膜柱的浓缩液与能量回收装置换压后的原水混合在一起进入到在线增压泵中增压处理，达到压力后进入到三段膜柱中过滤处理，三段膜柱的浓缩液进入达到能量回收装置换压后，经过流量调节阀排出。
本申请提供了一种碟管式反渗透系统，在三段节能型膜柱的出液口处设置能量回收装置，将浓缩液能量回收以驱动原水与回流浓缩液、再加二段节能型膜柱浓缩液进入循环泵，进而进入三段节能型膜柱产水，通过将浓缩液的压力传递给原水，降低了浓缩液的能量损失，实现了能量的在回收利用，从而提高了本申请碟管式反渗透系统的功效。本申请的碟管式反渗透系统压力损失小、能量消耗低、可靠性高，易于在污废水处理、海水淡化、高品质回用水等多个领域广泛推广使用。
以上所述为本申请最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本申请的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本申请的技术启示而进行的等效变换，也在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种碟管式反渗透系统，其特征在于，包括进水泵(1)，所述进水泵(1)的进液端连通原水，所述进水泵(1)的出液端连接芯式过滤器(2)；
所述芯式过滤器(2)的出液端设置两个分流管路，第一分流管路的出液端依次连接有高压泵(3)、减震器(4)以及节能型膜柱组(5)，所述节能型膜柱组(5)包括顺序连接的一段节能型膜柱(51)、二段节能型膜柱(52)以及三段节能型膜柱(53)；
第二分流管路的出液端连接能量回收装置(6)的原水汇入管；
所述三段节能型膜柱(53)的出液口连通能量回收装置(6)的浓缩液进入管，浓缩液进入管的出液端进行分路设置，分为回流浓缩液汇入管与浓缩液排出管，其中，回流浓缩液汇入管与原水汇入管联通后连接至能量回收装置(6)的汇聚换能管，汇聚换能管的出液端连接至二段节能型膜柱(52)与三段节能型膜柱(53)的连接管路上；
所述汇聚换能管上设有循环泵。
2.根据权利要求1所述的碟管式反渗透系统，其特征在于，二段节能型膜柱(52)与三段节能型膜柱(53)的连接管路上设有在线增压泵(7)。
3.根据权利要求1所述的碟管式反渗透系统，其特征在于，能量回收装置(6)的第二出液口与浓缩液流出口之间的管路上设有流量调节阀(8)。
4.根据权利要求1所述的碟管式反渗透系统，其特征在于，节能型膜柱包括导流盘，所述导流盘上设有过水窗(9)，所述过水窗(9)为斜口长条形。
5.根据权利要求1所述的碟管式反渗透系统，其特征在于，节能型膜柱包括膜片，所述膜片上设有通水窗(10)，所述通水窗(10)为斜口长条形。
6.根据权利要求1所述的碟管式反渗透系统，其特征在于，所述能量回收装置为压力交换式能量回收装置。
7.根据权利要求1所述的碟管式反渗透系统，其特征在于，所述回流浓缩液汇入管上设有流量控制阀。
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| CN115920635A (zh) * | 2023-01-05 | 2023-04-07 | 寿光北控水务有限公司 | 一种具有段内能回和回流功能的多段半透膜装置和方法 |
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