专利名称：深水反渗透海水淡化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种深水反渗透海水淡化装置。
背景技术：
目前，常用的海水淡化方法有蒸馏法和膜分离法两大类，前者又有多级闪急蒸馏(MSF)、低温多效蒸馏(LTME)和低温压汽蒸馏(MVC)等，后者有反渗透(RO)和电渗析(ED)。由于蒸馏法需要耗费大量的热量，只适合在一些特定场合(如发电厂、钢铁厂等)使用，而 在膜分离法中则因电渗析比反渗透耗电更多投资更大而使其已经淡出海水淡化而主要应用于苦咸水的脱盐中，所以目前可以大量而广泛应用的是反渗透海水淡化技术。若将海水和淡水分别置于半透膜两侧，由于渗透压的不同，淡水将透过半透膜进入海水一侧，使海水一侧的液面高度高于淡水一侧，直到两侧的渗透压相等为止；如果在海水一侧施加一定的压强，当压强大于两侧的渗透压差时(浓度为3. 5%的海水渗透压大约为2. 8MPa，大约相当于280米海水深度时的压强)，海水一侧的水分子就会通过半透膜到达淡水一侧，海水一侧的盐浓度就会提高，从而达到新的渗透压平衡，这就是反渗透法海水淡化的基本原理。一般的反渗透淡化装置包括海水提取装置、前置处理装置、半透膜组件、海水升压装置、淡水回收装置、浓缩水排放装置，海水原水经前置处理后经提升压强到大于海水渗透压后以半透膜分离出淡水和浓缩水，再由淡水回收装置回收淡水和由浓缩水排放装置排放浓缩水。其中压强的提升是由高压泵进行的，由于所需要的压强较大，回收率又不能过高(过高容易堵塞半透膜，影响半透膜寿命)，所以所获得的淡水需要高压泵对更加大量的海水进行提升压强，使得现有技术的反渗透海水淡化装置的能耗很高，海水淡化的成本仍较闻。为了使反渗透海水淡化装置的能耗下降，有人提出了在深海或深井中进行反渗透操作，利用自然水柱压力替代高压泵所提供的压力。如中国发明专利200610171310. 5 “深海水压和真空双动力反渗透海水淡化真空
装置”，它有外压式反渗透组件的淡水输出管口接在真空获得室内，真空获得室连接泵的进口，该泵的出口接在另一真空获得室内，后一真空获得室再连接泵的进口，该泵将淡水输送到海平面。该外压式反渗透真空海水淡化器安装在深度大于200米的海底。它利用泵抽取真空获得室内的水使真空获得室形成一定的负压以提高反渗透组件所得到的压力差，但整个装置结构复杂，淡水的抽取不仅要有多级泵重复进行，而且为得到真空也有一定能量消耗。又如中国发明专利申请“地下反渗透海水淡化真空装置系统工程”(申请公布号CN101830541)中提出“将高压海水储水系统中的深井储海水管下端伸入到深层地下工作室内的地基上，深井储海水管路上端通过海水输水管路与大海中海水相当连通，在海水输水管路上安装一个电动阀门，将反渗透海水淡化装置系统安装在深层地下工作室的地基上面，通过反渗透海水淡化装置系统中高压输海水管路与伸入到深层地下室的深井储海水管相当连通，反渗透海水淡化装置系统中的淡水出水管伸入到建筑在深层地下工作室地基下淡化水储水池，反渗透海水淡化装置系统中的浓缩海水出水管伸入到装置在深层地下工作室地基上的浓缩海水箱内，高压泵安装在浓缩海水箱侧面，在高压泵上安装的浓缩海水管路通过深井筒伸出地面”，淡水则用水蒸气喷射真空泵提到地面。该方案需要用高压泵将浓缩水抽提到地面排放，另外提升淡水的水蒸气喷射真空泵有许多条件限制，而且同样要消能源
发明内容针对上述不足，本实用新型就是要提供一种结构简单的利用海水自有压强的深水反渗透海水淡化装置。本实用新型提供的深水反渗透海水淡化装置，有海水提取装置、前置处理装置、半透膜组件、淡水回收装置、浓缩水排放装置，其中半透膜组件安装位置在海平面以下由半透膜作反渗透时所需要的水深以下，所说淡水回收装置包括一淡水室及淡水室中的淡水泵，所说半透膜组件安装在淡水室器壁的透水窗口上，半透膜组件的海水侧在淡水室外，淡水侧在淡水室内；所说海水提取装置是围在淡水室外的海水室，海水室有海水进口和浓缩水出口，在海水进口处安装前置处理装置，前置处理装置的原水进口在海水室外，经预处理的海水出口在海水室内；所说浓缩水排放装置是海水室浓缩水出口，或者浓缩水出口还安装有排水泵。本实用新型提供的深水反渗透海水淡化装置,外围只有海水室,淡水室在海水室之内，而前置处理装置及半透膜组件都安装在室的内外交界处，与现有技术相比，本实用新型外形简洁、管路大大节省、结构大大简化。本实用新型只需要将淡化后的淡水提升至海平面高度，而对浓缩水不存在提升作功，至多是需要将浓缩水推过出口，所以极大的降低了海水淡化的功耗，降低了海水淡化的成本；由于不需要对海水加压，所以可以采用较低的回收率，能延长半透膜的使用寿命，减少半透膜结垢和堵塞发生的概率；本装置的主要耗能部件是淡水泵，当淡水泵不工作时，淡化过程依然可以进行，直到淡水水位使海水压力不足以实施反渗透，所以本装置还可以使用间断性能源如风能和太阳能进行操作。所说海水室是一上口在海平面以上的竖管或深井，其底部密封；海水室的海水进口在竖管或深井壁在海平面以下前置处理装置工作压力所需要深度处，浓缩水出口是一插到底部的浓缩水管，浓缩水管上口安装排水泵；所说淡水室是与海水室同轴的竖管，其上口高于海水室上口，其底部密封；淡水室中淡水泵吸入口在安装半透膜组件位置以下，淡水泵排出口经淡水管向上引到淡水室外。不论是在深海区还是在浅海区，只要将海水室沉入足够深度本案即可操作。尤其是在浅海区，只要选择足够安装海水进口的深度或者在更浅的区域通过斜井将海水引到海水进口，便可通过在海底岩石区开凿深井或淤泥区构筑沉井建造。所说淡水室在安装半透膜组件位置以上位置用封头密封，淡水管穿过封头并在管外壁与封头之间密封，可比上述方案更省许多材料。所说海水室在淡水室封头以上位置用封头密封,海水进口在海水室上部一侧,浓缩水出口在海水室下部另一侧，海水进口和浓缩水出口均安装有止回阀，海水室上有深度固定装置，安装时海水进口方向迎向海流，浓缩水出口方向与海流同向。
图I是本实用新型一实施例的轴向剖视图，图中1_海洋，2-前置处理装置(海水进口)，3-海水室，4-淡水室，5-淡水管，6-排水泵，7-海底，8-浓缩水管，9-透水窗口(半透膜组件)，10-淡水泵；图2是本实用新型另一实施例的轴向剖视图，图中11_海洋，12-前置处理装置(海水进口)，13-海水室，14-淡水室，15-淡水管，16-排水泵，17-海底，18-浓缩水管，19-透水窗口(半透膜组件)，20-淡水泵；图3是本实用新型再一实施例的轴向剖视图，图中21_海洋，22-前置处理装置 (海水进口)，23-海水室，24-淡水室，25-淡水管，27-海底，28-浓缩水出口，29-透水窗口(半透膜组件)，30-淡水泵。
具体实施方式
I、如图I所示，在海洋I的浅海处的岩基海底7开凿深井为海水室3，井深在280米以上(280米是理论最小深度，实际深度考虑到产水量和半透膜的通过压降要更深一些)，井壁采用不透水材料制造，井的直径尽可能的大，井口高出海平面。在低于海平面的井壁处预留海水进口 2，海水进口处安装海水前置处理装置用去除海水中的较大的固体颗粒和游离氯。在井内安装一个内层井壁为淡水室4，也采用不透水材料制造。内层井壁在海平面下280米以下开有若干个透水窗口 9，具体数量视需要的产水量而定，在透水窗口上安装半透膜组件，半透膜组件的海水侧在外淡水侧在内。在半透膜组件之外还安装有保安过滤层(作用是进一步去除杂质，使海水达到半透膜要求)。内井底部与透水窗口之间有一储水区，其中安装一台淡水泵10将淡水通过淡水管5从内井抽送到井口外。在内井之外的外井中有一浓缩水管8从井口插到井底低于内井透水窗口以下，浓缩水管在外井口以上位置经排水泵6排放到海洋中。外井水位因与海洋连通而保持在海平面高度，当内井淡水水位与海平面差在280米以上(由于水分子通过半透膜时，有一个正向的压降，所以实际需要的深度要更深一些)时，半透膜内外压强差已经超过海水对半透膜的渗透压，则水分子通过半透膜进入内井。内井的淡水通过淡水泵的不断抽水使内井水位不再上升，水分子就会源源不断进入内井，海水淡化过程就会不断进行。当海水淡化过程开始后外井的海水浓度就会加大，阻碍淡化过程的进行，而浓缩水管管口正好插在海水浓度较大处，通过排水泵可将之抽出井外，由于外井内水压的存在，浓缩水可自行经浓缩水管升到海平面附近(有一个克服管道阻力所需要的压差)，所以排水泵几乎只是向浓缩水提供一个向外流动的动力，所需要消耗的能量较少。2、如图2所示，与上例相似，本例也应用于海洋11中浅海区，同样有建筑在海底17的海水室13，海水室有安装前置处理装置的海水进口 12，有以浓缩水管18排水泵16构成的浓缩水排放装置。但其淡水室14是一个密闭的耐压容器，透水窗口 19在容器壁上，透水窗口上同样安装有半透膜组件及保安过滤层。淡水泵20安装在容器底部，淡水管15穿过窗口顶部封头引出，淡水管与封头之间密封。本例当需要的淡水量较少时应用，从而简化了装备。3、如图3所示，当海水深度满足水深要求时应用。淡水室24和海水室23是内外两层的密闭耐压容器。海水室经深度固定装置安装在海洋21中，所说深度固定装置，如桩在海底27或锚与浮筒或沉子与有锚的浮筒。海水室装有前置处理装置的海水进口 22安装高度高于浓缩水出口 28，海水进口内还安装有单向向内的止回阀，其浓缩水出口则安装有单向向外的止回阀。安装时使海流方向自海水进口指向浓缩水出口，也可以用舵翼结构导 向，如果海流流速过低可以在浓缩水出口加装排水泵。内层容器内部安装淡水泵30，淡水管25穿内外层窗口顶部封头，并分别与两封头密封。内层容器结构与上例同，也在壁面留有透水窗口 29并在其上安装过滤层和半透膜组件。
权利要求1.一种深水反滲透海水淡化装置，有海水提取装置、前置处理装置、半透膜组件、淡水回收装置、浓缩水排放装置，其中半透膜组件安装位置在海平面以下由半透膜作反渗透时所需要的水深以下，其特征是所说淡水回收装置包括一淡水室及淡水室中的淡水泵，所说半透膜组件安装在淡水室器壁的透水窗口上，半透膜组件的海水侧在淡水室外，淡水侧在淡水室内；所说海水提取装置是围在淡水室外的海水室，海水室有海水进口和浓缩水出口，在海水进ロ处安装前置处理装置，前置处理装置的原水进ロ在海水室外，经预处理的海水出ロ在海水室内；所说浓缩水排放装置是海水室浓缩水出口，或者浓缩水出ロ还安装有排水泵。
2.如权利要求I所述的深水反滲透海水淡化装置，其特征是所说海水室是ー上ロ在海平面以上的竖管或深井，其底部密封；海水室的海水进ロ在竖管或深井壁在海平面以下前置处理装置工作压カ所需要深度处，浓缩水出口是ー插到底部的浓缩水管，浓缩水管上ロ安装排水泵；所说淡水室是与海水室同轴的竖管，其上ロ高于海水室上ロ，其底部密封；淡水室中淡水泵吸入口在安装半透膜组件位置以下，淡水泵排出口经淡水管向上引到淡水室外。
3.如权利要求2所述的深水反滲透海水淡化装置，其特征是所说淡水室在安装半透膜组件位置以上位置用封头密封，淡水管穿过封头并在管外壁与封头之间密封。
4.如权利要求3所述的深水反滲透海水淡化装置，其特征是所说海水室在淡水室封头以上位置用封头密封，海水进ロ在海水室上部ー侧，浓缩水出ロ在海水室下部另ー侧，海水进口和浓缩水出口均安装有止回阀，海水室上有深度固定装置，安装时海水进ロ方向迎向海流，浓缩水出口方向与海流同向。
专利摘要本实用新型提供的深水反渗透海水淡化装置，包括淡水室[4]及淡水室中的淡水泵[10]，半透膜组件安装在淡水室的透水窗口[9]上，半透膜组件的海水侧在淡水室外，淡水侧在淡水室内；有海水室[3]围在淡水室外，海水室有海水进口[2]和浓缩水出口，在海水进口处安装前置处理装置，前置处理装置的原水进口在海水室外，经预处理的海水出口在海水室内；海水室有浓缩水出口，或者浓缩水出口还安装有排水泵[6]。本实用新型提供的深水反渗透海水淡化装置，外围只有海水室，淡水室在海水室之内，而前置处理装置及半透膜组件都安装在室的内外交界处，与现有技术相比，本实用新型外形简洁、管路大大节省、结构大大简化。
文档编号C02F1/44GK202369424SQ20112053233
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者范海东 申请人:范海东