三级增效正渗透装置的制作方法

本实用新型涉及水处理领域，特别是涉及一种三级增效正渗透装置。

背景技术：

正渗透是指水从较低渗透压侧区域通过选择透过性膜流向较高渗透压一侧区域的过程。在具有选择透过性膜的两侧分别放置两种具有不同渗透压的溶液，一种为具有较低渗透压的原料液(Feed solution)，另一种为具有较高渗透压的汲取液或驱动物质(Draw solution)，正渗透正是应用了膜两侧溶液的渗透压差作为驱动力，才使得水能自发地从原料液一侧透过选择透过性膜到达驱动液一侧。相对于压力驱动的膜分离过程如反渗透技术，这一技术从过程本质上讲具有许多独特的优点，如低压甚至无压操作，因而能耗较低；对许多污染物几乎完全截留，分离效果好；低膜污染特征；膜过程和设备简单等。反渗透处理苦咸水和海水的预处理药剂费就需要2～4元。因此，正渗透在许多领域，特别是在海水淡化、苦咸水处理、饮用水处理和废水处理中表现出很好的应用前景。

但是，现有的正渗透装置往往没有充分利用能量，过分消耗汲取液或驱动物质，资源浪费严重。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种结构简单、资源利用率高的三级增效正渗透装置。

本实用新型所要解决的技术问题通过以下技术方案来实现：

本实用新型的三级增效正渗透装置，包括：

正渗透反应装置：所述正渗透反应装置上设置有原水进口、浓水出口、第一汲取液进口和第一汲取液出口，待处理原水由所述原水进口进入所述正渗透反应装置，所述浓水出口与外部储蓄池相连通；

汲取液再生装置：所述汲取液再生装置通过管道与所述正渗透反应装置相连通，所述汲取液再生装置内部设有电加热装置，所述汲取液再生装置上设有 物料进口和物料出口，所述第一汲取液出口与物料进口相连通，所述物料出口与第一汲取液进口相连通，所述汲取液再生装置上还设置有水出口，所述水出口与外部蓄水池相连通；

所述汲取液再生装置的数量为1台或2台或3台或4台。

进一步的，所述汲取液再生装置的数量为3台，分别为第一汲取液再生装置、第二汲取液再生装置和第三汲取液再生装置；

所述第一汲取液再生装置上设有第一物料进口、第一物料出口、第一水进口和第一水出口，所述第二汲取液再生装置上设有第二物料进口、第二物料出口、第二水进口和第二水出口，所述第三汲取液再生装置上设有第三物料进口、第三物料出口、第三水进口和第三水出口；

所述第一物料进口与所述第一汲取液出口相连通，所述第一物料出口与第二物料进口相连通，所述第二物料出口与所述第三物料进口相连通，所述第三物料出口与第一汲取液进口相连通，所述第三物料出口与第一汲取液进口之间设置有第四循环泵和浓缩装置，所述第一水出口与第二水进口相连通，所述第二水出口与第三水进口相连通，所述第三水出口与外部蓄水池相连通。

进一步的，所述汲取液再生装置上设置有循环系统。

进一步的，所述循环系统包括第一循环系统、第二循环系统和第三循环系统，所述第一循环系统包括第一管路和第一循环泵，所述第一循环泵置于第一管路上，所述第一水出口通过第一管路与第一水进口相连通，所述第二循环系统包括第二管路和第二循环泵，所述第二循环泵置于第二管路上，所述第二水出口通过第二管路与第二水进口相连通，所述第三循环系统包括第三管路和第三循环泵，所述第三循环泵置于第三管路上，所述第三水出口通过第三管路与第三水进口相连通。

进一步的，所述循环系统包括第一循环系统、第二循环系统和第三循环系统，所述第一循环系统包括第一管路和第一循环泵，所述第二循环系统包括第二管路和第二循环泵，所述第三循环系统包括第三管路和第三循环泵，所述第一水出口通过第一管路与第一水进口相连通，所述第一循环泵置于第一管路上，所述第二水出口通过第二管路与第一水进口相连通，所述第二循环泵置于第二 管路上，所述第三水出口通过第三管路与第一水进口相连通，所述第三循环泵置于第三管路上。

进一步的，所述汲取液为NH₄HCO₃或热敏性物质。

本实用新型的三级增效正渗透装置的有益效果：

本实用新型的正渗透装置的主要特点是：针对汲取液或驱动物质(Draw solution)的热敏特性，利用分离出的水的剩余能将被稀释的汲取液或驱动物质和水分进行分离，其中按照能量的递减，经过长期实践和总结，汲取液再生装置最高为4级再生，而本申请通过三级分离，一方面提高能量利用效率，另一方面充分提纯汲取液或驱动物质，提高渗透压，提高正渗透效率，做到事半功倍。无论是针对反渗透水处理还是先有的正渗透处理，本实用新型从结构到效果均有着实质性的突破。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型的三级增效正渗透装置的第一种实施方式的结构示意图；

图2是本实用新型的三级增效正渗透装置的第一种实施方式的结构示意图。

1、正渗透反应装置；2、第一汲取液再生装置；3、第二汲取液再生装置；4、第三汲取液再生装置；5、第一汲取液进口；6、原水进口；7、第一汲取液出口；8、浓水出口；9、第一物料进口；10、第一水进口；11、第一物料出口；12、第一水出口；13、第二物料进口；14、第二水进口；15、第二物料出口；16、第二水出口；17、第三物料进口；18、第三水进口；19、第三物料出口；20、第三水出口；21、第一循环泵；22、第一管路；23、第二循环泵；24、第二管路；25、第三循环泵；26、第三管路；27、第四循环泵；28、浓缩装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参见图1-2所示，三级增效正渗透装置，包括：

正渗透反应装置1：正渗透反应装置1上设置有原水进口6、浓水出口8、第一汲取液进口5和第一汲取液出口7，待处理原水由所述原水进口6进入正渗透反应装置1，浓水出口8与外部储蓄池相连通；

汲取液再生装置：汲取液再生装置通过管道与正渗透反应装置1相连通，汲取液再生装置内部设有电加热装置，汲取液再生装置上设有物料进口和物料出口，第一汲取液出口7与物料进口相连通，物料出口与第一汲取液进口5相连通，汲取液再生装置上还设置有水出口，水出口与外部蓄水池相连通；

汲取液再生装置的数量为1台或2台或3台或4台。

由于能量在再生过程中有衰减，经过科研人员长期实践和计算，得出总结：本申请的汲取液再生装置最多为4台，当汲取液再生装置为4台或4台以下时，既可以充分对汲取液再生，循环利用汲取液，又可以为后续的汲取液与水的分离提供能量，充分利用能量，减少资源的浪费。

本实用新型采用了最优的方案：汲取液再生装置的数量为3台。

汲取液再生装置的数量为3台，分别为第一汲取液再生装置2、第二汲取液再生装置3和第三汲取液再生装置4；

第一汲取液再生装置2上设有第一物料进口9、第一物料出口11、第一水进口10和第一水出口12，第二汲取液再生装置3上设有第二物料进口13、第二物料出口15、第二水进口14和第二水出口16，第三汲取液再生装置4上设有第三物料进口17、第三物料出口19、第三水进口18和第三水出口20；

第一物料进口9与第一汲取液出口7相连通，第一物料出口11与第二物料进口13相连通，第二物料出口15与第三物料进口17相连通，第三物料出口19与第一汲取液进口5相连通，第三物料出口19与第一汲取液进口5之间设置有第四循环泵27和浓缩装置28，第一水出口10与第二水进口14相连通，第二水出口16与第三水进口18相连通，第三水出口20与外部蓄水池相连通。

汲取液再生装置上设置有循环系统。

如图1所示，本实用新型的实施例一：

循环系统包括第一循环系统、第二循环系统和第三循环系统，第一循环系 统包括第一管路22和第一循环泵21，第一循环泵21置于第一管路22上，第一水出口12通过第一管路22与第一水进口10相连通，第二循环系统包括第二管路24和第二循环泵23，第二循环泵23置于第二管路24上，第二水出口16通过第二管路24与第二水进口14相连通，第三循环系统包括第三管路26和第三循环泵25，第三循环泵25置于第三管路26上，第三水出口20通过第三管路26与第三水进口18相连通。

实施例一为本实用新型采用3台汲取液再生装置的工艺流程的一种表现形式，具体为：原水由正渗透反应装置1的原水进口6进入，汲取液由正渗透反应装置1的第一汲取液进口5进入，在正渗透反应装置1内，原水通过正渗透反应，其中的水分由汲取液吸收，原水变为浓水，并由浓水出口8排除，正渗透反应装置1的浓水出口8与外部储蓄池或者其他储蓄装置连通。正渗透反应装置1内的汲取液经过反应吸收了很多水分，并由第一汲取液出口7排出，同时，本实用新型的装置还设计了汲取液再生装置，汲取液再生装置内设置有电加热装置或者外引热蒸汽，来对吸收了水分的汲取液进行处理，加热使得汲取液中的水分蒸发出来，并由第一汲取液再生装置2的第一水出口12排出，同时，一次处理后的汲取液由第一汲取液再生装置2的第一物料出口11排出，并由第二物料进口13进入第二汲取液再生装置3中再次进行加热反应，同理，经过二次再生反应，汲取液进一步被处理，接着进入第三汲取液再生装置4，进行三次处理，三次处理后的汲取液经管路回流回正渗透反应装置1内，其中回流通过第四循环泵27提供动力，经过三次处理的汲取液的密度较小，因此本实用新型在第四循环泵旁边加设了浓缩装置28，浓缩装置28用于提升汲取液的密度，让其满足工艺要求。

其中，为了更好的利用资源(主要是能量的充分利用)，本实用新型设计了循环系统，循环系统包括第一循环系统、第二循环系统和第三循环系统，本实用新型的一种循环系统形式为：第一循环系统包括第一管路22和第一循环泵21，第一循环泵21置于第一管路22上，第一水出口12通过第一管路22与第一水进口10相连通，第二循环系统包括第二管路24和第二循环泵23，第二循环泵23置于第二管路24上，第二水出口16通过第二管路24与第二水进口14 相连通，第三循环系统包括第三管路26和第三循环泵25，第三循环泵25置于第三管路26上，第三水出口20通过第三管路26与第三水进口18相连通。

汲取液进入第一汲取液再生装置2后经一次处理得到的水分，其中一部分由管路进入第二汲取液再生装置3，另一部分经第一管路22上第一循环泵21作用循环回第一水进口10再次进入第一汲取液再生装置2，由于采用了电加热或者热蒸汽来再生汲取液，因此分离出的水分也是有一定温度的，也就是说这部分水分是有能量了，将其循环利用是十分必要的，一次处理得到的水分循环回第一汲取液再生装置2对汲取液释放热量，充分利用了水分中的热能，为系统节约了能源；同样，进入第二汲取液再生装置3的汲取液在电加热或热蒸汽加热的作用下，与水分得到分离，分离的水分和第一汲取液再生装置2得到的水分一起由第二水出口16排出，排出的水分一部分由第三水进口18进入第三汲取液再生装置4，另一部分由第二管路24上的第二循环泵23作用循环回第二汲取液再生装置3，目的与第一循环系统相同，都是为了充分利用水分中的热能；同理，第三汲取液再生装置4也是如此，此处不再阐述。汲取液经过三级处理，得到了较为纯净的汲取液和水分，水由第三汲取液再生装置4的第三水出口20排出，排出的水分通过管道进入蓄水池进行储存，也可以接入其他设备进行储存。得到的较为纯净的汲取液由第三物料出口19排出经第四循环泵27的作用返回到正渗透反应装置1的第一汲取液进口5，此时就可以再次利用，如此节约了资源，做到了效益最大化。

如图2所示，本实用新型的实施例二：

循环系统包括第一循环系统、第二循环系统和第三循环系统，第一循环系统包括第一管路22和第一循环泵21，第二循环系统包括第二管路24和第二循环泵23，第三循环系统包括第三管路26和第三循环泵25，第一水出口12通过第一管路22与第一水进口10相连通，第一循环泵21置于第一管路22上，第二水出口16通过第二管路24与第一水进口10相连通，第二循环泵23置于第二管路24上，第三水出口20通过第三管路26与第一水进口10相连通，第三循环泵25置于第三管路26上。

实施例二为本实用新型采用3台汲取液再生装置的工艺流程的一种表现形 式，具体为：原水由正渗透反应装置1的原水进口6进入，汲取液由正渗透反应装置1的第一汲取液进口5进入，在正渗透反应装置1内，原水通过正渗透反应，其中的水分由汲取液吸收，原水变为浓水，并由浓水出口8排除，正渗透反应装置1的浓水出口8与外部储蓄池或者其他储蓄装置连通。正渗透反应装置1内的汲取液经过反应吸收了很多水分，并由第一汲取液出口7排出，同时，本实用新型的装置还设计了汲取液再生装置，汲取液再生装置内设置有电加热装置或者外引热蒸汽，来对吸收了水分的汲取液进行处理，加热使得汲取液中的水分蒸发出来，并由第一汲取液再生装置2的第一水出口12排出，同时，一次处理后的汲取液由第一汲取液再生装置2的第一物料出口11排出，并由第二物料进口13进入第二汲取液再生装置3中再次进行加热反应，同理，经过二次再生反应，汲取液进一步被处理，接着进入第三汲取液再生装置4，进行三次处理，三次处理后的汲取液经管路回流回正渗透反应装置1内，其中回流通过第四循环泵27提供动力。

其中，为了更好的利用资源，主要是能量的充分利用，本实用新型设计了循环系统，循环系统包括第一循环系统、第二循环系统和第三循环系统，本实用新型的一种循环系统形式为：第一循环系统包括第一管路22和第一循环泵21，第二循环系统包括第二管路24和第二循环泵23，第三循环系统包括第三管路26和第三循环泵25，第一水出口12通过第一管路22与第一水进口10相连通，第一循环泵21置于第一管路22上，第二水出口16通过第二管路24与第一水进口10相连通，第二循环泵23置于第二管路24上，第三水出口20通过第三管路26与第一水进口10相连通，第三循环泵25置于第三管路26上。

汲取液进入第一汲取液再生装置2后经一次处理得到的水分，其中一部分由管路进入第二汲取液再生装置3，另一部分经第一管路22上第一循环泵21作用循环回第一水进口10再次进入第一汲取液再生装置2，由于采用了电加热或者热蒸汽来再生汲取液，因此分离出的水分也是有一定温度的，也就是说这部分水分是有能量了，将其循环利用是十分必要的，一次处理得到的水分循环回第一汲取液再生装置2对汲取液释放热量，充分利用了水分中的热能，为系统节约了能源；区别于实施例一，进入第二汲取液再生装置3的汲取液在电加 热或热蒸汽加热的作用下，与水分得到分离，分离的水分和第一汲取液再生装置2得到的水分一起由第二水出口16排出，排出的水分一部分由第三水进口18进入第三汲取液再生装置4，另一部分由第二管路24上的第二循环泵23作用循环回第一汲取液再生装置2，目的与第一循环系统相同，都是为了充分利用水分中的热能；同理，第三汲取液再生装置4也是如此，区别于实施例一，实施例二中的第三汲取液再生装置4中的水分与第二汲取液再生装置3一样都是循环回第一汲取液再生装置2中。汲取液经过三级处理，得到了较为纯净的汲取液和水分，水由第三汲取液再生装置4的第三水出口20排出，排出的水分通过管道进入蓄水池进行储存，也可以接入其他设备进行储存。得到的较为纯净的汲取液由第三物料出口19排出经第四循环泵27的作用返回到正渗透反应装置1的第一汲取液进口5，此时就可以再次利用，如此节约了资源，做到了效益最大化。

本实用新型的汲取液为氨和二氧化碳的混合液。同样可以为其他种类的汲取液，只要作用相同都属于本实用新型的保护范围。

影响正渗透装置效率的因素主要有两个，一个是选择透过性膜；另一个是汲取液的渗透压。本实用新型的正渗透装置的主要特点是：针对汲取液热敏特性，利用分离出的水的剩余能将被稀释的汲取液或驱动物质和水分进行分离，通过三级分离，经过实践和总结，最多为4级，其中3级处理的效果为最佳，一方面提高能量利用效率，另一方面充分提纯汲取液，提高渗透压，提高正渗透效率，做到事半功倍。例如：NH₄HCO₃在水中具有很高的溶解度，形成的汲取液可以产生巨大地渗透压驱动力使得水分子渗透过膜，即使高含盐量原水的总溶解性固体(TDS)高达200,000mg/L。稀释后的汲取液通过加热蒸发分解其中的溶质而得到循环利用，除去了溶解氨和二氧化碳以后的水即为比较纯净的产水。本实用新型的装置就是把除去了溶解氨和二氧化碳以后的水循环作为一级热蒸发装置，水中的热量可以为汲取液再生装置提供热能，分离汲取液和水提高能量利用效率，提高正渗透装置效率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新 型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。