反渗透海水淡化系统的制作方法

本实用新型涉及海水淡化技术领域，具体的说涉及一种反渗透海水淡化系统。

背景技术：

海水反渗透淡化技术目前已经非常成熟，例如CN106379961A公开的多段反渗透海水淡化耦合盐差能发电系统(申请号201610945962.3)，使用两级反渗透单元对海水进行淡化处理、CN106630359A公开的清洁能源海水淡化及制盐系统(申请号201710074402.X)、CN106995253A公开的一种淡水、盐及冷热电联供设备(申请号2017311618.3)等。目前反渗透海水淡化技术在实际使用时能耗较大，这是制约反渗透海水淡化的瓶颈。

技术实现要素：

鉴于以上所述的技术问题，本实用新型实施例提供了一种反渗透海水淡化系统，解决现有海水反渗透淡化系统在实际使用时能耗较大的问题。

根据本实用新型实施例，提供了一种反渗透海水淡化系统，包括：

第一增压装置，用于对海水进行增压；

反渗透膜单元，其入口与所述第一增压装置的出口连接，用于对海水进行反渗透，分流生成淡水与高压浓盐水，并且所述高压浓盐水由高压浓盐水出口排出；

第一能量回收装置，与所述高压浓盐水出口连通，由所述高压浓盐水形成的能量驱动做功，生成低压浓盐水并由低压浓盐水出口排出；

第二能量回收装置，与所述低压浓盐水出口连通，将低压浓盐水加压后，生成加压浓盐水并由加压浓盐水出口排出；

第二增压装置，其低压入口与所述加压浓盐水出口连通；

正渗透膜单元，其浓盐水入口与所述第二增压装置的高压出口连通，其浓盐水出口与所述第二能量回收装置的浓盐水入口连通；

涡轮发电设备，其高压流体入口与所述正渗透膜单元的浓盐水出口连通。

可选择地，所述第二能量回收装置与所述第二增压装置驱动连接。

可选择地，还包括第三增压装置，设置在所述第一增压装置和所述反渗透膜单元的入口之间的管路上。

可选择地，过滤单元，设置在所述第一增压装置和所述第三增压装置之间的管路上。

可选择地，所述第一能量回收装置为等压式能量回收装置，并且所述第一能量回收装置的浓盐水入口与所述高压浓盐水出口连通，所述第一能量回收装置的浓盐水出口与所述反渗透膜单元的入口连通；所述第一能量回收装置的海水入口与所述第一增压装置的出口连通。

所述第一能量回收装置的浓盐水出口与所述反渗透膜单元的入口之间的管路上还设有第四增压装置。

可选择地，所述第一能量回收装置为透平式能量回收装置，并且所述第一能量回收装置的海水入口与所述第一增压装置的出口连通，所述第一能量回收装置的浓盐水出口与所述反渗透膜单元的入口连通；所述第一能量回收装置的浓盐水入口与所述高压浓盐水出口连通。

可选择地，所述第二能量回收装置为正渗透能量回收装置。

可选择地，所述正渗透膜单元的海水入口与所述第一增压装置的出口连通。

本实用新型实施例提供的反渗透海水淡化系统，通过两级能量回收装置对浓盐水的压力能进行回收，可以高效可行的利用反渗透海水淡化的浓盐水进行发电；使用本实用新型实施例提供的反渗透海水淡化系统生成的浓盐水的渗透压被回收利用而不是直接排放，能够补偿大大降低反渗透系统的能量损耗；同时，浓盐水经过此过程被稀释，降低排放过程中对海水环境的盐度梯度影响。

附图说明

从下面结合附图对本实用新型的具体实施方式的描述中可以更好地理解本实用新型，其中：

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1是本实用新型一实施例提供的一种反渗透海水淡化系统的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的另一种反渗透海水淡化系统的结构示意图。

图中：

1、第一增压装置；

2、过滤单元；

3、第三增压装置；

4、反渗透膜单元；

5、第一能量回收装置；

6、第四增压装置；

7、涡轮发电设备；

8、正渗透膜单元；

9、第二增压装置；

10、第二能量回收装置；

101-106、阀门；

201、流量计；301、压力传感器。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。本实用新型决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本实用新型的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，可能夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本实用新型的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本实用新型的主要技术创意。

结合图1和图2所示：本实用新型实施例提供一种反渗透海水淡化方法，包括：

利用第一增压装置1对海水进行增压处理；

通过反渗透膜单元4的反渗透膜对海水进行淡化处理，分流生成淡水与高压浓盐水；增压之后的海水进入到反渗透膜，在压力作用下，通过反渗透膜对海水中的盐分离子起到拦截的作用，而只允许水分子通过反渗透膜，从而实现了海水淡化并同时生成淡水和高压浓盐水；

通过第一能量回收装置5对高压浓盐水进行能量回收，之后高压浓盐水变成低压浓盐水排出；利用第一能量回收装置5对高压浓盐水中的压力能进行回收，高压浓盐水被吸收能量后形成低压浓盐水；

通过第二能量回收装置10对低压浓盐水加压处理，生成加压浓盐水并输送给正渗透膜单元8的正渗透膜，利用第二能量回收装置10回收的能量对低压浓盐水进行增压处理；通过对低压浓盐水的渗透能进行利用，使低压浓盐水的压力增大，将渗透能转换为压力能，达到增压效果；

通过正渗透膜对加压浓盐水进一步加压之后输送给涡轮发电设备7进行发电；通过第二能量回收装置10增压后的浓盐水在第二增压装置9的二次增压作用下，进入正渗透膜单元8，在正渗透膜单元8内自发产生的压力而产生较强的压力能，用于输出给涡轮发电设备7进行发电；进一步通过正渗透膜的渗透作用，加压浓盐水吸水后因正渗透膜单元8的密封，使得加压浓盐水一侧压力进一步增大，从而使渗透能转换为压力能。

可选择地，本实用新型实施例提供一种反渗透海水淡化方法中，通过反渗透膜对海水进行淡化处理步骤之前，还包括对海水进行过滤。通过过滤处理之后，可以确保各个管路以及增压设备中减少杂质的残留，从而延长各个增压设备的使用寿命。

结合图1所示：本实用新型实施例提供一种反渗透海水淡化系统，包括第一增压装置1、第二增压装置9、反渗透膜单元4、第一能量回收装置5、第二能量回收装置10、正渗透膜单元8、涡轮发电设备7，其中，

第一增压装置1用于对海水进行增压；第一增压装置1例如可以使用增压泵，通过增压泵提高了海水的压力和流速；

反渗透膜单元4的入口与第一增压装置1的出口连接，用于对海水进行反渗透，分流生成淡水与高压浓盐水，并且高压浓盐水由高压浓盐水出口排出；增压之后的海水进入到反渗透膜单元4，在压力作用下，通过反渗透膜对海水中的盐分离子起到拦截的作用，而只允许水分子通过反渗透膜，从而实现了海水淡化并同时生成淡水和高压浓盐水；

第一能量回收装置5与高压浓盐水出口连通，由高压浓盐水形成的能量驱动做功，生成低压浓盐水并由低压浓盐水出口排出；第一能量回收装置5为等压式能量回收装置，并且第一能量回收装置5的浓盐水入口与高压浓盐水出口连通，第一能量回收装置5的浓盐水出口与反渗透膜单元4的入口连通；第一能量回收装置5的海水入口与第一增压装置1的出口连通；第一能量回收装置5的浓盐水出口与反渗透膜单元4的入口之间的管路上还设有第四增压装置6；

第二能量回收装置10与低压浓盐水出口连通，将低压浓盐水加压后，生成加压浓盐水并由加压浓盐水出口排出；第二能量回收装置10为正渗透能量回收装置，通过正渗透膜对加压浓盐水进行渗透，使水分子通过正渗透膜进入到加压浓盐水中，对加压浓盐水进一步加压，第一能量回收装置5和第二能量回收装置10之间的连接管路上安装阀门105，阀门105能够控制第一能量回收装置5和第二能量回收装置10之间的连接管路的通断；在第二能量回收装置10的盐水出口上的管路上设有阀门106，以控制盐水的流出量；

第二能量回收装置10与第二增压装置9驱动连接，第二增压装置9的低压入口与加压浓盐水出口连通，第二增压装置9由第二能量回收装置10回收的能量辅助驱动，以降低第二增压装置9对外部能量的依存度，即第二增压装置9可以同时通过外部电机驱动增压，以进一步提升第二增压装置9的增压能力；第二增压装置9例如可以使用增压泵，可以利用第二能量回收装置10回收的能量直接驱动第二增压装置9，从而可以节省能量，并且可以有效提升进入到正渗透膜单元8的浓盐水入口的浓盐水的压力；

正渗透膜单元8的浓盐水入口与第二增压装置9的高压出口连通，浓盐水出口与第二能量回收装置10的浓盐水入口连通；由正渗透膜单元8、第二能量回收装置10和第二增压装置9组成一个自循环回路，在这个回路中，第二能量回收装置10可以对正渗透膜单元8的浓盐水出口的浓盐水进行能量回收，同时对低压浓盐水增压出力，并将回收的能量供给第二增压装置9，以进一步提升回流到正渗透膜单元8的浓盐水入口的浓盐水压力；在第二增压装置9的入口和第一增压装置1的海水出口之间的连通管路上安装阀门103，阀门103用于实现系统启动的过程中对第二增压装置9内部进行排气操作。

涡轮发电设备7的高压流体入口与正渗透膜单元8的浓盐水出口连通，以使经过正渗透膜单元8增压的浓盐水用于驱动涡轮发电设备7发电，从而利用浓盐水的压力能，涡轮发电设备7的高压流体入口管路上安装阀门104；在正渗透膜单元8的浓盐水出口与第二能量回收装置10之间的连接管路上安装压力传感器301，以检测管路上的压力，以便于控制阀门104的开度。

本实用新型实施例提供的反渗透海水淡化系统，还包括第三增压装置3，设置在第一增压装置1和反渗透膜单元4的入口之间的管路上，第三增压装置3用于进一步提升反渗透膜单元4的入口的压力，第三增压装置3例如可以使用增压泵。

本实用新型实施例提供的反渗透海水淡化系统，还包括过滤单元2，设置在第一增压装置1和第三增压装置3之间的管路上，用于对海水进行过滤处理，可选择地，在第一增压装置1和第三增压装置3之间的管路上安装阀门101，以控制管路的通断。过滤单元2，例如可以采用保安过滤器；过滤单元2能够对进入反渗透膜单元4的海水进行过滤，防止反渗透膜单元4内部的反渗透膜被海水中的杂质堵塞。

本实用新型实施例提供的反渗透海水淡化系统，正渗透膜单元8的海水入口与第一增压装置1的出口连通，从而利用第一增压装置1增压的海水提供给正渗透膜单元8，可以充分利用第一增压装置1，使整个反渗透海水淡化系统的结构简单、布局合理；正渗透膜单元8的海水入口与第一增压装置1的出口之间的管路上安装阀门102及流量计201，流量计201用于检测流量，以便于控制阀门102的开度。

如图2所示：本实用新型实施例提供一种反渗透海水淡化系统，包括第一增压装置1、第二增压装置9、反渗透膜单元4、第一能量回收装置5、第二能量回收装置10、正渗透膜单元8、涡轮发电设备7，其中，

第一增压装置1，用于对海水进行增压；第一增压装置1例如可以使用增压泵，通过增压泵提高了海水的压力和流速；

反渗透膜单元4的入口与第一增压装置1的出口连接，用于对海水进行反渗透，分流生成淡水与高压浓盐水，并且高压浓盐水由高压浓盐水出口排出；增压之后的海水进入到反渗透膜单元4，在压力作用下，通过反渗透膜对海水中的盐分离子起到拦截的作用，而只允许水分子通过反渗透膜，从而实现了海水淡化并同时生成淡水和高压浓盐水；

第一能量回收装置5与高压浓盐水出口连通，由高压浓盐水形成的能量驱动做功，生成低压浓盐水并由低压浓盐水出口排出；第一能量回收装置5为透平式能量回收装置，并且第一能量回收装置5的海水入口与第一增压装置1的出口连通，第一能量回收装置5的浓盐水出口与反渗透膜单元4的入口连通；第一能量回收装置5的浓盐水入口与高压浓盐水出口连通；

第二能量回收装置10与低压浓盐水出口连通，将低压浓盐水加压后，生成加压浓盐水并由加压浓盐水出口排出；第二能量回收装置10为正渗透能量回收装置，通过正渗透膜对加压浓盐水进行渗透，使水分子通过正渗透膜进入到加压浓盐水中，对加压浓盐水进一步加压，第一能量回收装置5和第二能量回收装置10之间的连接管路上安装阀门105，阀门105能够控制第一能量回收装置5和第二能量回收装置10之间的连接管路的通断；在第二能量回收装置10的盐水出口上的管路上设有阀门106，以控制盐水的流出量；

第二能量回收装置10与第二增压装置9驱动连接，第二增压装置9的低压入口与加压浓盐水出口连通，第二增压装置9由第二能量回收装置10回收的能量辅助驱动，以降低第二增压装置9对外部能量的依存度，即第二增压装置9可以同时通过外部电机驱动增压，以进一步提升第二增压装置9的增压能力；第二增压装置9例如可以使用增压泵，可以利用第二能量回收装置10回收的能量直接驱动第二增压装置9，从而可以节省能量，并且可以有效提升进入到正渗透膜单元8的浓盐水入口的浓盐水的压力；

正渗透膜单元8的浓盐水入口与第二增压装置9的高压出口连通，浓盐水出口与第二能量回收装置10的浓盐水入口连通；由正渗透膜单元8、第二能量回收装置10和第二增压装置9组成一个自循环回路，在这个回路中，第二能量回收装置10可以对正渗透膜单元8的浓盐水出口的浓盐水进行能量回收，同时对低压浓盐水增压出力，并将回收的能量供给第二增压装置9，以进一步提升回流到正渗透膜单元8的浓盐水入口的浓盐水压力；在第二增压装置9的入口和第一增压装置1的海水出口之间的连通管路上安装阀门103，阀门103用于实现系统启动的过程中对第二增压装置9内部进行排气操作。

涡轮发电设备7的高压流体入口与正渗透膜单元8的浓盐水出口连通，以使经过正渗透膜单元8增压的浓盐水用于驱动涡轮发电设备7发电，从而利用浓盐水的压力能，涡轮发电设备7的高压流体入口管路上安装阀门104；在正渗透膜单元8的浓盐水出口与第二能量回收装置10之间的连接管路上安装压力传感器301，以检测管路上的压力，以便于控制阀门104的开度。

本实用新型实施例提供的反渗透海水淡化系统，还包括第三增压装置3，设置在第一增压装置1和反渗透膜单元4的入口之间的管路上，第三增压装置3用于进一步提升反渗透膜单元4的入口的压力，第三增压装置3例如可以使用增压泵。

本实用新型实施例提供的反渗透海水淡化系统，还包括过滤单元2，设置在第一增压装置1和第三增压装置3之间的管路上，用于对海水进行过滤处理，可选择地，在第一增压装置1和第三增压装置3之间的管路上安装阀门101，以控制管路的通断。过滤单元2，例如可以采用保安过滤器；过滤单元2能够对进入反渗透膜单元4的海水进行过滤，防止反渗透膜单元4内部的反渗透膜被海水中的杂质堵塞。

本实用新型实施例提供的反渗透海水淡化系统，正渗透膜单元8的海水入口与第一增压装置1的出口连通，从而利用第一增压装置1增压的海水提供给正渗透膜单元8，可以充分利用第一增压装置1，使整个反渗透海水淡化系统的结构简单、布局合理；正渗透膜单元8的海水入口与第一增压装置1的出口之间的管路上安装阀门102及流量计201，流量计201用于检测流量，以便于控制阀门102的开度。

结合图1、图2，本实用新型实施例还提供一种反渗透海水淡化系统的控制方法，如图2所示，包括：

打开阀门101、阀门103、阀门105和阀门106，启动第一增压装置1对整个系统进行排气；

缓慢启动第三增压装置3，使海水在第三增压装置3和第一能量回收装置5共同加压作用下进入反渗透膜单元4，当第三增压装置3达到额定工作频率时，完成对反渗透单元的开机；

关闭阀门103，启动第二增压装置9，同时使第二能量回收装置10工作；

开启正渗透膜单元8的海水入口与第一增压装置1的海水出口之间的阀门102，并通过控制阀门102的开度调节流量，完成正渗透单元的开机；

检测正渗透膜单元8的浓盐水出口的压力，当压力达到设定值时，开启正渗透膜单元8与涡轮发电设备7之间管路上的阀门104，并调节阀门104的开度使压力保持为恒定值，完成对正渗透单元的开机，从而实现涡轮发电设备7持续稳定的运转。

本实施例提供的反渗透海水淡化系统的控制方法，主要在于控制系统进行开机运转；基于本实用新型实施例提供的一种反渗透海水淡化系统的控制方法，还包括控制系统停机的方法，具体地：

全开正渗透膜单元8与涡轮发电设备7之间管路上的阀门104，以降低正渗透膜单元8的压力；

关闭正渗透膜单元8的海水入口与第一增压装置1的海水出口之间的阀门102，以停止对正渗透膜单元8提供海水；

关闭第二增压装置9，并控制第二能量回收装置10停止工作，完成对正渗透单元的停机；

先后关闭第三增压装置3和第一增压装置1，完成系统的停机，其中关闭第三增压装置3的过程中，首先需要缓慢降低第三增压装置3的频率，直至第三增压装置3停止工作，使反渗透膜单元的压力降低。

本实用新型实施例还提供一种反渗透海水淡化系统的控制方法，如图1所示，包括：

打开阀门101、阀门103、阀门105和阀门106，启动第一增压装置1和第四增压装置6对整个系统进行排气；

当第四增压装置6升压时，第一能量回收装置5开始工作运转，当第四增压装置6达到额定工作频率后，缓慢启动第三增压装置3，使海水在第三增压装置3加压作用下进入反渗透膜单元4，当第三增压装置3达到额定工作频率时，完成对反渗透单元的开机；

关闭阀门103，启动第二增压装置9，同时使第二能量回收装置10工作；

开启正渗透膜单元8的海水入口与第一增压装置1的海水出口之间的阀门102，并通过控制阀门102的开度调节流量，完成正渗透单元的开机；

检测正渗透膜单元8的浓盐水出口的压力，当压力达到设定值时，开启正渗透膜单元8与涡轮发电设备7之间管路上的阀门104，并调节阀门104的开度使压力保持为恒定值，完成对正渗透单元的开机，从而实现涡轮发电设备7持续稳定的运转。

本实施例提供的反渗透海水淡化系统的控制方法，主要在于控制系统进行开机运转；基于本实用新型实施例提供的一种反渗透海水淡化系统的控制方法，还包括控制系统停机的方法，具体地：

全开正渗透膜单元8与涡轮发电设备7之间管路上的阀门104，以降低正渗透膜单元8的压力；

关闭正渗透膜单元8的海水入口与第一增压装置1的海水出口之间的阀门102，以停止对正渗透膜单元8提供海水；

关闭第二增压装置9，并控制第二能量回收装置10停止工作，完成对正渗透单元的停机；

关闭第三增压装置3和第四增压装置6，完成第二能量回收装置10停止工作，完成对正渗透单元的停机；其中关闭第三增压装置3的过程中，首先需要缓慢降低第三增压装置3的频率，直至第三增压装置3停止工作，使反渗透膜单元的压力降低。

关闭第一增压装置1，完成系统的停机。

本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；不定冠词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。