一种高回收率反渗透装置的制作方法

本实用新型涉及环保水处理领域，具体地说是一种高回收率反渗透装置。特别适合在中水回用，零排放等进水水质差、硬度高、缺水地区的应用。

背景技术：

反渗透技术原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。近年来，膜技术发展迅速，在电力、冶金、石油石化、医药、食品、市政工程、污水回用及海水淡化等领域得到较为广泛的应用，各类工程对膜技术及其装备的需求量更是急速增加。另外，国家和政府相关部门的高度支持和重视，给膜行业的发展也带来了前所未有的机遇。随着我国膜技术在环保、节能、传统产业替代方面的优势不断体现，其发展也得到各国的高度重视。中国已成为仅次于北美、欧洲的全球第三大反渗透膜市场，是全球反渗透膜最有潜力的市场和国际反渗透膜厂商竞争的焦点地区。

反渗透原理是把相同体积的稀溶液和浓液分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔，稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜，向浓溶液侧流动，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，形成一个压力差，达到渗透平衡状态，此种压力差即为渗透压。若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动，此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，这一过程称为反渗透。

反渗透系统回收率是指反渗透装置在实际使用时总的回收率，回收率是指与原水流量相关的透出水流量的比值。回收率50％的系统，即浓缩倍数是2倍；回收率75％，即浓缩4倍；回收率80％时，则浓缩5倍；回收率达到90％时，相当于浓缩10倍。膜系统内由于浓差极化现象的存在，膜表面的料液含盐量会变得更高。因此，原水由于被浓缩，膜表面的污染会比想象中发生的更快，一般回收率在苦咸水脱盐处理中设在50-80％左右。系统的运行条件、原水的特征性状态等因素会影响回收率的确定，一旦选择过高的回收率，就会面临结垢的形成和技术污染的风险。

因此，按照实际情况适当的设定回收率就显得尤为重要。基于原水的水质分析数据结合其四季变动范围，考虑前处理和产水的回收率、运行温度等相关的反渗透系统设计方式，设定运行条件。

系统回收率越高则消耗的水量越少，但回收率过高会发生以下问题。

1、产品水的脱盐率下降；

2、可能发生微溶盐的沉淀；

3、浓水的渗透压过高，元件的产水量降低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供了一种高回收率反渗透装置，能够有效的提高反渗透装置的系统回收率，并延缓膜的结垢。

本实用新型提供了一种高回收率反渗透装置，包括a反渗透膜组、b反渗透膜组、c反渗透膜组、进水管路、浓水管路、产水管路、增压管路、第一高压泵和第二高压泵；所述a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组均设有第一接口、第二接口和第三接口；

所述第一高压泵连通于进水管路中用于将原水泵入进水管路中，所述进水管路通过第一进水阀、第二进水阀和第三进水阀分别与a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组的第一接口一一对应连通，所述浓水管路通过第一进水切换阀、第二进水切换阀和第三进水切换阀分别与a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组的第一接口一一对应连通；

所述第二高压泵连通于增压管路中，并且位于第二高压泵进水端的增压管路分别通过第一浓水阀、第二浓水阀和第三浓水阀分别与a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组的第二接口一一对应连通，以及位于第二高压泵出水端的增压管路分别通过第一浓水切换阀、第二浓水切换阀和第三浓水切换阀分别与a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组的第二接口一一对应连通；

所述a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组的第三接口分别与所述产水管路连通。

本实用新型的有益效果体现在：

本设备可以按照以下三种方式运行：

a1：第一进水阀、第二进水阀、第三进水切换阀、第一浓水切换阀、第二浓水切换阀和第三浓水阀均打开，其余阀门均关闭。通过第一高压泵往a反渗透膜组和b反渗透膜组的第一接口泵入原水，而a反渗透膜组和b反渗透膜组的第二接口流出的中间水均经过第二高压泵泵入c反渗透膜组的第二接口，最后由c反渗透膜组的第一接口排出浓水，以及a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组的第三接口均产水。

a2：第一进水阀、第三进水阀、第二进水切换阀、第一浓水切换阀、第三浓水切换阀和第二浓水阀均打开，其余阀门均关闭。通过第一高压泵往a反渗透膜组和c反渗透膜组的第一接口泵入原水，而a反渗透膜组和c反渗透膜组的第二接口流出的中间水均经过第二高压泵泵入b反渗透膜组的第二接口，最后由b反渗透膜组的第一接口排出浓水，以及a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组的第三接口均产水。

a3：第二进水阀、第三进水阀、第一进水切换阀、第二浓水切换阀、第三浓水切换阀和第一浓水阀均打开，其余阀门均关闭。通过第一高压泵往b反渗透膜组和c反渗透膜组的第一接口泵入原水，而b反渗透膜组和c反渗透膜组的第二接口流出的中间水均经过第二高压泵泵入a反渗透膜组的第二接口，最后由a反渗透膜组的第一接口排出浓水，以及a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组的第三接口均产水。

本设备通过以上三种方式运行轮流切换，反渗透膜组之间的定时交替进水使得膜壳中的芯膜元件能够被均匀使用，它能够有效的避免类似传统反渗透进水端微生物或悬浮物污染严重，以及末端的无机盐结垢风险高的问题，本实用新型中设计通量远大于常规的75％回收率。

优选地，位于所述第二高压泵进水端的增压管路通过总进水切换阀，以及位于所述第二高压泵出水端的增压管路通过总浓水切换阀。

优选地，所述浓水管路排水端设有浓水排放阀。

优选地，所述a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组均包括膜壳以及安装于膜壳内部的芯膜元件，每个膜壳内均安装七个芯膜元件。

设置七个芯膜元件，可以将回收率提高到80％～90％，从而减少进水消耗。对于中水回用或零排放系统来说，提高前端的反渗透回收率即为后续浓缩蒸发设备节约很大投资成本。

优选地，所述a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组的第三接口均设有取样装置。

优选地，所述进水管路、浓水管路、产水管路和增压管路均设有在线电导、压力和流量检测控制仪表。

在线电导、压力和流量检测控制仪表与全自动电气设备配合使用，实现真正的无人值守，大大提供了水处理的自动化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实施例的结构示意图；

图2为本实施例中a1方式运行的流程图；

图3为本实施例中a2方式运行的流程图；

图4为本实施例中a3方式运行的流程图。

附图中，a反渗透膜组1、b反渗透膜组2、c反渗透膜组3、进水管路4、浓水管路5、产水管路6、增压管路7、第一高压泵8、第二高压泵9、膜壳10、芯膜元件11、第一接口12、第二接口13、第三接口14、第一进水阀15、第二进水阀16、第三进水阀17、第一进水切换阀18、第二进水切换阀19、第三进水切换阀20、第一浓水阀21、第二浓水阀22、第三浓水阀23、第一浓水切换阀24、第二浓水切换阀25、第三浓水切换阀26、总进水切换阀27、总浓水切换阀28、浓水排放阀29。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，本实施例提供了一种高回收率反渗透装置，包括a反渗透膜组、b反渗透膜组、c反渗透膜组、进水管路、浓水管路、产水管路、增压管路、第一高压泵和第二高压泵。其中所述a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组均包括膜壳以及安装于膜壳内部的芯膜元件，每个膜壳内均安装七个芯膜元件。设置七个芯膜元件，可以将回收率提高到80％～90％，从而减少进水消耗。对于中水回用或零排放系统来说，提高前端的反渗透回收率即为后续浓缩蒸发设备节约很大投资成本。

a反渗透膜组、b反渗透膜组、c反渗透膜组均设有第一接口、第二接口和第三接口，本设备中各个管路的具体连接关系如下：

所述第一高压泵连通于进水管路中用于将原水泵入进水管路中，所述进水管路通过第一进水阀、第二进水阀和第三进水阀分别与a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组的第一接口一一对应连通，所述浓水管路通过第一进水切换阀、第二进水切换阀和第三进水切换阀分别与a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组的第一接口一一对应连通。所述第二高压泵连通于增压管路中，并且位于第二高压泵进水端的增压管路分别通过第一浓水阀、第二浓水阀和第三浓水阀分别与a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组的第二接口一一对应连通，以及位于第二高压泵出水端的增压管路分别通过第一浓水切换阀、第二浓水切换阀和第三浓水切换阀分别与a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组的第二接口一一对应连通。所述a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组的第三接口分别与所述产水管路连通。

另外，在所述进水管路、浓水管路、产水管路和增压管路中均设有在线电导、压力和流量检测控制仪表(图中未画出)。在线电导、压力和流量检测控制仪表与全自动电气设备配合使用，实现真正的无人值守，大大提供了水处理的自动化。在所述a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组的第三接口均设有取样装置，便于检测。位于所述第二高压泵进水端的增压管路通过总进水切换阀，以及位于所述第二高压泵出水端的增压管路通过总浓水切换阀。所述浓水管路排水端设有浓水排放阀。

众所周知的是膜系统设计的最大影响因素是原水的潜在污染趋势，原水中存在的颗粒、胶体、盐类会引起膜元件的不同污堵和结垢倾向，并随着进水的逐渐浓缩而累积在反渗透膜表面不断增大，膜表面这些污堵物的浓度与膜系统的通量和回收率成正比，通量设计得越高的系统，将会出现更快速的污堵并需要更频繁的化学清洗措施。相反，低通量的系统设计，虽然能够使膜结垢倾向缩小，但也增大了投资成本，对于实际工程而言，选择一个合理的通量以及系统回收率是保证设备运行综合成本的关键。本设备中的各个阀门在系统控制下实现a1、a2和a3三种运行方式的自动轮流切换，反渗透膜组之间的定时交替进水使得膜壳中的芯膜元件能够被均匀使用，它能够有效的避免类似传统反渗透进水端微生物或悬浮物污染严重，以及末端的无机盐结垢风险高的问题，本实用新型中设计通量远大于常规的75％回收率。

三种方式运行如下：

如图2所示，a1：第一进水阀、第二进水阀、第三进水切换阀、第一浓水切换阀、第二浓水切换阀和第三浓水阀均打开，其余阀门均关闭。通过第一高压泵往a反渗透膜组和b反渗透膜组的第一接口泵入原水，而a反渗透膜组和b反渗透膜组的第二接口流出的中间水均经过第二高压泵泵入c反渗透膜组的第二接口，最后由c反渗透膜组的第一接口排出浓水，以及a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组的第三接口均产水。

如图3所示，a2：第一进水阀、第三进水阀、第二进水切换阀、第一浓水切换阀、第三浓水切换阀和第二浓水阀均打开，其余阀门均关闭。通过第一高压泵往a反渗透膜组和c反渗透膜组的第一接口泵入原水，而a反渗透膜组和c反渗透膜组的第二接口流出的中间水均经过第二高压泵泵入b反渗透膜组的第二接口，最后由b反渗透膜组的第一接口排出浓水，以及a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组的第三接口均产水。

如图4所示，a3：第二进水阀、第三进水阀、第一进水切换阀、第二浓水切换阀、第三浓水切换阀和第一浓水阀均打开，其余阀门均关闭。通过第一高压泵往b反渗透膜组和c反渗透膜组的第一接口泵入原水，而b反渗透膜组和c反渗透膜组的第二接口流出的中间水均经过第二高压泵泵入a反渗透膜组的第二接口，最后由a反渗透膜组的第一接口排出浓水，以及a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组的第三接口均产水。

此外，反渗透系统回收率是指反渗透装置在实际使用时总的回收率，回收率是指与原水流量相关的透出水流量的比值。回收率达到90％时，相当于原水浓缩10倍。膜系统内由于浓差极化现象的存在，膜表面的料液含盐量会变得更高。因此，原水由于被浓缩，膜表面的污染会比想象中发生的更快，一般回收率在苦咸水脱盐处理中设在50-80％左右。系统的运行条件、原水的特征性状态等因素会影响回收率的确定，一旦选择过高的回收率，就会面临结垢的形成和技术污染的风险。本实施例中反渗透设置了一段和二段过滤，并且在二段过滤中设置第二高压泵，能够增大二段膜表面的湍流情况，减少因为提高反渗透装置回收率而造成的膜污染问题，使得该装置能够在恶劣的进水条件下，依然保持良好的运行状态。

此外，本实施例提供由a反渗透膜组、b反渗透膜组和c反渗透膜组组成，但是不仅限于三组，可以由三的倍数组组成，只要满足原水进入的反渗透膜组的组数与中水进入的反渗透膜组的组数为2:1，均能实现本实施例中的效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。