一种气体加速原水冲击压反渗透水处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种气体加速原水冲击压反渗透水处理方法，包括：提供水处理装置；以及进行水处理，其中，水处理装置包括循环风机、原水泵、冲击压反渗透装置及调节阀。所述冲击压反渗透装置包括原水雾化腔、原水加速腔、反渗透膜组件和防水透气膜组件。所述原水雾化腔内设置雾化喷嘴，喷出的液滴在高速气流作用下二次雾化、加速，撞击在反渗透膜组件上形成高压，实现原水净化；防水透气膜组件过滤气体夹带净水，实现气体、净水分离。本发明采用常规泵取代高压泵并减少能量回收环节、引入气体加速降低粘性损失、循环利用高速气体减小能耗，可简化水处理工艺、降低成本、提高能量利用率，适用于海水、苦咸水淡化、废水处理以及提纯、浓缩、分离等领域。
【专利说明】一种气体加速原水冲击压反渗透水处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海水、苦咸水的淡化，水的软化处理，废水处理以及食品、医药工业、化学工业的提纯、浓缩、分离等领域。具体地说，本发明涉及一种气体加速原水冲击压反渗透水处理方法。
【背景技术】
[0002]反渗透水处理技术是海水、苦咸水淡化的常用技术之一，并且在食品、医药的浓缩、净化、水软化、水再生和废液回收等领域也有广泛的应用。高压泵和能量回收装置是反渗透水处理工艺流程中的关键组件，而目前工业反渗透水处理过程中的高压泵以及能量回收装置多靠进口，价格十分昂贵，增加了水处理设施的基建和运营成本，且浓水能量回收的有效程度直接影响系统的能耗。
[0003]为有效回收反渗透浓水的压力能，国家专利CN103230745A设计了一种基于反渗透系统的差压增压式能量回收装置，利用回收的能量直接将低压原料水的压力提升到反渗透系统的进水压力，实现稳定的压力能量交换并减少设备投资和设备选型难度；国家专利CN201320522852通过在浓水管后连接一个高位浓水箱，将压力能转化为势能储存实现能量回收；以上专利提及方法中，高压原料水仍需使用高压泵才能获得。国家专利CN101200319A所提出的深海水压和真空双动力反渗透海水淡化真空装置安装在深海地面上，利用水泵在输水过程中自然获得真空能量和利用真空能量释放出的海水压力两种能力为动力，实施真空反渗透海水淡化工艺的真空装置，虽然避免了高压泵的使用，但是该装置必须安装于深度大于200 米的海底，安装、操作及维护困难，实施困难。
[0004]利用高速流动的原水冲击在反渗透膜上能够将动能转化为滞止压能，提供反渗透过程中所需的驱动高压。但是受原水密度的影响，获得高速流动的原水需要较大能耗，且单相原水的高速流动引起的粘性损失也很大，不利于节能。因此，在获得高速流动原水的过程中若能降低原水自身密度和粘性的影响则一方面能够利用滞止压实现反渗透、避免高压泵的使用、简化反渗透工艺过程和设备，另一方面可有效降低能耗。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种气体加速原水冲击压反渗透水处理方法，利用高速气体加速原水液滴、高速液滴冲击产生滞止高压实现原水反渗透净化，采用常规泵取代高压泵并减少能量回收环节、引入气体加速降低粘性损失、循环利用高速气体减小能耗，可简化水处理工艺、降低成本、提高能量利用率，适用于海水、苦咸水的淡化、废水处理以及提纯、浓缩、分离等领域。
[0006]为了实现本发明的目的，本发明提供一种气体加速原水冲击压反渗透水处理方法，包括:提供水处理装置；以及使用所述水处理装置进行水处理，其中，所述水处理装置包括:
[0007]原水泵；[0008]循环风机；
[0009]冲击压反渗透装置，所述冲击压反渗透装置包括:
[0010]原水雾化腔，所述原水雾化腔内部设置雾化喷嘴，原水经由所述雾化喷嘴变成小液滴进入所述原水雾化腔，气体经所述循环风机加速后经由设置于所述原水雾化腔上的气体入口进入其内部，与小液滴接触实现二次雾化并进行初始加速；原水加速腔，所述原水加速腔安装于所述原水雾化腔下游，小液滴在高速气体作用下加速，所述原水加速腔底部设置浓水出口；
[0011]反渗透膜组件，高速液滴撞击于所述反渗透膜组件上，形成滞止高压驱动反渗透过程，反渗透截留海水经由所述浓水出口排出所述冲击压反渗透装置，净水和气体进入气液分离腔，所述气液分离腔底部设置净水出口 ；
[0012]防水透气膜组件，通过所述反渗透膜组件的气体夹带净水在所述防水透气膜组件的过滤作用下，净水被截留并经由所述净水出口排出所述冲击压反渗透装置，气体经由气体收集腔收集并通过气体出口排出，之后通过所述循环风机循环利用； [0013]气体调节阀，所述气体调节阀设置于新鲜空气进口管路中，用于补充新鲜空气；
[0014]浓水调节阀，所述浓水调节阀设置于浓水排放管路中，用于根据操作需求调节进口原水和浓水比例。
[0015]优选地，所述冲击压反渗透装置能够水平放置，也能够倾斜放置，与水平方向的角度为锐角。
[0016]优选地，所述原水雾化腔为截面积渐缩喷管或等径管，其截面能够是圆形、矩形、环形等各种形状；所述雾化雾化喷嘴由I个或以上的雾化喷头组成，置于所述原水雾化腔喉部上游。
[0017]优选地，所述原水加速腔能够是等径管、渐缩管或轴线逐渐降低的阶梯管，其截面能够是圆形、矩形、环形等各种形状；所述浓水出口位于所述原水加速腔的下方。
[0018]优选地，所述反渗透膜组件与所述原水加速腔垂直安装；所述反渗透膜组件为平板网状支架结构，所述支架内嵌入反渗透膜，其截面形式与所述原水加速腔相同；所述反渗透膜一侧为高压原水，另一侧为渗透净水。
[0019]优选地，所述防水透气膜组件为平板网状支架结构，所述支架内嵌入防水透气膜，其截面形式与所述气液分离腔相同；所述防水透气膜一侧为夹带净水的气体，另一侧为透过气体；所述净水出口设置于所述气液分离腔下方。
[0020]优选地，高速气体的循环利用通过设置所述循环风机实现。
[0021]在运行时，原水在冲击压反渗透装置中实现雾化并与高速气体混合，高速气体加速原水液滴达到指定速度，撞击在反渗透膜组件上产生滞止高压驱动反渗透过程；气体和净水透过反渗透膜，而浓水经由设置于原水加速腔底部的浓水出口排出装置；在防水透气膜组件的过滤作用下，气体和净水实现分离，气体经由气体出口排出装置并在循环风机的作用下实现循环利用，净水经由净水出口排出装置，最终实现冲击压反渗透装置对气体、浓水和净水的分离。本发明提供的气体加速原水冲击压反渗透水处理方法，利用高速气体加速原水液滴、高速液滴冲击产生滞止高压实现原水反渗透净化，采用常规泵取代高压泵并减少能量回收环节、引入气体加速降低粘性损失、循环利用高速气体减小能耗，可简化水处理工艺、降低成本、提高能量利用率，适用于海水、苦咸水的淡化、废水处理以及提纯、浓缩、分离等领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是实施例1的气体加速原水冲击压反渗透水处理方法的水处理装置的结构示意图。
[0023]图2是实施例2的冲击压反渗透装置的结构示意图。
[0024]图中:1、原水泵；2、浓水出口 ；3、浓水调节阀；4、净水出口 ；5、气体出口 ；6、集气腔；7、防水透气膜组件；8、气液分离腔；9、反渗透膜组件；10、原水加速腔；11、原水雾化腔；
12、雾化喷嘴；13、气体入口 ； 14、循环风机；15、气体调节阀；16、冲击压反渗透装置。
【具体实施方式】
[0025]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0026]如本文中使用的，固定的方式并不特别限制，本领域技术人员能够使用任何方式来进行固定，只要能够达到不再移动的效果即可。
[0027]实施例1
[0028]参见图1。
[0029]图1为本发明所述的气体加速原水冲击压反渗透水处理方法的水处理装置的结构示意图，包括:
[0030]原水泵I ;循环风机14 ;冲击压反渗透装置16，所述冲击压反渗透装置(16)包括:原水雾化腔11，所述原水雾化腔11内部设置雾化喷嘴12，原水经由所述雾化喷嘴12变成小液滴进入所述原水雾化腔11，气体经所述循环风机14加速后经由设置于所述原水雾化腔11上的气体入口 13进入其内部，与小液滴接触实现二次雾化并进行初始加速；原水加速腔10，所述原水加速腔10安装于所述原水雾化腔11下游，小液滴在高速气体作用下加速，所述原水加速腔底部设置浓水出口 2 ;反渗透膜组件9，高速液滴撞击于所述反渗透膜组件9上，形成滞止高压驱动反渗透过程，反渗透截留海水经由所述浓水出口 2排出所述冲击压反渗透装置16，净水和气体进入气液分离腔8，所述气液分离腔8底部设置净水出口 4 ;防水透气膜组件7，通过所述反渗透膜组件9的气体夹带净水在所述防水透气膜组件7的过滤作用下，净水被截留并经由所述净水出口 4排出所述冲击压反渗透装置16，气体经由气体收集腔6收集并通过气体出口 5排出，之后通过所述循环风机14循环利用；气体调节阀15，所述气体调节阀15设置于新鲜空气进口管路中，用于补充新鲜空气；浓水调节阀3，所述浓水调节阀3设置于浓水排放管路中，用于根据操作需求调节进口原水和浓水比例。
[0031]所述冲击压反渗透装置16水平放置；
[0032]所述原水雾化腔11为截面积渐缩喷管，其截面是圆形，所述雾化雾化喷嘴12由I个安装于渐缩段起始段轴线位置的雾化喷头组成；
[0033]所述原水加速腔10是等径管，其截面是圆形；
[0034]所述反渗透膜组件9与所述原水加速腔10垂直安装；所述反渗透膜组件9为平板网状支架结构，所述支架内嵌入反渗透膜，其截面形式为圆形；
[0035]所述防水透气膜组件7为平板网状支架结构，所述支架内嵌入防水透气膜，其截面形式为圆形；[0036]在本发明所述的气体加速原水冲击压反渗透水处理方法进行海水淡化时，首先采用常规反渗透膜法海水淡化的预处理工艺对海水进行预处理，之后将海水经由雾化喷嘴12通入原水雾化腔11形成小液滴，同时空气在循环风机的作用下经由气体入口 5进入原水雾化腔，与原水小液滴接触实现其二次雾化并加速；在原水加速腔11中，原水液滴被高速空气加速到70m/s，之后撞击与与原水加速腔11垂直安装的反渗透膜组件9上，获得滞止高压驱动反渗透过程；反渗透膜组件9截留海水通过设置于原水加速腔10底部的浓水出口 2排出冲击压反渗透装置16外部，透过反渗透膜组件9的空气和淡水进入气液分离腔8，经过防水透气膜组件7的过滤，空气经由集气腔6、气体出口 5排出冲击压反渗透装置16外部，在循环风机14的作用下循环使用；过滤截留淡水经由设置于气液分离腔8底部的净水出口 4排出冲击压反渗透装置16，得到产品水；新鲜空气的补充通过调节气体调节阀15实现，浓水的循环比例通过调节浓水调节阀3实现。
[0037]通过采用相同的原理，能够采用实施例的装置来进行苦咸水的淡化，水的软化处理，废水处理以及食品、医药工业、化学工业的提纯、浓缩、分离。
[0038]实施例2
[0039]图2示意性示出另一种冲击压反渗透装置的结构，其水处理过程和实施例1完全相同，不同之处在于冲击压反渗透装置16的原水加速腔10采用轴线逐渐降低的阶梯管。本实施例适用于原水加速腔10长度较长的场合，为避免液滴在重力作用下在为达到反渗透膜组件9就沉积到壁面上，能够将原水加速腔10设计为上述结构。或者空间允许的情况下，也能够将冲击 压反渗透装置16与水平面成锐角放置，可起到相同的作用。
【权利要求】
1.一种气体加速原水冲击压反渗透水处理方法,包括: 提供水处理装置；以及 使用所述水处理装置进行水处理，其中， 所述水处理装置包括: 原水栗(I)； 循环风机(14)； 冲击压反渗透装置(16)，所述冲击压反渗透装置(16)包括: 原水雾化腔(11)，所述原水雾化腔(11)内部设置雾化喷嘴(12)，原水经由所述雾化喷嘴(12)变成小液滴进入所述原水雾化腔(11)，气体经所述循环风机(14)加速后经由设置于所述原水雾化腔(11)上的气体入口(13)进入其内部，与小液滴接触实现二次雾化并进行初始加速； 原水加速腔(10)，所述原水加速腔(10)安装于所述原水雾化腔(11)下游，小液滴在高速气体作用下加速，所述原水加速腔底部设置浓水出口(2)； 反渗透膜组件(9)，高速液滴撞击于所述反渗透膜组件(9)上，形成滞止高压驱动反渗透过程，反渗透截留海水经由所述浓水出口(2)排出所述冲击压反渗透装置(16)，净水和气体进入气液分离腔(8) ，所述气液分离腔(8)底部设置净水出口(4)； 防水透气膜组件(7)，通过所述反渗透膜组件(9)的气体夹带净水在所述防水透气膜组件(7)的过滤作用下，净水被截留并经由所述净水出口(4)排出所述冲击压反渗透装置(16)，气体经由气体收集腔(6)收集并通过气体出口(5)排出，之后通过所述循环风机(14)循环利用； 气体调节阀(15)，所述气体调节阀(15)设置于新鲜空气进口管路中，用于补充新鲜空气； 浓水调节阀(3)，所述浓水调节阀(3)设置于浓水排放管路中，用于根据操作需求调节进口原水和浓水比例。
2.根据权利要求1所述的气体加速原水冲击压反渗透水处理方法，其特征在于，所述冲击压反渗透装置(16)能够水平放置，也能够倾斜放置，与水平方向的角度为锐角。
3.根据权利要求1所述的气体加速原水冲击压反渗透水处理方法，其特征在于，所述原水雾化腔(11)为截面积渐缩喷管或等径管，其截面能够是圆形、矩形、环形等各种形状；所述雾化喷嘴(12)由I个或以上的雾化喷头组成，置于所述原水雾化腔(11)喉部上游。
4.根据权利要求1所述的气体加速原水冲击压反渗透水处理方法，其特征在于，所述原水加速腔(10)能够是等径管、渐缩管或轴线逐渐降低的阶梯管，其截面能够是圆形、矩形、环形等各种形状；所述浓水出口(3)位于所述原水加速腔(10)的下方。
5.根据权利要求1所述的气体加速原水冲击压反渗透水处理方法，其特征在于，所述反渗透膜组件(9)与所述原水加速腔(10)垂直安装；所述反渗透膜组件(9)为平板网状支架结构，所述支架内嵌入反渗透膜，其截面形式与所述原水加速腔(10)相同；所述反渗透膜一侧为高压原水，另一侧为渗透净水。
6.根据权利要求1所述的气体加速原水冲击压反渗透水处理方法，其特征在于，所述防水透气膜组件(7)为平板网状支架结构，所述支架内嵌入防水透气膜，其截面形式与所述气液分离腔(8)相同；所述防水透气膜一侧为夹带净水的气体，另一侧为透过气体；所述净水出口(4)设置于所述气液分离腔(8)下方。
7.根据权利要求1所述的气体加速原水冲击压反渗透水处理方法，其特征在于，高速气体的循环利用通过设 置所述循环风机(14)实现。
【文档编号】C02F1/44GK103979642SQ201410202197
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】马庆芬, 解利昕, 卢辉 申请人:海南大学