本技术涉及反渗透技术制取纯净水的领域。
背景技术：
水资源危机深刻影响着世界，全世界对淡水的需求不断增大。我国甚至采取南水北调工程来调水。传统的反渗透膜法技术在用于海水淡化时，需要对所有海水施加压力而产生耗能（其中变浓的海水白白消耗了能量）。并且，传统的反渗透技术还要加设能量回收装置来回收加在浓海水上的能量，以及使用技术要求较高的高压泵，使得成本过高。另外，我国的内陆和沿海城市普遍缺水，虽然这些城市都临近河流湖泊，但是由于大多数河流湖泊的水资源都被污染，很多不能做为饮用水源。即使是靠近滚滚长江的上海市也由于水质问题缺水，靠抽取地下水又引发了海水倒灌。而反渗透技术进行海水淡化耗电量太大，成本太高。那么，采取反渗透技术处理受污染的河湖水制取纯净水来解决我国城市普遍缺水的难题很有前景，因为河湖水本身就是淡水，所需要的反渗透压力大大小于处理海水，可大大节省电能消耗。而且，用反渗透技术处理污染的河湖水只是比传统的自来水处理技术，多了一道反渗透工序，虽然成本增加了一些，但是水质却提高到了最高等级，符合人们生活水平提高而对水质的高要求。并且，纯净水基本对人体没有危害，虽然缺少矿物质，但是人们摄取矿物质的99%都是从食物中获取的，从饮用水中获取的矿物质几乎为零，而且水中的矿物质很难被人体吸收。如果以传统反渗透技术处理河湖水来制取纯净水，虽然能耗只有处理海水的几分之一或十几分之一，但是电能消耗还是有些大，而且水是巨量的需求，其总耗电量巨大，需要有新技术来降低电能消耗。我国的城市大多都临近大江大河以及湖泊，沿海城市由于靠近大型河流的入海口，河水流量更是大，使用反渗透技术处理本就是淡水的河湖水为饮用水很有前景。其成本比南水北调和将渤海海水淡化输往北京的工程小得多。而且也不需占用大量农田移民等等。我国的华北地区以及沿海城市群地区又不是象中东沙漠地区那样干旱少雨，尤其是沿江沿海的城市在雨季时，眼看着汹涌的滚滚河水流入大海，却喊着口渴。
技术实现要素：
针对上述存在问题，本技术提供一种井法反渗透制取纯净水的技术，简单高效，低能耗。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案：该技术由立井，反渗透室，反渗透水箱，进水管，出水管，纯水管、反渗透组件、连接管组成。
首先，从地表向地下挖设一个一定深度的立井，其深度根据所需要的工作压力由使用单位自行决定，大约每10米深增加一个大气压的压力。然后在立井底部向旁边开拓出一定的空间做为反渗透室。将进水管、出水管和纯水管从地面经由立井铺设到反渗透室中。将反渗透水箱放置于反渗透室内，反渗透组件则放置于反渗透水箱中，反渗透水箱用于收集反渗透组件流出的纯水。进水管与出水管的一端在反渗透室中分别与反渗透组件的两端的进水口和出水口相连通，另一端则经过立井通往地表面，在地表面，进水管的管口位置要高于出水管的管口位置。这样，原水因为连通器的原理从进水管进入反渗透组件中，原水中的纯水则因为水深压力的作用穿透反渗透组件上的反渗透膜流出到反渗透水箱中，而变浓的原水则因为地表面进水管的管口位置高于出水管的管口位置，从出水管自动流出到地表面。而获得的纯水用水泵从反渗透水箱中抽出并通过纯水管输送到地表面以供使用。连接管则用于将反渗透组件串联起来，也就是将连接管一端连接在上一级反渗透组件的出水口上，一端连接在下一级反渗透组件的进水口上。当然，本技术也可以串并联组合的方式，可将很多组反渗透组件并联，为提高出水率，辅以串联的形式，但是串联则可能会或多或少影响到作用在下一级反渗透组件上的压力。
其中，反渗透组件由不锈钢材料制成，为扁平状的箱状结构，使得在单位的空间内尽量增大反渗透组件的有效工作面积（在单位的空间内可放置更多的反渗透组件）。反渗透组件的上下盖为正方形不锈钢材料的钢板，布满通透的孔，以用于纯水通过。在反渗透组件上下盖的里侧安设有不锈钢隔网，反渗透膜板放置在不锈钢隔网与上下盖之间，不锈钢隔网用于防止反渗透膜板脱落或变形。这样，反渗透膜板就可以很方便取下来，方便清洗或更换，并不影响生产，而且反渗透膜的使用寿命更长。反渗透膜板为一个将反渗透膜固定在框架上的结构，可以方便从反渗透组件上拆卸和安装。反渗透组件的进水口与出水口设置在反渗透组件的对角位置，其中，出水口所在角的两边的两个侧壁前部各安设有一块不锈钢隔板。不锈钢隔板上面设置有许多通透的孔，以用于使变浓的原水通过，其作用是使原水均匀通过整个反渗透膜板表面，而不是大多数原水直接从进水口位置流向出水口位置。而两块带孔的不锈钢隔板与相邻这两个侧壁之间的空间就形成了收集变浓原水的收集容器。进水口和出水口可直接安设在所在角部的两个侧壁的夹角处，出于对设备的牢固性和密闭性考虑，进水口和出水口不用必须安设在角上，安设在角旁边位置的侧壁上就可以。反渗透组件工作时，原水由进水口进入到反渗透组件内部。由于水深产生的压力，使得原水中的纯水通过不锈钢隔网然后穿过反渗透膜板上的反渗透膜，再穿过反渗透组件上下盖的孔流出到反渗透水箱里。而变浓的原水则穿过不锈钢隔板上的孔流入到收集容器内然后通过出水口流出。
当本技术工作时，将经过前期沉淀过滤处理过的原水，通过铺设在立井中的进水管送入到位于反渗透室内的反渗透水箱中的反渗透组件中。由于反渗透组件位置低于进水管中的原水的水位高度，则进入到反渗透组件中的原水会因为水深产生的压力对反渗透组件的四壁产生压力。这个压力的大小由立井的深度决定，大约为深度每增加10米就增加一个大气压的压力。这个压力会克服渗透压使原水中的纯水透过反渗透组件被分离出来，流入到放置在反渗透室内的反渗透水箱中。反渗透组件中变浓的原水则通过出水管流出到地表面。进水管和出水管通过反渗透组件构成了一个连通器，在地表面，由于进水管的管口位置高于出水管的管口位置，那么原水就会自动从进水管流进反渗透组件然后从出水管流出。因为两个管口位置高度相差不会太大，所以为了使原水能从进水管进入并从出水管流出所消耗能量也不会大。另外，在使用过程中，要调整好进水管的进水速度和出水管的出水速度。
本技术只有分离出的纯水才产生了能耗，这个能耗也就是用抽水泵将反渗透水箱中的纯水抽到地表面时所产生的能耗，而原水从进水管进入到反渗透组件中变浓后的原水从出水管流出到地表面基本不产生能耗。不同于传统的反渗透技术需要对原水施加压力，而流出的变浓原水会带着很大压力流出，从而浪费了电能。即使传统技术安设的能量回收装置，其能量回收效率也是不可能达到100%的。而且传统技术所使用的高压泵技术含量高，成本也高，而本技术使用的抽水泵则技术含量和成本都相对不高。而且，用传统的反渗透技术处理河湖水还没有相应的能量回收装置可供使用。
有益效果
本技术结构简单，能耗低，维护方便，设备使用寿命长，效率高。尤其适合用于在临近河流湖泊的城市建立水厂，也适合于纯净水生产企业使用，而且也很容易对现有水厂和纯净水企业进行技术改进。也可以使用本技术进行海水淡化，但是因为海水淡化要求的反渗透工作压力太大，要挖设300m以上深度的立井，前期成本会较高。而使用本技术处理河湖水则需要挖设的立井只需要几十米深度，甚至三十米左右就可以实现反渗透制取纯水。本技术利用水深压力做为克服渗透压的压力，其压力的大小由水的深度决定，有多大的水深就有相应的多大的压力。传统的反渗透技术在用于海水淡化时，需要对所有海水施加压力而产生耗能（其中变浓的海水白白消耗了能量）。并且，传统的反渗透技术还要加设能量回收装置来回收浓海水上带走的能量，以及使用大量的对技术要求较高的高压泵，使得成本较高。而本技术生产纯水时，除去其它一些维持系统运转的能耗，在用于从原水中分离淡水时，只有分离出的纯水才产生了能耗，这个能耗也就是用抽水泵将纯水从反渗透水箱抽出到地表面所消耗的电能。这样就能节省大量的电能，至于节省的电能的具体比例要看从原水中分离出的纯水占原水的比例才能确定。并且本技术去除了传统技术中对技术要求较高的高压泵和能量回收装置，使得成本降低，虽然本技术会使用抽水泵来抽取纯水，但抽水泵的成本和能耗要小于传统技术采用的高压泵。
由于我国水资源大部分遭受污染而不能做为饮用水，即使是靠近滚滚长江的上海市也由于水质问题缺水，靠抽取地下水又引发了海水倒灌。而反渗透技术来进行海水淡化耗电量太大，成本太高，虽然本技术也可以用于海水淡化。那么，采用反渗透技术处理受污染的河湖水制取纯净水来解决我国城市普遍缺水的难题就很值得采用，河湖水本就是淡水，其使用反渗透技术处理河湖水所需要的反渗透压力大大低于处理海水。这也使得本技术所挖设的立井深度不大，几十米深甚至三十米深左右产生的压力就能实现制取纯水，所以前期挖设立井的成本也不高。而且本技术由于利用的水深压力，其反渗透组件串联使用时也基本不会造成下一级反渗透组件的进水压力减小，使得本技术出水率较高。这比传统技术是一个优势，因为传统技术的反渗透组件串联使用时，作用在下一级反渗透组件的压力会大大减小。本技术反渗透制取纯水时所消耗的电能只相当于作用在分离出来的纯水部分，而不是作用在全部原水上，所以其电能消耗大大降低。而且，本技术也适合采用传统的管式反渗透组件来制取纯水，其串并联起来使用更方便，也因为工作压力小其使用寿命也会增加，而且水深压力只和水的深度有关而不会在串联的下一级时压力减小，而使出水率得以提高（当然要注意原水的出水速度）。
传统的技术，压力由高压泵提供，其中途会有压力损耗，压力也不稳定。而本技术利用的是水深压力，压力只和水的深度有关，而且其工作压力稳定，将反渗透组件串联使用时作用在下一级反渗透组件上的压力也基本不会减小。
用反渗透技术处理受污染河湖水，只是比传统的处理饮用水源地的无污染水成为自来水的技术，多了一道反渗透工序，虽然成本增加了一些，但是水质却提高到最高等级，符合未来人们生活水平提高对水质的高要求。并且，纯净水基本对人体没有危害，虽然缺少矿物质，但是人们摄取矿物质的99%都是从食物中获取的，从饮用水中获取的矿物质几乎为零，因为水中的矿物质很难被人体吸收。我国的城市大多都临近大江大河以及湖泊，沿海城市由于靠近大型河流的入海口，河水流量更是大。使用本技术处理本地区本来就是淡水的河湖水，比传统技术节能高效。其成本也比南水北调和渤海海水淡化输往北京的工程小得多，而且也不必占用大量农田移民等等。我国的华北地区以及沿海城市群地区又不是象中东沙漠地区那样干旱少雨。尤其是沿江沿海的城市在雨季时，眼看着汹涌的滚滚河水流入大海，却喊着口渴。
本技术或将解决我国城市普遍缺水的难题，并符合人们生活水平提高后对更高水质的需求。而且一些发达国家和地区的日常饮用水已经部分是纯净水，香港地区更是达到了三分之二以上。
附图说明
图1为一种井法反渗透制取纯净水的技术的示意图。图中，1~立井，2~反渗透室，3~反渗透水箱，4~进水管，5~出水管，6~纯水管，7~连接管，8~反渗透组件。
图2为反渗透组件的俯视图。图中，11~进水口，12~出水口，13~不锈钢隔板，14~收集容器，15~反渗透膜板。
图3为反渗透组件的侧视图。图中，13~不锈钢隔板，14~收集容器，15~反渗透膜板，16~不锈钢隔网，17~上下盖。
实施方式
如图1所示，一种井法反渗透制取纯净水的技术，该技术由立井1、反渗透室2、反渗透水箱3、进水管4、出水管5、纯水管6、连接管7、反渗透组件8组成。
首先，从地表向地下挖设一个一定深度的立井1，其深度根据所需要的工作压力由使用单位自行决定，大约深度每增加10米就增加一个大气压的压力。然后在立井1底部向旁边开拓出一定的空间做为反渗透室2。将进水管4、出水管5和纯水管6从地面经由立井1铺设到反渗透室2中。将反渗透水箱3放置于反渗透室2内，反渗透组件8则放置于反渗透水箱3中。进水管4与出水管5的一端在反渗透室3中分别与反渗透组件8的两端的进水口和出水口相连通，另一端则经由立井1通往地表面。在地表面，进水管4的管口位置要高于出水管5的管口位置。使得原水因为连通器的原理从进水管4进入到反渗透组件8中，原水中的纯水因为水深压力的作用穿过反渗透组件8上的反渗透膜流出到反渗透水箱3中，而变浓的原水因为进水管4的管口位置要高于出水管5的管口位置，则通过出水管5自动流出到地表面，获得的纯水则用抽水泵从反渗透水箱3中抽出并通过纯水管6输送到地表面以供使用。连接管7则用于将反渗透组件8串联起来，也就是将连接管7一端连接在上一级反渗透组件8的出水口上，一端连接在下一级反渗透组件8的进水口上。
当本技术工作时，将经过前期沉淀过滤处理过的原水，通过铺设在立井1中的进水管4送入到位于反渗透室2内的放置在反渗透水箱3中的反渗透组件8中。由于反渗透组件8位置低于进水管4中的原水的水位高度，则进入到反渗透组件8中的原水会对反渗透组件8的四壁产生压力。这个压力会克服渗透压使原水中的纯水透过反渗透组件8上的反渗透膜被分离出来，流入到放置在反渗透室2内的反渗透水箱3中，然后用抽水泵将纯水从反渗透水箱3中抽出并通过纯水管6输送到地表面以供使用。而反渗透组件8中变浓的原水则通过连接管7进入到下一级反渗透组件8中进行再次反渗透处理，然后变得更浓的原水通过出水管6自动流出到地表面。由于进水管4和出水管5通过反渗透组件8构成了一个连通器，且位于地表面的进水管4的管口位置高于出水管5的管口位置。这样，在地表面，原水源源不断地从进水管4输入，而变浓的原水则会不断自动从出水管5中流出到地表面，分离出的纯水则用水泵从反渗透水箱3中不断抽出并通过纯水管6输送到地表面以供使用。另外，在使用过程中，要调整好进水管4的进水速度和出水管5的出水速度。
如图2、图3所示的反渗透组件，由不锈钢材料制成，为扁平状的箱状结构；反渗透组件的上下盖17为正方形不锈钢材料的钢板，布满通透的孔；在反渗透组件上下盖17的里侧安设有不锈钢隔网16，反渗透膜板15放置在不锈钢隔网16与上下盖17之间；反渗透组件的进水口11与出水口12设置在反渗透组件的对角位置，其中，出水口12所在角的两边的两个侧壁前部各安设有一块不锈钢隔板13；不锈钢隔板13上面设置有许多通透的孔，两块带孔的不锈钢隔板13与相邻两个侧壁之间的空间就形成了收集变浓原水的收集容器14；进水口11和出水口12安设在所在角的旁边位置的侧壁上。其工作时，原水由进水口11进入到反渗透组件内部。由于水深产生的压力，使得原水中的纯水通过不锈钢隔网16然后穿过反渗透膜板15上的反渗透膜，再穿过反渗透组件上下盖17的孔流出到反渗透水箱里。而变浓的原水则穿过不锈钢隔板13上的孔流入到收集容器14内然后通过出水口12流出。