一种船用反渗透海水淡化设备系统及方法与流程

本发明涉及海水淡化的领域，尤其是涉及一种船用反渗透海水淡化设备系统。

背景技术：

1、反渗透海水淡化设备，反渗透膜系统的产水量，与反渗透膜的进水压力和与产水的压力差相关，压差大，产水量变大非常显著，而对产水的tds上升影响程度相对要小（tds是指溶质总量）；产水量随着进水温度降低而降低，系统的进水温度相对稳定，对出水量的变化影响较小。

2、现有的船用反渗透海水淡化设备，虽考虑了水质、温度波动等环境条件的不确定性，要维持设备系统能工作连续，需要采用不断调节产水流量的方式，或将设备产水流量调节到较低范围内，或将设备调到一个低限制要求的状态，以满足系统中水泵的入口不出现负压，避免造成设备工作失效，来实现所谓的“自适应运行”，在产水品质符合规定要求的情况下，产水量有待提高。

3、海水水质、温度受船舶位置的变化而变化，受设备运行环境、空间的限制，现有的反渗透海水淡化系统，运行参数要不断手动调整，自动化程度低，且传统的反渗透海水淡化系统存在设备体积大等间题，难以实现船用的小型化需求。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术提供一种船用反渗透海水淡化设备系统。

2、本技术提供的一种船用反渗透海水淡化设备系统采用如下的技术方案：

3、一种船用反渗透海水淡化设备系统，包括：

4、原水预处理模块，所述原水预处理模块的入口端设置有海水泵，所述海水泵将原水泵入原水预处理模块进行初步过滤；

5、一级反渗透模块，所述一级反渗透模块包括若干一级反渗透膜；所述一级反渗透模块与原水预处理模块之间设置有一级高压泵，所述一级高压泵将经过原水预处理模块的原水泵入一级反渗透模块，产生了一级产水和一级高压浓水；

6、二级反渗透模块，所述二级反渗透模块包括若干二级反渗透膜，所述二级反渗透膜的滤过能力大于一级反渗透膜的滤过能力；所述二级反渗透模块与一级反渗透模块之间设置有二级高压泵，所述二级高压泵将经过一级反渗透模块的一级高压浓水泵入二级反渗透模块，产生了二级产水和二级浓水；

7、能量回收模块，所述能量回收模块设置于一级反渗透模块的浓水出口端后方，所述能量回收模块包括能量回收装置、压力提升泵、调节阀二；

8、所述能量回收装置的浓水进口端与一级反渗透模块的浓水出口端连通，所述调节阀二设置于能量回收装置的浓水出口端，所述一级反渗透模块产生的一级浓水通过能量回收装置的浓水出口端处的调节阀二进行背压、调节，形成一级高压浓水；

9、所述原水预处理模块处理后形成了低压原水，低压原水从所述原水预处理模块的出口端进入能量回收装置的原水进口端；所述能量回收装置的原水出口端与压力提升泵的进口端连通，所述压力提升泵的出口端与一级高压泵的出口端连通；

10、所述能量回收装置回收一级高压浓水的压力能并对进入能量回收装置的低压原水进行增压，所述压力提升泵对经过能量回收装置增压后的原水进一步增压形成高压原水，所述压力提升泵将高压原水泵入一级反渗透模块。

11、优选的，所述一级反渗透模块的浓水出口端和二级反渗透模块的浓水进口端之间设置有流通管路一，所述流通管路一上设置有盐度计一、电动开关阀一，所述电动开关阀一前设置有手动开关阀，所述盐度计一对经过一级反渗透模块的一级产水进行tds检测，所述盐度计一设置于靠近一级反渗透模块的一端，所述电动开关阀一设置于靠近二级反渗透模块的一端，所述流通管路一远离一级反渗透模块的一端设置有淡水出口a，所述手动开关阀连通淡水出口a；

12、所述一级反渗透模块的出口与一级高压泵的进口之间设置有流通管路二，所述流通管路二上设置有电动开关阀二，所述电动开关阀二保持常开；

13、当所述盐度计一测得的tds值低于设计要求值时，一级产水符合要求，所述电动开关阀一打开，其中，当需要二级产水时，一级产水由所述一级反渗透模块通过二级高压泵进入二级反渗透模块，当只需要一级产水时，一级产水由所述一级反渗透模块的浓水出口端通过手动开关阀直接从淡水出口a排出，供用户使用；

14、当所述盐度计一测得的tds值高于设计要求值时，一级产水的tds值超出范围，一级产水不符合要求，一级产水由所述一级反渗透模块的出口经过电动开关阀二回到一级高压泵的进口并由一级高压泵再泵入一级反渗透模块进行回收；

15、当所述盐度计一测得的tds值下降到设计要求值时，所述电动开关阀一打开，所述电动开关阀二继续保持打开动作2s后关闭；

16、所述能量回收装置的浓水进口端与一级反渗透膜模块的浓水出口端之间设置有流通管路三，所述流通管路三上设置有电动开关阀三，所述电动开关阀三保持常开。

17、通过采用上述技术方案，一级反渗透膜模块输出的产水的tds值超出设计要求值时，产水作为淡水，经过电动开关阀二回到一级高压泵的进口，由一级高压泵再泵入一级反渗透模块进行再利用，在满足产水品质符合要求的情况下，产水总量得以提高；

18、从一级反渗透模块输出的一级高压浓水，通过能量回收装置的浓水排出口处的调节阀一进行背压，通过能量回收装置将一级反渗透模块输出浓水压力能进行回收，能量回收装置将一级高压泵前的低压原水的压力提高至接近一级高压泵后的压力，经压力提升泵进行加压，达到一级高压泵后的压力，实现对一级高压泵输出压力能不低于70%的压力回收，且结构紧凑，实现了船用反渗透设备系统的节能和小型化需求。

19、优选的，所述流通管路二上分支有排放管路一，所述排放管路一远离流通管路二的一端设置有浓水总管，所述流通管路三与浓水总管连通，所述浓水总管远离流通管路二的一端设置有浓水出水口；

20、所述能量回收装置的浓水进口端设置有压力变送器一，所述能量回收装置的浓水出口端设置有调节阀二，所述调节阀二与所述浓水总管连通，所述压力变送器一采集能量回收装置的压力信息并根据设备控制系统的要求对调节阀二进行调节，使所述一级反渗透模块内部以及一级反渗透模块排放的一级产水的压力处于工作压力的90%~95%区间，对一级反渗透模块进行自适应压力控制；

21、所述流通管路三的进口端与一级反渗透模块的浓水出口的最高点处连接；

22、在设备系统开始工作时，所述调节阀一进行排气工作；

23、在一级反渗透模块产水后，所述调节阀一依据盐度计一的检测结果调节一级反渗透模块内部的压力，以调整一级反渗透模块输出的一级产水的产水量，从而对一级产水tds动态进行控制；

24、所述排放管路一上设置有电动开关阀四，当所述流通管路一的管内压力过大或一级产水不合格时，在二级高压泵未工作时，所述电动开关阀四打开并排放一级产水至浓水总管；

25、所述二级反渗透膜模块的浓水出口端与原水预处理模块的浓水出口端之间设置有排放管路三，所述排放管路三上设置有压力变送器二、调节阀三、流量计和单向阀，所述流量计根据系统排放流量的要求，通过所述调节阀三对排放管路三内的压力进行调节，使低tds值的二级产水排放至一级高压泵的入口端，对低tds值的二级产水通过一级反渗透膜模块回收利用；

26、所述单向阀用于阻止管内的原水回流；

27、所述排放管路三的浓水进口端与二级高压泵的进口端之间设置有二级浓水回收管路，所述二级浓水回收管路上设置有调节阀四，所述压力变送器二采集排放管路三的压力信息并根据设备控制系统的要求对调节阀四进行调节，使所述二级反渗透模块内部的压力以及二级反渗透模块排放的二级产水的压力处在工作压力的90%~95%区间。

28、通过采用上述技术方案，当二级反渗透膜内的压力超过工作压力的95%时，调节阀三的开度增加，低tds的二级产水向一级高压泵的入口端，调节设备系统压力，当盐度计二检测出二级反渗透膜模块的产水要超出要求范围时，降低调节阀三的开度，直至二级产水tds值达到设计下限控制值（tds值80ppm）为止；

29、通过调节阀四的设置，对二级反渗透膜模块输出的低tds值的二级浓水进行回收利用；

30、通过上述设置和联合控制，控制一级产水和二级产水的tds值在要求的限制范围内，实现产水量最大化；

31、当流通管路一和流通管路三的管内压力过大时，电动开关阀四打开并排放部分不合格的产水，以缓解管内压力，维持设备系统正常运行，实现设备系统对压力的自动调节。

32、优选的，所述电动开关阀三为三通切换阀，所述电动开关阀三的一端与一级反渗透模块的浓水出口端连通，所述电动开关阀三的第二端与能量回收装置的浓水进口端连通，所述电动开关阀三的第三端连接有清洗箱，所述清洗箱内设置有用于清洗一级反渗透膜的清洗液；

33、所述清洗箱的出口与二级高压泵的进口之间设置有清洗管路一，所述二级高压泵的出口与一级渗透模块的进口之间设置有清洗管路二，所述清洗管路一上设置有电动开关阀五，所述电动开关阀五保持常闭，当需要清洗一级反渗透膜时，所述电动开关阀五开启，在所述一级反渗透模块的原水进口端处设置有电动开关阀七，当需要清洗一级反渗透膜时，所述电动开关阀七从断开状态切换至开启，所述电动开关阀三由与能量回收装置的浓水进口端连通切换至接通清洗箱，使所述能量回收装置的浓水进口端处于断开的状态；

34、所述二级高压泵将清洗箱内的清洗液由清洗管路二泵送至一级反渗透模块，所述清洗液经过一级反渗透模块后再经过电动开关阀三回到清洗箱内；

35、所述清洗箱的底部设置有用于排空残液的排污阀。

36、通过采用上述技术方案，一级反渗透膜使用一段时间后需要清理，当需要清洗一级反渗透膜时，电动开关阀五和电动开关阀七开启，二级高压泵将清洗箱内的清洗液由清洗管路二泵送至一级反渗透模块，清洗液经过一级反渗透模块后再经过电动开关阀三回到清洗箱内，最终污水经过排污阀排出。

37、优选的，所述流通管路二上还分支有补水管路，所述补水管路上设置有电磁阀，打开所述电磁阀后可将一级反渗透模块的一级产水注入到清洗箱内。

38、通过采用上述技术方案，在一级反渗透模块可输出产水时，打开电磁阀后可向清洗箱内注水，配制化学清洗的清洗液。

39、优选的，所述原水预处理模块包括进水管路，所述进水管路的进口分为淡水进口和海水进口，所述海水泵设置于所述海水进口处，所述进水管路的出口处设置有多路阀，所述多路阀的多个接口端分别连通有过滤管路一、过滤管路二、过滤管路三，所述过滤管路一上设置有过滤器，所述海水泵将海水经多路阀泵入过滤器的进口端，所述过滤管路二上设置有精滤器和保安滤器，所述海水泵将海水经多路阀泵入精滤器的进口端，所述过滤管路三远离多路阀的一端与浓水总管连通，所述一级高压泵设置于保安滤器与一级反渗透模块之间。

40、通过采用上述技术方案，采用海水泵、过滤器、精滤器、保安滤器串接的技术方案，使其结构紧凑、合理，更适合船用。

41、优选的，所述多路阀为多路换向阀，当需要清洁过滤器时，所述多路阀切换过滤管路一的流向，海水经过所述多路阀后由过滤器的出口进入过滤器并由过滤器的进口端回到多路阀，再由所述多路阀与过滤管路三连通的一端排出海水。

42、通过采用上述技术方案，当需要清洁过滤器时，多路阀切换过滤管路一的流向，通过海水泵将海水从过滤器的原出水口反向注入，对过滤器进行反向冲洗，冲洗后形成的污水，由过滤器的原进水口端回到多路阀，再由多路阀与过滤管路三连通的一端排出至浓水总管进行泄放，避免过滤器堵塞，恢复过滤器过滤能力，保持设备系统正常运行。

43、优选的，所述二级反渗透模块的出口端设置有排放管路二，所述排放管路二远离二级反渗透模块的一端设置有淡水出口b；

44、所述排放管路二上设置有终处理模块，所述终处理模块包括调ph溶液箱和消毒溶液箱，所述调ph溶液箱内设置有用于调节产水ph值的药剂溶液，所述消毒溶液箱内设置有用于消毒的药剂溶液；

45、所述排放管路二设置有ph检测仪和盐度计二，所述盐度计二对经过终处理模块的产水进行tds检测；

46、依据所述ph检测仪对二级反渗透膜产水检测的结果，所述ph溶液箱通过计量泵一将用于调节产水ph值的药剂溶液自动调节合适的流量后注入至排放管路二中；

47、依据所述盐度计二对二级反渗透膜产水检测的结果，所述消毒溶液箱通过计量泵二将用于消毒的药剂溶液自动调节合适的流量后注入至排放管路二中。

48、通过采用上述技术方案，通过调ph溶液箱和消毒溶液箱对经过二级反渗透模块的产水进行ph调节和消毒，使产水成为饮用水。

49、优选的，所述盐度计二与淡水出口b之间设置有电动开关阀六，所述电动开关阀六为三通切换阀，所述电动开关阀六的一端与排放管路二连接，所述电动开关阀六的第二端与淡水出口b连接，所述电动开关阀六的第三端与浓水出水口连接；

50、产水经ph值调节和消毒后，当所述ph检测仪测得的ph值和盐度计二测得的tds值达到设计要求的饮用水指标时，产水符合要求，所述电动开关阀六与淡水出口b连通，产水通过淡水出口b排出，供用户使用；

51、当所述ph检测仪测得的ph值和盐度计二测得的tds值超出设计要求的饮用水指标时，所述电动开关阀六与浓水出水口连通，产水通过浓水出水口排出。

52、通过采用上述技术方案，当盐度计二测得的tds值高于设计要求值时，产水tds值超出范围不合格，电动开关阀六切换至与浓水出水口连通，产水由终处理模块的出口端经过电动开关阀六回到二级高压泵的进口并由二级高压泵再泵入二级反渗透模块进行再次过滤，以保证产水质量，实现自动输出饮用水的要求。

53、优选的，所述过滤器上设置有排气阀一，所述精滤器上设置有排气阀二，所述保安滤器上设置有排气阀三，所述一级反渗透模块浓水出口端的最高点处连接流通管路三的进口端。

54、通过采用上述技术方案，分别通过多个阀使管路系统内各部位的气体排出，提高设备系统的可靠性。

55、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

56、1.当盐度计一测得的tds值高于设计要求值时，产水的tds值超出范围，产水不符合要求，产水由一级反渗透模块的出口，经过电动开关阀二回到一级高压泵的进口，并由一级高压泵再泵入一级反渗透模块进行再次利用，降低进入一级反渗透模块的水中含盐总量，降低一级反渗透模块的负荷，能够使系统尽快输出符合要求的产水，在节能的前提下，提高系统运行的稳定性和可靠性；

57、2.一级反渗透模块浓水出水口输出的高压水，通过能量回收装置进行压力能回收，使进入系统并经过滤的海水增压，压力能被最大限度地回收利用，进入到一级反渗透模块的高压的海水总量增加，使系统产出的淡水量增大；

58、3.浓水出水口输出的水能够被最大限度地回收利用，使系统产出的淡水量增大；

59、4.实时自动对一、二级反渗透模块的压力进行控制，使设备系统在满足产水品质要求的情况下，实现产水量最大化，产水效率大幅提高；

60、5.设备系统结构紧凑，适应不同盐度的海水，实现了船用的小型化和自适应运行的需求。