一種旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置，包括：旋流入口、大氣腔、旋流加速腔、旋流出口、立式反滲透膜組件和水平反滲透膜組件。所述大氣腔上方設(shè)置通氣口，與大氣相通，所述通氣口外圍設(shè)置原水進(jìn)口；原水流經(jīng)所述旋流入口后切向進(jìn)入所述旋流加速腔在常壓下加速；所述旋流出口末端安裝所述反滲透膜組件，利用高速旋流沖擊及轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的高壓實(shí)現(xiàn)原水的反滲透凈化。本發(fā)明利用常壓高速流體沖擊、轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的高壓實(shí)現(xiàn)原水反滲透凈化，采用常規(guī)泵取代高壓泵并減少能量回收環(huán)節(jié)，可簡化水處理工藝、降低成本、提高能量利用率，適用于海水、苦咸水的淡化，水的軟化處理，廢水處理以及食品、醫(yī)藥工業(yè)、化學(xué)工業(yè)的提純、濃縮、分離等領(lǐng)域。
【專利說明】一種旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海水、苦咸水的淡化，水的軟化處理，廢水處理以及食品、醫(yī)藥工業(yè)、化學(xué)工業(yè)的提純、濃縮、分離等領(lǐng)域。具體地說，本發(fā)明涉及一種旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水
處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]反滲透水處理技術(shù)具有不發(fā)生相變、無須加熱、占地少、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，特別適合處理高含鹽濃度原水，反滲透水處理技術(shù)比其它脫鹽方法耗能更低，因此不僅用于海水、苦咸水淡化，而且已用于食品、醫(yī)藥的濃縮、凈化、水軟化、水再生和廢液回收等領(lǐng)域。
[0003]反滲透技術(shù)中需用高壓泵對原水加壓以通過反滲透膜，對海水淡化設(shè)備而言，高壓泵產(chǎn)生的壓力須達(dá)到56~80個(gè)大氣壓，對苦咸水淡化設(shè)備而言，高壓泵產(chǎn)生的壓力也須達(dá)到28個(gè)大氣壓。通過反滲透膜后的原水一部分變?yōu)榈?，另一部分為含固體總?cè)芙饬扛哂谠膹U鹽水仍具有很高的壓力，以海水反滲透淡化過程為例，從膜組件中排放的濃鹽水的壓力一般大于5.0MPa0目前工業(yè)反滲透水處理過程中的高壓泵以及能量回收裝置多靠進(jìn)口，價(jià)格十分昂貴。因此，降低用于產(chǎn)生穿過膜所需的高壓及高效回收濃水余壓能對于大幅降低反滲透水處 理系統(tǒng)的運(yùn)行能耗和造水成本至關(guān)重要。
[0004]國家專利CN200510014295.9提出一種節(jié)能型反滲透/苦咸水的淡化工藝方法，包括提水泵、高壓泵、增壓泵、反滲透膜器及能量回收器，系統(tǒng)成本仍然很大程度上受高壓泵、增壓泵的影響；CN103230745A設(shè)計(jì)了一種基于反滲透系統(tǒng)的差壓增壓式能量回收裝置，不需要高壓增壓泵，能夠利用回收的能量直接將低壓原料水的壓力提升到反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水壓力，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的壓力能量交換并減少設(shè)備投資和設(shè)備選型難度，但是高壓原料水仍需使用高壓泵才能獲得；國家專利CN101200319A所提出的深海水壓和真空雙動力反滲透海水淡化真空裝置是一種安裝在深海地面上，利用水泵在輸水過程中自然獲得真空能量和利用真空能量釋放出的海水壓力兩種能力為動力，實(shí)施真空反滲透海水淡化工藝的真空裝置，但是該裝置必須安裝于深度大于200米的海底，安裝、操作及維護(hù)困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置，利用常壓高速流體沖擊、轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的高壓實(shí)現(xiàn)原水反滲透凈化，采用常規(guī)水泵取代高壓泵并減少能量回收環(huán)節(jié)，可簡化水處理工藝、降低系統(tǒng)要求及成本、提高能量利用率，適用于海水、苦咸水的淡化，水的軟化處理，廢水處理以及食品、醫(yī)藥工業(yè)、化學(xué)工業(yè)的提純、濃縮、分離等領(lǐng)域。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置，包括:
[0007]進(jìn)液腔，所述進(jìn)液腔的殼體上方設(shè)置原水進(jìn)口，原水經(jīng)由所述原水進(jìn)口進(jìn)入所述進(jìn)液腔后分散進(jìn)入若干個(gè)旋流入口，所述旋流入口上方設(shè)置蓋板，所述蓋板將所述旋流入口與所述進(jìn)液腔隔開，所述蓋板中心開孔以安裝通氣管，所述通氣管位于所述原水進(jìn)口中心,經(jīng)由通氣口與大氣相通；
[0008]旋流加速腔，所述旋流加速腔由外殼和防水透氣內(nèi)殼包圍形成，所述防水透氣內(nèi)殼中心腔體為大氣腔，所述大氣腔上方依次經(jīng)由所述通氣管、所述通氣口與大氣相通，所述大氣腔底部設(shè)置排水口，與大氣相通；
[0009]旋流出口，所述旋流出口安裝于所述旋流加速腔底部，高速旋流原水經(jīng)由所述旋流出口沖擊在立式反滲透膜組件和水平反滲透膜組件上轉(zhuǎn)向，經(jīng)由設(shè)置于隔板上的若干冒水口進(jìn)入濃水集水腔，再通過濃水出口排出，在高壓下通過所述立式反滲透膜組件和水平反滲透膜組件的清水進(jìn)入清水收集腔，再通過清水出口排出。
[0010]在本發(fā)明中，術(shù)語“高壓”通常是指壓力在I~8MPa的范圍內(nèi)。
[0011]優(yōu)選地，所述旋流入口可由2個(gè)或更多個(gè)的周向均布的弧形或直線型葉片構(gòu)成，葉片之間形成漸縮流線型通道，且葉片與所述殼體相切，安裝夾角為90度。
[0012]優(yōu)選地，所述外殼和所述防水透氣內(nèi)殼均為圓柱-圓錐-圓柱狀，所述圓錐段上大下小,最大橫截面直徑與最小橫截面直徑之比介于1.5~10。
[0013]優(yōu)選地，所述防水透氣內(nèi)殼和所述通氣管的壁面為防水透氣膜，利用網(wǎng)狀支架結(jié)構(gòu)固定于所述旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置上。
[0014]優(yōu)選地，所述通氣口與所述排水口直接通大氣，并與所述大氣腔相通。
[0015]優(yōu)選地，所述立式反滲透膜組件為圓柱網(wǎng)狀支架結(jié)構(gòu)，所述支架內(nèi)嵌入反滲透膜；所述水平反滲透膜組 件為圓環(huán)平板網(wǎng)狀支架結(jié)構(gòu)，所述支架內(nèi)也嵌入反滲透膜；所述反滲透膜一側(cè)為高壓原水，另一側(cè)為滲透清水；所述立式反滲透膜組件分別與所述水平反滲透膜組件、隔板及冒水口垂直安裝。
[0016]優(yōu)選地，所述旋流出口由2~8個(gè)與所述外殼相切的通道組成，所述通道進(jìn)出口截面積比介于0.5~2之間；所述旋流出口與所述外殼垂直安裝或與所述旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置軸線下方成銳角安裝。
[0017]在運(yùn)行時(shí)，原水經(jīng)由旋流入口進(jìn)入旋流加速腔，在大氣壓下流速逐漸增大，在旋流出口處速度達(dá)到最大值，沖擊到立式反滲透膜組件上給反滲透膜施加足夠壓力從而使清水透過反滲透膜，之后水流轉(zhuǎn)向上方，轉(zhuǎn)向動量轉(zhuǎn)化為一定高壓施加于水平反滲透膜組件，又有一部分清水透過反滲透膜，從而實(shí)現(xiàn)原水的凈化。本發(fā)明所述裝置利用常壓高速旋流流體轉(zhuǎn)向沖擊產(chǎn)生的高壓實(shí)現(xiàn)原水反滲透凈化，采用常規(guī)泵取代高壓泵并減少能量回收環(huán)節(jié)，可簡化水處理工藝、降低成本與系統(tǒng)要求、提高能量利用率，適用于海水、苦咸水的淡化，水的軟化處理，廢水處理以及食品、醫(yī)藥工業(yè)、化學(xué)工業(yè)的提純、濃縮、分離等領(lǐng)域
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:1、清水出口 ；2、清水收集腔；3、冒水口 ；4、濃水收集腔；5、外殼；6、防水透氣內(nèi)殼；7、旋流加速腔；8、旋流進(jìn)口 ；9、蓋板；10、殼體；11、原水進(jìn)口 ；12、通氣口 ；13、通氣管；14、進(jìn)液腔；15、大氣腔；16、濃水出口 ；17、隔板；18、立式反滲透膜組件；19、旋流出口 ；20、排水口 ；21、水平反滲透膜組件。
【具體實(shí)施方式】[0020]以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0021]實(shí)施例
[0022]圖1示意性示出一種旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置，包括:包括:進(jìn)液腔14，所述進(jìn)液腔14殼體10上方設(shè)置原水進(jìn)口 11，原水經(jīng)由所述原水進(jìn)口 11進(jìn)入所述進(jìn)液腔14后分散進(jìn)入若干個(gè)旋流入口 8，所述旋流入口 8上方設(shè)置蓋板9，所述蓋板9將所述旋流入口 8與所述進(jìn)液腔14隔開，所述蓋板9中心開孔，安裝通氣管13，所述通氣管13位于所述原水進(jìn)口 11中心，經(jīng)由通氣口 12與大氣相通；旋流加速腔7，所述旋流加速腔7由外殼5和防水透氣內(nèi)殼6包圍形成，所述防水透氣內(nèi)殼6中心腔體為大氣腔15，所述大氣腔15上方依次經(jīng)由所述通氣管13、所述通氣口 12與大氣相通，所述大氣腔15底部設(shè)置排水口 20，與大氣相通；旋流出口 19，所述旋流出口 19安裝于所述旋流加速腔7底部，高速旋流原水經(jīng)由所述旋流出口 19沖擊在立式反滲透膜組件18和水平反滲透膜組件21上轉(zhuǎn)向，經(jīng)由設(shè)置于隔板17上的若干冒水口 3進(jìn)入濃水集水腔4， 再通過濃水出口 16排出，在高壓下通過所述立式反滲透膜組件18和水平反滲透膜組件21的清水進(jìn)入清水收集腔2，再經(jīng)由清水出口 I排出。
[0023]所述旋流入口 8由4個(gè)周向均布的弧形葉片構(gòu)成，葉片之間形成漸縮流線型通道，且葉片與所述殼體5相切，安裝夾角為90度；
[0024]所述外殼5和所述防水透氣內(nèi)殼6均為圓柱+圓錐+圓柱狀，所述圓錐段上大下小,最大橫截面直徑與最小橫截面直徑之比分別為3和2。
[0025]所述防水透氣內(nèi)殼6和所述通氣管13的壁面為防水透氣膜，利用網(wǎng)狀支架結(jié)構(gòu)固定于所述旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置上。
[0026]所述立式反滲透膜組件18為圓柱網(wǎng)狀支架結(jié)構(gòu)，所述支架內(nèi)嵌入反滲透膜；所述水平反滲透膜組件21為圓環(huán)平板網(wǎng)狀支架結(jié)構(gòu)，所述支架內(nèi)也嵌入反滲透膜；所述立式反滲透膜組件18分別與所述水平反滲透膜組件21及隔板17垂直安裝。
[0027]所述旋流出口 19由4個(gè)與所述外殼5相切的通道組成，所述通道進(jìn)出口截面積比為I ;所述旋流出口 19與所述外殼5垂直安裝。
[0028]在本發(fā)明所述的旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置進(jìn)行海水淡化時(shí)，首先采用常規(guī)反滲透膜法海水淡化的預(yù)處理工藝對海水進(jìn)行預(yù)處理，之后將海水依次經(jīng)由原水入口
12、進(jìn)液腔14、旋流入口 8切向通入旋流加速腔7。由于防水透氣內(nèi)殼6與大氣相通，只允許氣體通過而阻擋大部分水通過，所以防水透氣內(nèi)殼6內(nèi)外側(cè)均為大氣壓力，透過的少量水從排水口 20排出裝置。海水在旋流加速腔7中壓強(qiáng)始終為大氣壓強(qiáng)，切向速度隨著外殼5和防水透氣內(nèi)殼6錐段直徑的減小而增大,在到達(dá)旋流出口 19的入口處速度達(dá)到最大值，經(jīng)由與外殼相切的旋流出口 19保持高速沖擊到立式反滲透膜組件18上給反滲透膜施加高壓使清水透過反滲透膜，之后濃水流轉(zhuǎn)向上方由冒水口 3進(jìn)入濃水收集腔4、由濃水出口 16排出裝置；轉(zhuǎn)向動量又轉(zhuǎn)化為一定高壓施加于水平反滲透膜組件21，又有一部分清水透過反滲透膜；透過反滲透膜的清水由清水收集腔2收集從清水出口 I排出。
[0029]通過采用相同的原理，可以采用實(shí)施例的裝置來進(jìn)行苦咸水的淡化，水的軟化處理，廢水處理以及食品、醫(yī)藥工業(yè)、化學(xué)工業(yè)的提純、濃縮、分離。
【權(quán)利要求】
1.一種旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置，包括: 進(jìn)液腔(14)，所述進(jìn)液腔(14)的殼體(10)上方設(shè)置原水進(jìn)口(11)，原水經(jīng)由所述原水進(jìn)口( 11)進(jìn)入所述進(jìn)液腔(14 )后分散進(jìn)入若干個(gè)旋流入口( 8 )，所述旋流入口( 8 )上方設(shè)置蓋板(9)，所述蓋板(9)將所述旋流入口(8)與所述進(jìn)液腔(14)隔開，所述蓋板(9)中心開孔以安裝通氣管(13 )，所述通氣管(13 )位于所述原水進(jìn)口( 11)中心，經(jīng)由通氣口( 12 )與大氣相通； 旋流加速腔(7)，所述旋流加速腔(7)由外殼(5)和防水透氣內(nèi)殼(6)包圍形成，所述防水透氣內(nèi)殼(6)中心腔體為大氣腔(15)，所述大氣腔(15)上方依次經(jīng)由所述通氣管(13)、所述通氣口(12)與大氣相通，所述大氣腔(15)底部設(shè)置排水口(20)，與大氣相通； 旋流出口(19)，所述旋流出口(19)安裝于所述旋流加速腔(7)底部，高速旋流原水經(jīng)由所述旋流出口(19)沖擊在立式反滲透膜組件(18)和水平反滲透膜組件(21)上轉(zhuǎn)向，經(jīng)由設(shè)置于隔板(17 )上的若干冒水口( 3 )進(jìn)入濃水集水腔(4 )，再通過濃水出口( 16 )排出，在高壓下通過所述立式反滲透膜組件(18)和水平反滲透膜組件(21)的清水進(jìn)入清水收集腔(2)，再通過清水出口(I)排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置，其特征在于，所述旋流入口(8)可由2個(gè)或更多個(gè)的周向均布的弧形或直線型葉片構(gòu)成，葉片之間形成漸縮流線型通道，且葉片與所述殼體(5)相切，安裝夾角為90度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置，其特征在于，所述外殼(5)和所述防水透 氣內(nèi)殼(6)均為圓柱-圓錐-圓柱狀，所述圓錐段上大下小，最大橫截面直徑與最小橫截面直徑之比介于1.5~10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置，其特征在于，所述防水透氣內(nèi)殼(6)和所述通氣管(13)的壁面為防水透氣膜，利用網(wǎng)狀支架結(jié)構(gòu)固定于所述旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置，其特征在于，所述通氣口(12)與所述排水口(20)直接通大氣，并與所述大氣腔(15)相通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置，其特征在于，所述立式反滲透膜組件(18)為圓柱網(wǎng)狀支架結(jié)構(gòu)，所述支架內(nèi)嵌入反滲透膜；所述水平反滲透膜組件(21)為圓環(huán)平板網(wǎng)狀支架結(jié)構(gòu)，所述支架內(nèi)也嵌入反滲透膜；所述反滲透膜一側(cè)為高壓原水，另一側(cè)為滲透清水；所述立式反滲透膜組件(18)分別與所述水平反滲透膜組件(21)、隔板(17)及冒水口(3)垂直安裝。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置，其特征在于，所述旋流出口(19)由2~8個(gè)與所述外殼(5)相切的通道組成，所述通道進(jìn)出口截面積比介于.0.5~2之間；所述旋流出口(19)與所述外殼(5)垂直安裝或與所述旋流沖擊轉(zhuǎn)向高壓反滲透水處理裝置軸線下方成銳角安裝。
【文檔編號】C02F1/44GK103951012SQ201410100043
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】馬慶芬, 盧輝, 李粵, 何文晉, 陳致水 申請人:海南大學(xué)