專利名稱：深井水柱壓差淡凈化方法及其設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及深井水柱淡凈化方法及其設備。
原水淡(凈)化(包括海水淡化及苦水、咸水凈化)大量采用反滲透淡(凈)化膜法。該方法的流程為“輸水-預處理-高壓泵加壓-淡(凈)化-后處理-供水”。該流程中的“高壓泵加壓”這一環(huán)節(jié)的耗電將占據(jù)全流程成本的大部分，最高可達70～80％。據(jù)介紹美國的海水淡化成本每立方米達1.2美元，我國的海水淡化成本每立方米少則近10元，多則10幾元，最高可達20元。電費成本太高是制約世界各國和地區(qū)大量開發(fā)利用海淡水的主要原因。
耗電量太大的主要原因是海水淡化采用反滲透膜工藝時，必須要將進入淡化器的全部海水用電力水泵加壓到5MPa-6MPa(約50～60公斤力/平方厘米)，所產(chǎn)生的淡水量最高只有30％左右，而70％左右的濃液帶著巨大的能量全部被排走了。目前也有能量回收的，但還存在著兩個問題(1)能量回收裝置也需要投資成本和使用維護保養(yǎng)費用；(2)能量的回收、轉(zhuǎn)換、再利用還要打很大折扣。所以還不能根本解決問題。
本發(fā)明的目的是提供一種深井水柱壓差淡凈化方法及其設備，利用這種方法及其設備可顯著降低海水淡凈化成本。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的，提供一種深井水柱壓差淡凈化設備，該設備包括一從地面開挖下去的深井；一緊貼所述深井的壁安裝的深井壁防護層，所述防護層上端高出地面，并在高出地面的防護層的側(cè)壁上設有一個或一個以上的濃液水排放管；一安裝在所述深井壁防護層里的原水水柱及談凈化設備筒，所述設備筒上端高出所述防護層的上端，所述設備筒的外周壁與所述防護層的內(nèi)壁間存在一環(huán)形空間；一安裝在所述設備筒底部的淡凈水儲水罐，所述儲水罐通過大氣連通管與大氣連通；一密封安裝在所述儲水罐里的電動機；一由電動機驅(qū)動的淡凈水提升泵，所述提升泵分別連接有向儲水罐底部延伸的吸水管和向上延伸通過所述儲水罐并超出所述設備筒上端的淡凈水提升管；一淡凈水匯集管，所述匯集管的下端與所述儲水罐內(nèi)腔連通，所述匯集管的上端與所述大氣連通管連通；以及多個安裝在所述淡凈水儲水罐之上的淡凈化器，各談凈化器包括包裹著淡化膜的外殼，通過所述外殼進入所述淡化膜的原水入口，位于淡化膜中間、并通向所述匯集管或儲水罐的產(chǎn)水管，以及連通所述外殼內(nèi)腔與所述環(huán)形空間的濃液流出口。
在所述的深井水柱壓差淡凈化設備中，所述淡凈水提升泵安裝在所述儲水罐里。
在所述的深井水柱壓差淡凈化設備中，所述淡凈水提升泵安裝在所述儲水罐外側(cè)。
在所述的深井水柱壓差淡凈化設備中，所述淡凈化器是多級垂直串聯(lián)淡凈化器，它從上到下依次包括第一級淡凈化器、第二級淡凈化器和第三級淡凈化器，所述外殼包裹著各淡凈化器的外周和第三級淡凈化器的底端，所述原水入口位于第一級淡凈化器的上端，所述產(chǎn)水管依次通過各淡凈化器，所述濃液流出口位于所述外殼底部。
在所述的深井水柱壓差淡凈化設備中，所述淡凈化器是平行串聯(lián)淡凈化器，它包括安裝在同一水平面上的至少兩個淡凈化器，各淡凈化器通過原水連通管依次連通，其中，第一個淡凈化器上設有所述原水入口，而最后一個淡凈化器上設有濃液流出口。
在所述的深井水柱壓差淡凈化設備中，所述淡凈化器是單級淡凈化器，其中，所述原水入口設在各淡凈化器的上端，而濃液流出口設在各淡凈化器的下端。
在所述的深井水柱壓差淡凈化設備中，還設置一向所述設備筒加壓的水力機械。
本發(fā)明還提供一種深井水柱壓差淡凈化方法，它包括以下步驟(1)將原水注入安裝在一深井里的一原水水柱及淡凈化設備筒里；(2)利用深井水柱壓力與地面大氣壓力之間的壓差并利用安裝在所述設備筒深處的淡凈化器對原水進行淡凈化處理；(3)使淡凈化器產(chǎn)生的淡凈水流入安裝在所述淡凈化器下面的淡凈水儲水罐里，并將儲水罐里的淡凈水抽出以供使用；以及(4)使淡凈化器產(chǎn)生的濃液水流出所述設備筒外，并使?jié)庖核畯纳罹懦觥?br> 在所述的深井水柱壓差淡凈化方法中，使所述儲水罐內(nèi)腔處于大氣壓力下。
在所述的深井水柱壓差淡凈化方法中，利用設備筒里的原水水柱高度與濃液水水柱高度產(chǎn)生的壓差克服淡凈化器內(nèi)的阻力并使?jié)庖核畯纳罹懦觥?br> 在所述的深井水柱壓差淡凈化方法中，利用水力機械對進入所述設備筒的原水加壓。
本發(fā)明的優(yōu)點是，由于本發(fā)明充分利用深井水柱的自然壓力作為淡凈化動力，而不需要使用高壓泵加壓，因此只需傳統(tǒng)技術30％的電力就可獲得淡凈化了的優(yōu)質(zhì)水；由于電費占據(jù)用傳統(tǒng)技術淡凈化原水的大部分成本，因此本發(fā)明的淡凈化技術可大大降低淡凈化原水的成本，一般可降低40％至50％的成本。
下面將結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的實施例，以便更清楚地了解本發(fā)明的上述的和其它的特征和優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明一實施例的縱向剖視示意圖。
參看圖1，它示意地顯示了本發(fā)明提供的一種深井水柱壓差淡凈化設備。在一從地面27開挖下去的深井4里設有緊貼深井4的壁安裝的深井壁防護層2，防護層2的上端高出地面，并在高出地面的防護層2的側(cè)壁上設有一個或一個以上的濃液水排放管26。在深井壁防護層2里安裝一原水水柱及談凈化設備筒3，設備筒3內(nèi)灌滿原水并形成原水水柱，設備筒3的上端高出防護層2的上端，且設備筒3的外周壁與所述防護層2的內(nèi)壁間存在一環(huán)形空間1。
在設備筒3的底部安裝一淡凈水儲水罐22，儲水罐22通過大氣連通管10與大氣連通。在儲水罐22里通過隔離板28密封安裝一電動機23。此外，在儲水罐22里還安裝一淡凈水提升泵24，它由電動機23驅(qū)動。提升泵24上分別連接有吸水管25和淡凈水提升管14，吸水管25向儲水罐22底部延伸，而淡凈水提升管14向上延伸通過儲水罐22并超出設備筒3的上端。一淡凈水匯集管21的下端與儲水罐22內(nèi)腔連通，而其上端與大氣連通管(10)連通。此外，在設備筒的深處、在淡凈水儲水罐(22)之上還安裝著淡凈化器。
淡凈化器可以只是多級垂直串聯(lián)淡凈化器，它從上到下依次包括第一級淡凈化器18、第二級淡凈化器19和第三級淡凈化器20。其中，外殼11包裹著各淡凈化器18、19和20的外周和第三級淡凈化器20的底端，原水入口13位于第一級淡凈化器18的上端，產(chǎn)水管15位于淡化膜中間并依次通過各淡凈化器18、19和20并通向匯集管21或儲水罐22，而濃液流出口12位于外殼11底部并通向環(huán)形空間1。
淡凈化器也可以只是平行串聯(lián)淡凈化器17，它包括安裝在同一水平面上的至少兩個淡凈化器(圖中顯示了兩個)。其中，第一個淡凈化器29的外周和底端包裹著外殼11，第二個(或其它的)淡凈化器30的四周全包裹著外殼11。各淡凈化器通過原水連通管9依次連通。如此，原水入口13在第一個淡凈化器29的上端，產(chǎn)水管15位于各淡凈化器中的淡化膜中間并通向匯集管21或儲水罐22，而濃液流出口8設置在第二個(或其它的淡凈化器中的最后一個)淡凈化器上并通向環(huán)形空間1。
各淡凈化器還可以是單級淡凈化器16，它包括安裝在同一水平面上的至少兩個淡凈化器(圖中顯示了兩個)。其中，每一個淡凈化器16的外周和底端包裹著外殼11。如此，每一個淡凈化器16的上端是原水入口13，產(chǎn)水管15位于各淡凈化器16中的淡化膜中間并通向匯集管21或儲水罐22，而濃液流出口8設置在各外殼11的下端并通向環(huán)形空間1。
此外，在設備筒3里還可分別組合設置或同時設置單級淡凈化器16、平行串聯(lián)淡凈化器17和單級垂直串聯(lián)淡凈化器。
從圖1中可看到，原水水柱面5高于濃液水排放口水面6，它們的高度差可用來克服淡凈化器內(nèi)部的流動阻力和從濃液流出口7、8和12中流出濃液水的阻力。但為了更有利于克服以上兩項阻力，或因安裝位置的局限、而使原水水柱面5與濃液水排放口水面6高度差不夠時，還可設置一向所述設備筒3加壓的水力機械(未畫出)。
本發(fā)明的工作原理是，將原水放入設備筒3，由于各淡凈化器安裝在設備筒3的深處，承受著原水水柱的壓力，而儲水罐22通過連通管10與大氣連通，使儲水罐內(nèi)的壓力始終保持與大氣壓相同的壓力(0.098MPa)。由此使淡化膜外側(cè)處于深井水柱的壓力，淡化膜內(nèi)側(cè)的壓力幾乎與大氣壓相同，從而使淡化膜內(nèi)外形成很大的壓差，使原水(海水或苦咸水)獲得分離動力。這樣，原水從各淡凈化器的原水入口13進入，各淡凈化器的淡化膜在水柱壓力下透出淡(凈)水至產(chǎn)水管15，通過匯集管21或直接進入儲水罐22，再用提升泵24提升到地面27以上以供使用。而鹽分被擋在淡化膜外側(cè)，變成濃縮了的濃液水，從各濃液流出口流入環(huán)形空間1，再從濃液水排放管26排出。
權利要求
1．一種深井水柱壓差淡凈化設備，其特征在于，該設備包括一從地面(27)開挖下去的深井(4)；一緊貼所述深井(4)的壁安裝的深井壁防護層(2)，所述防護層(2)上端高出地面，并在高出地面的防護層(2)的側(cè)壁上設有一個或一個以上的濃液水排放管(26)；一安裝在所述深井壁防護層(2)里的原水水柱及談凈化設備筒(3)，所述設備筒(3)上端高出所述防護層(2)的上端，所述設備筒(3)的外周壁與所述防護層(2)的內(nèi)壁間存在一環(huán)形空間(1)，形成濃液水通道；一安裝在所述設備筒(3)底部的淡凈水儲水罐(22)，所述儲水罐(22)通過大氣連通管(10)與大氣連通；一密封安裝在所述儲水罐(22)里的電動機(23)；一由電動機(23)驅(qū)動的淡凈水提升泵(24)，所述提升泵(24)分別連接有向儲水罐(22)底部延伸的吸水管(25)和向上延伸通過所述儲水罐(22)并超出所述設備筒(3)上端的淡凈水提升管(14)；一淡凈水匯集管(21)，所述匯集管(21)的下端與所述儲水罐(22)內(nèi)腔連通，所述匯集管(21)的上端與所述大氣連通管(10)連通；以及多個安裝在所述淡凈水儲水罐(22)之上的淡凈化器，各談凈化器包括包裹著淡化膜的外殼(11)，通過所述外殼(11)進入所述淡化膜的原水入口(13)，位于淡化膜中間、并通向所述匯集管(21)或儲水罐(22)的產(chǎn)水管(15)，以及連通所述外殼(11)內(nèi)腔與所述環(huán)形空間(1)的濃液流出口。
2．如權利要求1所述的深井水柱壓差淡凈化設備，其特征在于，所述淡凈水提升泵(24)安裝在所述儲水罐(22)里。
3．如權利要求1所述的深井水柱壓差淡凈化設備，其特征在于，所述淡凈水提升泵(24)安裝在所述儲水罐(22)外側(cè)。
4．如權利要求1所述的深井水柱壓差淡凈化設備，其特征在于，所述淡凈化器是多級垂直串聯(lián)淡凈化器，它從上到下依次包括第一級淡凈化器(18)、第二級淡凈化器(19)和第三級淡凈化器(20)，所述外殼(11)包裹著各淡凈化器(18,19,20)的外周和第三級淡凈化器(20)的底端，所述原水入口(13)位于第一級淡凈化器(18)的上端，所述產(chǎn)水管(15)依次通過各淡凈化器(18,19,20)，所述濃液流出口(12)位于所述外殼(11)底部。
5．如權利要求1所述的深井水柱壓差淡凈化設備，其特征在于，所述淡凈化器是平行串聯(lián)淡凈化器(17)，它包括安裝在同一水平面上的至少兩個淡凈化器，各淡凈化器通過原水連通管(9)依次連通，其中，第一個淡凈化器上設有所述原水入口(13)，而最后一個淡凈化器上設有濃液流出口(8)。
6．如權利要求1所述的深井水柱壓差淡凈化設備，其特征在于，所述淡凈化器是單級淡凈化器(16)，其中，所述原水入口(13)設在各淡凈化器(16)的上端，而濃液流出口(7)設在各淡凈化器(16)的下端。
7．如權利要求4-6之一所述的深井水柱壓差淡凈化設備，其特征在于，還設置一向所述設備筒(3)加壓的水力機械。
8．一種深井水柱壓差淡凈化方法，其特征在于，它包括以下步驟(1)將原水注入安裝在一深井里的一原水水柱及淡凈化設備筒里；(2)利用深井水柱壓力與地面大氣壓力之間的壓差并利用安裝在所述設備筒深處的淡凈化器對原水進行淡凈化處理；(3)使淡凈化器產(chǎn)生的淡凈水流入安裝在所述淡凈化器下面的淡凈水儲水罐里，并將儲水罐里的淡凈水抽出以供使用；以及(4)使淡凈化器產(chǎn)生的濃液水流出所述設備筒外，并使?jié)庖核畯纳罹懦觥?br> 9．如權利要求8所述的深井水柱壓差淡凈化方法，其特征在于，使所述儲水罐內(nèi)腔處于大氣壓力下。
10．如權利要求9所述的深井水柱壓差淡凈化方法，其特征在于，利用設備筒里的原水水柱高度與濃液水水柱高度產(chǎn)生的壓差克服淡凈化器內(nèi)的阻力并使?jié)庖核畯纳罹懦觥?br> 11．如權利要求9或10所述的深井水柱壓差淡凈化方法，其特征在于，利用水力機械對進入所述設備筒的原水加壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種深井水柱壓差淡凈化方法及其設備,其是將原水注入安裝在一深井(4)里的設備筒(3)里;利用深井水柱壓力與地面大氣壓力之間的壓差并利用安裝在所述設備筒深處的淡凈化器(16－20)對原水進行淡凈化處理;使產(chǎn)生的淡凈水流入儲水罐(22)里,利用提升泵(24)將淡凈水抽出以供使用;而產(chǎn)生的濃液水通過排放管(26)排出。
文檔編號C02F1/44GK1324768SQ00115749
公開日2001年12月5日 申請日期2000年5月18日 優(yōu)先權日2000年5月18日
發(fā)明者顧志龍 申請人:顧志龍