專利名稱：正滲透膜反應(yīng)器及一體式海水淡化系統(tǒng)和海水淡化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海水淡化領(lǐng)域，具體的涉及一種正滲透膜反應(yīng)器及包括該正滲透膜反應(yīng)器的一體式海水淡化系統(tǒng)及相應(yīng)的海水淡化工藝。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)迅猛發(fā)展和人口的不斷增加，水的消耗量越來越大，淡水資源的短缺和污染已經(jīng)成為困擾當(dāng)今世界的一大難題。為了解決這一問題，全世界越來越重視海水淡化和污水的資源化。地球表面70. 8%的面積被水覆蓋，其中97. 5%的水資源是無法飲用的海水，因此通過淡化海水的方法得到淡水資源是一種戰(zhàn)略選擇。目前，海水淡化在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，很多沿海國家和地區(qū)都相繼建設(shè)了一大批海水淡化工程。據(jù)統(tǒng)計全球淡化裝機(jī)容量在過去5年內(nèi)以每年12%的平均速度增長，2010年底全球淡化產(chǎn)水規(guī)模已達(dá)65X 106m3/d0目前，海水淡化技術(shù)主要有以下四種蒸餾法，如多級閃蒸和多效蒸餾法進(jìn)行海水淡化。此方法需要加熱使水發(fā)生相變變成蒸氣，然后讓蒸氣冷凝收集，其缺陷是加熱過程能耗很大，成本較高；離子交換法，利用離子交換樹脂分離出淡水，其缺陷是離子交換樹脂容易飽和，樹脂再生需要耗費(fèi)大量酸堿，成本高；電滲析法，利用新型離子交換膜將海水分離為淡水和濃縮水；反滲透法，采用反滲透膜，對海水施加一個大于其滲透壓的外壓，推動海水中的純水通過反滲透膜，該方法簡單，但能耗還是較大，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種正滲透膜反應(yīng)器以及包括該正滲透膜反應(yīng)器的一體式海水淡化系統(tǒng)及相應(yīng)的海水淡化工藝，本發(fā)明采用正滲透膜工藝汲取海水中的淡水，利用納濾裝置的濃水作為汲取液，節(jié)省投資，成本低，運(yùn)行成本低。本發(fā)明的技術(shù)方案如下—種正滲透膜反應(yīng)器，所述正滲透膜反應(yīng)器包括一個大豎井，所述大豎井的底部設(shè)置有第一汲取液存儲池，在所述大豎井內(nèi)設(shè)置有隔離墻，所述隔離墻將所述大豎井分隔為蜂窩狀的子豎井，所述的子豎井包括一個存儲子豎井、一個交通子豎井和若干個正滲透膜子豎井；在每個所述的正滲透膜子豎井內(nèi)設(shè)置有正滲透膜單元；所述存儲子豎井與所述正滲透膜子豎井相連通，所述的正滲透膜子豎井與所述第一汲取液存儲池相連通，所述交通子豎井與所述第一汲取液存儲池相連通。在其中一個實(shí)施例中，所述的正滲透膜反應(yīng)器設(shè)置在低于海平面3(T200米的位置。在其中一個實(shí)施例中，所述的存儲子豎井和正滲透膜子豎井的上端封閉，所述交通子豎井上端開口，所述交通子豎井與大氣相通。
在其中一個實(shí)施例中，所述正滲透膜單元將所述正滲透膜子豎井分為上下兩室，在所述的正滲透膜子豎井的上室設(shè)置有第一海水進(jìn)口和與所述存儲子豎井相連通的第一濃水排放口，所述的正滲透膜子豎井的下室設(shè)置有第一汲取液進(jìn)口和與所述的第一汲取液存儲池相連通的第一汲取液出口。在其中一個實(shí)施例中，所述正滲透膜單元將所述正滲透膜子豎井分為左右兩室，在所述的正滲透膜子豎井的左室設(shè)置有海水進(jìn)口和與所述存儲子豎井相連通的濃水排放口，所述的正滲透膜子豎井的右室設(shè)置有與汲取液進(jìn)口和與所述的第一汲取液存儲池相連通的汲取液出口。在其中一個實(shí)施例中，所述的正滲透膜反應(yīng)器還包括海水預(yù)處理裝置。本發(fā)明的另一目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種一體式海水淡化系統(tǒng)，包括納濾裝置，還包括如上所述的正滲透膜反應(yīng)器，所述納濾裝置的第二濃水排放口與所述正滲透膜反應(yīng)器的正滲透膜子豎井的第一汲取液進(jìn)口相連通，所述納濾裝置的進(jìn)水口與所述正滲透膜反應(yīng)器的第一汲取液存儲池相連通。在其中一個實(shí)施例中，在所述正滲透膜反應(yīng)器的交通子豎井中設(shè)置有第一供水泵，所述第一供水泵用于將所述第一汲取液存儲池中的汲取液輸送至納濾裝置的進(jìn)水口。在其中一個實(shí)施例中，所述一體式海水淡化系統(tǒng)還包括第二汲取液存儲池，所述第二汲取液存儲池與所述納濾裝置的濃水排放口連通，所述第二汲取液存儲池與所述正滲透膜反應(yīng)器的正滲透膜子豎井的第一汲取液進(jìn)口相連通。在其中一個實(shí)施例中，所述納濾裝置設(shè)置在所述正滲透膜反應(yīng)器的交通子豎井中。本發(fā)明還提供一種一體式海水淡化工藝，所述海水淡化工藝包括正滲透工序和納濾工序所述正滲透工序通過正滲透膜反應(yīng)器完成；所述正滲透膜反應(yīng)器中設(shè)置有正滲透子豎井，所述正滲透子豎井設(shè)置有正滲透膜單元，所述正滲透膜單元采用納濾裝置產(chǎn)生的濃水作為汲取液，并且采用海水作為進(jìn)料液，所述濃水具有比海水高的滲透壓，海水中的一部分淡水透過正滲透膜與濃水形成稀釋的濃水后流入納濾裝置作為納濾裝置的進(jìn)水，而所述海水的剩余濃水排出正滲透膜單元；所述納濾工序通過納濾裝置完成；所述納濾裝置的進(jìn)水是所述正滲透膜反應(yīng)器所產(chǎn)生的稀釋的濃水，所述納濾裝置的濃水進(jìn)入正滲透膜反應(yīng)器作為正滲透膜單元的汲取液。本發(fā)明的有益效果是(I)本發(fā)明的一體式海水淡化系統(tǒng)設(shè)備成本低，運(yùn)行成本低，裝置所需的設(shè)備簡單，不需要設(shè)置外壓設(shè)備；(2)本發(fā)明的正滲透膜裝置采用納濾裝置的濃水作為汲取液，省去了配置汲取液的投資及設(shè)備，同時使得納濾裝置的濃水得到了有效利用；(3)本發(fā)明的一體式海水淡化系統(tǒng)操作簡單易行，易于建造，適用性廣。


以下結(jié)合具體附圖及具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1為本發(fā)明的正滲透膜反應(yīng)器的一個實(shí)施例的整體示意圖；圖2為圖1所示的正滲透膜反應(yīng)器的A-A的剖視圖；圖3為本發(fā)明的一體式海水淡化系統(tǒng)的一個實(shí)施例的整體示意圖；圖4為本發(fā)明的一體式海水淡化系統(tǒng)的另一個實(shí)施例的整體示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的正滲透膜反應(yīng)器以及包括該正滲透膜反應(yīng)器的一體式海水淡化系統(tǒng)及相應(yīng)的海水淡化工藝的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例一參見圖1和圖2，本發(fā)明提供一種正滲透膜反應(yīng)器，所述正滲透膜反應(yīng)器包括一個大豎井1，所述大豎井的底部設(shè)置有第一汲取液存儲池2，在所述大豎井內(nèi)設(shè)置有隔離墻，所述隔離墻將所述大豎井分隔為蜂窩狀的子豎井，所述的子豎井包括一個存儲子豎井3、一個交通子豎井4和若干個正滲透膜子豎井5 ;在每個所述的正滲透膜子豎井內(nèi)設(shè)置有單獨(dú)的正滲透膜單元6 ;所述存儲子豎井3與所述正滲透膜子豎井5相連通，所述的正滲透膜子豎井5與所述第一汲取液存儲池2相連通，所述交通子豎井4與所述第一汲取液存儲池2相連通。本實(shí)施例中，為了節(jié)省空間，將存儲子豎井3設(shè)置在大豎井I的中部位置，而存儲子豎井3和若干個正滲透膜子豎井5環(huán)繞存儲子豎井均勻設(shè)置。本實(shí)施例提供了一種正滲透膜反應(yīng)器，為了方便建造，該正滲透膜反應(yīng)器整體為一個大豎井，該大豎井的底部設(shè)置有第一汲取液存儲池，所述的第一汲取液存儲池用來存儲經(jīng)過正滲透膜反應(yīng)器處理后的稀釋后的汲取液；通過在大豎井中設(shè)置隔離墻可以將大豎井分為若干個功能子豎井，其中一個子豎井為存儲子豎井，所述存儲子豎井用來存儲經(jīng)過正滲透膜反應(yīng)器處理后的濃縮鹽水，其中一個子豎井為交通豎井，所述交通豎井用來將稀釋后的汲取液輸送至后續(xù)處理裝置或者直接回用；剩余的子豎井均設(shè)置為正滲透膜子豎井，在正滲透膜子豎井中設(shè)置正滲透膜單元，所述正滲透膜單元與所述正滲透膜子豎井緊密結(jié)合以防止漏水；為了使經(jīng)過正滲透膜反應(yīng)器處理后的濃水進(jìn)入存儲子豎井，存儲子豎井應(yīng)當(dāng)與正滲透膜子豎井連接，存儲子豎井應(yīng)當(dāng)與正滲透膜子豎井連接的位置應(yīng)當(dāng)設(shè)置在正滲透膜子豎井的底部；第一汲取液存儲池用來存儲經(jīng)過正滲透膜反應(yīng)器處理后的稀釋后的汲取液，因此第一汲取液存儲池應(yīng)當(dāng)與正滲透膜子豎井連接。本實(shí)施例中的汲取液可以是常用的汲取液，只要該汲取液具有高于海水的滲透壓即可。本實(shí)施例中的正滲透膜單元中的正滲透膜可以是任何類型的半透膜，只要它們可以允許溶劑如水等通過，但是控制各種類型的溶解溶質(zhì)(鈉鹽、鉀鹽、鎂鹽、鈣鹽、氯鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽以及其他鹽類，糖、蛋白質(zhì)和其他化合物)通過。所述正滲透膜可以組裝制作成各種結(jié)構(gòu)的組件，包括但不局限于中空纖維膜、管式膜、毛細(xì)管膜、平板膜和卷式膜。正滲透膜的材質(zhì)可以是有機(jī)材料也可以是無機(jī)材料。這些材料包括但不局限于醋酸纖維素，三醋酸纖維素、聚砜、聚四氟乙烯、聚酰胺、其他復(fù)合類型的材料、陶瓷材料。正滲透膜的結(jié)構(gòu)可以是不對稱結(jié)構(gòu)也可以是復(fù)合結(jié)構(gòu)(包括支撐膜和復(fù)合膜)。海水在重力作用下進(jìn)入正滲透膜反應(yīng)器，然后進(jìn)入正滲透膜子豎井的正滲透膜單元的一側(cè)；另一方面汲取液也通過重力作用進(jìn)入正滲透膜單元的另一側(cè)，汲取液具有比海水更高的滲透壓，驅(qū)使海水中至少一部分淡水通過正滲透膜流向汲取液的一側(cè)，汲取液由于增加了一部分淡水使得溶質(zhì)濃度降低形成稀釋的汲取液。本實(shí)施例中的正滲透膜反應(yīng)器產(chǎn)生兩種水一種是稀釋后的汲取液，另一種是濃縮鹽水。稀釋后的汲取液進(jìn)入第一汲取液存儲池通過交通豎井輸送至后續(xù)處理設(shè)備或者直接回用，海水的一側(cè)所形成的濃縮鹽水則進(jìn)入存儲子豎井，可以設(shè)置泵31將濃縮鹽水送至鹽水排放點(diǎn)。本發(fā)明的正滲透膜反應(yīng)器建造簡單，投資低，運(yùn)行費(fèi)用低，海水和汲取液進(jìn)入正滲透膜反應(yīng)器均依靠重力作用，并且正滲透膜不需要外壓。
較佳的，作為一種可實(shí)施方式，所述的正滲透膜單元6設(shè)置在低于海平面3(Γ200 米的位置。這樣有利于海水以及汲取液在重力的作用下進(jìn)入系統(tǒng)，并且可以利用深海水壓增加正滲透膜的膜通量。隨著正滲透膜反應(yīng)器的深度的增加，正滲透膜單元的正滲透膜的與海水接觸的一側(cè)所承受的水壓也不斷增加。
較佳的，作為一種可實(shí)施方式，所述的正滲透膜單元6設(shè)置在低于海平面40米的位置。此時，所述的正滲透膜子豎井的井口與海平面之間的垂直距離為10米，所述的正滲透膜子豎井的井底與海平面之間的垂直距離為40米。更優(yōu)的，所述的正滲透膜反應(yīng)器設(shè)置在深海中低于海平面40米的位置。
較佳的，作為一種可實(shí)施方式，所述的存儲子豎井3和正滲透膜子豎井5的上端封閉，所述交通子豎井4上端開口，所述交通子豎井4與大氣相通。所述的交通子豎井的上端與大氣相通，這樣第一汲取液存儲池2所承受的壓力就是大氣壓。當(dāng)正滲透膜反應(yīng)器設(shè)置在深海中時，可以利用管道伸入水底實(shí)現(xiàn)交通子豎井與大氣相通。
較佳的，作為一種可實(shí)施方式，所述正滲透膜單元6將所述正滲透膜子豎井5分為上下兩室，在所述的正滲透膜子豎井5的上室設(shè)置有第一海水進(jìn)口和與所述存儲子豎井相連通的第一濃水排放口，所述的正滲透膜子豎井的下室設(shè)置有第一汲取液進(jìn)口和與所述的第一汲取液存儲池相連通的第一汲取液出口?；蛘?，較佳的，作為一種可實(shí)施方式，所述正滲透膜單元將所述正滲透膜子豎井分為左右兩室，在所述的正滲透膜子豎井的左室設(shè)置有海水進(jìn)口 51和與所述存儲子豎井相連通的濃水排放口，所述的正滲透膜子豎井的右室設(shè)置有第一汲取液進(jìn)口和與所述的第一汲取液存儲池相連通的汲取液出口 52。本實(shí)施例中， 可以將正滲透膜單元設(shè)置在一個獨(dú)立的膜框架中，將整個獨(dú)立的膜框架安裝在正滲透膜子豎井中，這樣可以通過機(jī)械方式將正滲透膜單元吊至地面進(jìn)行保養(yǎng)和清洗。
較佳的，作為一種可實(shí)施方式，所述的正滲透膜反應(yīng)器還包括海水預(yù)處理裝置7。 這樣可以延長正滲透膜單元的使用壽命，延長保養(yǎng)時間。所述的海水預(yù)處理裝置可以是常用的過濾砂石、藻類等懸浮物的簡單過濾器。
實(shí)施例二
參見圖3，本實(shí)施例在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上提供一種一體式海水淡化系統(tǒng)，該海水淡化系統(tǒng)包括納濾裝置8和實(shí)施例一所述的正滲透膜反應(yīng)器，所述納濾裝置8的第二濃水排放口 81與所述正滲透膜反應(yīng)器的正滲透膜子豎井的第一汲取液進(jìn)口相連通，所述納濾裝置8的進(jìn)水口與所述正滲透膜反應(yīng)器的第一汲取液存儲池2相連通。本實(shí)施例將納濾裝置作為正滲透膜反應(yīng)器的后續(xù)處理裝置，將經(jīng)過正滲透膜反應(yīng)器處理后的稀釋的汲取液作為納濾裝置的進(jìn)水，而經(jīng)過納濾裝置處理后的濃水又可以作為正滲透膜反應(yīng)器的汲取液，形成了循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了水資源的最大化利用，使得產(chǎn)生的排放的污水達(dá)到最小化。本實(shí)施例中的納濾裝置可以是現(xiàn)有的市售的納濾裝置。
較佳的，作為一種可實(shí)施方式，在所述正滲透膜反應(yīng)器的交通子豎井4中設(shè)置有第一供水泵41，所述第一供水泵41用于將所述第一汲取液存儲池2中的稀釋的汲取液輸送至納濾裝置的進(jìn)水口。本實(shí)施例中，交通子豎井4與大氣相通，因此需要通過供水泵將稀釋后的汲取液送至納濾裝置。較佳地，所述供水泵可以是但不局限于柱塞泵、離心泵和隔膜泵。泵材質(zhì)可以是是任何材料，只要這種材料不會與稀釋的汲取液中的溶質(zhì)和溶劑發(fā)生反應(yīng)，而且，這種材料還必須能夠承受足夠的壓力。所述壓力泵提供的壓力必須足夠大，使溶劑能夠克服阻力透過納濾膜。
較佳的，作為一種可實(shí)施方式，所述一體式海水淡化系統(tǒng)還包括第二汲取液存儲池，所述第二汲取液存儲池與所述納濾裝置的濃水排放口連通，所述第二汲取液存儲池與所述正滲透膜反應(yīng)器的正滲透膜子豎井的第一汲取液進(jìn)口相連通。為了方便汲取液的存儲，本實(shí)施例設(shè)置了第二汲取液存儲池，所述第二汲取液存儲池用來存儲納濾裝置的濃水也就是存儲正滲透膜反應(yīng)器的汲取液。所述的第二汲取液存儲池設(shè)置在所述的正滲透膜反應(yīng)器的頂端。
參見圖4，所述納濾裝置8可以設(shè)置在地面上，只需要通過供水泵將稀釋的汲取液打入納濾裝置的進(jìn)水口即可。較佳的，作為一種可實(shí)施方式，參見圖3，所述納濾裝置8設(shè)置在所述正滲透膜反應(yīng)器的交通子豎井4中。此時，所述納濾裝置8的第二濃水排放口 81與所述正滲透膜反應(yīng)器的正滲透膜子豎井的第一汲取液進(jìn)口 51相連通，所述納濾裝置8的進(jìn)水口 82與所述正滲透膜反應(yīng)器的第一汲取液存儲池2相連通。這樣設(shè)置，所述納濾裝置的一側(cè)承受的壓力是大氣壓，而所述納濾裝置的另一側(cè)承受的壓力是水下壓力，兩側(cè)的壓差作為驅(qū)動力可以使得稀釋后的汲取液即納濾裝置的進(jìn)水通過納濾裝置而不需要額外施加外壓，這樣可以節(jié)省設(shè)備投資。本實(shí)施例中的納濾裝置產(chǎn)生兩種水一種是透過納濾膜的滲透水，可以作為飲用水，可以通過供水泵等裝置運(yùn)至指定位置；一種是納濾濃縮液即納濾裝置的濃水，可以通過供水泵運(yùn)至第二汲取液存儲池。
實(shí)施例三
本實(shí)施例提供一種一體式海水淡化工藝，所述海水淡化工藝包括正滲透工序和納濾工序
所述正滲透工序通過正滲透膜反應(yīng)器完成；所述正滲透膜反應(yīng)器中設(shè)置有正滲透子豎井，所述正滲透子豎井設(shè)置有正滲透膜單元，所述正滲透膜單元采用納濾裝置產(chǎn)生的濃水作為汲取液，并且采用海水作為進(jìn)料液，所述濃水具有比海水高的滲透壓，海水中的一部分淡水透過正滲透膜與汲取液形成稀釋的汲取液后流入納濾裝置作為納濾裝置的進(jìn)水， 而所述海水的剩余濃水排出正滲透膜單元；實(shí)施例一僅是一種實(shí)施方式，可以根據(jù)設(shè)計參數(shù)和實(shí)際情況設(shè)計其他結(jié)構(gòu)的豎井。
所述納濾工序通過納濾裝置完成；所述納濾裝置的進(jìn)水是所述正滲透膜反應(yīng)器所產(chǎn)生的稀釋的汲取液，所述納濾裝置的濃水進(jìn)入正滲透膜反應(yīng)器作為正滲透膜單元的汲取液。
所述正滲透工序的工藝過程是海水在重力作用下進(jìn)入預(yù)處理單元，使海水水質(zhì)達(dá)到正滲透膜單元的水質(zhì)要求后，在重力作用下進(jìn)入正滲透膜子豎井；由納濾裝置產(chǎn)生的濃水即汲取液通過重力作用進(jìn)入正滲透膜單元的另一側(cè)，由于汲取液具有比海水更高的滲透壓，使得海水中的至少一部分淡水通過正滲透膜流向汲取液的一側(cè)，海水中的一部分淡水透過正滲透膜與汲取液形成稀釋的汲取液后流入納濾裝置作為納濾裝置的進(jìn)水，而所述海水的剩余濃水排出正滲透膜單元。
所述正滲透工序可以在不同的工藝條件下運(yùn)行；所述海水和汲取液在正滲透膜表面上作用的方式既可以是靜態(tài)的也可以是錯流式的；所述溫度對工藝影響不大，所述溫度為4°C -50°C的溫度范圍運(yùn)行；所述海水和汲取液的pH值一般為2-11，較佳地，所述海水和汲取液的PH值為在6-8之間。較佳地，為了保持正滲透膜的結(jié)構(gòu)完整性，海水和汲取液兩種溶液做膜面上流動產(chǎn)生的水壓應(yīng)該低于正滲透膜的機(jī)械強(qiáng)度。
所述納濾工序的工藝過程是稀釋的汲取液從第一汲取液存儲池通過提升泵進(jìn)入納濾裝置作為納濾裝置的進(jìn)水，而納濾裝置產(chǎn)生的濃水又回流至正滲透膜反應(yīng)器作為汲取液。
在利用納濾工序進(jìn)行分離時，在一定的壓力下，稀釋的汲取液被引入與納濾裝置的納濾膜表面接觸。在與納濾膜表面接觸的過程中，稀釋的汲取液通過壓力泵或者其他方式獲得持續(xù)的壓力。這樣，在水壓的驅(qū)動下，稀釋的汲取液中的溶劑通過納濾膜進(jìn)入納濾膜滲透液收集器，或者稱為出水收集器。納濾膜能夠只允許稀釋的汲取液中的水通過而截留住溶質(zhì)。同時，通過納濾膜分離工藝方法分離后，汲取液和一些剩余的溶劑一起被收集。汲取液和一些剩余的溶劑可以被重新用作正滲透工序中的汲取液，從而減少配置汲取液所需的溶質(zhì)用量。
所述納濾膜可以組裝制作成各種結(jié)構(gòu)的組件，包括但不局限于中空纖維膜、管式膜、毛細(xì)管膜、平板膜和卷式膜。較佳地，所述納濾膜的材質(zhì)可以是有機(jī)材料也可以是無機(jī)材料。這些材料包括但不局限于醋酸纖維素，三醋酸纖維素、聚砜、聚四氟乙烯、聚酰胺、其他復(fù)合類型的材料、陶瓷材料。較佳地，所述納濾膜結(jié)構(gòu)可以是不對稱結(jié)構(gòu)也可以是包括支撐膜和復(fù)合膜的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
所述納濾工序可以在不同的工藝條件下運(yùn)行。較佳地，所述稀釋的汲取液在納濾膜表面上作用的方式一般是錯流式的。所述納濾工序中，其工藝溫度在4°C 50°C的溫度范圍運(yùn)行。稀釋的汲取液的PH值可以是2-11。較佳地，在一些具體應(yīng)用中，pH值范圍可以在 6-8之間或者是中性的。
正滲透是指水或者其他溶劑從較高水化學(xué)勢(或較低滲透壓)一側(cè)區(qū)域通過選擇透過性膜流向較低水化學(xué)勢(或較高滲透壓)一側(cè)區(qū)域的過程。在具有選擇透過性膜的兩側(cè)分別引入兩種具有不同滲透壓的溶液，一種為具有較低滲透壓的原料液(Feed solution),另一種為具有較高滲透壓的驅(qū)動液(Draw solution),正滲透正是利用了膜兩側(cè)溶液的滲透壓差作為驅(qū)動力，使得水或者其他溶劑能從原料液一側(cè)透過選擇透過性膜到達(dá)驅(qū)動液一側(cè)。
為了達(dá)到本發(fā)明的能產(chǎn)生滲透壓使目標(biāo)溶劑(純水)從海水中提取出來的目的，作為一種可實(shí)施方式，本實(shí)施例中，海水被引入與正滲透膜或者其他類似膜的一面接觸；濃度總是高于海水的汲取液被引入與正滲透膜或者其他類似膜的另外一面接觸。在這種由海水、正滲透膜和汲取液組成的系統(tǒng)中，兩種溶液的鹽濃度差異產(chǎn)生的滲透壓差就會成為系統(tǒng)的驅(qū)動力。在這種驅(qū)動力的作用下，海水中的純水就會透過正滲透膜進(jìn)入汲取液中，這樣汲取液中的溶劑增加而溶質(zhì)濃度降低。隨著汲取液中的溶劑量增加，汲取液被稀釋，成為稀釋的汲取液。然后，所述的稀釋的汲取液被收集起來并被輸送到納濾膜的一側(cè)，通過納濾膜分離工藝方法把稀釋的汲取液中的大部分溶劑提取出來成為最終產(chǎn)品。
本實(shí)施例中的海水也可以是苦咸水、廢水，包括工業(yè)廢水、市政廢水、含有離子和各種類型有機(jī)化合物的被污染的水溶液；也可以是污水處理廠的二級出水。本實(shí)施例的海水淡化工藝適用于多種水質(zhì)。經(jīng)過正滲透膜反應(yīng)器的濃縮鹽水可以收集后輸送至后續(xù)工藝使用，也可以進(jìn)一步處理生成含有單一溶質(zhì)或者多種溶質(zhì)的鹽水或沉淀，進(jìn)而重新利用作為礦物質(zhì)或者其他副產(chǎn)品。
最后，需要說明的是，在本專利文件中，諸如第一、第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用于將一個實(shí)體或者操作與另一個實(shí)體或者操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何關(guān)系或者順序。而且，在本專利文件中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體，其意在涵蓋而非排他性包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備，不僅包括這些要素，而且還包括沒有明確列出而本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠知曉的其他要素，或者還包括為這些過程、方法、物品或者設(shè)備所公知的必不可少的要素。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種正滲透膜反應(yīng)器，其特征在于 所述正滲透膜反應(yīng)器包括一個大豎井，所述大豎井的底部設(shè)置有第一汲取液存儲池，在所述大豎井內(nèi)設(shè)置有隔離墻，所述隔離墻將所述大豎井分隔為蜂窩狀的子豎井，所述的子豎井包括一個存儲子豎井、一個交通子豎井和若干個正滲透膜子豎井； 在每個所述的正滲透膜子豎井內(nèi)設(shè)置有正滲透膜單元； 所述存儲子豎井與所述正滲透膜子豎井相連通，所述的正滲透膜子豎井與所述第一汲取液存儲池相連通，所述交通子豎井與所述第一汲取液存儲池相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的正滲透膜反應(yīng)器，其特征在于 所述的正滲透膜單元設(shè)置在低于海平面3(T200米的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正滲透膜反應(yīng)器，其特征在于 所述的存儲子豎井和正滲透膜子豎井的上端封閉，所述交通子豎井上端開口，所述交通子豎井與大氣相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正滲透膜反應(yīng)器，其特征在于 所述正滲透膜單元將所述正滲透膜子豎井分為上下兩室，在所述的正滲透膜子豎井的上室設(shè)置有第一海水進(jìn)口和與所述存儲子豎井相連通的第一濃水排放口，所述的正滲透膜子豎井的下室設(shè)置有第一汲取液進(jìn)口和與所述的第一汲取液存儲池相連通的第一汲取液出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正滲透膜反應(yīng)器，其特征在于 所述正滲透膜單元將所述正滲透膜子豎井分為左右兩室，在所述的正滲透膜子豎井的左室設(shè)置有海水進(jìn)口和與所述存儲子豎井相連通的濃水排放口，所述的正滲透膜子豎井的右室設(shè)置有與汲取液進(jìn)口和與所述的第一汲取液存儲池相連通的汲取液出口。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的正滲透膜反應(yīng)器，其特征在于 所述的正滲透膜反應(yīng)器還包括海水預(yù)處理裝置。
7.一種一體式海水淡化系統(tǒng)，包括納濾裝置，其特征在于還包括權(quán)利要求1飛任意一項所述的正滲透膜反應(yīng)器，所述納濾裝置的第二濃水排放口與所述正滲透膜反應(yīng)器的正滲透膜子豎井的第一汲取液進(jìn)口相連通，所述納濾裝置的進(jìn)水口與所述正滲透膜反應(yīng)器的第一汲取液存儲池相連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一體式海水淡化系統(tǒng)，其特征在于 在所述正滲透膜反應(yīng)器的交通子豎井中設(shè)置有第一供水泵，所述第一供水泵用于將所述第一汲取液存儲池中的汲取液輸送至納濾裝置的進(jìn)水口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一體式海水淡化系統(tǒng)，其特征在于 所述一體式海水淡化系統(tǒng)還包括第二汲取液存儲池，所述第二汲取液存儲池與所述納濾裝置的濃水排放口連通，所述第二汲取液存儲池與所述正滲透膜反應(yīng)器的正滲透膜子豎井的第一汲取液進(jìn)口相連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、任意一項所述的一體式海水淡化系統(tǒng)，其特征在于 所述納濾裝置設(shè)置在所述正滲透膜反應(yīng)器的交通子豎井中。
11.一種使用權(quán)利要求7 10任意一項所述的一體式海水淡化工藝，其特征在于 所述海水淡化工藝包括正滲透工序和納濾工序 所述正滲透工序通過正滲透膜反應(yīng)器完成；所述正滲透膜反應(yīng)器中設(shè)置有正滲透子豎井，所述正滲透子豎井設(shè)置有正滲透膜單元，所述正滲透膜單元采用納濾裝置產(chǎn)生的濃水作為汲取液，并且采用海水作為進(jìn)料液，所述濃水具有比海水高的滲透壓，海水中的一部分淡水透過正滲透膜與濃水形成稀釋的濃水后流入納濾裝置作為納濾裝置的進(jìn)水，而所述海水的剩余濃水排出正滲透膜單元； 所述納濾工序通過納濾裝置完成；所述納濾裝置的進(jìn)水是所述正滲透膜反應(yīng)器所產(chǎn)生的稀釋的濃水，所述納濾裝置的濃水進(jìn)入正滲透膜反應(yīng)器作為正滲透膜單元的 汲取液。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種正滲透膜反應(yīng)器及一體式海水淡化系統(tǒng)和海水淡化工藝。該正滲透膜反應(yīng)器包括一個大豎井，所述大豎井的底部設(shè)置有第一汲取液存儲池，在所述大豎井內(nèi)設(shè)置有隔離墻，所述隔離墻將所述大豎井分隔為蜂窩狀的子豎井，所述的子豎井包括一個存儲子豎井、一個交通子豎井和若干個正滲透膜子豎井；該一體式海水淡化系統(tǒng)包括正滲透膜反應(yīng)器和納濾裝置，海水淡化工藝包括正滲透工序和納濾工序。本發(fā)明的一體式海水淡化系統(tǒng)操作簡單易行，易于建造，適用性廣。
文檔編號B01D61/58GK102974218SQ20121046481
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者段偉, 黃浩勇, 王效寧, 蔡軍剛 申請人:新加坡三泰水技術(shù)有限公司