[发明专利]反渗透淡水设备（方案）

说明书

技术领域

本发明涉及用于海水净化和脱盐的反渗透淡水设备。 

背景技术

水脱盐是一种用于处理水的方法，其目的是将其中溶解盐类的浓度降低到一定含量范围(通常，降到1克/升)，在这种浓度下水变得适合于饮用和家庭使用。 

水能脱盐或是通过改变水的聚集状态(蒸馏或冻结)，或是通过不改变其聚集状态(电渗析、超滤或反渗透、离子交换、用有机溶剂萃取水、以结晶水或结晶水合物的形式萃取水、将水加热到一定温度、使离子吸着在多孔电极上、利用某些藻类在光中吸收盐类而在暗中将其释放的能力的生物法等)。 

渗透是物质穿过半透膜的扩散作用，该半透膜将溶液与纯溶剂，或者将两种不同浓度的溶液分开。半透膜是隔板，该隔板使小的溶剂分子通过，但对溶解物质的较大分子不可透过。在这种膜的两侧上的浓度仅能在溶剂单向扩散的情况下才等同。由于这个原因，所以渗透总是从纯溶剂转到溶液或者从稀溶液转到浓溶液。 

溶剂在渗透压的作用下流过膜。渗透压等于从溶液侧施加的外部过压，以使渗透停止，也就是说，产生渗透平衡条件。超过渗透压的过压可使渗透反向，或者促使溶剂的反向扩散。 

渗透效应偶而在工业中使用，例如，用于通过液体的反渗透净化高度矿化水。 

膜通常是用微孔无机材料或动物源制品制成板(片)或圆柱形(烛状物)的形式，但最常用人造和合成聚合物(纤维素酯类、聚酰胺类等)制成。粒子(分子)通过膜的最大尺寸在几微米到数百分之一微米的范围内。膜的分离能力(选择性)取决于其结构和理化性质、压 力、温度、待过滤的液体组分、及其它外部因素。 

相当大量的反渗透设备用来处理地下水源的微咸水。极大型设备被运用来处理大量的废水。较少量的设备被运用海水脱盐。

反渗透设备包括高压泵(产生50到100kg/cm²压力)，迫使含盐水穿过平膜或管状膜、或者用醋酸纤维素或聚酰胺树脂制的空心纤维，所述膜或空心纤维在高于渗透压的压力下能通过水分子，但不能通过溶于水中的盐类的水合离子。 

通常，许多公司制造的设备在组件的类型和单元及管线数量上不同，所用的单元及管线取决于各个组件所需的效率和输出。它们之间的差别在于它们对于低浓度(最高达1.5％)和高浓度(4.5％)的水脱盐的适用性。现代化设备设计成定期地或连续地运行。连续运行的设备仅在海水脱盐的应用场合使用。各设备单元能串联或并联相互连接，或者能采用组合连接。脱盐系统被开发成将热部件和反渗透部件组合，它们的组合影响水的最终成本和分离过程的成本。 

利用反渗透原理的设备对输入水的纯度提出很高要求，因为水中杂质引起膜的渗透性和选择性的快速退化。由于这个原因，这种类型的设备设计包括大量与脱盐过程无关的装置。尤其是，这适用于一些满足高标准的净化和过滤元件。 

现有技术脱盐设备以4500m³的日产量使用海水(参见V.N.Slesarenko，“脱盐设备”，DVGMA，海参崴，1999，第212-214页)。进入的盐浓度4.5％和温度29℃的海水流入第一净化单元。水下泵被置于为此而设置的井中，该水下泵通过管道将海水输送到沉淀槽中，该沉淀槽具有活动格栅和清除污泥和泥浆沉积物的装置。在这种粗净化之后，将水抽送到水制备单元中，在这里通过计量装置将硫酸和凝结剂添加到水中，并使水流过粗净化沙滤器。然后将水收集到蓄水池中，该蓄水池装有泵，以将沉积物从过滤器中排出并泵送海水穿过纸板过滤器。在水收集到蓄水池中之前，再次将水脱酸。在完成这个准备工作时，高压泵通过管道将水输送到脱盐膜单元中，该脱盐膜单元是根据两级原理设计的。四级使海水的原始浓度降低大约一半， 而泵通过管道输送海水经过三级则其中海水的浓度达到0.5％。因为留在这些单元中的盐水具有较高压力，所以该盐水的压力被用来驱动水轮机，所述水轮机又用来驱动高压泵。淡水被循环泵输送到聚积泵中，再从该聚积泵流到一单元，在这里通过脱碳和氯化使淡水达到饮用级。然后，水被浸灰并被收集用于长期贮存。 

从上述说明可以得出，设备包括相当大量的水的制备设备，因为要求所需的水净化度至少5微米。 

在大多数反渗透淡水制备设备中的脱盐膜单元由于它们的特殊设计而水平地布置。德国一些公司已研制出一种单级设备，该单级设备具有竖直的脱盐膜单元，并能日产1500m³饮用级水(参见V.N.Slesarenko，“脱盐设备”，DVGMA，海参崴，1999，第220页)。