[发明专利]一种液体加压与压力势能回收的成套装备

说明书

本发明涉及一种液体加压与压力势能回收的成套装备，包括反渗透膜组和具有压力势能回收的液体加压装置，所述液体加压装置包括浓水缸、原水缸和液压缸；所述浓水缸内设有第一活塞以及与第一活塞连接的第一活塞杆，所述原水缸内设有第二活塞以及与第二活塞连接的第二活塞杆，所述液压缸内设有第三活塞以及与第三活塞连接的第三活塞杆，所述第一活塞杆、第二活塞杆和第三活塞杆连接在一起。本发明可以应用于膜法海水淡化、城市垃圾液处理、造纸废水零排放等水处理工程，具有输出压力高、势能回收效率高、运行设备利用率高等特点。

技术领域

本发明涉及一种液体加压与压力势能回收的成套装备，属于水处理技术领域。

背景技术

在水处理领域（包括膜法海水淡化、城市垃圾液处理、造纸废水零排放等）的一个重要目标是降低运行成本，而在运行成本的构成中能耗所占的比重最大，所以降低能耗是降低水处理运营成本最有效的途径。

以膜法海水淡化工程应用为示例，反渗透海水淡化是目前海水淡化的主流技术之一，即使用反渗透膜来实现海水中所含的离子与水分子的分离，此时反渗透膜排出的浓水中仍含有极高的压力势能，如果直接排放，必然会造成极大的能量浪费。

为了降低能耗，也是降低海水淡化的生产成本，自20世纪70年代以来，各种形式的能量回收装置也相继出现。最早的能量回收装置是水力透平式，其原理是通过一根转轴连接两个叶轮，全部封装在一个壳体中，浓水流过叶轮时冲击叶片推动叶轮转动，从而驱动一根透平轴旋转。透平轴直接带动增压泵工作输出机械功。高压泵与透平增压泵两级串联完成原海水的压力提升，通过透平增压降低高压泵的电机动力消耗。但是，由于浓水的能量要经过“水压能-机械能-水压能”两步转换，增加了机械能损耗，效率较低。

在20世纪80年代，出现了一种有效的能量回收技术，其工作原理是“功交换”，通过界面或隔离物，直接把高压浓盐水的压力传递给进料海水，过程得到简化，只需要经过“水压能-水压能”一步能量转换，能量回收效率可得到提高。但是，采用压力交换方式的能量回收装置，虽然原理简单但其结构和制造工艺复杂、制造成本高，同时也不能解决浓水与原水的掺混问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提出一种高效液体加压与压力势能回收的成套装备，可以应用于膜法海水淡化、城市垃圾液处理、造纸废水零排放等水处理工程，低成本制得净水。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种液体加压与压力势能回收的成套装备，包括反渗透膜组和具有压力势能回收的液体加压装置，所述反渗透膜组具有原水进口、浓水出口和净水出口；所述液体加压装置包括浓水缸、原水缸和液压缸；所述浓水缸内设有第一活塞以及与第一活塞连接的第一活塞杆，所述第一活塞将浓水缸分隔成两个封闭的第一浓水腔和第二浓水腔；所述原水缸内设有第二活塞以及与第二活塞连接的第二活塞杆，所述第二活塞将原水缸分隔成两个封闭的第一原水腔和第二原水腔；所述液压缸内设有第三活塞以及与第三活塞连接的第三活塞杆，所述第三活塞将液压缸分隔成两个封闭的第一液压腔和第二液压腔；所述第一活塞杆、第二活塞杆和第三活塞杆彼此连接在一起；所述液体加压装置具有第一原水腔进水、第二原水腔与反渗透膜组的原水进口连接、第一浓水腔与反渗透膜组的浓水出口连接、第二浓水腔排水、第一液压腔进油、第二液压腔出油的第一工作状态，以及第一原水腔与反渗透膜组的原水进口连接、第二原水腔进水、第一浓水腔排水、第二浓水腔与反渗透膜组的浓水出口连接、第一液压腔出油、第二液压腔进油的第二工作状态；在使用时，所述液体加压装置在第一工作状态、第二工作状态之间交替切换。

本发明中液体加压装置作为核心装备，分别以海水、城市垃圾液和造纸废水等作为原水，可以应用于膜法海水淡化、城市垃圾液处理、造纸废水零排放等水处理工程。本发明带来的有益效果如下：1）本发明中浓水缸、原水缸和液压缸分别独立设置，因此不会产生液压油污染水质，也避免了浓水、原水的掺混问题。2）本发明中原水缸不论是在进程还是回程均向反渗透膜组供应高压原水，进程回程均满负荷运行做功，浓水缸、液压缸在运行过程中也同理往复均做功，设备运行利用率提升了近一倍。