RU2642658C2 - Устройство для опреснения морской воды - Google Patents

Устройство для опреснения морской воды Download PDF

Info

Publication number
RU2642658C2
RU2642658C2 RU2017119130A RU2017119130A RU2642658C2 RU 2642658 C2 RU2642658 C2 RU 2642658C2 RU 2017119130 A RU2017119130 A RU 2017119130A RU 2017119130 A RU2017119130 A RU 2017119130A RU 2642658 C2 RU2642658 C2 RU 2642658C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plunger
sea water
desalination
reverse osmosis
valve
Prior art date
Application number
RU2017119130A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017119130A (ru
Inventor
Павел Григорьевич Петрик
Original Assignee
Павел Григорьевич Петрик
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Павел Григорьевич Петрик filed Critical Павел Григорьевич Петрик
Priority to RU2017119130A priority Critical patent/RU2642658C2/ru
Publication of RU2017119130A publication Critical patent/RU2017119130A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2642658C2 publication Critical patent/RU2642658C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/08—Apparatus therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/138—Water desalination using renewable energy
    • Y02A20/144—Wave energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к устройствам для обработки морской воды по принципу обратного осмоса. Устройство для опреснения морской воды включает находящийся внутри закрепленного на рамной конструкции корпуса с всасывающим клапаном и клапаном для выпуска концентрата плунжерный насос, перемещение вертикально расположенного плунжера которого, содержащего работающий по принципу обратного осмоса скрученный в имеющий форму цилиндрической трубы рулон гибкий материал, представляющий собой мембрану обратного осмоса, в нижнее, выходящее за пределы корпуса положение, производится под действием его собственного веса, а подъем в верхнее положение осуществляется посредством гибкой связи, с одного конца соединяемой с находящимся со стороны нижнего торца плунжера подъемным приспособлением, а с другого конца - с источником однонаправленного прерывистого движения в виде преобразователя энергии морских волн. Технический результат - упрощение конструкции, повышение надежности. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к устройствам для обработки морской воды по принципу обратного осмоса и может быть использовано для изготовления опреснительных станций для получения пресной воды для сельского хозяйства, промышленности и коммунального хозяйства непосредственно на морском побережье.
Ограниченные ресурсы пресной воды и все возрастающий ее дефицит на планете приводят к необходимости разработки устройств и новых технологий для очистки и дальнейшего использования опресненной морской воды для питья, полива, в бытовых и промышленных целях. Удаление минеральных солей из морской воды до предела, близкого к содержанию их в дистиллированной воде (несколько мг/л), называется обессоливанием, а удаление солей до концентраций, допустимых при применении воды для питья (до 1 г/л), - опреснением.
Известен способ опреснения морской воды, включающий испарение и конденсацию водяного пара с применением устройства для его реализации, которое содержит теплообменники, системы оборотного водоснабжения, тепловой насос, вакуумную камеру, расположенные в ней вращающиеся криволинейные каналы (патент RU 2359917 C1, C02F 1/04, опубл. 27.06.2009, бюл. №18).
Недостатками этого способа и устройства являются сложность конструкции и необходимые для ее реализации большие капитальные и эксплуатационные затраты.
В патенте RU 2199377 C1, B01D 63/00, опубл. 27.02.2003, бюл. №6, описано устройство для очистки воды путем мембранного разделения, содержащее первичный контур рециркуляции концентрата, в котором находится, по меньшей мере, одна камера очистки в виде устройства деионизирования, при этом поток жидкости является регулируемым с помощью клапана, а контур рециркуляции снабжен сливным клапаном. Вырабатываемая устройством высокоочищенная вода предназначена для приготовления диализирующей жидкости.
Недостатком устройства является то, что его изготовление и эксплуатация требуют больших затрат, в результате чего оно имеет ограниченное применение. К тому же, дезинфицирующее действие полученных электролизом кислородных радикалов и стабилизация кристаллов соединений кальция и магния в жидкости после отключения камеры очистки сохраняются лишь временно.
Известна система для опреснения морской воды с помощью солнечной энергии, содержащая средство забора морской воды из водоема, испаритель-опреснитель с сборно-разборной теплопоглощающей кровлей и разбрызгивателем, средство для утилизации опресненной воды и технологическую обвязку, объединяющую указываемые элементы, в качестве испарителя-опреснителя используют естественный или искусственный водоем с соленостью воды выше солености исходной воды (патент RU 2034787 C1, C02F 1/14, опубл. 10.05.1995, бюл. №13).
В качестве недостатков известной системы можно назвать сложность конструкции, а также то, что для ее функционирования необходимо наличие дополнительных источников энергии, таких как гидроэлектростанция, ветровые электрогенераторы, солнечные батареи - аккумуляторы. Это повышает капитальные затраты на строительство и расходы на эксплуатацию сооружения, что увеличивает стоимость опресненной воды.
Известно устройство для опреснения морской воды с использованием солнечной энергии для непрерывной подачи тепла, содержащее систему очистки морской воды и систему опреснения морской воды, которая содержит солнечное термическое устройство для концентрирования солнечной энергии и сбора тепла, бак для хранения тепла солнечной энергии, нагреватель очищенной морской воды и, по меньшей мере, одну стадию мгновенного испарителя морской воды (патент RU 2603799 C1, C02F 1/14, опубл. 27.11.2016, бюл. №33).
Однако недостатком данного устройства является сложность конструкции, длительность процесса опреснения, высокая стоимость опресненной воды и большие расходы на эксплуатацию, низкая эффективность и ограниченное по времени применение, связанные с зависимостью от количества солнечных дней в году.
Существенно меньших затрат по сравнению с выпариванием, методами кристаллизации, ректификации и другими при опреснении морской воды требует применение метода обратного осмоса.
Известна установка обратного осмоса, содержащая, по меньшей мере, один модуль обратного осмоса со входом для очищаемой воды, выходом для концентрата, выходом для пермеата (патент RU 2317138 С2, B01D 61/08, опубл. 20.08.2008, бюл. №5). Однако данной установке для работы требуется источник электроэнергии, она сложна по конструкции и также требует больших затрат в процессе эксплуатации.
В техническом отношении указанная установка обратного осмоса является наиболее близкой предлагаемому изобретению и принята за прототип.
Перед изобретением была поставлена задача упрощения конструкции устройства, повышения его надежности, снижения стоимости опресненной воды и затрат на эксплуатацию, использования для его работы возобновляемых источников энергии в виде энергии морских волн, а также расширения арсенала используемых средств для опреснения морской воды.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции устройства, повышение его надежности, снижение стоимости опресненной воды и затрат на эксплуатацию, расширение потребительских свойств, использование для обеспечения работы устройства возобновляемых источников энергии в виде энергии морских волн, а также расширение арсенала применяемых средств для опреснения морской воды.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для опреснения морской воды (далее - устройстве), включающем находящийся внутри закрепленного на рамной конструкции корпуса с всасывающим клапаном и клапаном для выпуска концентрата плунжерный насос, перемещение вертикально расположенного плунжера которого, содержащего работающий по принципу обратного осмоса скрученный в имеющий форму цилиндрической трубы рулон гибкий материал, представляющий собой мембрану обратного осмоса, в нижнее, выходящее за пределы корпуса положение, в процессе занятия которого осуществляется всасывание во внутреннюю часть корпуса морской воды, производится под действием его собственного веса, а подъем в верхнее положение для создания необходимого для получения пермеата давления морской воды внутри корпуса осуществляется посредством гибкой связи, с одного конца соединяемой с находящимся со стороны нижнего торца плунжера подъемным приспособлением, а с другого конца соединяемой с источником однонаправленного прерывистого движения в виде преобразователя энергии морских волн.
Под плунжерным насосом понимают модуль, содержащий плунжер, а под плунжером - вытеснитель цилиндрической формы, длина которого намного больше его диаметра. Пермеат - очищенная жидкость, прошедшая сквозь мембрану. Концентрат - жидкость с повышенным содержанием примесей после прохождения части жидкости в виде пермеата через мембрану, работающую по принципу обратного осмоса.
На чертеже условно показано устройство для опреснения морской воды, общий вид.
Устройство содержит корпус 1 с всасывающим клапаном 2, плунжерный насос, включающий плунжер 3 с находящимся внутри него отверстием 4 для пермеата, находящееся внутри корпуса 1 пространство 5 для подлежащей опреснению морской воды, клапан 6 для выпуска концентрата, Г-образное подъемное приспособление, предназначенное для подъема плунжера 3 в верхнее положение и состоящее из горизонтальной части 7 и вертикальной части 8, выполненной с возможностью соединения гибкой связью 9 с источником однонаправленного прерывистого движения в виде преобразователя энергии морских волн (не показан). Устройство закреплено на рамной конструкции 10. Пунктирными линиями показано нижнее положение плунжера 3 при отсутствии воздействия посредством гибкой связи 9 со стороны источника однонаправленного прерывистого движения.
Для обеспечения герметичности пространства 5 и исключения зазора между плунжером 3 и корпусом 1 в нижней части корпуса применяют радиальное уплотнение в виде уплотнительного кольца, закладываемого в кольцевую проточку (не показано).
Устройство работает следующим образом.
Работа предлагаемого устройства основана на явлении обратного осмоса, которое предполагает создание в пространстве 5 с очищаемой морской водой высокого давления посредством плунжера 3. Уровень создаваемого плунжером 3 давления значительно превышает осмотическое давление, что позволяет пропускать морскую воду сквозь полупроницаемую мембрану (плунжер 3) и задерживать растворенные низкомолекулярные вещества.
При отсутствии прерывистого однонаправленного воздействия на вертикальную часть 8 подъемного устройства со стороны гибкой связи 9 плунжер 3 под действием собственного веса опускается в нижнее положение. За счет создаваемого в пространстве 5 разряжения оно через открытый всасывающий клапан 2 заполняется подлежащей опреснению морской водой.
Под влиянием морских волн гибкая связь 9 натягивается и воздействует на вертикальную часть 8 подъемного устройства, которая по направляющим (не показаны) перемещается вверх вместе с горизонтальной частью 7 и плунжером 3. При этом увеличивается давление воды в пространстве 5. Всасывающий клапан 2 закрывается, не давая опресняемой воде выйти наружу. В закрытом положении находится и клапан 6, подпираемый горизонтальной частью 7 приспособления для подъема плунжера 3 в верхнее положение.
Движение плунжера 3 вверх - вниз обеспечивает непрерывное попадание в пространство 5 внутри плунжера 3 очищенной (опресненной) морской воды.
Предлагаемым устройством предусматривается перекрестный поток опресняемой морской воды. При фильтрации поток морской воды движется параллельно поверхности мембраны, смывает накапливающийся на стенках мембраны осадок из задерживаемых частиц и уходит из пространства 5 через открытый клапан 6. Указанное позволяет снизить толщину слоя осадка на мембране. Используемый в устройстве плунжерный насос всасывает содержащую минеральные примеси морскую воду, которая после опреснения самотеком удаляется наружу из отверстия 4 внутри плунжера 3. Перекрестный поток жидкости (перекрестная фильтрация) уменьшает забиваемость мембраны, через которую проходит лишь небольшой процент морской воды (5-20%).
В предлагаемом нами техническом решении подъемное приспособление, предназначенное для подъема плунжера 3 в верхнее положение внутри корпуса 1, выполнено в виде Г-образной детали. Корпус устройства 1 изготавливают из стали. Плунжер 3, как правило, также выполняют из стали или используют для этого другой металл. Для удешевления устройства возможно изготовление плунжера 3 из пластического материала. Однако из-за того, что удельный вес пластических масс меньше удельного веса металла, плунжер 3 дополняют утяжелителем. Утяжелитель для расширения потребительских свойств устройства выполняют сменным. Для регулирования объема поступающей в пространство 5 морской воды и времени заполнения пространства 5 морской водой устройство выполняют с ограничителем движения плунжера 3 вниз.
Предлагаемое техническое решение обладает новизной, очевидным для специалистов не является, промышленно применимо.

Claims (8)

1. Устройство для опреснения морской воды, включающее находящийся внутри закрепленного на рамной конструкции корпуса с всасывающим клапаном и клапаном для выпуска концентрата плунжерный насос, перемещение вертикально расположенного плунжера которого, содержащего работающий по принципу обратного осмоса скрученный в имеющий форму цилиндрической трубы рулон гибкий материал, представляющий собой мембрану обратного осмоса, в нижнее, выходящее за пределы корпуса положение, производится под действием его собственного веса, а подъем в верхнее положение осуществляется посредством гибкой связи, с одного конца соединяемой с находящимся со стороны нижнего торца плунжера подъемным приспособлением, а с другого конца - с источником однонаправленного прерывистого движения в виде преобразователя энергии морских волн.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подъемное приспособление выполнено в виде Г-образной детали.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус выполнен из стали.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что плунжер выполнен металлическим.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что плунжер выполнен из пластического материала.
6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что плунжер содержит утяжелитель.
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что утяжелитель выполнен сменным.
8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выполнено с ограничителем движения плунжера вниз.
RU2017119130A 2017-05-31 2017-05-31 Устройство для опреснения морской воды RU2642658C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119130A RU2642658C2 (ru) 2017-05-31 2017-05-31 Устройство для опреснения морской воды

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119130A RU2642658C2 (ru) 2017-05-31 2017-05-31 Устройство для опреснения морской воды

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2017119130A RU2017119130A (ru) 2017-07-21
RU2642658C2 true RU2642658C2 (ru) 2018-01-25

Family

ID=59498371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017119130A RU2642658C2 (ru) 2017-05-31 2017-05-31 Устройство для опреснения морской воды

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2642658C2 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU623831A1 (ru) * 1973-08-17 1978-09-15 Предприятие П/Я А-1097 Устройство дл опреснени морской воды
EP0599281A2 (de) * 1992-11-27 1994-06-01 WAT WASSER- UND UMWELTTECHNIK GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Flüssigkeiten nach dem Prinzip der Umkehrosmose
RU2317138C2 (ru) * 2002-12-17 2008-02-20 Людвиг МИХЕЛЬБАХ Установка обратного осмоса
EA021822B1 (ru) * 2007-09-21 2015-09-30 ЭВОКУА УОТЕР ТЕКНОЛОДЖИЗ ЭлЭлСи Система опреснения морской воды
RU2605559C2 (ru) * 2014-12-10 2016-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" Способ опреснения морской воды

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU623831A1 (ru) * 1973-08-17 1978-09-15 Предприятие П/Я А-1097 Устройство дл опреснени морской воды
EP0599281A2 (de) * 1992-11-27 1994-06-01 WAT WASSER- UND UMWELTTECHNIK GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Flüssigkeiten nach dem Prinzip der Umkehrosmose
RU2317138C2 (ru) * 2002-12-17 2008-02-20 Людвиг МИХЕЛЬБАХ Установка обратного осмоса
EA021822B1 (ru) * 2007-09-21 2015-09-30 ЭВОКУА УОТЕР ТЕКНОЛОДЖИЗ ЭлЭлСи Система опреснения морской воды
RU2605559C2 (ru) * 2014-12-10 2016-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" Способ опреснения морской воды

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017119130A (ru) 2017-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Giwa et al. Brine management methods: Recent innovations and current status
Subramani et al. Treatment technologies for reverse osmosis concentrate volume minimization: A review
KR101749158B1 (ko) 삼투 분리 시스템 및 방법
US20150291463A1 (en) Apparatus and method for desalinating seawater
ES2620677T3 (es) Método para tratar agua usada para procesos industriales
WO2013033841A1 (en) Hybrid desalination system
EP1803689B1 (en) System for treating wastewater of an industrial plant, in particular of a power plant
RU2410336C2 (ru) Установка для очистки жидкости, способ промывки половолоконного фильтра и применение способа промывки половолоконного фильтра
CN101186407A (zh) 一种利用射流空化技术的海水淡化***
CN105417827A (zh) 一种化工废水处理设备及方法
JP2015077530A (ja) 造水方法および造水装置
CN104176847A (zh) 海水淡化技术
US10513446B2 (en) Depth exposed membrane for water extraction
RU2642658C2 (ru) Устройство для опреснения морской воды
CN103819040B (zh) 正渗透法工业污水处理设备及其工艺流程
CN101781041A (zh) 电膜法苦咸水淡化方法及其设备
CN208454726U (zh) 一种海上稠油热采高标准锅炉供给水处理***
CN207608448U (zh) 利用电站热能生产生活用水的海水淡化***
CN204325055U (zh) 一种风力发电海水淡化处理环保设备
CN104310627B (zh) 一种便携式抗堵塞生饮水器
CN203238078U (zh) 工业化规模海水淡化装置
CN104860459A (zh) 海水净化设备
CN204058116U (zh) 一种海水淡化***
CN201193207Y (zh) 一种利用射流空化技术的海水淡化***
CN212999357U (zh) 一种反渗透装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190601