RU2819674C1 - Method of purifying water from salt and impurities - Google Patents

Abstract

FIELD: water treatment.

SUBSTANCE: invention relates to methods of purifying sea water from salt using reverse osmosis technology and sea wave energy. Invention can be used for agricultural, industrial and domestic water supply. Method involves using a reverse osmosis module, a buoy with positive buoyancy, a high-pressure pump, a connecting cable and a bottom anchor. Buoy is connected to fixed vertical frame with possibility of relative movement of buoy and frame. Movable buoy is rigidly connected to the high-pressure pump housing, which supplies water to the reverse osmosis module. Frame is equipped with a fixed float rigidly connected to it and a high-pressure pump plunger rigidly connected to the frame. Fixed frame is connected by cable with bottom anchor.

EFFECT: improving operating reliability of the method in a wide range of water area surface level variation.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам очистки морской воды от соли с использованием технологии обратного осмоса и энергии морских волн. Изобретение позволяет использовать энергию колебаний поверхности пресных водоемов для очистки воды от загрязнений методом обратного осмоса. Изобретение может быть применимо для сельскохозяйственного, промышленного и бытового водоснабжения.The invention relates to methods for purifying sea water from salt using reverse osmosis technology and sea wave energy. The invention makes it possible to use the vibrational energy of the surface of fresh water bodies to purify water from contaminants using the reverse osmosis method. The invention may be applicable for agricultural, industrial and domestic water supply.

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, МПК C02F 1/04, опубл. 27.06.2009, бюллетень №18). Недостатками этого способа являются сложность конструкции и необходимость для его реализации больших капитальных и эксплуатационных затрат.There is a known method of desalination of sea water, including the evaporation and condensation of water vapor using a device for its implementation, which contains heat exchangers, circulating water supply systems, a heat pump, a vacuum chamber, and rotating curved channels located in it (patent RU 2359917, IPC C02F 1/04, published 06/27/2009, bulletin No. 18). The disadvantages of this method are the complexity of the design and the need for its implementation of large capital and operating costs.

Наиболее близким техническим решением к заявленному способу по совокупности признаков является способ опреснения морской воды, включающий обратноосмотический модуль, буй с положительной плавучестью, барабан с храповым механизмом, насос высокого давления, эластичную мембрану, соединенную с воздушной камерой, соединительные тросы и донный пригруз (патент RU 2787764, МПК C02F 1/04, опубл. 12.01.2023, бюллетень №2). Недостатком этого способа является сложность регулирования плавучести буя и натяжения троса храповым механизмом в зависимости от изменения уровня акватории моря при ветровых нагонах и приливно-отливных явлениях. Сложность конструкции объясняется также необходимостью использования воздушной камеры с воздуховодом и клапаном для предотвращения попадания морской воды в воздушную камеру. Чем сложнее конструкция способа, тем ниже надежность его работы.The closest technical solution to the claimed method in terms of the combination of features is a method for desalinating sea water, including a reverse osmosis module, a buoy with positive buoyancy, a drum with a ratchet mechanism, a high-pressure pump, an elastic membrane connected to an air chamber, connecting cables and a bottom weight (RU patent 2787764, IPC C02F 1/04, publ. 01/12/2023, bulletin No. 2). The disadvantage of this method is the difficulty of adjusting the buoyancy of the buoy and the tension of the cable using a ratchet mechanism depending on changes in the sea level during wind surges and tidal phenomena. The complexity of the design is also explained by the need to use an air chamber with an air duct and a valve to prevent sea water from entering the air chamber. The more complex the design of the method, the lower the reliability of its operation.

Технической задачей, стоящей перед изобретением, является создание несложного способа очистки воды от соли и загрязнений, позволяющего надежно работать при изменении уровня акватории моря или пресных водоемов, вызванного ветровыми нагонами и приливно-отливными явлениями.The technical challenge facing the invention is to create a simple method for purifying water from salt and contaminants, allowing it to operate reliably when the level of the sea or fresh water bodies changes caused by wind surges and tidal phenomena.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности работы способа в широком диапазоне изменения уровня поверхности акватории до 5 метров, путем использования скользящего по неподвижной вертикальной раме плавучего буя, жестко соединенного с корпусом насоса высокого давления.The technical result of the claimed invention is to increase the reliability of the method in a wide range of changes in water surface level up to 5 meters, by using a floating buoy sliding along a fixed vertical frame, rigidly connected to the body of a high-pressure pump.

Согласно изобретению, техническая задача решается, а технический результат достигается следующим образом. Способ очистки воды от соли и загрязнений включает использование обратноосмотического модуля, подвижного буя с положительной плавучестью, насоса высокого давления, соединительного троса и донного анкера. Подвижный буй с положительной плавучестью, жестко соединяют с корпусом насоса высокого давления. Подвижный буй с положительной плавучестью соединяют с неподвижной вертикальной рамой с возможностью относительного движения буя и рамы. К раме жестко прикрепляют плунжер насоса высокого давления.According to the invention, the technical problem is solved, and the technical result is achieved as follows. The method for purifying water from salt and contaminants includes the use of a reverse osmosis module, a movable buoy with positive buoyancy, a high-pressure pump, a connecting cable and a bottom anchor. A movable buoy with positive buoyancy is rigidly connected to the high-pressure pump housing. A movable buoy with positive buoyancy is connected to a fixed vertical frame with the possibility of relative movement of the buoy and frame. The plunger of the high-pressure pump is rigidly attached to the frame.

Изобретение поясняется чертежом (фиг.1), где представлен общий вид устройства.The invention is illustrated in the drawing (Fig. 1), which shows a general view of the device.

На фигуре обозначены следующие позиции:The following positions are indicated in the figure:

1 - подвижный буй с положительной плавучестью;1 - movable buoy with positive buoyancy;

2 - неподвижная вертикальная рама с направляющими для скольжения плавучего буя;2 - fixed vertical frame with guides for sliding the floating buoy;

3 - корпус насоса высокого давления, жестко соединенный с подвижным буем;3 - high pressure pump housing, rigidly connected to the movable buoy;

4 - неподвижный поплавок, жестко соединенный с рамой, для вертикальной фиксации рамы;4 - fixed float, rigidly connected to the frame, for vertical fixation of the frame;

5 - плунжер насоса высокого давления, жестко соединенный с рамой;5 - high pressure pump plunger, rigidly connected to the frame;

6 - трос;6 - cable;

7 - донный вакуумный анкер или тяжелый груз;7 - bottom vacuum anchor or heavy load;

8 - всасывающий трубопровод с обратным клапаном;8 - suction pipeline with check valve;

9 - нагнетательный трубопровод с обратным клапаном.9 - discharge pipeline with check valve.

Способ очистки воды от соли и загрязнений (фиг.1) реализуется следующим образом.The method of purifying water from salt and contaminants (Fig. 1) is implemented as follows.

Буй с положительной плавучестью (1) размещают на поверхности акватории моря или пресного водоема. Буй (1) соединяют с неподвижной вертикальной рамой (2) с возможностью относительного движения буя (1) и рамы (2). Высоту вертикальной рамы выбирают в зависимости от амплитуды колебаний поверхности акватории. Буй (1) жестко связывают с корпусом насоса высокого давления (3). Раму (2) снабжают неподвижным жестко соединенным с ней поплавком (4) и жестко связанным с рамой плунжером насоса высоко давления (5). Поплавок (4) необходим для вертикальной фиксации рамы (2). Раму (2) тросом (6) соединяют с донным анкером (7). Донный анкер (7) выполняют в виде тяжелого груза или кессона (вакуумного анкера). Корпус насоса высокого давления (3) снабжают всасывающим (8) и нагнетательным (9) трубопроводами с обратными клапанами. Морскую или загрязненную пресную воду под высоким давлением, достаточным для работы обратноосмотических опреснительных мембран, при волновом воздействии на подвижный буй (1), подают из корпуса насоса (3) через нагнетательный трубопровод (9) в сборный коллектор, а затем в обратноосмотический модуль для получения очищенной воды.A buoy with positive buoyancy (1) is placed on the surface of a sea or fresh water body. The buoy (1) is connected to a fixed vertical frame (2) with the possibility of relative movement of the buoy (1) and the frame (2). The height of the vertical frame is selected depending on the amplitude of vibrations of the surface of the water area. The buoy (1) is rigidly connected to the high pressure pump housing (3). The frame (2) is equipped with a stationary float (4) rigidly connected to it and a high-pressure pump plunger (5) rigidly connected to the frame. The float (4) is necessary for vertical fixation of the frame (2). The frame (2) is connected with a cable (6) to the bottom anchor (7). The bottom anchor (7) is made in the form of a heavy load or a caisson (vacuum anchor). The high-pressure pump housing (3) is equipped with suction (8) and discharge (9) pipelines with check valves. Sea or contaminated fresh water under high pressure, sufficient for the operation of reverse osmosis desalination membranes, under wave action on a movable buoy (1), is supplied from the pump housing (3) through the discharge pipeline (9) into the collecting manifold, and then into the reverse osmosis module to obtain purified water.

При волнении поверхности акватории буй (1) совершает возвратно-поступательные движения вверх и вниз. При движении буя (1) вниз за счет собственного веса буя происходит всасывание окружающей воды в корпус насоса (3). При движении буя (1) вверх происходит нагнетание воды за счет выталкивающей силы морской воды, действующей на буй (1), и перемещения плунжера (5) внутри корпуса насоса (3).When the surface of the water area is rough, the buoy (1) makes reciprocating movements up and down. When the buoy (1) moves downwards, due to the buoy's own weight, the surrounding water is sucked into the pump housing (3). When the buoy (1) moves upward, water is pumped due to the buoyant force of sea water acting on the buoy (1) and the movement of the plunger (5) inside the pump housing (3).

Заявленное техническое решение позволяет упростить реализацию способа очистки воды от соли и загрязнений и сделать его более надежным при изменениях уровня свободной поверхности акватории, вызванных нагонными или приливно-отливными явлениями. Это возможно благодаря перемещению подвижного плавучего буя, жестко связанного с корпусом насоса высокого давления, относительно вертикальной неподвижной рамы, жестко связанной с плунжером насоса высокого давления. Высоту неподвижной рамы, плунжера и корпуса насоса выбирают в зависимости от амплитуды колебаний поверхности акватории. С дном акватории неподвижную вертикальную раму связывают анкером при помощи троса.The claimed technical solution makes it possible to simplify the implementation of the method of purifying water from salt and contaminants and make it more reliable in case of changes in the level of the free surface of the water area caused by surge or tidal phenomena. This is possible due to the movement of a movable floating buoy, rigidly connected to the body of the high-pressure pump, relative to a vertical fixed frame, rigidly connected to the plunger of the high-pressure pump. The height of the fixed frame, plunger and pump casing is selected depending on the amplitude of vibrations of the surface of the water area. A fixed vertical frame is connected to the bottom of the water area with an anchor using a cable.

Claims (1)

Способ очистки воды от соли и загрязнений, включающий использование обратноосмотического модуля, буя с положительной плавучестью, насоса высокого давления, соединительного троса и донного анкера, отличающийся тем, что буй соединяют с неподвижной вертикальной рамой с возможностью относительного движения буя и рамы, подвижный буй жестко связывают с корпусом насоса высокого давления, который подает воду в обратноосмотический модуль, раму снабжают неподвижным жестко соединенным с ней поплавком и жестко связанным с рамой плунжером насоса высокого давления, неподвижную раму соединяют тросом с донным анкером.A method for purifying water from salt and contaminants, including the use of a reverse osmosis module, a buoy with positive buoyancy, a high-pressure pump, a connecting cable and a bottom anchor, characterized in that the buoy is connected to a stationary vertical frame with the possibility of relative movement of the buoy and frame, the movable buoy is rigidly connected with the body of the high-pressure pump, which supplies water to the reverse osmosis module, the frame is equipped with a stationary float rigidly connected to it and a plunger of the high-pressure pump rigidly connected to the frame; the stationary frame is connected by a cable to the bottom anchor.