СПОСОБ ОПРЕСНЕНИЯ МОРСКОЙ ВОДЫ Российский патент 2016 года по МПК C02F1/44 B01D61/06 

Изобретение относится к опреснению морских вод путем обратного осмоса и может быть использовано для создания опреснительных установок, обеспечивающих на постоянной основе питьевой водой локальных потребителей в регионах, не имеющих централизованного водоснабжения.

Известен способ опреснения морской воды путем дистилляции с использованием дешевой энергии низкотемпературного ядерного синтеза, заключающийся в заборе и испарении морской воды с последующей конденсацией пара и получении воды за счет использования дешевой энергии низкотемпературного ядерного синтеза [RU 2292304 C2 МПК6 C02F 1/04, G21B 1/00, опубл. 27.01.2007].

Основными недостатками известного способа являются большой расход энергии, затрачиваемой на выпаривание воды, высокая стоимость установки низкотемпературного ядерного синтеза, повышенная опасность для окружающей среды в случае возникновения нештатных ситуаций.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению (прототипом) по наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при этом результату является способ опреснения морской воды методом обратного осмоса, предусматривающий предварительную очистку морской воды, прокачкой ее насосами низкого давления через фильтры, затем прокачку насосами высокого давления очищенной соленой воды через обратноосмотические мембраны [Desalination method and desalination apparatus. Kihara Masahiro, Nakanishi Takayuki, Kitade Tamotsu. Заявка 1329425 ЕПВ, МПК ⁷ C02F 1/44, B01D 61/02. TORAYIND, INC.. №02250358.5; Заявл. 18.01.2002; Опубл. 23.07.2003. Англ.].

Недостатком прототипа является то, что для работы обратноосмотических опреснительных установок также требуется дополнительные затраты на электрическую или иную энергию привода насосов, получаемую, как правило, из невозобновляемых источников энергии. Это приводит к увеличению стоимости конечного продукта - пресной воды.

Технической задачей, стоящей перед изобретением, является создание несложного способа опреснения морской воды без применения стороннего источника энергии. В качестве источника энергии в предлагаемом способе опреснения морской воды используется энергия приливов и отливов морей.

Технический результат - повышение энергоэффективности способа опреснения морской воды, снижение стоимости конечного продукта (пресной воды) путем использования энергии морских приливов и отливов для привода насосов.

Согласно изобретению техническая задача решается следующим образом. Способ опреснения морской воды включает предварительную очистку соленой воды, путем прокачивания ее мембранным насосом низкого давления через предварительный фильтр, опреснение морской воды на обратноосмотической мембране, путем прокачивания через нее очищенной на предварительном фильтре соленой воды насосом высокого давления. Насосы низкого и высокого давления приводят в действие энергией морских приливов и отливов, преобразуя ее в энергию гидравлического удара на гидротаранных установках [Овсепян В.М. Гидравлический таран и таранные установки. - М.: Машиностроение, 1968, 210 с.], приводящих в действие мембранные насосы низкого и высокого давления, являющиеся неотъемлемыми частями гидротаранных установок. Гидротаранные установки делят на две части и размещают под углом 180 градусов друг к другу в теле дамбы, перегораживающей морской залив или бухту, с целью создания необходимого для работы гидротаранных установок перепада напора морской воды во время приливов и отливов. Во время прилива работает первая часть гидротаранных установок. Во время отлива напор морской воды создается с другой стороны дамбы и в этот период работает вторая часть гидротаранных установок, расположенных в теле дамбы под углом 180 градусов к первым. Мембраны насосов размещают на одном жестком штоке передающем усилие от давления, вызванного гидравлическим ударом в гидротаранной установке. Мембраны насосов низкого давления выполняют большего диаметра, чем мембраны насосов высокого давления. Мембраны насосов низкого давления выполняют в виде подвижных в радиальном направлении частей напорных трубопроводов гидротаранных установок, воспринимающих энергию гидравлического удара в напорных трубопроводах. На выходе мембранных насосов устанавливают пневмогидравлические аккумуляторы для сглаживания пульсаций давления, вызванных неравномерностью работы гидротаранных установок. Предварительные фильтры и обратноосмотические мембраны в процессе эксплуатации загрязняются. Для очистки предварительных фильтров и обратноосмотических мембран от накапливающихся со временем загрязнений используют метод пульсирующего давления [http://www.membrane.msk.ru/books/?id_b=10&id_bp=216]. Для этого пневмогидравлические аккумуляторы временно исключают из схемы работы опреснительных установок, используя запорную арматуру и обводные трубопроводы. Морскую воду от мембранных насосов в пульсирующем режиме напрямую подают на предварительные фильтры и обратноосмотические мембраны, стряхивая, таким образом, с них накопившиеся загрязнения.

На чертеже представлена схема осуществления способа.

Способ опреснения морской воды реализуется следующим образом. На гидротаранных установках 1, размещенных в теле дамбы 2 перпендикулярно к ней и жестко скрепленных с морским дном анкерами 4, принудительно инициируют гидравлический удар путем открытия ударных клапанов 3. Ударные клапаны 3 открывают в гидротаранных установках, размещенных с той стороны дамбы, где обеспечивается подпор морской воды во время приливов. Другая часть гидротаранных установок 1 во время приливов не работает и включается только во время отливов, также путем открытия ударных клапанов 3. При этом первая часть гидротаранных установок 1 не функционирует во время отливов. Дамбу 2 выполняют, намывая местный грунт в мягкие рукавные синтетические оболочки, или иным доступным способом. Возникающее при гидравлическом ударе давление в гидротаранных установках 1 приводит в действие мембранные насосы низкого давления 5, предварительно заполненные морской водой по трубопроводу 15. Под действием ударного давления открываются напорные клапаны 6, морская вода перемещается в пневмогидравлические аккумуляторы 7, предназначенные для сглаживания пульсаций давлений, вызванных работой гидротаранных установок 1. В это же время морская вода из пневмогидравлических аккумуляторов 7, пропущенная через фильтры предварительной очистки 8, заполняет полость насосов высокого давления 9, через всасывающие клапаны 10. Затем приобретает энергию в насосе высокого давления и поступает через нагнетательные клапаны 11 в пневмогидравлические аккумуляторы 12. Из пневмогидравлических аккумуляторов 12, также предназначенных для сглаживания пульсаций давления, предварительно очищенная морская вода под высоким давлением поступает на обратноосмотические мембраны 13, где и происходит разделение потока на пермеат 19 и концентрат 18, т.е. осуществляется процесс опреснения морской воды. При снижении давления в автоматически работающих гидротаранных установках 1 происходит обратный ход мембран насосов 5 и 9, всасывание морской воды через открытые всасывающие клапаны 14 и 10 в полости мембранных насосов низкого 5 и высокого 9 давлений, соединенных между собой жесткими штоками 16. На пневмогидравлических аккумуляторах 7 устанавливают автоматически работающие регуляторы давления до себя 17 для сбрасывания лишнего объема воды из пневмогидравлических аккумуляторов 7 на электрогенератор 20, так как производительности мембранных насосов низкого 5 и высокого 9 давления не равны.

Использование заявленного технического решения обеспечивает автономную работу установок для опреснения морской воды без подвода дополнительной энергии извне. Для работы опреснительных установок используется энергия морских приливов и отливов, что позволяет применять их в удаленных от централизованного энергоснабжения прибрежных территориях.

Изобретение относится к опреснению морских вод путем обратного осмоса и может быть использовано для создания опреснительных установок, обеспечивающих на постоянной основе питьевой водой локальных потребителей в регионах, не имеющих централизованного водоснабжения. Способ опреснения морской воды включает предварительную очистку соленой воды путем прокачивания ее насосом низкого давления через предварительный фильтр, опреснение морской воды на обратноосмотической мембране путем прокачивания через нее очищенной на предварительном фильтре соленой воды насосом высокого давления. Насосы низкого и высокого давления приводят в действие энергией морских приливов и отливов, преобразуя ее в энергию гидравлического удара на гидротаранных установках, приводящих в действие мембранные насосы низкого и высокого давления, являющиеся неотъемлемой частью гидротаранных установок. Гидротаранные установки размещают под углом 180 градусов друг к другу в теле дамбы, перегораживающей морской залив или бухту, с целью создания необходимого для работы гидротаранных установок перепада напора морской воды во время приливов и отливов. Мембраны насосов размещают на одном жестком штоке, передающем энергию гидравлического удара от одного насоса другому. Мембраны насосов низкого давления выполняют большего диаметра, чем мембраны насосов высокого давления, мембраны насосов низкого давления выполняют в виде подвижных в радиальном направлении неотъемлемых частей напорных трубопроводов гидротаранных установок. На выходе из мембранных насосов, соединенных общим жестким штоком, устанавливают пневмогидравлические аккумуляторы для сглаживания пульсаций давления, вызванных неравномерностью работы гидротаранных установок. Очистку предварительных фильтров и обратноосмотических мембран от накапливающихся со временем загрязнений осуществляют подачей морской воды в пульсирующем режиме от мембранных насосов на фильтры и мембраны при отключенных пневмогидравлических аккумуляторах. Технический результат - повышение энергоэффективности способа, снижение стоимости конечного продукта (пресной воды) за счет использования энергии морских приливов и отливов для привода насосов. 1 ил.

Способ опреснения морской воды, включающий предварительную очистку соленой воды путем прокачивания ее насосами низкого давления через предварительные фильтры, опреснение морской воды на обратноосмотических мембранах путем прокачивания через них очищенной на предварительных фильтрах соленой воды насосами высокого давления, отличающийся тем, что насосы низкого и высокого давления приводят в действие энергией морских приливов и отливов, преобразуя ее в энергию гидравлического удара на гидротаранных установках, приводящих в действие мембранные насосы низкого и высокого давления, являющиеся неотъемлемой частью гидротаранных установок, при этом гидротаранные установки размещают под углом 180 градусов друг к другу в теле дамбы, перегораживающей морской залив или бухту, мембраны насосов низкого давления выполняют большего диаметра, чем мембраны насосов высокого давления, мембраны насосов низкого давления выполняют в виде подвижных в радиальном направлении частей напорных трубопроводов гидротаранных установок, мембраны насосов низкого и высокого давления соединяют общим жестким штоком, на выходе из мембранных насосов устанавливают пневмогидравлические аккумуляторы для сглаживания пульсаций давления, вызванных неравномерностью работы гидротаранных установок, очистку предварительных фильтров и обратноосмотических мембран от загрязнений осуществляют подачей морской воды в пульсирующем режиме от мембранных насосов на фильтры и мембраны при отключенных пневмогидравлических аккумуляторах.