Опреснительная установка обратного осмоса Российский патент 2019 года по МПК C02F1/44 B01D61/08 B01D36/00 C02F103/08 

Область техники

Изобретение относится к опреснительным установкам обратного осмоса для очистки и опреснения морской воды.

Предшествующий уровень техники

Известна опреснительная установка обратного осмоса, раскрытая в международной заявке PCT/RU2010/000137 (WO2011090399), включающая блок фильтрации механических примесей подводимой морской воды, гидропривод и мембрану обратного осмоса. Это изобретение является ближайшим аналогом заявленного изобретения.

Недостатком известной опреснительной установки является не приспособленность к работе с морской водой, содержащей сравнительно большое количество механических примесей. В конструкции установки блок фильтрации механических примесей подводимой морской воды встраивается в другие блоки и его габариты ограничены. На практике, эксплуатация небольших перемещаемых опреснительных установок, используемых с некоторыми перерывами, значение блока фильтрации механических примесей существенно выше, поскольку от него зависит нормальное функционирование мембраны обратного осмоса. Поэтому заявленное изобретение предусматривает использование нескольких фильтрующих элементов.

При этом заявленное изобретение направлено на сохранение работоспособности опреснительной установки в целом и, в частности, фильтров, путем периодической промывки, а при перерыве в работе предусматривается консервация установки.

Вместе с тем, заявленное изобретение направлено на создание компактной опреснительной установки.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом, достигаемым в заявленном изобретении, является компактность конструкции опреснительной установки обратного осмоса, предусматривающей периодическую промывку ее блоков и элементов и консервацию при перерыве в работе.

Компактность достигается, в первую очередь, за счет использования гидрораспределителей и опор-гидрораспределителей фильтров, установленных каждый на раме рамного корпуса установки вместе с соединяющими их патрубками. При этом внутреннее пространство рамного корпуса занимают фильтрующие элементы, гидропривод и мембрана.

Указанный технический результат достигается в опреснительной установке обратного осмоса, включающей:

рамный корпус,

- мембрану обратного осмоса и гидропривод, установленные в рамном корпусе;

- гидрораспределитель промывки, установленный на раме рамного корпуса и выполненный со сквозным каналом для подводимой морской воды и каналом с электромагнитным клапаном для подвода промывочной воды в сквозной канал для морской воды;

- гидрораспределитель консервации, установленный на раме рамного корпуса и выполненный с двумя сквозными каналами: для отводов, соответственно, пермеата и концентрата, поступающих с выхода мембранного элемента, каждый с встроенным электромагнитным клапаном, и возможностью установки емкости с жидким консервантом и соединения со сквозными каналами для отводов пермеата и концентрата, через встроенные в них электромагнитные клапаны, и каналом для отвода консерванта с встроенным обратным клапаном;

- блок фильтрации механических примесей подводимой морской воды состоит из нескольких фильтров механических примесей, каждый фильтр механических примесей включает установленную на раме рамного корпуса опору-гидрораспределитель и фильтрующий элемент, расположенный в рамном корпусе и закрепленный на опоре-гидрораспределителе, выполненной с двумя сквозными каналами: для морской воды и отвода задержанных фильтрующим элементом частиц, соединенными с входом фильтрующего элемента через электромагнитный клапан, и соединенным с выходом фильтрующего элемента сквозным каналом отвода фильтрата, поступающего в блок гидропривода;

при этом сквозные каналы гидрораспределителей фильтров механических примесей последовательно соединены, образуя единые сквозные каналы блока фильтрации механических примесей: для морской воды, отвода частиц, задержанных фильтрующими элементами, и отвода фильтрата; сквозной канал для подводимой морской воды гидрораспределителя промывки и канал для отвода консерванта гидрораспределителя консервации соединены с единым сквозным каналом для морской воды блока фильтрации механических примесей с противоположных сторон, а сквозной канал для отвода концентрата гидрораспределителя консервации соединен с единым сквозным каналом для отвода задержанных фильтрующими элементами частиц блока фильтрации механических примесей.

Гидрораспределитель промывки может быть выполнен со сквозным каналом для отвода фильтрата, соединенным с единым сквозным каналом для отвода фильтрата гидрораспределителей фильтров механических примесей. Гидрораспределитель промывки, гидрораспределитель консервации и опоры-гидрораспределители фильтров механических примесей могут быть выполнены каждый в виде гидрораспределительной плиты. Гидрораспределительные плиты промывки, фильтров механических примесей и консервации могут быть последовательно состыкованы или последовательно соединены патрубками.

Установка может дополнительно включать блок минерализации, соединенный патрубком с выходом сквозного канала для отвода пермеата гидрораспределителя консервации.

Гидропривод может включать электродвигатель и установленные в едином корпусе аксиально-плунжерный насос с рекуператором энергии, в этом случае концентрат поступает с выхода мембранного элемента в гидрораспределитель консервации после использования его для рекуперации энергии в аксиально-плунжерном насосе.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 и фиг. 2 представлен общий вид опреснительной установки обратного осмоса.

На фиг. 3 представлен блок схема опреснительной установки обратного осмоса.

На фиг. 4 представлена схема распределения потоков жидкости в блоке фильтрации механических примесей.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 и фиг. 2 показаны следующие элементы опреснительной установки обратного осмоса:

- рамный корпус 1;

- блок гидропривода 2, включающий электродвигатель, аксиально-плунжерный насос с рекуператором и установленную на раме корпуса 1 опору 3 с каналами для фильтрата, пермеата и концентрата;

- блок мембраны 4 с установленной на раме корпуса 1 опорой 5 с каналами для фильтрата, пермеата и концентрата;

- гидрораспределитель промывки 6 с электромагнитным клапаном;

- гидрораспределитель консервации 7 с двумя электромагнитными клапанами и состыкованным с ним бачком 8 для консерванта;

- блок фильтрации механических примесей подводимой морской воды, с фильтрами 9, 10 и 11, каждый из которых включает установленную на раме опору-гидрораспределитель с электромагнитным клапаном 12, 13 и 14, соответственно, и фильтрующий элемент, состыкованный с опорой-гидрораспределителем снизу и закрепленный на ней;

- блок минерализации 15 с установленной на раме опорой с каналами для подвода и отвода пермеата;

- расходомеры 16, установленные на раме;

- электрораспределительную коробку 17 и

- ящик ЗИП 18.

В блоке фильтрации опоры-гидрораспределители фильтров 12, 13 и 14 последовательно соединены патрубками. Гидрораспределитель промывки 6 и гидрораспределитель консервации 7 соединены патрубками, соответственно с опорами-гидрораспределителями фильтров 12 и 14. Патрубками соединены опоры 3 и 5 блоков гидропривода и мембраны. Остальные соединения выполнены шлангами.

Для снижения вибраций рама 1 снабжена амортизаторами 19.

На фиг. 3 показано, что гидрораспределитель промывки 6 снабжен входными патрубками для морской воды и воды для промывки, подводимыми к установке из вне, и выходным патрубком для фильтрата, поступающего в насос блока гидропривода 2 через опору 3. Фильтрат из блока гидропривода 2 под давлением поступает в блок мембраны 4 через опору 5.

Пермеат из опоры 5 блока мембраны 4, через расходомер 16, поступает в гидрораспределитель консервации 7, а затем в блок минерализации 15, снабженный выходным патрубком пермеата.

Концентрат из опоры 5 блока мембраны 4 поступает в блок гидропривода, где используется для рекуперации, а затем поступает в гидрораспределитель консервации 7, снабженный выходным патрубком концентрата.

Двухходовой электромагнитный клапан гидрораспределителя промывки 6, трехходовые электромагнитные клапаны гидрораспределителя консервации 7 и опор-гидрораспределителей фильтров 12, 13 и 14, электродвигатель блока гидропривода 2 и расходомеры 16 связаны с электрораспределительной коробкой 17, подключаемой к внешнему блоку управления 20.

Схема распределения потоков жидкостей, представленная на фиг. 4, поясняет, каким образом совмещаются функции фильтрации, промывки и консервации. Каналы и электромагнитные клапаны, относящиеся к одному и тому же гидрораспределителю или опоре-гидрораспределителю блока фильтрации отделены от других пунктирными линиями. Фильтрующие элементы показаны схематично в виде ромба с поперечной пунктирной линией.

Гидрораспределитель промывки выполнен со сквозным каналом 21 для отвода фильтрата, сквозным каналом 22 для подводимой морской воды и каналом 23 с электромагнитным клапаном 24 для подвода промывочной воды в сквозной канал 22 для морской воды.

Гидрораспределитель консервации выполнен со сквозным каналом 25 с электромагнитным клапаном 26 для отвода пермеата, поступающего с выхода мембранного блока через опору гидропривода, со сквозным каналом 27 с электромагнитным клапаном 28 для отвода концентрата, поступающего из блока гидропривода, и каналом 29 для отвода консерванта.

Емкость (бачок) 30 с жидким консервантом, см. бачок 8 на фиг. 2, соединена со сквозными каналами 25 и 27 (для отводов пермеата и концентрата), через встроенные в них электромагнитные клапаны 26 и 28, и каналом 29 для отвода консерванта из бачка 30 со встроенным обратным клапаном 31.

Опоры-гидрораспределители фильтров выполнены каждая с тремя сквозными (магистральными) каналами: для морской воды 32, отвода частиц 33, задержанных фильтрующим элементом, и отвода фильтрата 34, при этом канал 32 для морской воды и канал 33 отвода частиц, задержанных фильтрующим элементом, соединяются с входом фильтрующего элемента 35 через электромагнитный клапан 36, а канал 34 для отвода фильтрата соединен с выходом фильтрующего элемента 35.

Сквозные каналы 32, 33 и 34 опор-гидрораспределителей фильтров механических примесей последовательно соединены патрубками, образуя единые сквозные каналы блока фильтрации: для морской воды, отвода частиц, задержанных фильтрующими элементами, и отвода фильтрата.

Сквозной канал 22 для подводимой морской воды гидрораспределителя промывки и канал 29 для отвода консерванта гидрораспределителя консервации соединены патрубками с единым сквозным каналом 31 блока фильтрации для морской воды с противоположных сторон.

Сквозной канал 27 для отвода концентрата гидрораспределителя консервации соединен патрубком с единым сквозным каналом 33 блока фильтрации для отвода частиц, задержанных фильтрующими элементами.

Сквозной канал 21 для отвода фильтрата гидрораспределителя промывки соединен патрубком с единым сквозным каналом 34 для отвода фильтрата блока фильтрации.

При работе опреснительной установки в режиме опреснении морская вода поступает через канал 22 гидрораспределителя промывки в единый сквозной канал 32 блока фильтрации и через электромагнитные клапаны 36 в фильтрующие элементы 35, а затем фильтрат поступает в единый сквозной канал 34, отводится в блок гидропривода 2 (см. фиг. 1) и под высоким давлением поступает в блок мембраны 4. Пермеат из блока мембраны 4 через опору 3 блока гидропривода 2 подается в сквозной канал 25 с электромагнитным клапаном 26 для отвода пермеата.

При работе опреснительной установки в режиме промывки подвод к ней морской воды прекращается. Из внешнего источника подводится вода для промывки в канал 23 гидрораспределителя промывки 6 (см. фиг. 3) и через электромагнитный клапан 24 поступает в сквозной канал 22 для морской воды, а затем в единый сквозной канал 32 блока фильтрации. В режиме промывки фильтры блока фильтрации посредством трехходовых электромагнитных клапанов 36 поочередно подключают к входу фильтрующего элемента 35 или единый сквозной канал 32, или единый сквозной канал отвода частиц 33, задержанных фильтрующим элементом 35. Тем самым, поочередно вода, проходящая через одни фильтры или фильтр, очищает фильтрующий элемент другого фильтра или фильтров. При этом вода, подаваемая для промывки и проходящая через фильтрующие элементы 35, проходит также в единый канал отвода фильтрата 34, затем поступает в блок гидропривода и блок мембраны, которые также промываются. В режиме промывки через блок мембраны (мембрану) проходит пермеат, при этом давление пермеата не возрастает, а концентрат отсутствует. Таким образом, гидропривод работает при низком (в отличие от работы в режиме опреснения) давлении и без рекуперации, происходит вытеснение морской воды из всех полостей блока гидропривода и блока мембраны и заполнение их пресной водой.

Поочередная промывка фильтров блока фильтрации, как описано выше, производится при работе опреснительной установки в режиме опреснения.

При работе опреснительной установки в режиме консервации, осуществляемом после работы в режиме промывки, также подводится вода для промывки в канал 23 гидрораспределителя промывки 6 (см. фиг. 3) и через электромагнитный клапан 24 поступает в сквозной канал 22 для морской воды, а затем в единый сквозной канал 32 блока фильтрации. Затем, пройдя через фильтрующие элементы, вода для промывки поступает в блок гидропривода и блок мембраны, а оттуда в канал 25 гидрораспределитель консервации, где посредством электромагнитного клапана 26 направляется в бачок 30 с консервантом и вместе с консервантом в единый сквозной канал 32 блока фильтрации и далее в фильтрующие элементы 35, единый сквозной канал 34 блока фильтрации, блок гидропривода и блок мембраны. Посредством трехходовых электромагнитных клапанов 36 к входу фильтрующих элементов 35 поочередно подключают единый сквозной канал отвода частиц 33 и направляют промывочную воду с консервантом в гидрораспределитель консервации и через трехходовой электромагнитный клапан 28 возвращают в бачок 30 с консервантом.

Изобретение относится к очистке и опреснению морской воды. Опреснительная установка обратного осмоса включает рамный корпус 1, мембрану 4 обратного осмоса, гидропривод 2, гидрораспределитель промывки 6, гидрораспределитель консервации 7, емкость 8 с жидким консервантом, блок фильтрации механических примесей подводимой морской воды, состоящий из нескольких фильтров 9, 10, 11 механических примесей. Каждый фильтр 9, 10, 11 механических примесей включает установленную на раме рамного корпуса 1 опору-гидрораспределитель 12, 13, 14 и фильтрующий элемент. Сквозные каналы опор-гидрораспределителей 12, 13, 14 фильтров 9, 10, 11 механических примесей последовательно соединены, образуя единые сквозные каналы блока фильтрации механических примесей: для морской воды, отвода частиц, задержанных фильтрующими элементами, и отвода фильтрата. Сквозной канал для подводимой морской воды гидрораспределителя промывки 6 и канал для отвода консерванта гидрораспределителя консервации 7 соединены с единым сквозным каналом для морской воды блока фильтрации механических примесей с противоположных сторон. Сквозной канал для отвода концентрата гидрораспределителя консервации 7 соединен с единым сквозным каналом для отвода задержанных фильтрующими элементами частиц блока фильтрации механических примесей. Изобретение позволяет обеспечить компактность конструкции установки с периодической промывкой ее блоков и элементов, а также консервацию при перерыве в работе. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Опреснительная установка обратного осмоса, включающая блок фильтрации механических примесей подводимой морской воды, гидропривод и мембрану обратного осмоса, отличающаяся тем, что дополнительно включает рамный корпус; гидрораспределитель промывки, установленный на раме корпуса и выполненный со сквозным каналом для подводимой морской воды и каналом с электромагнитным клапаном для подвода промывочной воды в сквозной канал для морской воды; гидрораспределитель консервации, установленный на раме корпуса и выполненный с двумя сквозными каналами: для отводов, соответственно, пермеата и концентрата, поступающих с выхода мембранного элемента, каждый с встроенным электромагнитным клапаном, и возможностью установки емкости с жидким консервантом и соединения со сквозными каналами для отводов пермеата и концентрата, через встроенные в них электромагнитные клапаны, и каналом для отвода консерванта с встроенным обратным клапаном; а блок фильтрации механических примесей подводимой морской воды состоит из нескольких фильтров механических примесей, каждый фильтр механических примесей включает установленную на раме корпуса опору-гидрораспределитель и фильтрующий элемент, закрепленный на опоре-гидрораспределителе, выполненной с двумя сквозными каналами: для морской воды и отвода задержанных фильтрующим элементом частиц, соединенными с входом фильтрующего элемента через электромагнитный клапан, и сквозным каналом отвода фильтрата, соединенным с выходом фильтрующего элемента, при этом:

- сквозные каналы опор-гидрораспределителей фильтров механических примесей последовательно соединены, образуя единые сквозные каналы блока фильтрации механических примесей: для морской воды, отвода частиц, задержанных фильтрующими элементами, и отвода фильтрата,

- сквозной канал для подводимой морской воды гидрораспределителя промывки и канал для отвода консерванта гидрораспределителя консервации соединены с единым сквозным каналом для морской воды блока фильтрации механических примесей с противоположных сторон, а

- сквозной канал для отвода концентрата гидрораспределителя консервации соединен с единым сквозным каналом для отвода задержанных фильтрующими элементами частиц блока фильтрации механических примесей.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что гидрораспределитель промывки выполнен со сквозным каналом для отвода фильтрата, соединенным с единым сквозным каналом для отвода фильтрата опор-гидрораспределителей фильтров механических примесей.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что гидрораспределитель промывки, гидрораспределитель консервации и опоры-гидрораспределители фильтров механических примесей выполнены каждый в виде гидрораспределительной плиты.

4. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что гидрораспределительные плиты промывки, фильтров механических примесей и консервации последовательно состыкованы.

5. Установка по любому из пп. 3-4, отличающаяся тем, что гидрораспределительные плиты промывки, фильтров механических примесей и консервации последовательно соединены патрубками.

6. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно включает блок минерализации, соединенный патрубком с выходом сквозного канала для отвода пермеата гидрораспределителя консервации.

7. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что гидропривод включает электродвигатель и установленные в едином корпусе аксиально-плунжерный насос с рекуператором энергии, при этом концентрат поступает с выхода мембранного элемента в гидрораспределитель консервации после использования его для рекуперации энергии в аксиально-плунжерном насосе.