基于反渗透技术的海水和苦咸水淡化设备 的能量回收装置 本发明创造涉及一种以反渗透技术为基础的海水和苦咸水淡化设备中的能量回收装置。
反渗透技术(通过反渗透膜)可从海水或苦咸水中生产 出符合饮用水标准的淡化水。反渗透技术中需用高压泵对原水加压以通过反渗透膜，对海水淡化设备而言，高压泵产生的压力须达到56个大气压，对苦咸水淡化设备而言，高压泵产生的压力也须达到28个大气压。产生这样大的压力，靠人力作为动力是难以实现的。
通过反渗透膜后的原水除一部分变为淡水外，另一部分为含固体总溶解量高于原水的废盐水并被排走。自反渗透膜中刚被排出的废盐水仍具有很高的压力。
本发明创造的一个目的是：对使用往复式泵作为高压泵的海水和苦咸水淡化设备而言，利用设备的工作特点：自泵中泵出的原水与自反渗透膜中排出地废盐水压力变化是相对应的，其幅度变化呈周期性以及废盐水仍具有高能量，设计出一种能量回收装置，可使往复式泵的外加驱动力大为减少并实现以人力驱动反渗透技术型的海水和苦咸水淡化设备。
本发明创造的另一个目的是：对以电力驱动的，使用往复式泵作为高压泵的海水和苦咸水淡化设备而言，利用本发明创造的能量回收装置也可降低能耗或使电动机功率减少。
由于本发明创造能实现上述二种目的，因而根据本发明创造即可制造出一种可人力驱动也可电力驱动的小型海水和苦咸水淡化设备。
这种以人力(也可电力)驱动的小型海水和苦咸水淡化设备可满足在无电力或不适于使用电力的环境下，从海水或苦成水中提取淡水的需要，从而扩大了海水和苦咸水淡化设备的品种和应用范围，例如，除了作为水源外还可用作防灾和救生设备。
本发明创造是通过具有下列结构特征的能量回收装置实现本发明创造目的的，现结合附图和最佳实施例对本发明创造作一详细说明。
图1为本发明创造能量回收装置的工作原理图。如图1所示，海水或苦咸水经过往复式高压泵(1)加压后，再进入反渗透膜组件(2)中，然后产生出淡水。往复式泵(1)的结构一般是由泵体(1-01)，活塞(或柱塞)(1-02)，进水单向阀(1-03)及排水单向阀(1-04)组成。驱动力通过活塞杆作用于活塞(1-02)，使活塞产生往复运动。这样在活塞(1-02)的远离驱动力端的腔室(A)中将反复形成正压和负压，从而使原水通过进水单向阀(1-03)进入到腔室(A)中，随后将通过排水单向阀(1-04)被泵出腔室(A)进入反渗透膜组件(2)中。高压原水透过反渗透膜组件(2)中的反渗透膜后，一部分成为淡水从淡水出水口(2-02)中流出，另一部分为废盐水，从废盐水排水口(2-03)中流出。废盐水的体积约占进入反渗透膜组件(2)中原水的80-90％，其压力约等于原水的90％。一般情况下，废盐水是被排走的。本发明创造的特征是以下述的结构实现对废盐水的能量回收的：在往复泵(1)的驱动力端(图1所示往复泵(1)的左端面)安装有废盐水进水单向阀(1-06)、废盐水排水单向阀(1-07)，它们与废盐水排水口(2-03)通过各自的连管与三通管接头(1-05)连接。废盐水进水单向阀(1-06)、进水单向阀(1-03)与排水单向阀(1-04)的结构是相同的，是常见的结构，如图2所示，是由阀杆(3-01)，阀座(3-02)，阀簧(3-03)及阀体(3-04)组成的。对阀簧(3-03)须预先加以压缩，以使阀杆(3-01)与阀座(3-02)保持接触和密封。废盐水排水单向阀(1-07)的结构除与一般单向阀一样，有阀杆(3-01)，阀座(3-02)，阀簧(3-03)及阀体(3-04)之外，还有一滑阀(3-05)。滑阀(3-05 )可在阀体(3-04)中沿其轴向滑动，其右端面与阀杆(3-01)的尾部端面相顶，如图3所示。这种结构设计可实现对废盐水的能量回收：当外加驱动力推动活塞(1-02)向图1所示的右方运动时，具有高压的废盐水将自反渗透膜组件(2)的废盐水排水口(2-03)排出，经过三通管接头(1-05)后，分二路进入废盐水进水单向阀(1-06)和废盐水排水单向阀(1-07)中，废盐水进水单向阀(1-06)即被打开，废盐水进入到活塞(1-02)的腔室(B)中，高压废盐水的压力P除作用于活塞(1-02)的背面端面外，还作用于废盐水排水单向阀(1-07)中的阀杆(3-01)的右方端头端面。这时作用于阀杆(3-01)的力，如图4所示，有3个：作用于阀标(3-01)的右方端头端面的废盐水压力P1，其方向如图示，指向左方；阀簧(3-03)的作用力P2，其方向指向右方；通过滑阀(3-05)推向阀杆(3-01)的废盐水压力P3，其方向指向右方。这时，由于P1＝P3，所以：P3+P2＞P1，废盐水排水单向阀(1-07)不会被推开，这样，推动活塞(1-02)自左向右，使腔室(A)中的原水压力增高的力除外加驱动力外，还有进入腔室(B)中的废盐水压力P3，从而利用了废盐水的能量。
当活塞(1-02)在外加驱动力的作用下自右向左运动时，腔室(B)中的废盐水压力增高，而存于三通管接头(1-05)及与其连接的各连管中的废盐水的压力降低，从而使废盐水进水单向阀(1-06)关闭，而作用于废盐水排水单向阀(1-07)中的滑阀(3-05)的压力也降低，从而使废盐水排水单向阀(1-07)被打开，废盐水被排走。
上述过程在往复泵(1)工作过程中周而复始地进行，从而利用了废盐水的能量，在不减少有效推动力的情况下，使外加驱动力大为减少。
本发明创造提出的使用于往复式泵海水和苦咸水淡化设备的能量回收装置的优点是：1.在反渗透技术中，自反渗透膜组件中排出的废盐水仍具有很高的能量，充分地利用此能量可使外加驱动力减少，但不会减少使进入泵中原水增高压力的有效推动力。这对人力驱动的海水和苦咸水淡化设备具有很大意义：即可实现以人力(手动或脚踏)为驱动力操作海水和苦咸水淡化设备。2.对小型电动海水和苦咸水淡化设备而言，也常使用往复式泵作为高压泵。采用本发明创造的能量回收装置也可极大地减少能耗。3.本发明创造的能量回收装置结构简单，且可藉水力实现自动运作。