脱盐系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种脱盐系统和操作脱盐系统的方法。实例实施方式包括脱盐系统(100)，该脱盐系统包括：分隔容器(101)，容纳将容器(101)分隔成各自具有可变体积的上游隔室(114)和下游隔室(115)的可移动分隔件(102)，分隔容器(101)具有在容器(101)的上游端处的第一入口端口(121)、在容器(101)的下游端处的第二入口端口(122)、和在容器(101)的下游端处的出口端口(124)；膜容器(104)，容纳将膜容器(104)分成盐水隔室(131)和脱盐隔室(132)的错流半透膜(105)，盐水隔室(131)包括第一错流端口和第二错流端口(106、107)，脱盐隔室(132)包括脱盐水出口端口(113)；进给泵(108)，被连接以将盐水供应供给到第一入口端口(121)；补给泵(109)，具有连接到第二错流端口(107)的入口和连接到第二入口端口(122)的出口，以将盐水供给到下游隔室(115)中；主阀(110)，连接在出口端口(124)和第一错流端口(106)之间；旁通阀(111)，在一侧上连接到入口端口(121)，并且在另一侧上连接到第二错流端口(107)和补给泵(109)的入口；以及清洗阀(112)，在一侧上连接到第一错流端口(106)和主阀(110)，并且在另一侧上连接到清洗端口(123)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脱盐系统和方法
本专利技术涉及一种脱盐系统和操作脱盐系统的方法。
技术介绍
脱盐系统具有许多工业应用。例如，一种应用是从地下水中分离饮用水，该地下水是含盐的，因此不适于饮用。其他应用包括海水的处理和纺织厂产生的盐废水的处理。在脱盐应用中，经常需要使回收率最大化。术语回收率为在系统的输出处产生的淡水的体积比在输入处供应的盐水的体积的分数。经常需要高回收率以使系统的有用输出最大化并使所需输入最小化。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种脱盐系统，包括：分隔容器，容纳将容器分隔成各自具有可变体积的上游隔室和下游隔室的可移动分隔件，分隔容器具有在容器的上游端处的第一入口端口、在容器的下游端处的第二入口端口和在容器的下游端处的出口端口；膜容器，容纳将膜容器分成盐水隔室和脱盐隔室的错流半透膜，盐水隔室包括第一错流端口和第二错流端口，脱盐隔室包括脱盐水出口端口；进给泵，被连接以将盐水供应供给到第一入口端口；补给泵，具有连接到第二错流端口的入口和连接到第二入口端口的出口，以将盐水供给到下游隔室中；主阀，连接在出口端口和第一错流端口之间；旁通阀，在一侧上连接到入口端口，并且在另一侧上连接到第二错流端口和补给泵的入口；以及清洗阀，在一侧上连接到第一错流端口和主阀，并且在另一侧上连接到清洗端口。这里描述的本专利技术对于实现淡水/脱盐水的高回收率和高输出而不引起过度的能量损失特别有用。脱盐系统还可以包括连接并配置为操作脱盐系统的控制器，控制器配置为：在第一加压阶段中，关闭旁通阀和清洗阀，打开主阀并操作进给泵以向分隔容器的上游隔室提供盐水供应，导致分隔件移动并由此使盐水从下游隔室流入膜容器的盐水隔室，从而导致脱盐水经由脱盐水出口端口从膜容器的脱盐隔室离开；以及在第二补给阶段中，打开旁通阀和清洗阀，关闭主阀并操作补给泵和进给泵以将盐水供给到分隔容器的第二入口，并且经由第二错流端口供给到膜容器的盐水隔室中，以导致盐水经由第一错流端口通过清洗端口流出。在第一加压阶段中，控制器可以配置为操作补给泵以将盐水从盐水隔室供给到分隔容器的第二入口。控制器可以配置为重复加压阶段和补给阶段。脱盐系统还可以包括第一传感器，其布置成提供信号以检测可移动分隔件在补给阶段中何时已经到达分隔容器的上游端，控制器配置为在检测到来自第一传感器的信号时结束补给阶段。脱盐系统还可以包括第二传感器，其布置成提供信号以检测可移动分隔件在加压阶段中何时已经到达分隔容器的下游端，控制器配置为在检测到来自第二传感器的信号时结束加压阶段。分隔容器可以是圆柱形容器，并且可移动分隔件可以是可滑动地安装在圆柱形容器内的活塞。膜容器可以是圆柱形容器。在分隔容器是第一分隔容器并且膜容器是第一膜容器的情况下，脱盐系统还可以包括：一个或多个另外的分隔容器，每个分隔容器容纳将容器分隔成各自具有可变体积的上游隔室和下游隔室的可移动分隔件，每个另外的分隔容器具有在容器的上游端处的第一入口端口、在容器的下游端处的第二入口端口和在容器的下游端处的出口端口；一个或多个另外的膜容器，每个膜容器容纳将膜容器分成盐水隔室和脱盐水隔室的错流半透膜，盐水隔室包括第一错流端口和第二错流端口，脱盐水隔室包括脱盐水出口端口，其中，进给泵被连接以将盐水供应供给到每个分隔容器的第一入口端口，补给泵连接在每个膜容器的第二错流端口和每个分隔容器的第二入口端口之间以将盐水供给到每个容器的下游隔室中，主阀连接在每个分隔容器的出口端口和每个膜容器的第一错流端口之间，旁通阀在一侧上连接到每个分隔容器的入口端口并且在另一侧上连接到每个膜容器的第二错流端口，并且清洗阀在一侧上连接到每个膜容器的第一错流端口。半透膜可以是反渗透类型的。控制器可以配置为电气地控制主阀、旁通阀和清洗阀的操作。在其他布置中，控制器可以配置为电气地控制清洗阀的操作，并且其中，主阀和旁通阀通过系统内的水压水平在打开位置和关闭位置之间致动。主阀可以配置为当系统内的水压水平高于阈值压力水平时打开，并且旁通阀可以配置为当水压水平低于阈值压力水平时打开。在一些实施方式中，主阀可以包括：壳体，具有入口和出口；柱塞，可滑动地安装到壳体并且具有密封表面，该密封表面布置成抵靠壳体的内表面密封以防止入口和出口之间的流动；以及偏压元件，布置成当主阀内的水压水平小于阈值压力水平时，使密封表面偏压远离壳体的内表面，以保持入口和出口之间的流动路径，并且当主阀内的水压水平大于阈值压力水平时，关闭该流动路径。在一些实施方式中，旁通阀可以包括：壳体，具有入口和出口；柱塞，可滑动地安装到壳体并且具有密封表面，该密封表面布置成抵靠壳体的内表面密封以防止入口和出口之间的流动；以及偏压元件，布置成当旁通阀内的水压水平小于阈值压力水平时，使密封表面偏压抵靠壳体的内表面以关闭入口和出口之间的流动路径，并且当旁通阀内的水压水平大于阈值压力水平时，打开该流动路径。阈值压力水平可以是大约1巴表压，即，系统中的水压水平与外部大气压力之间的1巴差值。根据第二方面，提供了一种操作脱盐系统的方法，脱盐系统包括：分隔容器，容纳将容器分隔成各自具有可变体积的上游隔室和下游隔室的可移动分隔件，分隔容器具有在容器的上游端处的第一入口端口、在容器的下游端处的第二入口端口和在容器的下游端处的出口端口；膜容器，容纳将膜容器分成盐水隔室和脱盐水隔室的错流半透膜，盐水隔室包括第一错流端口和第二错流端口，脱盐水隔室包括脱盐水出口端口；进给泵，被连接以将盐水供应供给到第一入口端口；补给泵，连接在第二错流端口和第二入口端口之间，以将盐水供给到下游隔室中；主阀，连接在出口端口和第一错流端口之间；旁通阀，在一侧上连接到入口端口，并且在另一侧上连接到第二错流端口和补给泵；以及清洗阀，在一侧上连接到第一错流端口和主阀，并且在另一侧上连接到清洗端口，该方法包括：在第一加压阶段中，关闭旁通阀和清洗阀，打开主阀并操作进给泵以向分隔容器的上游隔室提供盐水供应，导致分隔件移动并由此使盐水从下游隔室流入膜容器的盐水隔室，从而导致脱盐水经由脱盐水出口端口从膜容器的脱盐水隔室离开；以及在第二补给阶段中，打开旁通阀和清洗阀，关闭主阀并操作补给泵和进给泵以将盐水供给到分隔容器的第二入口，经由第二错流端口供给到膜容器的盐水隔室中并且经由第一错流端口通过清洗端口流出。第一加压阶段可以包括操作补给泵以将盐水从盐水隔室供给到分隔容器的第二入口。该方法可以包括重复加压阶段和补给阶段。该方法可以包括当可移动分隔件在补给阶段中已经到达分隔容器的上游端时检测来自第一传感器的信号，并且在检测到来自第一传感器的信号时结束补给阶段。该方法可以包括当可移动分隔件在加压阶段中已经到达分隔容器的下游端时检测来自第二传感器的信号，并且在检测到来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脱盐系统(100)，包括：/n分隔的容器(101)，容纳将所述容器(101)分隔成各自具有可变体积的上游隔室(114)和下游隔室(115)的可移动分隔件(102)，该分隔的容器(101)具有在所述容器(101)的上游端处的第一入口端口(121)、在所述容器(101)的下游端处的第二入口端口(122)、和在所述容器(101)的下游端处的出口端口(124)；/n膜容器(104)，容纳将所述膜容器(104)分成盐水隔室(131)和脱盐隔室(132)的错流半透膜(105)，所述盐水隔室(131)包括第一错流端口和第二错流端口(106、107)，所述脱盐隔室(132)包括脱盐水出口端口(113)；/n进给泵(108)，被连接以将盐水供应供给到所述第一入口端口(121)；/n补给泵(109)，具有连接到所述第二错流端口(107)的入口和连接到所述第二入口端口(122)的出口，以将盐水供给到所述下游隔室(115)中；/n主阀(110)，连接在所述出口端口(124)和所述第一错流端口(106)之间；/n旁通阀(111)，在一侧上连接到所述入口端口(121)，并且在另一侧上连接到所述第二错流端口(107)和所述补给泵(109)的入口；以及/n清洗阀(112)，在一侧上连接到所述第一错流端口(106)和所述主阀(110)，并且在另一侧上连接到清洗端口(123)。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180823 GB 1813792.71.一种脱盐系统(100)，包括：
分隔的容器(101)，容纳将所述容器(101)分隔成各自具有可变体积的上游隔室(114)和下游隔室(115)的可移动分隔件(102)，该分隔的容器(101)具有在所述容器(101)的上游端处的第一入口端口(121)、在所述容器(101)的下游端处的第二入口端口(122)、和在所述容器(101)的下游端处的出口端口(124)；
膜容器(104)，容纳将所述膜容器(104)分成盐水隔室(131)和脱盐隔室(132)的错流半透膜(105)，所述盐水隔室(131)包括第一错流端口和第二错流端口(106、107)，所述脱盐隔室(132)包括脱盐水出口端口(113)；
进给泵(108)，被连接以将盐水供应供给到所述第一入口端口(121)；
补给泵(109)，具有连接到所述第二错流端口(107)的入口和连接到所述第二入口端口(122)的出口，以将盐水供给到所述下游隔室(115)中；
主阀(110)，连接在所述出口端口(124)和所述第一错流端口(106)之间；
旁通阀(111)，在一侧上连接到所述入口端口(121)，并且在另一侧上连接到所述第二错流端口(107)和所述补给泵(109)的入口；以及
清洗阀(112)，在一侧上连接到所述第一错流端口(106)和所述主阀(110)，并且在另一侧上连接到清洗端口(123)。


2.根据权利要求1所述的脱盐系统(100)，包括连接至所述脱盐系统并配置为操作所述脱盐系统(100)的控制器(125)，所述控制器(125)配置为：
在第一加压阶段中，关闭所述旁通阀(111)和所述清洗阀(112)，打开所述主阀(110)并操作所述进给泵(108)以向所述分隔的容器(101)的所述上游隔室(114)提供盐水供应，导致所述可移动分隔件(102)移动并由此使盐水从所述下游隔室(115)流入所述膜容器(104)的所述盐水隔室(131)，从而导致脱盐水经由所述脱盐水出口端口(113)从所述膜容器的所述脱盐隔室(132)离开；以及
在第二补给阶段中，打开所述旁通阀(111)和所述清洗阀(112)，关闭所述主阀(110)并操作所述补给泵(109)和所述进给泵(108)以将盐水供给到所述分隔的容器(101)的所述第二入口端口(122)，并且经由所述第二错流端口(107)供给到所述膜容器(104)的所述盐水隔室(131)中，以导致盐水经由所述第一错流端口(106)通过所述清洗端口(123)流出。


3.根据权利要求2所述的脱盐系统(100)，其中，在所述第一加压阶段中，所述控制器配置为操作所述补给泵(109)以将盐水从所述盐水隔室(131)供给到所述分隔的容器(101)的所述第二入口端口(122)。


4.根据权利要求2或3所述的脱盐系统(100)，其中，所述控制器(125)配置为重复所述加压阶段和所述补给阶段。


5.根据权利要求2至4中任一项所述的脱盐系统(100)，包括第一传感器(126)，该第一传感器布置成提供信号以检测所述可移动分隔件(102)在所述补给阶段中何时已经到达所述分隔的容器(101)的上游端，所述控制器配置为在检测到来自所述第一传感器(126)的信号时结束所述补给阶段。


6.根据权利要求2至5中任一项所述的脱盐系统(100)，包括第二传感器(127)，该第二传感器布置成提供信号以检测所述可移动分隔件(102)在所述加压阶段中何时已经到达所述分隔的容器(101)的所述下游端，所述控制器配置为在检测到来自所述第二传感器(127)的信号时结束所述加压阶段。


7.根据前述权利要求中任一项所述的脱盐系统(100)，其中，所述分隔的容器是圆柱形容器(101)，并且所述可移动分隔件是可滑动地安装在所述圆柱形容器(101)内的活塞(102)。


8.根据前述权利要求中任一项所述的脱盐系统(100)，其中，所述膜容器是圆柱形容器(104)。


9.根据前述权利要求中任一项所述的脱盐系统(400)，包括：
一个或多个另外的分隔的容器(401b-c)，每个分隔的容器容纳将该容器分隔成各自具有可变体积的上游隔室(114)和下游隔室(115)的可移动分隔件(402b-c)，每个另外的分隔的容器(401b-c)具有在所述容器的上游端处的第一入口端口(121)、在该容器的下游端处的第二入口端口(122)、和在该容器的所述下游端处的出口端口(124)；
一个或多个另外的膜容器(404b-c)，每个膜容器容纳将该膜容器分成盐水隔室(131)和脱盐水隔室(132)的错流半透膜(105)，该盐水隔室(131)包括第一错流端口(106)和第二错流端口(107)，该脱盐水隔室(132)包括脱盐水出口端口(113)，
其中，所述进给泵(108)被连接以将盐水供应供给到每个分隔的容器的第一入口端口(121)，所述补给泵(109)连接在每个膜容器的第二错流端口(107)和每个分隔的容器的第二入口端口(122)之间以将盐水供给到每个容器的下游隔室(115)中，所述主阀(110)连接在每个分隔的容器的出口端口(124)和每个膜容器的第一错流端口(106)之间，所述旁通阀(111)在一侧上连接到每个分隔的容器的入口端口(121)并且在另一侧上连接到每个膜容器的第二错流端口(107)，并且所述清洗阀(111)在一侧上连接到每个膜容器的第一错流端口(106)。


10.根据前述权利要求中任一项所述的脱盐系统(100、400)，其中，所述半透膜是反渗透类型的。


11.根据前述权利要求中任一项所述的脱盐系统(100、400)，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普·安德鲁·戴维斯，
申请(专利权)人：伯明翰大学，
类型：发明
国别省市：英国;GB