Устройство для опреснения морской воды

Изобретение относится к устройствам для обработки морской воды по принципу обратного осмоса. Устройство для опреснения морской воды включает находящийся внутри закрепленного на рамной конструкции корпуса с всасывающим клапаном и клапаном для выпуска концентрата плунжерный насос, перемещение вертикально расположенного плунжера которого, содержащего работающий по принципу обратного осмоса скрученный в имеющий форму цилиндрической трубы рулон гибкий материал, представляющий собой мембрану обратного осмоса, в нижнее, выходящее за пределы корпуса положение, производится под действием его собственного веса, а подъем в верхнее положение осуществляется посредством гибкой связи, с одного конца соединяемой с находящимся со стороны нижнего торца плунжера подъемным приспособлением, а с другого конца - с источником однонаправленного прерывистого движения в виде преобразователя энергии морских волн. Технический результат - упрощение конструкции, повышение надежности. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для обработки морской воды по принципу обратного осмоса и может быть использовано для изготовления опреснительных станций для получения пресной воды для сельского хозяйства, промышленности и коммунального хозяйства непосредственно на морском побережье.

Ограниченные ресурсы пресной воды и все возрастающий ее дефицит на планете приводят к необходимости разработки устройств и новых технологий для очистки и дальнейшего использования опресненной морской воды для питья, полива, в бытовых и промышленных целях. Удаление минеральных солей из морской воды до предела, близкого к содержанию их в дистиллированной воде (несколько мг/л), называется обессоливанием, а удаление солей до концентраций, допустимых при применении воды для питья (до 1 г/л), - опреснением.

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 C1, C02F 1/04, опубл. 27.06.2009, бюл. №18).

Недостатками этого способа и устройства являются сложность конструкции и необходимые для ее реализации большие капитальные и эксплуатационные затраты.

В патенте RU 2199377 C1, B01D 63/00, опубл. 27.02.2003, бюл. №6, описано устройство для очистки воды путем мембранного разделения, содержащее первичный контур рециркуляции концентрата, в котором находится, по меньшей мере, одна камера очистки в виде устройства деионизирования, при этом поток жидкости является регулируемым с помощью клапана, а контур рециркуляции снабжен сливным клапаном. Вырабатываемая устройством высокоочищенная вода предназначена для приготовления диализирующей жидкости.

Недостатком устройства является то, что его изготовление и эксплуатация требуют больших затрат, в результате чего оно имеет ограниченное применение. К тому же, дезинфицирующее действие полученных электролизом кислородных радикалов и стабилизация кристаллов соединений кальция и магния в жидкости после отключения камеры очистки сохраняются лишь временно.

Известна система для опреснения морской воды с помощью солнечной энергии, содержащая средство забора морской воды из водоема, испаритель-опреснитель с сборно-разборной теплопоглощающей кровлей и разбрызгивателем, средство для утилизации опресненной воды и технологическую обвязку, объединяющую указываемые элементы, в качестве испарителя-опреснителя используют естественный или искусственный водоем с соленостью воды выше солености исходной воды (патент RU 2034787 C1, C02F 1/14, опубл. 10.05.1995, бюл. №13).

В качестве недостатков известной системы можно назвать сложность конструкции, а также то, что для ее функционирования необходимо наличие дополнительных источников энергии, таких как гидроэлектростанция, ветровые электрогенераторы, солнечные батареи - аккумуляторы. Это повышает капитальные затраты на строительство и расходы на эксплуатацию сооружения, что увеличивает стоимость опресненной воды.

Известно устройство для опреснения морской воды с использованием солнечной энергии для непрерывной подачи тепла, содержащее систему очистки морской воды и систему опреснения морской воды, которая содержит солнечное термическое устройство для концентрирования солнечной энергии и сбора тепла, бак для хранения тепла солнечной энергии, нагреватель очищенной морской воды и, по меньшей мере, одну стадию мгновенного испарителя морской воды (патент RU 2603799 C1, C02F 1/14, опубл. 27.11.2016, бюл. №33).

Однако недостатком данного устройства является сложность конструкции, длительность процесса опреснения, высокая стоимость опресненной воды и большие расходы на эксплуатацию, низкая эффективность и ограниченное по времени применение, связанные с зависимостью от количества солнечных дней в году.

Существенно меньших затрат по сравнению с выпариванием, методами кристаллизации, ректификации и другими при опреснении морской воды требует применение метода обратного осмоса.

Известна установка обратного осмоса, содержащая, по меньшей мере, один модуль обратного осмоса со входом для очищаемой воды, выходом для концентрата, выходом для пермеата (патент RU 2317138 С2, B01D 61/08, опубл. 20.08.2008, бюл. №5). Однако данной установке для работы требуется источник электроэнергии, она сложна по конструкции и также требует больших затрат в процессе эксплуатации.

В техническом отношении указанная установка обратного осмоса является наиболее близкой предлагаемому изобретению и принята за прототип.

Перед изобретением была поставлена задача упрощения конструкции устройства, повышения его надежности, снижения стоимости опресненной воды и затрат на эксплуатацию, использования для его работы возобновляемых источников энергии в виде энергии морских волн, а также расширения арсенала используемых средств для опреснения морской воды.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции устройства, повышение его надежности, снижение стоимости опресненной воды и затрат на эксплуатацию, расширение потребительских свойств, использование для обеспечения работы устройства возобновляемых источников энергии в виде энергии морских волн, а также расширение арсенала применяемых средств для опреснения морской воды.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для опреснения морской воды (далее - устройстве), включающем находящийся внутри закрепленного на рамной конструкции корпуса с всасывающим клапаном и клапаном для выпуска концентрата плунжерный насос, перемещение вертикально расположенного плунжера которого, содержащего работающий по принципу обратного осмоса скрученный в имеющий форму цилиндрической трубы рулон гибкий материал, представляющий собой мембрану обратного осмоса, в нижнее, выходящее за пределы корпуса положение, в процессе занятия которого осуществляется всасывание во внутреннюю часть корпуса морской воды, производится под действием его собственного веса, а подъем в верхнее положение для создания необходимого для получения пермеата давления морской воды внутри корпуса осуществляется посредством гибкой связи, с одного конца соединяемой с находящимся со стороны нижнего торца плунжера подъемным приспособлением, а с другого конца соединяемой с источником однонаправленного прерывистого движения в виде преобразователя энергии морских волн.

Под плунжерным насосом понимают модуль, содержащий плунжер, а под плунжером - вытеснитель цилиндрической формы, длина которого намного больше его диаметра. Пермеат - очищенная жидкость, прошедшая сквозь мембрану. Концентрат - жидкость с повышенным содержанием примесей после прохождения части жидкости в виде пермеата через мембрану, работающую по принципу обратного осмоса.

На чертеже условно показано устройство для опреснения морской воды, общий вид.

Устройство содержит корпус 1 с всасывающим клапаном 2, плунжерный насос, включающий плунжер 3 с находящимся внутри него отверстием 4 для пермеата, находящееся внутри корпуса 1 пространство 5 для подлежащей опреснению морской воды, клапан 6 для выпуска концентрата, Г-образное подъемное приспособление, предназначенное для подъема плунжера 3 в верхнее положение и состоящее из горизонтальной части 7 и вертикальной части 8, выполненной с возможностью соединения гибкой связью 9 с источником однонаправленного прерывистого движения в виде преобразователя энергии морских волн (не показан). Устройство закреплено на рамной конструкции 10. Пунктирными линиями показано нижнее положение плунжера 3 при отсутствии воздействия посредством гибкой связи 9 со стороны источника однонаправленного прерывистого движения.

Для обеспечения герметичности пространства 5 и исключения зазора между плунжером 3 и корпусом 1 в нижней части корпуса применяют радиальное уплотнение в виде уплотнительного кольца, закладываемого в кольцевую проточку (не показано).

Устройство работает следующим образом.

Работа предлагаемого устройства основана на явлении обратного осмоса, которое предполагает создание в пространстве 5 с очищаемой морской водой высокого давления посредством плунжера 3. Уровень создаваемого плунжером 3 давления значительно превышает осмотическое давление, что позволяет пропускать морскую воду сквозь полупроницаемую мембрану (плунжер 3) и задерживать растворенные низкомолекулярные вещества.

При отсутствии прерывистого однонаправленного воздействия на вертикальную часть 8 подъемного устройства со стороны гибкой связи 9 плунжер 3 под действием собственного веса опускается в нижнее положение. За счет создаваемого в пространстве 5 разряжения оно через открытый всасывающий клапан 2 заполняется подлежащей опреснению морской водой.

Под влиянием морских волн гибкая связь 9 натягивается и воздействует на вертикальную часть 8 подъемного устройства, которая по направляющим (не показаны) перемещается вверх вместе с горизонтальной частью 7 и плунжером 3. При этом увеличивается давление воды в пространстве 5. Всасывающий клапан 2 закрывается, не давая опресняемой воде выйти наружу. В закрытом положении находится и клапан 6, подпираемый горизонтальной частью 7 приспособления для подъема плунжера 3 в верхнее положение.

Движение плунжера 3 вверх - вниз обеспечивает непрерывное попадание в пространство 5 внутри плунжера 3 очищенной (опресненной) морской воды.

Предлагаемым устройством предусматривается перекрестный поток опресняемой морской воды. При фильтрации поток морской воды движется параллельно поверхности мембраны, смывает накапливающийся на стенках мембраны осадок из задерживаемых частиц и уходит из пространства 5 через открытый клапан 6. Указанное позволяет снизить толщину слоя осадка на мембране. Используемый в устройстве плунжерный насос всасывает содержащую минеральные примеси морскую воду, которая после опреснения самотеком удаляется наружу из отверстия 4 внутри плунжера 3. Перекрестный поток жидкости (перекрестная фильтрация) уменьшает забиваемость мембраны, через которую проходит лишь небольшой процент морской воды (5-20%).

В предлагаемом нами техническом решении подъемное приспособление, предназначенное для подъема плунжера 3 в верхнее положение внутри корпуса 1, выполнено в виде Г-образной детали. Корпус устройства 1 изготавливают из стали. Плунжер 3, как правило, также выполняют из стали или используют для этого другой металл. Для удешевления устройства возможно изготовление плунжера 3 из пластического материала. Однако из-за того, что удельный вес пластических масс меньше удельного веса металла, плунжер 3 дополняют утяжелителем. Утяжелитель для расширения потребительских свойств устройства выполняют сменным. Для регулирования объема поступающей в пространство 5 морской воды и времени заполнения пространства 5 морской водой устройство выполняют с ограничителем движения плунжера 3 вниз.

Предлагаемое техническое решение обладает новизной, очевидным для специалистов не является, промышленно применимо.

1. Устройство для опреснения морской воды, включающее находящийся внутри закрепленного на рамной конструкции корпуса с всасывающим клапаном и клапаном для выпуска концентрата плунжерный насос, перемещение вертикально расположенного плунжера которого, содержащего работающий по принципу обратного осмоса скрученный в имеющий форму цилиндрической трубы рулон гибкий материал, представляющий собой мембрану обратного осмоса, в нижнее, выходящее за пределы корпуса положение, производится под действием его собственного веса, а подъем в верхнее положение осуществляется посредством гибкой связи, с одного конца соединяемой с находящимся со стороны нижнего торца плунжера подъемным приспособлением, а с другого конца - с источником однонаправленного прерывистого движения в виде преобразователя энергии морских волн.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подъемное приспособление выполнено в виде Г-образной детали.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус выполнен из стали.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что плунжер выполнен металлическим.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что плунжер выполнен из пластического материала.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что плунжер содержит утяжелитель.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что утяжелитель выполнен сменным.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выполнено с ограничителем движения плунжера вниз.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам, вырабатывающим электроэнергию, которая может использоваться предприятиями и населением. Колодезная электрическая станция представляет собой шахтный колодец с водой и ремонтный колодец, также она содержит телескопический поплавок, верхняя часть которого - с подпружиненными створками, а нижняя - с зарядом взрывчатого вещества и тросом, объединенным с устройством для выработки электроэнергии: барабаном, тормозами, редукторами и генераторами, а также содержит находящуюся вне колодца трубу с раскрывающимся острым концом, служащую для открывания подпружиненных створок поплавка, выпуска из него взрывных газов и вбрасывания в него нового заряда взрывчатого вещества.

Изобретение относится к аппаратам преобразования энергии, а более конкретно, к средствам, которые вращают генератор, используя поток волн. Устройство преобразования энергии содержит ведущий вал (10), передающий вал (20), силовой вал (30), первое (13,31) и второе (23, 31) входные устройства.

Изобретение относится к отрасли морской энергетики и предназначено для извлечения электрической энергии из морских волн. Газоводометный привод волновой электростанции включает входной конфузор 10, канал-трубу 12, газоподводящую трубу 13, устройство подачи и повышения скорости воздуха.

Изобретение относится к области нетрадиционной электроэнергетики и предназначено для использования в прибрежной зоне больших акваторий. Волновая электрическая установка содержит опорный элемент, элемент восприятия давления воды, выполненный в виде поплавка 8, имеющего форму шара, с возможностью его перемещения в вертикально закрепленной прутковой решетке 4, электрогенератор 15.

Группа изобретений относится к области использования энергии волн для привода гидрогенераторов. Способ преобразования гидродинамической энергии волны на откосе включает операции расположения гидрогенератора в окрестности волны ниже уровня покоя, захвата и направления потоков набега и ската волны на вход гидрогенератора, формирования действующего напора на нем посредством станции с бустером.

Изобретение относится к области нетрадиционной электроэнергетики и предназначено для использования в прибрежной зоне больших акваторий. Морская волновая установка содержит опорный элемент в виде вертикально установленной винтовой сваи 1 с амортизатором 2 на конце, выполненный с возможностью вертикального перемещения поплавок 10 с прикрепленным к нему штоком 8 поршневого насоса 7, окруженный вертикально установленной решеткой 4, трубопроводы, клапаны.

Изобретение относится к энергетике. Волновой насос для накопления потенциальной водяной энергии, подъема воды на высоту при использовании прибрежной волновой энергии в малых гидротурбинах содержит цилиндрическую башенку с парой поршень - цилиндр внутри, входной и выпускной клапаны, суппорт.

Изобретение предназначено для выработки электрической энергии от движения волн в морях и океанах. Волновая электростанция содержит платформу на понтонах с размещенными на ней электрическим генератором и штангой с шестерней.

Изобретение относится к снабжаемым энергией от волн нагнетательным устройствам. Нагнетательное устройство содержит погружаемый цилиндр 102, прикрепленный к дну водного пространства.

Изобретение относится к отрасли морской энергетики и предназначено для извлечения электрической энергии из морских волн. Поплавковая волновая электростанция плавучего завода сжижения природного газа содержит вертикально расположенный цилиндрический корпус с размещенным в нем механическим преобразователем энергии морских волн, включающим винтовую пару, пружину, грузило, шестеренчатую обгонную муфту, переходник, паразитную шестерню, мультипликатор, электрогенератор.

Изобретение относится к аэрационной установке для обработки сточных вод. Многоступенчатая аэрационная установка включает по меньшей мере три вертикально ориентированных аэрационных блока, содержащих первый аэрационный блок, который принимает смесь жидкости и газа из источника газа и жидкости и два или более расположенных ниже аэрационных блоков.

Изобретение может быть использовано в горнорудной, перерабатывающей промышленности, в коммунальном хозяйстве и энергетике при очистке минерализованных сульфатсодержащих вод с высокой жесткостью.

Изобретение касается способов разделения потока текучей эмульсии на углеводородный поток и водный поток. Способ разделения потока текучей эмульсии, имеющей непрерывную водную фазу, на углеводородный поток и водный поток, в котором пропускают поток текучей эмульсии через микропористую мембрану с получением потока углеводородного продукта и потока водного продукта, мембрана содержит по существу гидрофобную, полимерную матрицу и по существу гидрофильный, тонкоизмельченный мелкозернистый, по существу нерастворимый в воде наполнитель, распределенный по матрице.

Изобретение относится к резервуарам для флотации и может быть использовано для отделения углеводородов от пластовой воды. Резервуар (10) для флотации, предназначенный для удаления посторонних примесей из поступающей в него текучей среды, содержит нижнюю часть, задающую днище (50) резервуара (10), стенку (45), задающую борта резервуара; ряд смежных камер внутри резервуара, отделенных друг от друга разделительными стенками (65), нефтесборный лоток (15), охватывающий каждую камеру и отделенный от каждой камеры переливной перегородкой (35).

Изобретение относится к обработке воды и может быть использовано в области питьевого водоснабжения для глубокой очистки питьевой водопроводной воды. Водоочистительная установка содержит программируемый блок управления 27, фильтры грубой 1 и тонкой 2 механической очистки, первый 3 и второй 4 обратноосмотические мембранные фильтры, насос 5 для перекачивания воды, входной 9 и выходной 33 электромагнитные клапаны, электронный датчик давления 8; вмонтированные в трубопровод по потоку счетчики расхода воды 10,11, 12 с первого по третий, первый 13 и второй 14 узлы контроля концентрации примесей в воде, первый 15 и второй 16 датчики "сухого хода", реле давления 17 очищенной воды, обратный клапан 18, запорные краны 19, 20, 21, 22 с первого по четвертый, манометры 23, 24, 25, 26 с первого по четвертый, камеру ультрафиолетового облучения 7.

Изобретение в металлургической и горнодобывающей промышленности для очистки сточных и шахтных вод от ионов молибдена. Для осуществления способа проводят обработку реагентом-отходом производства, в качестве которого используют железосодержащий суглинок с содержанием железа от 2 до 20% или отход металлообработки в виде стружки нелегированной стали с содержанием железа от 45 до 85%, предварительно обработанные серной кислотой с концентрацией от 0,01 до 0,1 Н в течение от 0,5 до 1 часов с последующим отстаиванием в течение от 16 до 24 часов.

Изобретение может быть использовано для безреагентной очистки воды в сельском хозяйстве, растениеводстве, пищевой промышленности. Заявленный способ обработки воды включает комбинированное физическое воздействие, в котором используют ультразвуковые колебания и вращающиеся противоположно направленные электромагнитные поля.

Изобретение относится к системам водоотведения, а именно к способам оценки контроля сбросов сточных вод от выпусков (водоотводов) абонентов в канализацию. Способ содержит регистрацию наличия в воде признаков загрязнителей и анализ пробы сливной воды на превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и может быть использовано для защиты водохранилищ деривационных ГЭС от заиления, защиты турбинного оборудования от взвешенных и донных наносов, а также плавающего сора.

Изобретение относится к электрохимической обработке воды и может быть использовано в хозяйственно-бытовой деятельности. Способ повышения производительности активируемой воды заключается в том, что между обкладками-электродами активатора-конденсатора с первичным локализированным внутри него выпрямленным пульсирующим электрическим полем повышенной напряженности со скважностью пульсаций, равной 2, размещают второй конденсатор с перфорированными обкладками-электродами, образующими вторичное электрическое поле, импульсы которого сдвинуты по фазе на ширину импульсов первичного поля, причем оба поля имеют регулировку напряженностей полей, которая регулируется конденсаторами переменной емкости с большим значением диэлектрической проницаемости.

Изобретение относится к области обратноосмотического опреснения морских и природных солоноватых вод. Может быть использовано в энергетике, химической, пищевой и других областях промышленности.

Изобретение относится к устройствам для обработки морской воды по принципу обратного осмоса. Устройство для опреснения морской воды включает находящийся внутри закрепленного на рамной конструкции корпуса с всасывающим клапаном и клапаном для выпуска концентрата плунжерный насос, перемещение вертикально расположенного плунжера которого, содержащего работающий по принципу обратного осмоса скрученный в имеющий форму цилиндрической трубы рулон гибкий материал, представляющий собой мембрану обратного осмоса, в нижнее, выходящее за пределы корпуса положение, производится под действием его собственного веса, а подъем в верхнее положение осуществляется посредством гибкой связи, с одного конца соединяемой с находящимся со стороны нижнего торца плунжера подъемным приспособлением, а с другого конца - с источником однонаправленного прерывистого движения в виде преобразователя энергии морских волн. Технический результат - упрощение конструкции, повышение надежности. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх