ОПРЕСНИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ ОБРАТНОГО ОСМОСА (ВАРИАНТЫ)

Область техники
Заявленная полезная модель относится к опреснительным установкам обратного осмоса для очистки и опреснения морской воды.
Предшествующий уровень техники
Известен модуль опреснительной установки обратного осмоса, описанный в патентном документе ES 2226537, опубликованном 16.03.2005.
Недостатком модуля известной опреснительной установки является то, что модульное построение осуществлено только в отношении мембранного элемента. Это сохраняет большое количества трубопроводов, соединяющих модули с насосами и общими для них магистралями, что усложняет сборку опреснительной установки, ее обслуживание и ремонт. Кроме того, из-за наличия большего числа трубопроводов, известная опреснительная установка обратного осмоса занимает значительный объем. Недостатком также является отсутствие фильтрации воды, поступающей в мембранный элемент.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом, достигаемым в заявленной полезной модели, является автономность опреснительного модуля обратного осмоса (модуля опреснительной установки), заключающаяся в том, что он может использоваться один и самостоятельно опреснять морскую воду или совместно с другими модулями. При этом сохраняется компактность опреснительной установки с несколькими модулями. Кроме того, сам модуль опреснительной установки имеет модульную конструкцию и, как следствие, повышенную ремонтопригодность и надежность.
Техническими результатами являются также включение в модуль опреснительной установки фильтра очистки соленой воды низкого давления, поступающей в блок гидропривода, и модульное выполнение этого фильтра.
Указанные технические результаты достигаются в опреснительном модуле обратного осмоса, состоящем из четырех последовательно состыкованных блоков: блока гидропривода, блока фильтра, блока гидроразводки и блока мембранного элемента, при этом блок гидроразводки выполнен с корпусом, предусматривающим состыковку с корпусом блока гидроразводки соседнего опреснительного модуля обратного осмоса, и расположенными внутри корпуса тремя магистральными каналами: для подвода соленой воды низкого давления, отвода рассола под низким давлением и отвода опресненной воды; каналом подвода к блоку мембранного элемента соленой воды под высоким давлением, поступающей транзитом через блок фильтра от блока гидропривода; каналом отвода от блока мембранного элемента рассола высокого давления, поступающего транзитом через блок фильтра в блок гидропривода; каналом подвода в блок фильтра соленой воды низкого давления от соответствующего магистрального канала, фильтруемой в блоке фильтра перед подачей в блок гидропривода; каналом отвода рассола низкого давления от блока гидропривода и отфильтрованных частиц от блока фильтра в соответствующий магистральный канал; и каналом отвода опресненной воды от блока мембранного элемента в соответствующий магистральный канал.
Блок фильтра может быть выполнен самоочищающимся, и дополнительно снабжен каналом отвода частиц, задержанных фильтром, соединенным с каналом отвода рассола низкого давления.
Каналы блока гидроразводки и каналы блоков фильтра и мембранного элемента в местах их соединения могут быть снабжены гидравлическими быстроразъемными соединениями с запорным элементом.
Указанные технические результаты достигаются в опреснительном модуле обратного осмоса, состоящем из четырех блоков: блока фильтра, и последовательно состыкованных: блока гидропривода, блока гидроразводки и блока мембранного элемента, при этом блок гидроразводки выполнен с корпусом, предусматривающим состыковку с корпусом блока гидроразводки соседнего опреснительного модуля обратного осмоса, и расположенными внутри корпуса тремя магистральными каналами: для подвода соленой воды низкого давления, отвода рассола под низким давлением и отвода опресненной воды; каналами подвода соленой воды под высоким давлением от блока гидропривода к блоку мембранного элемента и рассола высокого давления от блока мембранного элемента к блоку гидропривода; каналом подвода соленой воды низкого давления в блок фильтра от соответствующего магистрального канала и каналом отвода рассола низкого давления от блока гидропривода; и каналом отвода опресненной воды от блока мембранного элемента в соответствующий магистральный канал, а блок фильтра выполнен в корпусе, установленным на корпусе блока гидропривода или на корпусе блока гидроразводки, и расположенными внутри корпуса каналами подвода к фильтру и отвода от него соленой воды низкого давления, состыкованные с соответствующим каналом блока гидроразводки через быстроразъемное соединение, и соответствующим каналом блока гидропривода.
Блок фильтра может быть выполнен в виде сменного модуля.
Блок фильтра может быть выполнен самоочищающимся и дополнительно снабжен каналом отвода частиц, задержанных фильтром, соединенным с каналом отвода рассола. При этом канал отвода рассола может находиться в блоке гидропривода или в блоке гидроразводки. Альтернативно блок фильтра может быть дополнительно снабжен каналом отвода рассола низкого давления, соединенным с соответствующими каналами блоков гидропривода и гидроразводки.
Каналы блока гидроразводки и каналы блоков мембранного элемента и гидропривода в местах их соединения могут быть снабжены гидравлическими быстроразъемными соединениями с запорным элементом.
Указанные технические результаты достигаются в опреснительном модуле обратного осмоса, состоящем из трех последовательно состыкованных блоков: блока гидропривода с фильтром для соленой воды низкого давления, поступающей в блок гидропривода, блока гидроразводки и блока мембранного элемента, при этом блок гидроразводки выполнен с корпусом, предусматривающим состыковку с корпусом блока гидроразводки соседнего опреснительного модуля обратного осмоса, и расположенными внутри корпуса тремя магистральными каналами: для подвода соленой воды низкого давления, отвода рассола под низким давлением и отвода опресненной воды; каналами подвода к блоку мембранного элемента соленой воды под высоким давлением от блока гидропривода и к блоку гидропривода рассола высокого давления от блока мембранного элемента; каналами, соединяющими блок гидропривода с магистральными каналами в блоке гидроразводки: подвода соленой воды низкого давления и отвода рассола низкого давления; и каналом отвода опресненной воды от блока мембранного элемента в соответствующий магистральный канал.
Фильтр для соленой воды низкого давления блока гидропривода может быть выполнен в виде сменного модуля с корпусом, установленным на корпусе остальной части блока гидропривода, и расположенными внутри корпуса каналами подвода к фильтру и отвода от него соленой воды низкого давления, состыкованными с соответствующим каналом блока гидроразводки через быстроразъемное соединение с запорным элементом, и соответствующим каналом остальной части блока гидропривода.
Фильтр для соленой воды низкого давления блока гидропривода может быть выполнен самоочищающимся, и дополнительно снабжен каналом отвода частиц, задержанных фильтром, соединенный с каналом отвода от гидропривода рассола низкого давления.
Каналы блока гидроразводки в местах их соединения с блоками гидропривода и мембранного элемента могут быть снабжены гидравлическими быстроразъемными соединениями с запорным элементом.
Указанные технические результаты достигаются в опреснительном модуле обратного осмоса, состоящем из трех последовательно состыкованных блоков: блока гидропривода, блока гидроразводки с фильтром для соленой воды низкого давления, поступающей в блок гидропривода, и блока мембранного элемента, при этом блок гидроразводки выполнен с корпусом, предусматривающим состыковку с корпусом блока гидроразводки соседнего опреснительного модуля обратного осмоса, и расположенными внутри корпуса тремя магистральными каналами: для подвода соленой воды низкого давления, отвода рассола под низким давлением и отвода опресненной воды; каналами подвода к блоку мембранного элемента соленой воды под высоким давлением от блока гидропривода и к блоку гидропривода рассола высокого давления от блока мембранного элемента; каналами, соединяющими блок гидропривода с магистральными каналами в блоке гидроразводки: подвода соленой воды низкого давления, включающий фильтр для соленой воды низкого давления, и отвода рассола низкого давления; и каналом отвода опресненной воды от блока мембранного элемента в соответствующий магистральный канал.
Фильтр для соленой воды низкого давления блока гидроразводки может быть выполнен в виде сменного модуля с корпусом, установленным на корпусе остальной части блока гидроразводки, и расположенными внутри корпуса каналами подвода к фильтру и отвода от него соленой воды низкого давления, состыкованные с соответствующим каналом блока гидропривода через быстроразъемное соединение с запорным элементом, и соответствующим каналом остальной части блока гидроразводки.
Фильтр для соленой воды низкого давления блока гидроразводки может быть выполнен самоочищающимся, и дополнительно снабжен каналом отвода частиц, задержанных фильтром, соединенным с магистралью отвода рассола низкого давления.
Каналы блока гидроразводки в местах их соединения с блоками гидропривода и мембранного элемента могут быть снабжены гидравлическими быстроразъемными соединениями с запорным элементом.
Во всех вариантах полезной модели блок гидропривода может включать электродвигатель, бустерный насос и рекуператор, совмещенный с аксиально-плунжерным насосом высокого давления.
Также во всех вариантах полезной модели на блоке гидроразводки может быть установлен блок электропитания и блок электронного управления. Тем самым достигается полная автономность опреснительного модуля обратного осмоса.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого автономного опреснительного модуля обратного осмоса в соответствии с первым вариантом полезной модели.
На фиг.2 представлена принципиальная схема предлагаемого автономного опреснительного модуля обратного осмоса в соответствии со вторым вариантом полезной модели.
На фиг.3 представлена принципиальная схема предлагаемого автономного опреснительного модуля обратного осмоса в соответствии с третьим вариантом полезной модели.
На фиг.4 представлена принципиальная схема предлагаемого автономного опреснительного модуля обратного осмоса в соответствии с четвертым вариантом полезной модели.
На фиг.5 представлен общий вид опреснительной установки обратного осмоса с использованием нескольких автономных опреснительных модулей.
Реализация полезной модели
Модуль опреснительной установки обратного осмоса, как он представлен на фиг.1, включает блок гидроразводки 1, к которому с одной стороны присоединены блок автоматического самоочищающегося фильтра тонкой очистки 2 и блок гидропривода 3, а с противоположной стороны присоединен блок мембранного элемента обратного осмоса 4.
Блок гидроразводки 1 выполнен с тремя магистральными каналами, последовательно соединяемые в установке обратного осмоса с магистральными каналами блока гидроразводки соседнего автономного опреснительного модуля обратного осмоса: канал 5 подвода соленой воды под давлением 3-5 атм, канал 6 отвода рассола под давлением 3-5 атм (в слив) и канал 7 отвода опресненной воды. Кроме того, он содержит отдельный канал 8 подвода соленой воды под давлением 59-60 атм от блока гидропривода 3 через блок автоматического самоочищающегося фильтра тонкой очистки 2 к блоку мембранного элемента обратного осмоса 4; канал 9 подвода рассола под давлением 58-59 атм от блока мембранного элемента обратного осмоса 4 к блоку гидропривода 3 через блок автоматического самоочищающегося фильтра тонкой очистки 2; а также каналы, соединяющие блок гидропривода 3 с магистральными каналами в блоке гидроразводки 1 через блок автоматического самоочищающегося фильтра тонкой очистки 2.
Блок гидроразводки 1 предназначен для соединения соответствующих каналов между блоками автономного опреснительного модуля обратного осмоса и между соседними модулями в опреснительной установке обратного осмоса, а также он выполняет несущую функцию при подсоединении блоков модуля и при соединении автономных опреснительных модулей обратного осмоса в опреснительной установке обратного осмоса.
Блок гидропривода 3 состоит из электродвигателя и аксиально-плунжерного насоса высокого давления, рекуператора, бустерного насоса, выполненных конструктивно в одном узле. Блок гидропривода 3 предназначен для: создания высокого давления соленой воды, необходимого для обратноосмотического процесса, повторного использования энергии рассола, отводимого из блока мембранного элемента обратного осмоса 4.
Блок автоматического самоочищающегося фильтра тонкой очистки 2 состоит из корпуса, в котором размещены фильтрующий элемент 10 с механизмом самоочистки. В корпусе этого блока расположены каналы: подвода соленой воды под давлением 3-5 атм от блока гидроразводки 1 к секции фильтрующих элементов, а затем, после процесса фильтрации, к блоку гидропривода 3; подвода рассола под давлением 58-59 атм от блока гидроразводки 1 к блоку гидропривода 3; отвода рассола под давлением 3-5 атм от блока гидропривода 3 к блоку гидроразводки 1; а также канал подвода соленой воды под давлением 59-60 атм от блока гидропривода 3 к блоку гидроразводки 1 и канал 11 отвода частиц, задержанных на фильтрующем элементе 10, соединяющий секцию самоочистки фильтрующего элемента 10 с каналом отвода рассола под давлением 3-5 атм от блока гидропривода 3 к блоку гидроразводки 1, для удаления частиц, задержанных на фильтрующем элементе 10 в канал отвода рассола под давлением 3-5 атм (в слив), а затем отводится из модуля.
Блок автоматического самоочищающегося фильтра тонкой очистки 2 предназначен для фильтрации подаваемой в блок гидропривода 3, а затем в блок мембранного элемента обратного осмоса 4 соленой воды из внешних источников.
Блок мембранного элемента обратного осмоса 4 состоит из корпуса для размещения мембранного элемента обратного осмоса 12 и отдельного канала 8 подвода соленой воды под давлением 59-60 атм к мембранному элементу обратного осмоса 12.
Блок мембранного элемента обратного осмоса 4 предназначен для осуществления обратноосмотического процесса опреснения морской воды.
Все каналы блока гидроразводки 1, блока мембранного элемента обратного осмоса 4, блока автоматического самоочищающегося фильтра тонкой очистки 2, блока гидропривода 3 в местах их соединения между собой имеют гидравлические быстроразъемные соединения с запорным элементом 13.
Гидравлические быстроразъемные соединения с запорным элементом 13 предназначены для перекрытия потоков жидкости в каналах при разъединении блока гидропривода 3 и блока автоматического самоочищающегося фильтра тонкой очистки 2 от блока гидроразводки 1 и для извлечения мембранного элемента обратного осмоса 12 из блока мембранного элемента обратного осмоса 4 при проведении профилактических работ и ремонта. Следует особо отметить, что данные операции можно проводить, когда опреснительная установка обратного осмоса, состоящая из нескольких опреснительных модулей находится в режиме эксплуатации, а значит, процесс опреснения морской воды не прекращается.
Модуль опреснительной установки обратного осмоса, как он представлен на фиг.2, также включает блок гидроразводки 1, к которому с одной стороны присоединены блок автоматического самоочищающегося фильтра тонкой очистки 2 и блок гидропривода 3, а с противоположной стороны присоединен блок мембранного элемента обратного осмоса 4. Отличие второго варианта полезной модели в выполнении блока автоматического самоочищающегося фильтра тонкой очистки 2 без транзитных каналов, соответственно, он установлен на блоке гидроразводки 1, с которым состыкован канал подвода соленой воды под давлением 3-5 атм и канал 11 отвода частиц, задержанных на фильтрующем элементе 10. При этом блок 2 состыкован каналом подвода соленой воды под давлением 3-5 атм и с блоком гидроразводки 1.
На фиг.3 модуль опреснительной установки обратного осмоса включает три блока: блок гидроразводки 1, блок гидропривода 3 и блок мембранного элемента обратного осмоса. При этом блок самоочищающегося фильтра тонкой очистки 2 входит в состав блока гидропривода 3.
На фиг.4 модуль опреснительной установки обратного осмоса также включает три блока: блок гидроразводки 1, блок гидропривода 3 и блок мембранного элемента обратного осмоса, но при этом блок самоочищающегося фильтра тонкой очистки 2 входит в состав блока гидроразводки 1.
Опреснительная установка, как она показана на фиг.5, включает несколько автономных опреснительных модулей обратного осмоса одного из вариантов выполнения, описанных выше. Модули установлены параллельно, что обеспечивает компактность установки в целом, упрощает эксплуатацию установки, повышает ее ремонтопригодность. Кроме того, предусматривается совместная установка нескольких «стопок» из параллельных модулей, при этом модули соседних «стопок» соединяются благодаря пазам «ласточкин хвост», выполненных на боковых поверхностях корпуса блока гидроразводки каждого модуля. У последнего модуля (верхний модуль, как показано на фиг.5) или, если модуль используется самостоятельно, магистрали, проходящие в блоке гидроразводки этого модуля, закрываются заглушками.
Индивидуальная система подвода электропитания и электронного управления предусмотрена для любого из описанных выше вариантов исполнения опреснительного модуля и состоит из контроллера управления электродвигателем и блока электропитания с электрическими разъемами. Предназначена для подключения соседних автономных опреснительных модулей обратного осмоса в опреснительной установке обратного осмоса и подвода к ним электропитания и непосредственно для подвода электропитания к электродвигателю блока гидропривода 3 через контроллер управления электродвигателем по силовой шине и подачи сигналов управления и съема контролируемых данных по цифровой шине. Индивидуальная система подвода электропитания и электронного управления имеет защищенные от влаги электрические разъемы для соединения электродвигателя и контроллера управления электродвигателем с блоком электропитания. Электрические разъемы позволяют отключить от сети электропитания электродвигатель при снятии блока гидропривода 3 для ремонта или сервисного обслуживания. Индивидуальное электропитание и электронное управление опреснительного модуля позволяет осуществлять управление опреснительной установкой обратного осмоса, состоящей из нескольких автономных опреснительных модулей обратного осмоса, с использованием удаленного доступа к модулю или установке, например, через сеть Интернет.