通过反渗透对海水脱盐的海底脱盐设备以及将所述海底脱盐设备设置在海床上的方法技术

本发明专利技术涉及一种通过反渗透对海水脱盐的海底脱盐设备，以及涉及将所述海底脱盐设备设置在海床上的方法，所述脱盐设备包括设置在海床(S)上的膜(1)，所述膜利用膜(1)外部和内部之间的压力差以获得脱盐水，每个膜(1)具有扁平细长形状，所述膜被平行设置，在所述膜(1)之间限定有间隙，海水通过所述间隙循环；用于泵送脱盐水的泵送装置(26)；至少一个用于移出脱盐水的管道(2)，所述管道被设置成使得其横向穿过所述膜(1)，为脱盐水建立通道以在所述膜(1)和所述管道(2)之间穿过；和用于支持所述膜(1)和管道(2)的支撑结构(3)，所述结构(3)通过至少一个柱(4)与所述管道(2)流体连通，脱盐水通过所述柱被运送。通过所述柱被运送。通过所述柱被运送。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过反渗透对海水脱盐的海底脱盐设备以及将所述海底脱盐设备设置在海床上的方法


[0001]本专利技术涉及对海水的脱盐，提出了使用膜通过反渗透进行脱盐过程的设施。所述膜可以设置在一定深度处，使得在所述深度处的海水压力被利用并用作脱盐设备的唯一入口压力，以便于进行脱盐过程。

技术介绍

[0002]当今社会的发展与水的可用性密切相关，因此，对这种非常宝贵且非常稀缺的必需品的需求日益增长。虽然海洋是大规模集水区最可持续的水源，但它反过来需要对所述水进行脱盐处理，以便能将其用于某些应用，例如灌溉、农业、工业用途或消费。
[0003]当前的脱盐过程不是非常节能并且消耗大量能源，这导致当今世界范围内的海水脱盐率不是很高。实现更节能的脱盐过程对于人类发展很关键。例如，它可以允许利用大量的海水(占地球总水量的96.5％)以在干旱地区获得脱盐水，并会促进一般的水处理。
[0004]如今，脱盐技术被广泛使用，因为从投资和运营的角度来看，最有利的技术是使用半透膜的反渗透，尽管在这种类型的过程中能耗仍然相当高。运营成本主要取决于能源成本和待处理水的类型。
[0005]反渗透基本上由以下构成：使水穿过半透膜，水从浓度最高的溶液(含有溶解盐的海水)的一侧流向另一侧，而盐不通过。众所周知，实现反渗透所需的压力取决于溶解在水中的盐的量和要获得的脱盐程度。
[0006]常规脱盐过程包括对水进行预处理的先行步骤，这涉及使用一系列化学试剂使其为后续步骤做好准备，但反过来又会产生污染水排放形式的废物。这种预处理主要用于防止反渗透膜内部受到污染，这可直接影响脱盐效率。在所有常规脱盐设备中都考虑在反渗透之前进行这些处理，因此设备必须按尺寸定制以在开始时就将它们包括在内。
[0007]这些过程中常用的膜在其最佳工作范围内的转化率为35％至45％。这种水转化率涉及水渗透压的增加，这在估计合适的流速/膜时被考虑到，并且继而取决于当前的膜设计(通常具有螺旋缠绕配置)、膜的固有特性以及待处理的水的质量。
[0008]在最广泛的脱盐设施中，膜被设置在由玻璃纤维和聚酯树脂复合材料制成的压力容器中。复合材料用于在此类应用中是理想的，不仅因为它们的机械性能，还因为它们能够在与海水接触时防止腐蚀。
[0009]此外，反渗透过程所需的压力在很大程度上取决于水的渗透压，并且在常规设施中，由于海水转化为脱盐水而导致海水浓度的增加，所述压力沿着压力容器的长度逐渐增加。这就是为什么进入设施的必要入口泵压必须很高，高于脱盐容器初始区域中所需的最低压力，并且足以在所述容器的末端部分产生较低的产量，因为它必须在不考虑容器每个点处的渗透压的情况下运行。这种配置的能耗很高(它涉及脱盐水成本的约75％)，因为必须将进入的盐水升高到显著的压力，即使在并入用于从盐水中恢复压力的系统的情况下也是如此。
[0010]文献KR100417797B1公开了一种利用水深压力和反渗透生产淡水和咸水的设施。所述设施具有设置在海床上的利用膜内外之间的压力差对海水进行脱盐的脱盐膜，用于将脱盐水输送到船上的抽取管道，以及设置在船上用于将脱盐水从脱盐膜泵送到船上的泵送装置。
[0011]所述设施由此利用脱盐膜的外部和内部之间的压力差来对海水脱盐并获得脱盐水。然而，该设施基于一组常规的圆柱形脱盐膜，其中所述膜由一组螺旋缠绕层组成，用于去除各层缠绕的圆柱形末端的脱盐水，由此，给定所用膜的圆柱形和紧凑配置，覆盖了海床上的有限空间，因此水的脱盐比率受到限制。此外，所述膜被垂直设置，因此海水在膜的上部施加的压力小于在膜的下部施加的压力。举例来说，可以发现水下的压力每10米垂直深度变化约1bar。
[0012]此外，考虑到必须将所述膜设置在一定深度处使得能通过反渗透发生脱盐，设施的维护和清洁成本很高，因为它们需要专门的团队在所述深度进行操作。
[0013]因此，有必要设计一种解决方案，允许大量海水脱盐，最大化在特定海底深度处通过运行所提供的优势，因为初始泵送压力需求降低，并且其中设施的维护和清洁成本也尽可能多地降低。

技术实现思路

[0014]本专利技术的目的是一种海底脱盐设备，其通过使用脱盐反渗透膜，利用基于海水深度的海水压力，并将其用作脱盐设备的唯一入口压力来进行脱盐过程，从而允许进行更可持续的海水脱盐过程。
[0015]由脱盐设备获得的水优选适用于农业和工业应用，这些应用不需要另外的饮用水处理过程来消耗，不过将额外的步骤合并到通过脱盐设备获得的水的处理中将是可行的。
[0016]通过本专利技术提出的反渗透用于对水进行脱盐的海底脱盐设备包括浸没在海床上的海水脱盐膜，使得将所述脱盐膜的外部和内部之间的压力差用于对海水脱盐并获得脱盐水。所述海底脱盐设备还包括至少一个用于移出通过脱盐膜脱盐的水的提取管道和用于泵送脱盐水的泵送装置。
[0017]脱盐设备承受的每海水柱的压力足以通过脱盐膜产生反渗透过程。发生反渗透的压力必须大于流入液(海水)和渗透液(脱盐水)之间的渗透压差、渗透液的压力以及通过脱盐设备的压力损失。
[0018]根据本专利技术，每个脱盐膜具有扁平细长的形状，所述脱盐膜被平行设置，在所述脱盐膜之间限定间隙，海水通过所述间隙循环。所述提取管道被设置成横向穿过所述脱盐膜，为脱盐水建立通道以在所述脱盐膜和所述提取管道之间穿过。所述膜和所述提取管道的形状和设置允许最大化占用的海床空间，因此可以对大量的海水进行脱盐。
[0019]所述海底脱盐设备进一步包括用于支持所述脱盐膜和海床上的所述提取管道的支撑结构，所述支撑结构与所述提取管道通过至少一个柱流体连通，脱盐水通过所述柱从所述提取管道的至少一端运送至所述支撑结构。
[0020]优选地，所述脱盐膜被水平地设置在所述支撑结构上，使得所述膜被设置在基本上与所述支撑结构和海床平行的位置中。由本专利技术提出的膜的水平设置因此允许所述脱盐膜的所有点相对于海床设置在基本上相同的距离处，因此所有这些点经受相似的压力，因
为如众所周知，压力随深度增加(每10米的垂直深度约1bar)。
[0021]所述支撑结构包括与用于将脱盐水输送到储存点的海底软管连接的支撑基座；支撑脚，用于支持海床上的支撑结构；和连接开口，其设置在所述支撑基座上，用于建立与所述柱的联接，使得脱盐水从所述提取管道的末端运送至与所述海底软管连接的支撑基座。
[0022]海底脱盐设备进一步包括至少一个电连接器，所述电连接器具有设置在其中一个连接开口中的第一部分；设置在与其中设置有所述电连接器的第一部分的连接开口相对应的柱中的第二部分；和与所述第一部分附接的并且具有电连接元件的第三部分，所述电连接元件可以被移动地致动以便将第一部分和第二部分彼此电连接。所述电连接器的第一部分具有连接到来自海底软管的供电线路的第一电缆；以及所述电连接器的第二部分具有连接到所述泵送装置的第二电缆。
[0023]从而在支撑结构和柱之间的联接区域中获得电连接器，所述支撑结构是所述供电线路到达的脱盐设备的区域，所述柱是脱盐水的泵送装置优选设置其中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于通过反渗透对海水脱盐的海底脱盐设备，所述设备包括：
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海水脱盐膜(1)，其设置在海床(S)上，使得将所述脱盐膜(1)外部和内部之间的压力差用于对海水脱盐，并获得脱盐水；
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至少一个提取管道(2)，用于移出通过所述脱盐膜(1)脱盐的水；和
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泵送装置(26)，用于泵送所述脱盐水，其特征在于，每个脱盐膜(1)具有扁平细长形状，所述脱盐膜(1)被平行设置，在所述脱盐膜(1)之间限定有间隙，海水通过所述间隙循环；以及，所述提取管道(2)被设置成横向穿过所述脱盐膜(1)，为脱盐水建立通道以在所述脱盐膜(1)和所述提取管道(2)之间穿过；以及，所述设备还包括支撑结构(3)，所述支撑结构用于在海床上支持所述脱盐膜(1)和所述提取管道(2)，所述支撑结构(3)通过至少一个柱(4)与所述提取管道(2)流体连通，脱盐水通过所述柱从所述提取管道(2)的至少一端运送至所述支撑结构(3)。2.根据权利要求1所述的海底脱盐设备，其中所述脱盐膜(1)被水平设置在所述支撑结构(3)上，使得所述膜(1)被设置在与所述支撑结构(3)和所述海床(S)基本上平行的位置处。3.根据前述权利要求中任一项所述的海底脱盐设备，其中所述支撑结构(3)包括：
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与用于将脱盐水输送至储存点的海底软管(5)连接的支撑基座(6)；
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支撑脚(7)，用于在海床(S)上支持所述支撑结构(3)；和
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设置在所述支撑基座(6)中的连接开口(8)，用于建立与所述柱(4)的联接，使得脱盐水从所述提取管道(2)的末端被运送至与所述海底软管(5)连接的支撑基座(6)。4.根据前述权利要求中任一项所述的海底脱盐设备，其中所述连接开口(8)具有截头圆锥形的形状，其中所述开口(8)的半径从其上部到其下部逐渐增大，并且其中所述柱(4)在其下部具有与所述开口(8)的截头圆锥形的形状相对应的另一种截头圆锥形的形状，使得在所述开口(8)和所述柱(4)之间建立防漏和引导的联接。5.根据权利要求3至4中任一项所述的海底脱盐设备，其中每个连接开口(8)具有止回阀(11)，所述止回阀仅允许脱盐水从所述柱(4)通过到达所述支撑基座(6)。6.根据权利要求3至5中任一项所述的海底脱盐设备，其进一步包括至少一个电连接器(12)，所述电连接器具有：
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第一部分(13)，其设置在其中一个所述连接开口(8)中；
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第二部分(14)，其设置在对应于所述连接开口(8)的柱(4)中，在所述连接开口(8)中设置有所述电连接器(12)的第一部分(13)；和
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第三部分(15)，其附接到所述第一部分(13)，并且具有可移动地致动以便于将所述第一部分(13)和所述第二部分(14)彼此电连接的电连接元件(16)；ο所述电连接器(12)的第一部分(13)具有第一电缆(17)，所述第一电缆连接到来自所述海底软管(5)的供电线路；并且ο所述电连接器(12)的第二部分(14)具有第二电缆(18)，所述第二电缆连接到所述泵送装置(26)。7.根据前述权利要求中任一项所述的海底脱盐设备，其中所述第三部分(15)包括：
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具有进气口(21)的套筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼努埃尔，
申请(专利权)人：M托里斯工业设计股份公司，
类型：发明
国别省市：