[发明专利]脱盐系统及其元件

说明书

技术领域

本发明涉及脱盐系统，具体地涉及包括多个压力容器的反渗透(RO)脱盐系统、其中使用的脱盐膜、用于安装所述膜的设备以及用于评估其工作状态的装置。

背景技术

RO脱盐系统在本领域中是广为人知的。参照图1，示出了RO脱盐系统的一个实例：

整体用1标出的如上所述类型的RO脱盐系统包括：由支撑结构3支持的多个压力容器(PV)2，所述结构3包括用于将每个PV2支撑在水平方向上的支架4。事实上，每个PV均通过支撑结构3悬置，从而使得在沿着其长度的几个点处从下面对其进行支撑。

每个PV 2均具有前端和后端，并具有居中设置的渗透管，该渗透管在PV的前端连接至前部生产线5，并在PV的后端连接至后部生产线(未示出)。此外，每个PV 2均在其前端连接至用于向PV供应待脱盐的原料流体的进料管线6，并在其后端连接至盐水(brine)管线(未示出)。

每个PV 2均具有安装于其中的多个RO膜10，图2中示出了该膜的典型设计。如图2所示，膜10包括多孔渗透管12，该渗透管上缠绕有构成膜芯的多层膜片14，并且包括包封外壳18。

缠绕的多层膜片14在其一个表面上限定与进料水接触的废物侧(reject side)，并在其相对的表面上限定与已由于反渗透而通过该膜片的进料水(即，渗透物)接触的渗透物侧。渗透管12形成有适于收集所述渗透物的孔13，所述渗透物适于经由分别由膜10的渗透管12的前端和后端构成的前部中心端口12a和后部中心端口12b从PV离开。

多层膜片14包括两个膜层14a、设置于这两个膜层之间的渗透层14b、以及进料垫片16。多层膜片14缠绕在渗透管12上，渗透管的前端12a适于与进料管线6流体连通，从而构成PV的用于引导待脱盐的原料流体的周向进料入口17a，并且渗透管的后端12b适于与盐水管线流体连通，从而构成PV的用于使盐水从此离开的周向盐水出口17b。

在工作中，在PV的前端12a处向周向进料入口17a提供进料水F，以使进料水在箭头19的方向上轴向地流动。渗透管12收集渗透物P，以分别通过前部渗透物端口15a和后部渗透物端口15b离开，并且通过位于PV的后端12b处的周向出口17b去除盐水(有时被称做“浓缩物”)B。

在组装时，将膜10定位于PV 2内，从而使得前部渗透物端口15a和后部渗透物端口15b分别连接至前部和后部渗透管线5，前部周向端口17a连接至进料管线6，并且后部周向端口17b连接至盐水管线。

当将膜10装入PV 2中时，将膜10水平地插入PV 2中，并且在PV 2内移动，直到此膜到达其在PV中的期望位置为止。当卸除膜10时，打开PV 2的两端，从而可从PV 2的一侧推动膜10，以从PV的另一侧离开。

然而，已知的设计是其中PV竖直地设置，即，PV具有顶端和底端，并且其中，膜的装入和卸除通过PV的顶端来执行。由于膜的装入和卸除通常是一个复杂且耗时的过程，所以已知这种PV采用少量的膜，例如，一个或两个，并且这些膜具有更小的直径(因此对应地具有更小的重量)。

发明内容

根据以下描述的本发明的不同方面，提供了脱盐系统、脱盐膜、用于将脱盐膜安装在脱盐系统中的设备、其工作的方法以及用于监控其工作的方法，上述各项尤其适于反渗透(RO)脱盐，但也可用在其它类型的脱盐系统中，例如，纳米过滤(NF)、微过滤(MF)和超过滤(UF)。其适于本说明书中详细描述的螺旋膜，并也适于空心纤维膜。

根据本发明的一个方面，提供了一种脱盐系统，包括多个细长的压力容器(PV)，每个压力容器均具有纵向轴线，定向成使得其纵向轴线具有竖直定向，每个所述PV均适于在其中接收n个脱盐膜，位于PV内最下面的膜上方的多个膜具有的总重量允许将这多个膜用作限制最下面的膜的轴向膨胀的机构，从而该PV没有任何额外的限制机构。

还应该指出，由于PV的竖直定向以及参数n和D，膜的重量还允许防止在脱盐工序的开始和结束过程中膜在PV内的位移。

防止膜的热膨胀、以及其在PV内的位移防止了将高压海水区域与低压脱盐产品区域隔离的O形环的扭曲，这种扭曲可导致隔离的丧失以及海水浸入脱盐产品中。

另外，上述设备允许消除对适于防止膜在PV内的位移的填垫组件(shimming assembly)的需求。现有的人工填垫方法以垫片和垫圈为基础，这些垫片和垫圈并非很有效，因为需要一年打开PV若干次，以重新进行填垫。现有的自动填垫机构复杂且通常不使用。