[发明专利]用于通过反渗透对水进行脱盐的系统和方法

说明书

公开了一种用于通过反渗透(RO)对水进行脱盐的波浪致动系统，该波浪致动系统具有波浪能转换器(WEC)子系统和RO脱盐子系统。WEC子系统具有浮子、反作用构件和液压缸，该液压缸连接在浮子与反作用构件之间并限定第一可变容积腔室和第二可变容积腔室。RO脱盐子系统具有包含RO膜的RO单元和流动平滑装置(FSD)。在WEC子系统的第一冲程期间：浮子在第一方向上移动；并且海水从第一可变容积腔室供应到RO单元和FSD。在WEC子系统的第二冲程期间：浮子在第二方向上移动；海水从海水进口供应到第一可变容积腔室；并且海水从FSD供应到RO单元。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年6月10日提交的美国临时专利申请第62/348,431号的优先权，其全部内容通过引用合并入本文。

技术领域

本技术涉及用于通过反渗透对水进行脱盐的系统和方法。更具体地，本技术提供了用于通过反渗透对水进行脱盐的使用从海浪转换的能量的系统和方法。

背景技术

可以通过许多方法实现海水的脱盐。自20世纪70年代以来，反渗透(RO)越来越受欢迎，现在更为普遍。该处理通过在半渗透膜内在高压下泵送海水来起作用。当压力高于流体的渗透压时，产生脱盐水。

图1示意性地示出了脱盐工业常用的RO系统10。可以看出，由低压泵12从海中泵送海水通过过滤器14。低压泵12由电动马达或引擎16提供动力。由高压泵18从过滤器14泵送过滤后的海水通过流动平滑装置和阀20的组件。高压泵18由电动马达或引擎22提供动力。然后，过滤后的海水从组件20流动通过RO膜24，RO膜24将输入的海水分成渗透物(脱盐水)和盐水(盐含量高于海水的浓缩物)。储存渗透物直至需要使用渗透物。盐水从RO膜24流动通过组件20，然后流动通过能量回收装置(ERD)26。ERD 26使用来自盐水流的能量帮助运行高压泵18。盐水从ERD 26返回到海。

RO膜24内的流动应该足以防止导致低性能(低渗透物产量)的堵塞。渗透物流与进口海水的比例通常保持在20％与25％之间，以防止堵塞并使用较少的化学清洁。盐水流占进口海水流的75％至80％。因此，加压盐水中的能量损耗是重要的，因为该能量对应于盐水流量乘以压力。由于沿着膜存在低压降，因此来自加压盐水的能量损耗的浪费比使海水脱盐的能量更重要。

加压盐水流的能量浪费产生被称为ERD例如上述ERD 26的创新。这节省了整个脱盐处理的能量并降低了驱动RO泵例如上述泵12和泵18所需的能量成本。图1示出了：ERD 26从RO膜24液压地连接至盐水排放部，以从盐水中恢复压力。ERD 26通过例如传动轴机械地连接至高压泵18，以将动力传送至高压泵18。因此，与没有设置ERD 26的情况相比，电动马达或引擎22必须向高压泵18传送更小的扭矩，因此使用更少的动力进行操作。RO脱盐系统中ERD的其他布置也是已知的。

从图1中可以看出，除了必须被定位成离岸的海水入口和盐水排放部之外，所有上述部件均被设置在岸上。然而，这种岸上和离岸部件的布置增加了系统的复杂性成本。

尽管在节约能量方面取得了重大进展，但是在RO系统中能量成本仍然通常占从海水产生渗透物的成本的一半以上。在为小型社区或度假村设计的小型RO系统中，这个数字甚至更糟，这些小型社区或度假村通常使用柴油发电机以更高的速率提供电力。对柴油的依赖是许多偏远社区的麻烦，因为他们依赖于外部供应并且无法控制柴油的价格波动。

风能和太阳能也用于使海水脱盐。然而，这仅占总装机容量的小部分。与基于柴油的RO系统一样，风能和太阳能需要许多能量转换步骤。这些转换全部都增加了脱盐系统中的部件的数目，增加了所需的维护量，并增加了系统本身及其运行的初始价格。