基于手动式换向阀的海水淡化反渗透装置及运行方法

1.本技术涉及人工海水淡化技术领域，具体地说涉及手动式换向阀的海水淡化反渗透装置及运行方法，装置具有省力、紧凑性、一体性和便携性的特点，运行方法具有低能耗、高系统能量回收率、高效率的特点。


背景技术：

2.反渗透海水淡化是世界上最先进的海水淡化技术，根据海水中的盐度值，实现海水淡化所需要的反渗透压力要达到50-60公斤/平方厘米，因此在一般的海水淡化装置中，都会配备至少一台电力驱动的高压水泵，这使得装置非常笨重。
3.此外，一般的反渗透海水淡化过程，海水经过外力（如电力）加压，至海水压力大于海水的渗透压时，部分海水可以通过反渗透膜的反渗透作用，得到淡水，并排出浓水。这部分浓水仍具有很高的压力，约为50-60公斤/平方厘米（即5-6 兆帕），如果将这股浓水直接排掉，会造成大量的能量浪费。使用液体的余压能量回收技术可以将这部分能量通过机械装置转换为下一次做功所需的能量，也就是说将浓水的余压能量转换为进水的压力能，这样就大大降低了进水压力提升时所消耗的外力。
4.人工供能的海水淡化反渗透装置就是指使用人力驱动使反渗透系统达到海水淡化所需要的操作压力。制约人工海水淡化反渗透装置推广应用的一个主要问题就是如何单纯使用人力将进水的低压海水加压到反渗透所需的50-60公斤/平方厘米的压力，以及如何使加压的人工操作过程尽量省力，因此降低装置运行过程能耗是亟待解决的问题。在反渗透系统中应用液体的余压能量回收技术可大幅度降低能耗，从而实现人工驱动的海水淡化反渗透过程。
5.目前工业用的大型海水淡化反渗透装置上配备余压能量回收装置已经比较普遍，总体上分为两类，即离心式和容积式。
6.离心式能量回收装置可将回收的液体余压能进行两次能量转换，典型的装置是透平机，该装置回收的余压能量先转换为透平旋转的机械能，再通过叶轮的旋转以提升进水的压力。浓水能量向原海水能量的转换效率一般在75%以下。这种能量回收装置适用于较大型的反渗透海水淡化系统。
7.容积式能量回收装置可实现余压能量的直接交换，高压介质通过推动柱塞可将压力直接传递给需要加压的介质，能量的转换效率一般在90%以上。容积式能量回收装置主要有转子式和柱塞式两种。转子式能量回收装置：以美国能量回收公司 （energy recovery inc., eri）的px （pressure exchanger）转子式压力交换能量回收装置为代表。柱塞式阀控能量回收装置以瑞士calder ag公司的dweer （work exchange energy recovery）双压力换能量回收装置和西班牙aqualyng公司的能量回收塔为代表。柱塞式阀控能量回收装置的工作原理是采用两个大直径液压缸，一个液压缸回收反渗透过程中排出的高压浓水，高压浓水推动柱塞与柱塞另一侧的海水进行压力交换。另一个液压缸进入低压的海水，推动柱塞，将柱塞另一侧的低压浓水排出。两个液压缸交替进行海水加压和浓水排放的过程。目
前在工业上，常常使用plc和电磁阀来控制换向阀，从而使两个液压缸换向，能量回收效率一般高于90％。柱塞式阀控能量回收装置与转子式压力交换器一样，属于等压式压力交换，通过压力交换器增压的海水达不到反渗透的工作要求，还需要配备增压泵对其进一步增压。这种柱塞式的压力交换器通常都应用在日产淡水100吨以上的大型系统中，由于其结构的限制，两个液压缸的尺寸较大，且工艺组成也较为复杂。
8.我国已建成投产或正在兴建的反渗透海水淡化工程绝大部分都采用从国外进口的能量回收装置，价格十分昂贵，约占工程总投资的10～15%。近年来，我国相关学者一直致力于海水淡化能量回收技术的研究。杭州水处理技术研究开发中心的差压交换式能量回收装置（er-cy）和等压交换式能量回收装置（er-dy）是国内自主研发的具有代表性的能量回收装置，但都是用两个或三个单杆液压缸实现升压，占地面积比较大。
9.以上所述的余压能量回收装置多用于大型陆基的反渗透海水淡化厂，适用于本技术领域的人工驱动的小型海水淡化反渗透装置上的能量回收装置尚未有大规模的研究。并且本技术的海水淡化反渗透装置，是使用人工驱动，没有额外的电力供应，能量回收装置的阀门切换无法依靠plc和电磁阀等控制方式，也无法使用额外的增压泵进一步增压，人力驱动提供的能量也较电力驱动的要少，因此更需要能量回收系统帮助节省人力。
10.因此，当使用场景为野外作业、户外远足，或是在救生艇、偏远海岛等地区，无法获取电力时，将无法使用上述大型海水淡化反渗透装置及其中的能量回收装置。
11.ꢀ“
cn 202576050u 具有能量回收功能的人力驱动海水淡化器”和“cn213679950u 一种便携式微型手动海水淡化装置”其技术不足在于设备在“海水自动吸取”和“对吸取的海水加压”这两个步骤是分开的，即每一次使用人工驱动活塞泵，都只能实现自动吸取海水，或是对吸取的海水加压其中一个步骤，人工驱动的做功效率不高。“cn102588240b 反渗透海水淡化自增压能量回收高压泵”和“cn203855441u 使用自增压能量回收高压泵的反渗透海水淡化系统”，这两篇专利的能量回收高压泵的特点在于需要额外使用导向阀切换换向阀的移动；此外，还需要低压海水泵和自增压能量回收高压泵两台水泵，整个装置部件多、体积大。“cn101782095b 用于海水淡化系统的差动式能量回收装置及方法”的技术缺点在于仍然需要使用换向阀驱动装置使换向阀切换方向。并且需要低压海水泵和高压海水泵两级泵完成整个反渗透系统的工作循环，能耗很大，很难利用人力进行驱动，用于人工驱动海水淡化装置面临着较大困难。


技术实现要素：

12.本技术同现有技术相比，去除了由电动机或柴油、汽油发动机驱动的高压水泵，只使用人力驱动就能提升低压原海水的压力达到反渗透海水淡化系统所需工作压力，并实现海水淡化反渗透过程中高压浓盐水的余压能量回收，只使用人力驱动换向阀，不需要额外的plc、或是电磁阀控制，不需要额外的增压泵，整个设备造价低、轻巧简便、便于携带使用。
13.为了实现上述优点，本技术的基于手动式换向阀的海水淡化反渗透装置通过以下技术方案予以实现：本发明提供一种基于手动式换向阀的海水淡化反渗透装置，其特征在于，包括手柄、一体式微型能量回收模块和反渗透膜模块，其中，所述一体式微型能量回收模块包括柱塞泵组和换向阀，所述一体式微型能量回收模块内设置有低压海水进水口、高压海水出水
口、低压浓水出水口和高压浓水进水口，所述反渗透膜模块包括膜元件、高压海水进水口、高压浓水出水口和淡水出水口，所述淡水出水口与所述淡水池相连，所述高压浓水出水口和高压海水进水口分别与所述一体式微型能量回收模块连通；其中，所述柱塞泵组包括柱塞泵一，柱塞泵二和柱塞杆，所述柱塞泵一和所述柱塞泵二内分别设置有柱塞一和柱塞二，所述柱塞一将所述柱塞泵一分割为柱塞腔一和柱塞腔二，所述柱塞二将所述柱塞泵二分割为柱塞腔三和柱塞腔四，所述柱塞一和柱塞二共同固接于柱塞杆上形成双柱塞结构，所述柱塞杆上设置有铰链一，所述换向阀上设置有滑阀套和滑阀芯，所述滑阀芯上延伸设置有铰链二，所述手柄同时连接所述铰链一、所述铰链二，所述换向阀和柱塞泵一、柱塞泵二通过铰链一和铰链二在手柄的带动下进行异向运动，且所述换向阀在所述手柄的带动下先于所述柱塞泵一或柱塞泵二运动；其中，所述柱塞腔一和柱塞腔四在所述双柱塞结构的移动中同时实现对海水的抽取和对海水进行加压以形成高压海水，所述柱塞腔一和所述柱塞腔四均开设有高压海水出水口，所述高压海水出水口与所述反渗透膜模块上设置的高压海水进水口相连接；所述高压浓水出水口通过所述换向阀交替的位置变化与所述柱塞腔二或所述柱塞腔三的其中之一相连通以助推所述柱塞一或柱塞二移动。
14.较佳的，还包括预处理模块，所述预处理模块安装在低压海水进水管路上。
15.较佳的，所述柱塞泵一设置有低压海水进水口一，其通过单向阀一连接所述柱塞腔一，所述柱塞泵一设置有高压海水出水口一，其与所述反渗透膜模块上设置的高压海水进水口连接，所述柱塞腔二设置有液流口一，所述柱塞腔二通过液流口一连通至换向阀；所述柱塞泵二设置有低压海水进水口二，其通过单向阀三连接所述柱塞腔四，所述柱塞泵二设置有高压海水出水口二，其与所述反渗透膜模块的高压海水进水口连接，所述柱塞腔三设置有液流口二，所述柱塞腔三通过液流口二连通至换向阀；所述低压海水进水口一和低压海水进水口二与海水池相连；所述换向阀上设置有高压浓水进水口，所述高压浓水进水口与反渗透膜模块的高压浓水出水口相连；所述换向阀上设置低压浓水出水口一和低压浓水出水口二 ，所述低压浓水出水口一和低压浓水出水口二均与浓水池相连。
16.较佳的，所述滑阀芯的直径为所述柱塞一或柱塞二直径的20%-45%。
17.较佳的，所述柱塞杆杆径为所述柱塞一直径的20%-45%，所述柱塞杆杆径为所述柱塞二直径的20%-45%。
18.较佳的，便携式人工海水淡化装置的能量回收系统回收率= {（柱塞一或是柱塞二的截面积-柱塞杆的截面积）/柱塞一或是柱塞二的截面积}
×
100 %。
19.较佳的，所述滑阀芯的直径为所述柱塞一或柱塞二直径的20%-45%。
20.较佳的，所述换向阀为两位五通阀。
21.较佳的，所述膜元件呈卷式结构，包括卷式层状结构和设置在卷式层状结构中央的集水中心管，所述卷式层状结构缠绕在集水中心管外侧，所述卷式膜元件的前端为进水端，所述卷式膜元件的后端为产水端和浓水端，所述卷式层状结构包括产水流道布、第一膜片、浓水流道布和第二膜片，所述集水中心管放置在所述产水流道布和所述第一或第二膜片之间，所述集水中心管与所述第一或第二膜片直接接触熔接；所述产水流道布放置在所
述第一膜片和所述第二膜片之间，所述产水流道布的上下表面分别包括非设置集水中心管的第一边、第二边和第三边，所述产水流道布的上、下表面的第一边、第二边和第三边分别与所述第一膜片和所述第二膜片直接接触熔接以形成产水膜袋。
22.较佳的，所述膜片朝向所述浓水流道布的一侧设置脱盐层，在所述膜片朝向所述产水流道布的一侧设置导水层。
23.较佳的，所述第一边、第二边或第三边的焊接边线宽度在10-25000 μm之间。
24.优选的，基于
ꢀ“
液体内部压强处处相等”以及“压强=压力/单位面积”原理设计，由于换向阀的直径仅为所述柱塞一或柱塞二直径的20%-45%，因此在相同系统内部液体压强情况下，使换向阀位移所需的力比使柱塞一或柱塞二位移所需要的力较小，因此人工通过手柄施力时，可以使换向阀先换向，先进行系统内部能量回用，后为柱塞换向助力，实现装置省力的特点。
25.本发明还提供了基于手动式换向阀的海水淡化反渗透装置的运行方法，包括如下步骤：a）人工驱动手柄，带动换向阀先换向至位置a，此位置使柱塞腔三与浓水池相连，柱塞腔二与反渗透装置相连，其中，所述手柄设置在所述柱塞杆上且所述手柄同时连接铰链和柱塞杆，所述铰链另一端与所述换向阀的滑阀芯连接；b）双柱塞结构在所述手柄的带动下朝与位置a相反的方向运动，柱塞腔四和柱塞腔二同时出现瞬时真空，所述柱塞腔四用于吸取原海水，所述反渗透装置的高压浓水则通过所述换向阀进入所述柱塞腔二助推所述双柱塞结构移动；柱塞一推动柱塞腔一中的海水加压，加压后的海水经由高压海水出水口一进入反渗透装置；柱塞腔三中的低压浓水则经由换向阀上设置的低压浓水出水口二，排至浓水池中；c）反向人工驱动手柄，带动换向阀先换向至位置b，此时，柱塞腔二与浓水池相连，柱塞腔三与反渗透装置相连；d）双柱塞结构在所述手柄的带动下朝与位置b相反的方向运动，柱塞腔一和柱塞腔三同时出现瞬时真空，所述柱塞腔一用于吸取原海水，所述反渗透装置的高压浓水则通过所述换向阀进入所述柱塞腔三助推所述双柱塞结构移动；柱塞二推动柱塞腔四中的海水加压，加压后的海水经由高压海水出水口二进入反渗透装置；柱塞腔二中的低压浓水则经由换向阀上设置的低压浓水出水口一，排至浓水池中。
26.本技术的有益效果是：（1）使用双柱塞泵，在每一个人工操作手柄的运动周期内，可以同步实现低压海水吸取、低压海水加压、高压海水排出，提高做功效率；（2）通过手柄和铰链的机械结构配合，实现一次操作手柄既能实现双柱塞泵的移位，也能实现换向阀的位置切换；（3）通过计算和设计柱塞泵截面积与换向阀截面积之比，实现每次操作手柄时换向阀先换向，即系统先进行高压浓水的能量回用，再进行柱塞泵的位移，即利用回收的能量助推柱塞泵运动，实现装置的省力运行；（4）换向阀为两位五通阀，其换向方式为机械换向，即通过人力带动手柄和铰链，带动换向阀换向，不需要额外使用plc电路或是电磁阀控制，节省了造价；机械换向所需机械部件少、具有可靠及稳定的特点；
（5）由于具有能量回收系统，可以适用于人工驱动的海水淡化反渗透的小型装置中，无需额外使用增压泵，降低装置造价；（6）创新地将双柱塞泵和换向阀进行了一体式设计，不仅精简了装置尺寸，减少了机械零件数量，提高装置运行可靠性，又减小了装置用料，降低了装置制作成本。
附图说明
27.图1是本技术的装置运行工艺流程图；图2是本技术的一体式能量回收高压泵的结构刨面示意图；图3是本技术的反渗透装置中所使用的反渗透卷式膜元件的结构示意图；图4是本技术的反渗透装置实物内部结构剖面图。
具体实施例
28.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合：本技术公开的基于手动式换向阀的海水淡化反渗透装置，如图1、图2和图4所示，包括完全相同的内部设置有柱塞一（2-1-8）的柱塞泵一（2-1）和内部设置有柱塞二（2-2-8）的柱塞泵二（2-2），所述柱塞一（2-1-8）将所述柱塞泵一（2-1）分割为柱塞腔一（2-1-6）和柱塞腔二（2-1-7），所述柱塞二（2-2-8）将所述柱塞泵二（2-2）分割为柱塞腔三（2-2-6）和柱塞腔四（2-2-7），所述柱塞一（2-1-8）和柱塞二（2-2-8）共同固接于柱塞杆（2-4）上，所述柱塞杆（2-4）上布设有铰链一（1-1），所述柱塞杆（2-4）通过铰链一（1-1）与手柄（1）相连；所述柱塞泵一（2-1）设置有低压海水进水口一（2-1-1），其通过单向阀一（2-1-4）连接所述柱塞腔一（2-1-6），所述柱塞泵一（2-1）设置有高压海水出水口一（2-1-2），其与单向阀二（2-1-5）连接，所述柱塞腔二（2-1-7）通过液流口一（2-1-3）与换向阀（2-3）相连；所述柱塞泵二（2-2）设置有低压海水进水口二（2-2-1），其通过单向阀三（2-2-4）连接所述柱塞腔四（2-2-7），所述柱塞泵二（2-2）设置有高压海水出水口一（2-2-2），其与单向阀四（2-2-5）连接，所述柱塞腔三（2-2-6）通过液流口二（2-2-3）与换向阀（2-3）相连；所述低压海水进水口一（2-1-1）和低压海水进水口二（2-2-1）与海水池（4）相连；所述换向阀（2-3）上设置液流口三（2-3-3），为高压浓水进水口，与反渗透装置相连；所述换向阀（2-3）上设置有低压浓水出水口一（2-3-2）和低压浓水出水口二（2-3-4），与浓水池（7）相连；所述柱塞杆（2-4）杆径为所述柱塞一（2-1-8）直径的20%-45%，所述柱塞杆（2-4）杆径为所述柱塞二（2-2-8）直径的20%-45%；所述换向阀（2-3）为两位五通阀，所述换向阀（2-3）上设置有滑阀芯（2-3-1），所述滑阀芯（2-3-1）上延伸设置有铰链二（1-2），所述换向阀（2-3）通过铰链二（1-2）与手柄（1）
相连；所述的柱塞一（2-1）、柱塞二（2-2）、换向阀（2-3）、单向阀（2-1-4、2-1-5、2-2-4、2-2-5）内均设有密封装置。
30.进一步优选的，所述柱塞一（2-1）、柱塞二（2-2）为动密封，密封元件为格莱圈密封。
31.进一步优选的，所述柱塞杆（2-4）为动密封，密封元件为一个o圈嵌入一个y圈的内径的双配合的方式，并使用轴瓦和压盖进行固定。
32.进一步优选的，换向阀（2-3）的密封为动密封，密封元件为双格莱圈密封，采用聚四氟乙烯材质，材质硬度85%以上。
33.进一步优选的，单向阀（2-1-4、2-1-5、2-2-4、2-2-5）的密封元件为蘑菇阀式，包括弹簧、o圈和蘑菇型阀芯，密封面为锥面，提高了单向阀的密封性、开闭灵敏性和平稳性，锥面密封提高了密封元件的导向性。
34.进一步优选的，柱塞泵一（2-1）和柱塞泵二（2-2）上，均设置有集成式液流分布盘，所述液流分布盘上设置有低压海水进水口、高压海水出水口、液流口，并在低压海水进水口和高压海水出水口上设置有异向安装的一对单向阀，所述单向阀包括弹簧、o圈和密封面。
35.如图1所示，所述装置的典型工艺流程简述为：a)人工驱动手柄，带动换向阀先换向至位置a，此位置使柱塞腔三与浓水池相连，柱塞腔二与反渗透装置相连；b)之后，柱塞二移动至下止点，柱塞腔四内出现瞬时真空，海水通过预处理装置，通过低压海水进水口二，并进入柱塞腔四，吸取原海水；c） 同时，柱塞腔三中的浓水经由液流口二和换向阀上设置的低压浓水出水口二，排至浓水池中；d）同时，固接在柱塞杆上的柱塞一被人力驱动至上止点，柱塞腔二内出现瞬时真空，反渗透装置中的高压浓水，经由高压浓水出水口，通过换向阀上联通在一起的高压浓水进水口和液流口一，进入柱塞腔二，助推柱塞杆向左运动；e）同时，柱塞一推动柱塞腔一中的海水加压，加压后的海水经由高压海水出水口一和单向阀二进入反渗透装置；f）反向人工驱动手柄，带动换向阀先换向至位置b，此时，柱塞腔二与浓水池相连，柱塞腔三与反渗透装置相连；g）之后，柱塞一移动至下止点，柱塞腔一内出现瞬时真空，海水经由低压海水进水口一进入柱塞腔一，吸取原海水；h）同时，柱塞腔二中的浓水经由液流口一，从换向阀上设置的低压浓水出水口一排至浓水池中；i）同时，固接在柱塞杆上的柱塞二被人力驱动至上止点，柱塞腔三内出现瞬时真空，反渗透装置中的高压浓水，经由换向阀上设置的高压浓水进水口、通过液流口二进入柱塞腔三，助推柱塞杆向右运动；j） 同时，柱塞二推动柱塞腔四中的海水加压，加压后的海水经由单向阀四和高压海水出水口二，进入反渗透装置；k）此后循环进行步骤（a）至步骤（j）。
36.如图3所述，本技术中使用的反渗透膜模块（5）中使用的反渗透卷式膜元件结构示意图如下所述：所述卷式膜元件，包括卷式层状结构、设置在卷式层状结构中央的集水中心管（b6）、设置在卷式层状结构外侧的防水密封配件，所述卷式层状结构缠绕在集水中心管（b6）外侧，所述卷式膜元件的前端为进水端（b7），靠近进水端的位置设置有密封套圈（b5），所述卷式膜元件的后端为产水端（b8）和浓水端（b9），所述卷式层状结构包括产水流道布（b4）、第一膜片（b2）、浓水流道布（b1）和第二膜片（b3），所述集水中心管放置（b6）在所述第一膜片（b2）和所述产水流道布（b4）之间，或是放置在所述产水流道布（b4）和所述第二膜片（b3）之间；在所述第一膜片（b2）朝向所述浓水流道布（b1）的一侧设置脱盐层，在所述第一膜片（b2）朝向所述产水流道布（b4）的一侧设置导水层，将卷式层状结构缠绕在集水中心管（b6）的外侧，产水流道布（b4）的上下表面分别包括非设置集水中心管的第一边（b41）、第二边（b42）和第三边（b43），该产水流道布（b4）的上表面的第一边（b41）、第二边（b42）和第三边（b43）与第一膜片（b2）直接接触熔接，该产水流道布（b4）的下表面的第一边（b41）、第二边（b42）和第三边（b43）与第二膜片（b3）直接接触熔接，同时，该产生流道布（b4）也与集水中心管（b6）的焊接区域直接相互接触熔接，即产水流道布（b4）上下表面的第一边、第二边和第三边与第一膜片（b2）、第二膜片（b3）的相对接触面以无胶的方式直接接触熔接在一起，并与集水中心管的焊接区域连接在一起，形成单个产水膜袋，所述集水中心管的表面设有轴向的通孔，所述通孔与产水膜袋的产水侧和集水中心管的产水端相通。其中，产水流道布和膜片间可利用高分子进行焊接（例如金属丝通电加热法或是金属丝电磁感应加热法）：将膜片对折折叠，形成n型，形成第一膜片（b2）和第二膜片（b3）；将所述集水中心管（b6）放置在所述第一膜片（b2）和所述产水流道布（b4）之间；在产水流道布（b4）的第一边（b41）、第二边（b42）、第三边（b43）布置金属丝，并延伸卷绕到集水中心管（b6）上；将用于形成膜袋的膜片、产水流道布（b4）、浓水流道布（b1）和布置于待焊接处的金属丝一起卷制到所述集水中心管（b6）上；通过一焊接装置使金属丝发热，使两个待焊接材料（即产水流道布和膜片、膜片与集水中心管）的待焊接处高分子材料熔融，两个待焊接材料相连接形成膜袋。焊接通过所述金属丝发热使焊接处高分子材料熔融，待高分子材料冷却后焊接面间的材料发生原子扩散，焊接高分子材料间为化学键连接方式；上述焊接的温度不高于230 ℃。
37.就各个部件的材料，举例来说，所述膜片的材料为醋酸纤维素类、醋酸纤维素酯类、聚乙烯类、聚砜类、聚酰胺类、芳香族聚酰胺类、芳香族聚酰胺—酰肼以及一些含氮芳香聚合物等低熔点高分子材料；所述产水流道布的材料为pp聚丙烯类低熔点高分子材料；所述浓水流道布的材料为pet热塑性聚酯类高熔点高分子材料；所述集水中心管的材料为abs塑料；进一步的，上述第一边（b41）、第二边（b42）或第三边（b43）的焊接边线宽度在10-25000 μm之间。
38.进一步的，还在可在卷式层状结构外缠绕防水胶带或是防水覆膜。
39.进一步的，该膜元件中的膜袋个数可为1-30个。
40.进一步的，所述第一膜片或第二膜片为反渗透卷式膜元件、纳滤卷式膜元件以及超滤卷式膜元件中的一种。
41.进一步的，第一膜片（b2）和第二膜片（b3）为利用膜片对折折叠所形成，该第一膜
片（b2）和第二膜片（b3）对折形成n型样态。本发明的卷式膜元件直接将膜片与集水中心管、产水流道布与膜片直接接触熔接形成新型卷式膜元件结构，无需如传统的方式那样需要使用胶水连接，且能够减少膜片边线连接区域的宽度，使得膜片的有效过滤面积大大增加，从而提高卷式膜元件的过滤效率，降低成本，实用性强。
42.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本发明专利，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.基于手动式换向阀的海水淡化反渗透装置，其特征在于，包括手柄、一体式微型能量回收模块和反渗透膜模块，其中，所述一体式微型能量回收模块包括柱塞泵组和换向阀，所述一体式微型能量回收模块内设置有低压海水进水口、高压海水出水口、低压浓水出水口和高压浓水进水口，所述反渗透膜模块包括膜元件、高压海水进水口、高压浓水出水口和淡水出水口，所述淡水出水口与所述淡水池相连，所述高压浓水出水口和高压海水进水口分别与所述一体式微型能量回收模块连通；其中，所述柱塞泵组包括柱塞泵一，柱塞泵二和柱塞杆，所述柱塞泵一和所述柱塞泵二内分别设置有柱塞一和柱塞二，所述柱塞一将所述柱塞泵一分割为柱塞腔一和柱塞腔二，所述柱塞二将所述柱塞泵二分割为柱塞腔三和柱塞腔四，所述柱塞一和柱塞二共同固接于柱塞杆上形成双柱塞结构，所述柱塞杆上设置有铰链一，所述换向阀上设置有滑阀套和滑阀芯，所述滑阀芯上延伸设置有铰链二，所述手柄同时连接所述铰链一、所述铰链二，所述换向阀和柱塞泵一、柱塞泵二通过铰链一和铰链二在手柄的带动下进行异向运动，且所述换向阀在所述手柄的带动下先于所述柱塞泵一或柱塞泵二运动；其中，所述柱塞腔一和柱塞腔四在所述双柱塞结构的移动中同时实现对海水的抽取和对海水进行加压以形成高压海水，所述柱塞腔一和所述柱塞腔四均开设有高压海水出水口，所述高压海水出水口与所述反渗透膜模块上设置的高压海水进水口相连接；所述高压浓水出水口通过所述换向阀交替的位置变化与所述柱塞腔二或所述柱塞腔三的其中之一相连通以助推所述柱塞一或柱塞二移动。2.根据权利要求1所述的基于手动式换向阀的海水淡化反渗透装置，其特征在于，还包括预处理模块，所述预处理模块安装在低压海水进水管路上。3.根据权利要求1所述的基于手动式换向阀的海水淡化反渗透装置，其特征在于，所述柱塞泵一设置有低压海水进水口一，其通过单向阀一连接所述柱塞腔一，所述柱塞泵一设置有高压海水出水口一，其与所述反渗透膜模块上设置的高压海水进水口连接，所述柱塞腔二设置有液流口一，所述柱塞腔二通过液流口一连通至换向阀；所述柱塞泵二设置有低压海水进水口二，其通过单向阀三连接所述柱塞腔四，所述柱塞泵二设置有高压海水出水口二，其与所述反渗透膜模块的高压海水进水口连接，所述柱塞腔三设置有液流口二，所述柱塞腔三通过液流口二连通至换向阀；所述低压海水进水口一和低压海水进水口二与海水池相连；所述换向阀上设置有高压浓水进水口，所述高压浓水进水口与反渗透膜模块的高压浓水出水口相连；所述换向阀上设置低压浓水出水口一和低压浓水出水口二 ，所述低压浓水出水口一和低压浓水出水口二均与浓水池相连。4.根据权利要求1所述的基于手动式换向阀的海水淡化反渗透装置，其特征在于，所述滑阀芯的直径为所述柱塞一或柱塞二直径的20%-45%。5.根据权利要求1所述的基于手动式换向阀的海水淡化反渗透装置，其特征在于，所述柱塞杆杆径为所述柱塞一直径的20%-45%，所述柱塞杆杆径为所述柱塞二直径的20%-45%。6.根据权利要求1所述的基于手动式换向阀的海水淡化反渗透装置，其特征在于，便携式人工海水淡化装置的能量回收系统回收率= {（柱塞一或是柱塞二的截面积-柱塞杆的截面积）/柱塞一或是柱塞二的截面积}
×
100 %。
7.根据权利要求1所述的基于手动式换向阀的海水淡化反渗透装置，其特征在于，所述滑阀芯的直径为所述柱塞一或柱塞二直径的20%-45%。8.根据权利要求1所述的基于手动式换向阀的海水淡化反渗透装置，其特征在于，所述换向阀为两位五通阀。9.根据权利要求1所述的基于手动式换向阀的海水淡化反渗透装置，其特征在于，所述膜元件呈卷式结构，包括卷式层状结构和设置在卷式层状结构中央的集水中心管，所述卷式层状结构缠绕在集水中心管外侧，所述卷式膜元件的前端为进水端，所述卷式膜元件的后端为产水端和浓水端，所述卷式层状结构包括产水流道布、第一膜片、浓水流道布和第二膜片，所述集水中心管放置在所述产水流道布和所述第一或第二膜片之间，所述集水中心管与所述第一或第二膜片直接接触熔接；所述产水流道布放置在所述第一膜片和所述第二膜片之间，所述产水流道布的上下表面分别包括非设置集水中心管的第一边、第二边和第三边，所述产水流道布的上、下表面的第一边、第二边和第三边分别与所述第一膜片和所述第二膜片直接接触熔接以形成产水膜袋。10.根据权利要求9所述的基于手动式换向阀的海水淡化反渗透装置，其特征在于，所述膜片朝向所述浓水流道布的一侧设置脱盐层，在所述膜片朝向所述产水流道布的一侧设置导水层。11.根据权利要求9所述的基于手动式换向阀的海水淡化反渗透装置，其特征在于，所述第一边、第二边或第三边的焊接边线宽度在10-25000 μm之间。12.基于手动式换向阀的海水淡化反渗透装置的运行方法，其特征在于，包括如下步骤：a）人工驱动手柄，带动换向阀先换向至位置a，此位置使柱塞腔三与浓水池相连，柱塞腔二与反渗透膜模块相连，其中，所述手柄设置在所述柱塞杆上且所述手柄同时连接铰链和柱塞杆，所述铰链另一端与所述换向阀的滑阀芯连接；b）双柱塞结构在所述手柄的带动下朝与位置a相反的方向运动，柱塞腔四和柱塞腔二同时出现瞬时真空，所述柱塞腔四用于吸取原海水，所述反渗透膜模块的高压浓水则通过所述换向阀进入所述柱塞腔二助推所述双柱塞结构移动；柱塞一推动柱塞腔一中的海水加压，加压后的海水经由高压海水出水口一进入反渗透膜模块；柱塞腔三中的低压浓水则经由换向阀上设置的低压浓水出水口二，排至浓水池中；c）反向人工驱动手柄，带动换向阀先换向至位置b，此时，柱塞腔二与浓水池相连，柱塞腔三与反渗透装置相连；d）双柱塞结构在所述手柄的带动下朝与位置b相反的方向运动，柱塞腔一和柱塞腔三同时出现瞬时真空，所述柱塞腔一用于吸取原海水，所述反渗透装置的高压浓水则通过所述换向阀进入所述柱塞腔三助推所述双柱塞结构移动；柱塞二推动柱塞腔四中的海水加压，加压后的海水经由高压海水出水口二进入反渗透装置；柱塞腔二中的低压浓水则经由换向阀上设置的低压浓水出水口一，排至浓水池中。

技术总结
本申请涉及基于手动式换向阀的海水淡化反渗透装置及运行方法，所述装置包括手柄、一体式微型能量回收模块、反渗透膜模块、预处理模块及液路系统。所述一体式微型能量回收模块包括双柱塞泵、单向阀组和换向阀；所述双柱塞泵与换向阀通过手柄与铰链连接。本装置运行方法特点在于


技术研发人员：陈江萍 郑煜铭 洪灵源
受保护的技术使用者：中国科学院城市环境研究所
技术研发日：2022.01.28
技术公布日：2023/8/9