一種混合式海水淡化裝置的製作方法

2023-06-26 16:00:46

本實用新型涉及海水淡化技術領域，更具體地說，涉及一種混合式海水淡化裝置。

背景技術：

我國南海作為重要的海上戰略基地，需要不斷的完善各種基建工作，但由於淡水資源的匱乏，需要從內陸運輸水資源滿足島上的用水需求。如上所述，如果採用其他能源來進行海水淡化，容易破壞海島上的生態平衡，而且各種資源仍然需要從內陸運輸，而不能就地取材進行海水淡化，該問題是各島礁普遍存在的問題。

關於如何更好地進行海水淡化，本發明申請人已申報過專利：一種自助動力式雙效海水淡化裝置，申請號：201610538333.9，該申請案公開了一種自助動力式雙效海水淡化裝置，包括蒸餾淡化機構、反滲透淡化機構和電力系統，所述蒸餾淡化機構漂浮在海面上利用太陽能進行海水蒸餾淡化，反滲透淡化機構中的海水過濾模塊沉入海面1.5米以下位置進行反滲透海水淡化，海水過濾模塊設置在蒸餾淡化機構下方；所述電力系統用於為蒸餾淡化機構、反滲透淡化機構提供抽水、排水的動力。

上述專利方案的海水淡化裝置，能夠通過蒸餾和反滲透作用進行海水淡化，但在實際使用過程中發現，多個反滲透球串聯在一起後，中間連接管的輸水量有限，而且反滲透球不能夠充分的利用空間，海水淡化效率較低，需要進一步改進。

技術實現要素：

1.實用新型要解決的技術問題

本實用新型的目的在於克服現有技術中海水淡化效率低的不足，提供了一種混合式海水淡化裝置，本實用新型利用海水淡化盤來代替滲透球，空間利用率增加，具有更高的海水淡化效率。

2.技術方案

為達到上述目的，本實用新型提供的技術方案為：

本實用新型的一種混合式海水淡化裝置，包括包括蒸餾淡化機構、反滲透淡化機構和電力系統，所述蒸餾淡化機構包括蒸餾罩、海水容器和集水槽，海水容器內的海水通過蒸餾罩蒸發後流入集水槽；所述反滲透淡化機構中的海水過濾模塊主要由上部海水淡化盤、輸水柱和下部海水淡化盤組成，上部海水淡化盤和下部海水淡化盤通過輸水柱連通，海水淡化盤所過濾海水經由滲透回流管流入儲水缸。

作為本實用新型更進一步的改進，所述的反滲透淡化機構還包括保護網，所述海水過濾模塊被罩在保護網內部。

作為本實用新型更進一步的改進，所述上部海水淡化盤和下部海水淡化盤由外至內包括濾網、活性炭層、反滲透膜和耐壓骨架，外部海水通過反滲透作用進入到海水淡化盤的中心腔內。

作為本實用新型更進一步的改進，所述輸水柱的結構由外至內包括濾網、活性炭層、反滲透膜和耐壓骨架。

作為本實用新型更進一步的改進，輸水柱至少有2個，輸水柱陣列排布在上部海水淡化盤和下部海水淡化盤之間。

作為本實用新型更進一步的改進，所述輸水柱通過管接頭與海水淡化盤連接，並在連接處設置有密封墊片。

作為本實用新型更進一步的改進，所述滲透回流管上端通過連接底座連接在儲水缸底部；滲透回流管下端與上部海水淡化盤通過管接頭連接。

作為本實用新型更進一步的改進，所述蒸餾罩為球冠形，蒸餾罩底部設置有環形的集水槽，該集水槽通過過渡環與海水容器連接；集水槽與儲水缸之間通過至少3個引流管連通。

作為本實用新型更進一步的改進，所述蒸餾罩為球冠形，蒸餾罩底部設置有環形的集水槽，該集水槽通過過渡環與海水容器連接；集水槽底部設置有淡水排水籠頭，用於向外部儲水裝置輸送蒸餾淡水。

作為本實用新型更進一步的改進，所述電力系統包括風力發電機和/或水流發電機，風力發電機固定在儲水缸上方，水流發電機固定在儲水缸底部，所產生電力存儲在蓄電模塊內，用於為系統工作提供電力。

3.有益效果

採用本實用新型提供的技術方案，與現有技術相比，具有如下有益效果：

(1)本實用新型的一種混合式海水淡化裝置，其海水過濾模塊主要由上部海水淡化盤、輸水柱和下部海水淡化盤組成，海水淡化盤之間通過多個輸水柱連通，在相同空間內，海水淡化盤相對於反滲透球具有更高的空間利用率，海水淡化效率更高；

(2)本實用新型的一種混合式海水淡化裝置，海水淡化盤由外向內包括濾網、活性炭層、反滲透膜和耐壓骨架，濾網用於過濾小生物，活性炭層用於過濾微生物，反滲透膜用於過濾鹽分子，耐壓骨架用於提供支撐強度；海水過濾模塊所處的深度越大，壓強越大，過濾效率越高；

(3)本實用新型的一種混合式海水淡化裝置，輸水柱的結構由外至內包括濾網、活性炭層、反滲透膜和耐壓骨架，該輸水柱也可直接用於海水過濾，因此可在海水淡化盤之間設置多個輸水柱，能夠進一步提高空間利用率，進而提高海水淡化效率；

(4)本實用新型的一種混合式海水淡化裝置，集水槽的底部由多個凹弧面連接而成，引流管設置在凹弧面的中部最低點，則蒸餾出的水能夠在重力作用下向凹弧面最低點流動，進而通過引流管流入儲水缸中，結構設計合理，原理簡單，便於推廣使用。

附圖說明

圖1為本實用新型中混合式海水淡化裝置的結構示意圖；

圖2為本實用新型中供水模塊的結構示意圖；

圖3為本實用新型中海水過濾模塊的結構示意圖；

圖4為本實用新型中海水淡化盤和輸水柱的內部結構示意圖；

圖5為本實用新型中淡水分開存儲時的結構示意圖。

示意圖中的標號說明：101、蒸餾罩；102、過渡環；103、集水槽；104、引流管；105、海水容器；106、儲水缸；107、淡水排水籠頭；201、第一抽水管；202、第一抽水泵；203、進水管；204、第一控制器；205、第一上水位檢測器；206、第一下水位檢測器；207、電磁閥；208、第一排水管；301、蓄電模塊；302、電路包裝管；303、水流發電機；304、託板；305、風力發電機；401、第二抽水管；402、第二抽水泵；403、第二排水管；404、第二控制器；405、第二上水位檢測器；406、第二下水位檢測器；501、滲透回流管；502、連接底座；503、保護網；601、上部海水淡化盤；6011、濾網；6012、活性炭層；6013、反滲透膜；6014、耐壓骨架；602、輸水柱；603、下部海水淡化盤；604、管接頭。

具體實施方式

為進一步了解本實用新型的內容，結合附圖和實施例對本實用新型作詳細描述。

實施例1

結合圖1，本實施例的一種混合式海水淡化裝置，包括包括蒸餾淡化機構、反滲透淡化機構和電力系統，蒸餾淡化機構漂浮在海面上利用太陽能進行海水蒸餾淡化，反滲透淡化機構中的海水過濾模塊沉入海面1.5米以下位置進行反滲透海水淡化，海水過濾模塊設置在蒸餾淡化機構下方，利用海水過濾模塊的重力保持蒸餾淡化機構的穩定性；電力系統依靠風力或水力進行發電，或者是儲備電源，用於為蒸餾淡化機構、反滲透淡化機構提供抽水、排水的動力。

其中，蒸餾淡化機構包括蒸餾罩101、海水容器105和集水槽103，海水容器105內的海水通過蒸餾罩101蒸發後流入集水槽103。具體地，蒸餾淡化機構中的海水容器105設置在儲水缸106上方用於存放海水，當太陽照射時，海水蒸發，在蒸餾罩內壁形成淡水水珠，該水珠匯流後流入集水槽103中。海水過濾模塊淡化的淡水也存儲在儲水缸106中，儲水缸106上設置有單向通氣閥，用於保證蒸餾和反滲透作用產生的淡水能夠進入。

蒸餾罩101為球冠形，即其截面為弧形，使凝結成的水珠可自動向下滑落。蒸餾罩101底部設置有環形的集水槽103，該集水槽103通過過渡環102與海水容器105連接，結構類似於蘑菇形，水蒸氣從中部連通處進入到蒸餾罩101中，然後凝結後匯集在集水槽103中形成水流，把海水容器105固定在儲水缸106上方，集水槽103與儲水缸106之間通過3個引流管104連通，則水流可通過引流管104流入到儲水缸106中存儲。在我國南部海域，溫度較高，在天氣晴朗的情況下，蒸發較快，因此可沿環形的集水槽103設置更多個引流管104，確保水能及時流入儲水缸106中。

本實施例中的反滲透淡化機構包括保護網503和海水淡化模塊，海水過濾模塊被罩在保護網503內部。保護網503由直徑5mm的不鏽鋼絲圍成的孔徑不大於1cm2的立體網格，用於防止外部的水草或水生物破壞海水淡化模塊而影響其正常使用。海水過濾模塊主要由上部海水淡化盤601、輸水柱602和下部海水淡化盤603組成，上部海水淡化盤601和下部海水淡化盤603通過輸水柱602連通，上部海水淡化盤601和下部海水淡化盤603均為圓盤狀，上部海水淡化盤601和下部海水淡化盤603所過濾海水經由滲透回流管501流入儲水缸106。

採用反滲透結構時，由於球體數量及連接管的限制，導致空間不能夠被充分利用，而改裝為盤狀結構後，覆蓋面積更大，而且海水淡化盤四周均能夠進行海水淡化，與海水接觸面積相對較大，與反滲透球相比具有更高的海水淡化效率。

蒸餾產生的淡水可以直接用於引用，而反滲透作用產生的淡水無法保證純淨度，可以作為飲用外的生活用水使用，煮沸後可以作為飲用水使用。為使用方便，可以把兩種水源分開存儲使用，但必須要增加存儲設備，結構繁瑣，因而本方案中將兩種水源均存儲在儲水缸中，具體使用時可以根據需求考慮具體的使用方法，該方案簡化了裝置結構，使用效果更好。

結合圖2，海水容器105的供水模塊包括第一抽水泵202、第一控制器204、第一上水位檢測器205和第一下水位檢測器206，第一抽水泵202與第一抽水管201連接，第一抽水管201插入外部海水。第一抽水泵202的出水口與進水管203連接，該進水管203伸入到第一海水容器105內，把抽取的海水輸入到第一海水容器105。

第一上水位檢測器205和第一下水位檢測器206設置在第一海水容器105的不同位置高度處以檢測第一海水容器105中的水位信息，第一上水位檢測器205設置在第一海水容器105上部，第一下水位檢測器206設置在第一海水容器105中下部，當第一下水位檢測器206檢測到海水低於該位置時，將檢測信號傳遞給第一控制器204，通過第一控制器204控制第一抽水泵202開始抽水；當第一上水位檢測器205檢測到水位信號時，把信號傳遞給第一控制器204，控制第一抽水泵202停止抽水。當第一下水位檢測器206每連續五次監測到水位下降到此高度時，由附在第一下水位檢測器206上的計數器把信號傳達給電磁閥207，並自動通過第一海水容器105上的排水口將這部分餘水排掉。在排水口上設置第一排水管208，並在第一排水管208上設有電磁閥207，該電磁閥207與第一控制器204相連，由第一控制器204控制電磁閥207實時把餘水排掉。

儲水缸106的排水模塊包括第二抽水泵402、第二控制器404、第二上水位檢測器405和第二下水位檢測器406。第二抽水泵402的抽水口通過第二抽水管401深入到儲水缸106底部，第二抽水泵402的排水口通過第二排水管403向外部排水。

第二上水位檢測器405和第二下水位檢測器406設置在儲水缸106的不同高度處以檢測儲水缸106中的水位信息，第二上水位檢測器405設置在儲水缸106上部，當第二上水位檢測器405檢測到水滿信息後，把檢測信號傳遞給第二控制器404，啟動第二抽水泵402開始排水。

第二下水位檢測器406設置在儲水缸106中靠近底部位置，當第二下水位檢測器406檢測到無水信號後，把檢測信號傳遞給第二控制器404，控制第二抽水泵402停止抽水，以此實現整個過程的自動化。

本實施例中的電力系統包括蓄電模塊301、風力發電機305和水流發電機303，也可單獨只採用風力發電機305或水流發電機303進行發電，為了保證有充足的電源，本實施例中將兩者同時設置在系統中。其中，風力發電機305通過託板304固定在儲水缸106上方，即把風力發電機305固定在儲水缸106上表面外沿，並沿儲水缸106周向分布，易於接受各個方向的來風，可以設置多個風力發電機305，其具體個數根據需要設定，沒有具體限制。

其中的水流發電機303固定在儲水缸106底部，同樣是沿儲水缸106周向分布，且水流發電機303設置在儲水缸106底面以下位置，因為儲水缸106會阻礙水流流動，而設置在其下部使水流發電機303獲得較好的水流衝擊效果，提高發電效率。風力發電機305和水流發電機303產生電力存儲在蓄電模塊301，通過蓄電模塊301為蒸餾淡化機構、反滲透淡化機構提供抽水、排水的動力。為了防止電線被海水腐蝕，電線均被電路包裝管302包裹。

實施例2

結合圖3和圖4，本實施例的一種混合式海水淡化裝置，其基本結構與實施例1相同，其不同之處在於：上部海水淡化盤601和下部海水淡化盤603由外至內包括濾網、活性炭層、反滲透膜和耐壓骨架，外部海水通過反滲透作用進入到淡化盤的中心腔內。以上部海水淡化盤為例，其包括濾網6011、活性炭層6012、反滲透膜6013和耐壓骨架6014。

外部海水通過反滲透作用進入到中心腔。濾網孔徑小於1mm，用於過濾海裡的小生物，活性炭層具有較強的吸附作用，形成較小的流通空間，用於過濾微生物；反滲透膜用於過濾鹽分子，耐壓骨架用於提供支撐強度，耐壓骨架上陣列排布著水流孔，該水流孔尺寸為0.8～1.2mm，可採用不鏽鋼材料製作，以保證強度。海水過濾模塊所處的深度越大，壓強越大，過濾效率越高。

實施例3

本實施例的一種混合式海水淡化裝置，其基本結構與實施例2相同，其不同之處在於：輸水柱602的結構由外至內包括濾網、活性炭層、反滲透膜和耐壓骨架。為了充分利用空間，輸水柱602有5個，5個輸水柱602陣列排布在上部海水淡化盤601和下部海水淡化盤603之間。輸水柱602通過管接頭604與淡化盤連接，並在連接處設置有密封墊片，防止海水進入。輸水柱的個數也可以選擇4個或6個等，沒有具體限制。

實施例4

本實施例的一種混合式海水淡化裝置，其基本結構與實施例3相同，其不同之處在於：所述滲透回流管501上端通過連接底座502連接在儲水缸106底部；滲透回流管501下端與上部海水淡化盤601通過管接頭連接。

此外，蒸餾罩101底部設置有環形的集水槽103，該集水槽103通過過渡環102與海水容器105連接；集水槽103與儲水缸106之間通過4個引流管104連通。

所述集水槽103的底部由4個凹弧面連接而成，凹弧面數量與引流管104數量對應，且引流管104設置在凹弧面的中部最低點。則蒸餾出的水能夠在重力作用下向凹弧面最低點流動，進而通過引流管流入儲水缸中。

實施例5

結合圖5，本實施例的一種混合式海水淡化裝置，其基本結構與實施例4相同，其不同之處在於：蒸餾罩101底部設置有環形的集水槽103，該集水槽103通過過渡環102與海水容器105連接；集水槽103底部設置有淡水排水籠頭107，用於向外部儲水裝置輸送蒸餾淡水。

在本實施例中，反滲透所過濾淡水存儲在儲水缸106中，而通過蒸餾所淡化的海水流入集水槽後，通過淡水排水籠頭107流入外部儲水裝置。由於蒸餾淡水可直接飲用，採用這種分開式儲水方法，方便後續使用。

以上示意性的對本實用新型及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本實用新型的實施方式之一，實際的結構並不局限於此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本實用新型創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬於本實用新型的保護範圍。