一種無電地區光伏提水淨水系統的製作方法
2023-06-03 16:01:11 4
一種無電地區光伏提水淨水系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種無電地區光伏提水淨水系統，包括光伏發電模塊、提水模塊及淨水模塊，其中光伏發電模塊的光伏組件將太陽能轉換成電能；提水模塊的光伏水泵將水源的水輸送至水源水輸送管道；淨水模塊包括淨水光伏逆變器、淨水子模塊、淨水箱、淨水輸送管路、淨水輸送閥、蓄水池、濃水輸送管路及濃水輸送閥；淨水子模塊的進口與水源水輸送管道連接，淨水子模塊的淨水出口通過淨水輸送管路連接到淨水箱，淨水子模塊的濃水出口通過濃水輸送管路連接到蓄水池。
【專利說明】一種無電地區光伏提水淨水系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及無電地區供水領域，具體而言，涉及一種可在無電地區使用的光伏提水淨水系統。
【背景技術】
[0002]我國西部地區由於氣候、地質條件原因，水中一般高礦化度成份(鈣鎂離子和高濃度鹽鹼)較高，部分地區水質表現為高硬度、高氟、高砷、高鐵錳、低碘、低硒特徵，不僅飲用口感差，而且會直接影響人體健康，據相關部分統計，長期飲用高礦化度的苦鹹水，會引起腹瀉、腹脹等消化系統疾病和皮膚過敏，還可能誘發腎結石及各類癌症。
[0003]由於地區偏遠西部存在大量的無電地區，條件惡劣、缺乏電力。傳統的光伏提水技術單純的只解決了水資源的獲取，對於農業、林業、牧業澆灌和人生活的飲用，技術存在利用存在「一刀切」的現象。從可持續發展的長遠考慮，這種利用方式不利於農業、林業、牧業的發展，無法解決水質對於人健康生活和生態環境構成的積累性威脅。
[0004]光伏提水技術是利用光伏發電直接驅動水泵運轉產生壓力，壓力驅動水產生流動，從而達到提水的目的。由於該技術省略了電能的存儲環節，系統效率更高，操作更為簡單易行；若能同時利用提水後水頭的壓力實現水的淨化，綜合考慮系統的兼容性，則不僅可綜合解決無電地區水資源利用，而且更節能、更高效、更環保。
實用新型內容
[0005]本實用新型提供一種無電地區光伏提水淨水系統，用以解決無電地區提水、淨水、供水的問題。
[0006]為達到上述目的，本實用新型提供一種無電地區光伏提水淨水系統，包括光伏發電模塊、提水模塊及淨水模塊，其中:
[0007]所述光伏發電模塊包括光伏組件，所述光伏組件將太陽能轉換成電能，供給所述光伏提水淨水系統的用電；
[0008]所述提水模塊包括提水光伏逆變器、水源水位傳感器、光伏水泵及水源水輸送管道，通過所述提水光伏逆變器將所述光伏發電模塊和所述提水模塊連接，所述光伏發電模塊產生的直流電由所述提水光伏逆變器轉變成所述提水模塊所需的交流電，驅動所述光伏水泵將水源的水輸送至所述水源水輸送管道；
[0009]所述淨水模塊包括淨水光伏逆變器、淨水子模塊、淨水箱、淨水輸送管路、淨水輸送閥、蓄水池、淨水池水位傳感器、蓄水池水位傳感器、濃水輸送管路及濃水輸送閥；通過所述淨水光伏逆變器將所述光伏發電模塊和所述淨水模塊連接，所述光伏發電模塊產生的直流電由所述淨水光伏逆變器轉變成所述淨水模塊所需的交流電；所述淨水子模塊的進口與所述水源水輸送管道連接，所述淨水子模塊的淨水出口通過所述淨水輸送管路連接到所述淨水箱，所述淨水子模塊的濃水出口通過所述濃水輸送管路連接到所述蓄水池；所述淨水輸送閥設在所述淨水箱的出口處，所述濃水輸送閥設在所述蓄水池的出口處；其中
[0010]所述淨水子模塊包括過濾單元和清洗單元，所述過濾單元依次包括多介質過濾器、活性炭過濾器、精密過濾器及優化過濾子單元，其中，所述多介質過濾器的濾料為石英砂和無煙煤，用於過濾水中的懸浮顆粒及異物化學重金屬物質，所述活性炭過濾器通過活性炭濾料過濾水中的游離物、微生物、部分重金屬離子、大分子有機物、鐵氧化物及餘氯，所述精密過濾器去除水中的油霧和固體顆粒；所述清洗單元包括清洗箱和清洗泵，用於對所述優化過濾子單元進行清洗；
[0011]其中，所述水源水位傳感器、所述淨水池水位傳感器及所述蓄水池水位傳感器分別用於檢測水源、所述淨水池和所述蓄水池的水位。
[0012]其中，所述優化過濾子單元內有圍設的薄膜，所述薄膜上布滿具有極小孔徑的孔，經過所述精密過濾器後的水進入所述優化過濾子單元內，並在所述薄膜圍成的內部空間產生壓力，在該壓力的作用下，所述薄膜圍成的內部空間的水、微量元素和礦物質通過所述薄膜上的孔向所述薄膜圍成的外部空間滲出，細菌、鐵鏽、膠體不能穿過所述薄膜上的孔而被留在所述薄膜圍成的內部空間；同時，在所述薄膜圍成的內部空間的壓力下，所述薄膜圍成的外部空間內的水從出口流出，該出口連接所述淨水子模塊的所述淨水出口。
[0013]其中，所述優化過濾子單元內設有連通器結構，在所述連通器的底部，設有半透膜，所述半透膜的第一側是淨水，第二側是有所述精密過濾器過濾後的水，經過所述精密過濾器後的水進入所述優化過濾子單元內，並在所述半透膜的第二側產生壓力，在該壓力的作用下，所述半透膜的第二側的水向所述半透膜的第一側滲出，溶解鹽類、膠體、微生物、有機物、細菌、鐵鏽、膠體、微量元素和礦物不能穿過所述半透膜而留在所述半透膜的第二側，同時，在所述半透膜的第二側的壓力下，所述半透膜的第一側的淨水從所述連通器的頂部出口流出，該出口連接所述淨水子模塊的所述淨水出口。
[0014]其中，所述優化過濾子單元內還設有高壓泵，用於提升所述薄膜圍成的外部空間或所述半透膜的第二側的過濾壓力。
[0015]其中，所述薄膜上的具有極小孔徑的孔是額定孔徑範圍為小於10埃(10A，即I納米)。
[0016]與現有技術相比，本實用新型的有益效果體現在:
[0017]本實用新型的一種無電地區光伏提水淨水系統，將太陽能電池陣列發出的直流電轉換為交流電，驅動水泵和淨水設備的工作，可根據日照強度調節光伏水泵的輸出頻率；針對性強，模塊化的設計可以根據水源水質的特點設置不同的過濾系統，在滿足需求的情況下儘量節約成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本實用新型一實施例的一種無電地區光伏提水淨水系統的系統結構示意圖；
[0020]圖2為本實用新型一實施例的一種無電地區光伏提水淨水系統的淨水子模塊的結構框圖。
[0021]附圖標記說明:1-光伏組件；21_第一線纜；22_第二線纜；23_第三線纜；24_第四線纜；31_提水光伏逆變器；32_淨水光伏逆變器；4_光伏水泵；5_水源；61_第一水源水輸送管道；62_第二水源水輸送管道；63_淨水輸送管路；64_濃水輸送管路；7_淨水子模塊；8_淨水箱；9_蓄水池；10-淨水房；11-水泵房；12-淨水輸送閥；13-濃水輸送閥；14-光伏組件支架。
【具體實施方式】
[0022]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0023]圖1為本實用新型一個實施例的一種無電地區光伏提水淨水系統的系統結構示意圖。如圖1所示,在本實用新型的一個實施例中，設有提水水源5、水泵房11、淨水房10、蓄水池9及光伏發電模塊，所述光伏發電模塊包括光伏組件11、光伏組件支架14和MPPT控制器，水源5內設有水源水位傳感器，水泵房11內設有光伏水泵4、提水光伏逆變器31、水泵控制變頻器，提水光伏逆變器31與光伏組件11通過第一線纜21連接，光伏水泵4和提水光伏逆變器31之間通過第二線纜22連接，光伏水泵4通過第一水源水輸送管道61與水源5連接；淨水房10內設有淨水光伏逆變器32、淨水子模塊7、淨水箱8、淨水輸送管路63、淨水輸送閥12、淨水池水位傳感器，淨水光伏逆變器32與光伏組件11通過第三纜23連接，淨水子模塊7和淨水光伏逆變器32之間通過第四線纜24連接，淨水房10內的淨水子模塊7通過第二水源水輸送管道62連接至光伏水泵4 ;蓄水池9與淨水房10內的淨水子模塊7通過濃水輸送管路64連接。
[0024]光伏組件11將太陽能轉換成電能，供給提水光伏逆變器31和淨水光伏逆變器32。
[0025]提水光伏逆變器31將直流電轉換成光伏水泵4所需的交流電，驅動光伏水泵4將水源5的水輸送至第一水源水輸送管道61，並經由第二水源水輸送管道62輸送至淨水子模塊7。
[0026]淨水子模塊7包括過濾單元和清洗單元。如圖2所示，所述過濾單元依次包括多介質過濾器、活性炭過濾器、精密過濾器及優化過濾子單元，其中，所述多介質過濾器的濾料為石英砂和無煙煤，用於過濾水中的懸浮顆粒及異物化學重金屬物質，所述活性炭過濾器通過活性炭濾料過濾水中的游離物、微生物、部分重金屬離子、大分子有機物、鐵氧化物及餘氯，所述精密過濾器去除水中的油霧和固體顆粒；所述清洗單元包括清洗箱和清洗泵，用於對所述優化過濾子單元進行清洗。
[0027]在本實用新型的一個實施例中，所述優化過濾子單元內有圍設的薄膜，所述薄膜上布滿具有極小孔徑的孔，在本實用新型的一個實施例中，所述薄膜上的具有極小孔徑的孔是額定孔徑範圍為小於10埃。經過所述精密過濾器後的水進入所述優化過濾子單元內，並在所述薄膜圍成的內部空間產生壓力，在該壓力的作用下，所述薄膜圍成的內部空間的水、微量元素和礦物質通過所述薄膜上的孔向所述薄膜圍成的外部空間滲出，細菌、鐵鏽、膠體不能穿過所述薄膜上的孔而被留在所述薄膜圍成的內部空間；同時，在所述薄膜圍成的內部空間傳遞的壓力下，所述薄膜圍成的外部空間內的水從出口流出，該出口連接淨水子模塊7的淨水出口，所述薄膜圍成的內部空間連接淨水子模塊7的濃水出口。此時，清洗薄膜時，關閉淨水出口，打開濃水出口，打開清洗泵，將清洗水泵入所述薄膜圍成的內部空間，增大水流速，可以衝走所述薄膜圍成的內部空間大量鬆軟的雜質；或者，關閉淨水出口，打開濃水出口，打開清洗泵，將清洗水泵入所述薄膜圍成的外部空間，反向衝去覆蓋在所述薄膜上的雜質。清洗過程中控制好水壓，以免損壞所述薄膜。當水源水雜質較多，僅使用以上方法不能徹底清洗時，可以根據水源水中雜質的成分向清洗水中加入不同的化學藥品，但該化學藥品選擇時應考慮不能損壞所述薄膜。
[0028]在本實用新型的一個實施例中，所述優化過濾子單元內設有連通器結構，在所述連通器的底部，設有半透膜，所述半透膜的第一側是淨水，第二側是有所述精密過濾器過濾後的水，經過所述精密過濾器後的水進入所述優化過濾子單元內，並在所述半透膜的第二側產生壓力，在該壓力的作用下，所述半透膜的第二側的水向所述半透膜的第一側滲出，溶解鹽類、膠體、微生物、有機物、細菌、鐵鏽、膠體、微量元素和礦物不能穿過所述半透膜而留在所述半透膜的第二側，同時，在所述半透膜的第二側的壓力下，所述半透膜的第一側的淨水從所述連通器的頂部出口流出，該出口連接淨水子模塊7的淨水出口，所述半透膜的第二側連接淨水子模塊7的濃水出口。
[0029]以上兩種優化過濾子單元視實際水質情況而定，可以設其中一種，也可以兩種依次設置。兩種依次設置時，設在前面的一種其出口連接後一種的進水口(以上描述中連接經所述精密過濾器的水處)，設在後面的一種其出口連接淨水子模塊7的淨水出口。此時，清洗薄膜時，關閉淨水出口，打開濃水出口，在清洗水中加入清洗劑，清洗劑根據水源水的水質確定，打開清洗泵，進行循環清洗，根據清洗回水的水質確定是否要重新清洗。
[0030]在本實用新型的一個實施例中，所述優化過濾子單元內還設有高壓泵，高壓泵設在濃水(或經所述精密過濾器後的水)一側，用於提升所述薄膜圍成的外部空間或所述半透膜的第二側的過濾壓力。
[0031 ] 淨水光伏逆變器32將直流電轉換成淨水子模塊7所需的交流電，經淨水子模塊7過濾後的水源水分為淨水和濃水，淨水由淨水出口經淨水輸送管路63輸送至淨水箱8，濃水由濃水出口經濃水輸送管路64輸送至蓄水池9。淨水箱8上設有淨水輸送閥12，當需要向用戶輸送淨水時打開淨水輸送閥12，淨水箱8中的淨水流向用戶；蓄水池9上設有濃水輸送閥13，用於排放濃水。濃水視水質情況可作渙洗用水、灌溉用水或者廢水等，當濃水達到廢水水平時，需單獨隔離作後續處理排汙，以避免汙染環境。
[0032]所述水源水位傳感器、所述淨水池水位傳感器及所述蓄水池水位傳感器分別用於檢測水源5、淨水箱8、蓄水池9的水位，當所述水源水位傳感器檢測到水源5的水位低於一定值，或者，所述淨水池水位傳感器檢測到淨水池8的水位高於某值，或者，所述蓄水池水位傳感器檢測到蓄水池9的水位高於某值時，可以關閉光伏水泵4。
[0033]本領域普通技術人員可以理解:附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程並不一定是實施本實用新型所必須的。
[0034]本領域普通技術人員可以理解:實施例中的裝置中的模塊可以按照實施例描述分布於實施例的裝置中，也可以進行相應變化位於不同於本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的模塊可以合併為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。
[0035]最後應說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型實施例技術方案的精神和範圍。
【權利要求】
1.一種無電地區光伏提水淨水系統，其特徵在於，包括光伏發電模塊、提水模塊及淨水模塊，其中: 所述光伏發電模塊包括光伏組件，所述光伏組件將太陽能轉換成電能，供給所述光伏提水淨水系統的用電； 所述提水模塊包括提水光伏逆變器、水源水位傳感器、光伏水泵及水源水輸送管道，通過所述提水光伏逆變器將所述光伏發電模塊和所述提水模塊連接，所述光伏發電模塊產生的直流電由所述提水光伏逆變器轉變成所述提水模塊所需的交流電，驅動所述光伏水泵將水源的水輸送至所述水源水輸送管道； 所述淨水模塊包括淨水光伏逆變器、淨水子模塊、淨水箱、淨水輸送管路、淨水輸送閥、蓄水池、淨水池水位傳感器、蓄水池水位傳感器、濃水輸送管路及濃水輸送閥；通過所述淨水光伏逆變器將所述光伏發電模塊和所述淨水模塊連接，所述光伏發電模塊產生的直流電由所述淨水光伏逆變器轉變成所述淨水模塊所需的交流電；所述淨水子模塊的進口與所述水源水輸送管道連接，所述淨水子模塊的淨水出口通過所述淨水輸送管路連接到所述淨水箱，所述淨水子模塊的濃水出口通過所述濃水輸送管路連接到所述蓄水池；所述淨水輸送閥設在所述淨水箱的出口處，所述濃水輸送閥設在所述蓄水池的出口處；其中 所述淨水子模塊包括過濾單元和清洗單元，所述過濾單元依次包括多介質過濾器、活性炭過濾器、精密過濾器及優化過濾子單元，其中，所述多介質過濾器的濾料為石英砂和無煙煤，所述活性炭過濾器設有活性炭濾料，所述精密過濾器去除水中的油霧和固體顆粒；所述清洗單元包括清洗箱和清洗泵，用於對所述優化過濾子單元進行清洗； 其中，所述水源水位傳感器、所述淨水池水位傳感器及所述蓄水池水位傳感器分別用於檢測水源、所述淨水池和所述蓄水池的水位。
2.如權利要求1所述的無電地區光伏提水淨水系統，其特徵在於，所述優化過濾子單元內有圍設的薄膜，所述薄膜上布滿具有極小孔徑的孔，經過所述精密過濾器後的水進入所述優化過濾子單元內，並在所述薄膜圍成的內部空間產生壓力，在該壓力的作用下，所述薄膜圍成的內部空間的水、微量元素和礦物質通過所述薄膜上的孔向所述薄膜圍成的外部空間滲出，細菌、鐵鏽、膠體不能穿過所述薄膜上的孔而被留在所述薄膜圍成的內部空間；同時，在所述薄膜圍成的內部空間傳遞的壓力下，所述薄膜圍成的外部空間內的水從出口流出，該出口連接所述淨水子模塊的所述淨水出口。
3.如權利要求1所述的無電地區光伏提水淨水系統，其特徵在於，所述優化過濾子單元內設有連通器結構，在所述連通器的底部，設有半透膜，所述半透膜的第一側是淨水，第二側是有所述精密過濾器過濾後的水，經過所述精密過濾器後的水進入所述優化過濾子單元內，並在所述半透膜的第二側產生壓力，在該壓力的作用下，所述半透膜的第二側的水向所述半透膜的第一側滲出，溶解鹽類、膠體、微生物、有機物、細菌、鐵鏽、膠體、微量元素和礦物不能穿過所述半透膜而留在所述半透膜的第二側，同時，在所述半透膜的第二側的壓力下，所述半透膜的第一側的淨水從所述連通器的頂部出口流出，該出口連接所述淨水子模塊的所述淨水出口。
4.如權利要求3或4所述的無電地區光伏提水淨水系統，其特徵在於，所述優化過濾子單元內還設有高壓泵，用於提升所述薄膜圍成的外部空間或所述半透膜的第二側的過濾壓力。
5.根據權利要求3所述的無電地區光伏提水淨水系統，其特徵在於，所述薄膜上的具有極小孔徑的孔是額定孔徑範圍為小於10埃。
【文檔編號】C02F9/02GK204039152SQ201420416354
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】王鳳皋, 何發林, 韋安, 呂元, 吳峰華, 姚朋崗 申請人:新疆中興能源有限公司