CN101200319A - 深海水压和真空双动力反渗透海水淡化真空装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种安装在深海底面上，利用水泵在输水过程中自然获得真空能量和利用真空能量释放出的海水压力两种能量为动力，实施真空反渗透海水淡化工艺，生产淡化水的真空装置，主要用于深度大于200米的深度海底面上，实现规模、廉价生产淡化水。本发明主要由多个外压式反渗透真空海水淡化器围绕着储水输水器牢固安装在深海底面上，将储水输水器与主输水管路相连通，再用多条支输水管路将储水输水器与多个外压式反渗透真空海水淡化器相连通组成。

Description

深海水压和真空双动力反渗透海水淡化真空装置

本发明深海水压和真空双动力反渗透海水淡化真空装置，是一种安装在深海底面上，利用水泵在输水过程中自然获得的真空能量和利用以真空能量释放出的海水压力两种能量为动力，实施真空反渗透海水淡化工艺，生产淡化水的真空装置。主要用于海水深度大于200米的深海底面上，实现规模、廉价生产淡化水。

当今水危机和水资源的严重污染问题，直接影响经济社会发展和人类的生存，据报道：“在2050年以前全球人口可增加一倍，而人们对水需求的增加近两倍，如从1950年到1990年美洲大陆水的使用了增加了100％以上，在非洲增加了300％以上，在欧洲增加了500％。更为严重的是水的消耗量在增加的同时污染和浪费也在增加，水质的恶化将威胁人类的生命。”；再如1997年报道：“印度首都储备的饮水已有70％受到严重的污染，有可能使人致癌。世界银行认为在未来的10年里，各国应该投资6000亿美元以保持世界有足够的饮用水。”；再如我国东部沿海城市是缺水的重灾区，如何解决东部沿海城市的严重缺水，已成为刻不容缓的问题。

解决当今水危机和饮用水的根本出路是实现规模、廉价进行海水淡化。目前海水淡化主要采用：“利用高压水泵将海水过膜虑盐淡化的反渗透法；利用热能将海水加温汽化蒸发，再经冷凝成淡水的蒸馏法。”这两种海水淡化的方法，存在要消耗大量能源和生产成本两大问题。所以只有降低海水淡化的能源消耗，降低生产成本，才能够实现规模、廉价海水淡化的问题。

科学家指出人类长期饮用蒸馏法产生的淡化水，容易稀释人体内的微量元素，对人体健康不利；若饮用取200米以下深海水去盐的淡化水对人体的健康最有益。从对人体健康着眼，取用200米以下深海水，进行去盐淡化处理，是解决人类饮用水的最佳方案。

本发明的主要目的：在200米以下深海底面上，利用真空手段释放深海水压力为动力，实施真空反渗透海水淡化工艺，实现规模、廉价生产淡化水，使浩瀚的优质海水成为人类取之不尽的淡化水源泉，从根本上解决人类面临的水危机和饮水问题。

本发明的结构：包括多个由外压式反渗透系统、真空获得和输水系统等组成的外压式反渗透真空海水淡化器；包括由储水室、水位传感器、多条进入管、泵工作室、电缆密闭输入器、电器控制箱、主输水泵等组成的储水输水器；包括主输水管和多条支输水管，储水输水器与主输水管相连通，再用多条支输水管将储水输水器和多个外压式反渗透真空海水淡化器相连通组成一体构成。其中外压式反渗透真空海水淡化器中的外压式反渗透系统是包括由多个外压式反渗透组件、电磁阀、用管路连接成一体组成，其中的外压式反渗透组件是包括由多个外压式反渗透元件、护网、护网座、真空管等连接成一体组成，其中外压式反渗透元件是包括由滤盐渗透膜、固膜网眼板、托膜网眼板、碟状吸水室、中心通管安装成一体组成；其中外压式反渗透真空海水淡化器中的真空获得和输水系统是包括由真空获得室、水位传感器、泵工作室、电器控制箱、两个电缆密闭输入器、水泵、单向阀等组成。

本发明的工作原理：在海水深度大于200米的深海底面上，用水泵从密闭容器底部抽吸输水，在输水过程不用消耗能源，就能使其密闭容器自然获得真空能量，通过其密闭容器利用获得的真空能量，便能释放出大于20kg/cm²的海水压力，用其海水压力和真空能量为动力，实施真空反渗透海水淡化工艺，便能廉价生产淡化水。

本发明的目的是这样完成的：在海水深度大于200米深海底面上，将本发明装置中的多个外压式反渗透真空海水淡化器，安装在储水输水器的周围，用钢索将其锁定牢固，并用多条支输水管路将各个外压式反渗透真空海水淡化器和储水输水器相连通，储水输水器与主输水管路相连通。利用各个外压式反渗透真空海水淡化器向储水输水器输水过程中，自然获得的真空能量和用其真空能量释放出的大于20kg/cm²海水压力为动力，使各个外压式反渗透真空海水淡化器完成海水淡化工作，并通过各条支输水管路将淡化水输送到储水输水器内，再由储水输水器通过主输水管路，完成淡化水的输送工作。

外压式反渗透真空海水淡化器的工作是这样完成的：外压式反渗透真空海水淡化器包括外压式反渗透系统、真空获得和输水系统两部分，外压式反渗透系统牢固安装在真空获得和输水系统的真空获得室顶盖上面，并将其真空管路密闭的通过真空获得室顶盖伸入真空获得室上部，真空获得室通过外压式反渗透系统中的真空管路、电磁阀、各个外压式反渗透元件的滤盐渗透膜，与海水相连通，真空获得和输水系统由真空获得室和泵工作室串联组成，泵工作室内的水泵进水管密闭通过真空获得室底部隔离板与真空获得室相连通，水泵排水管密闭通过泵工作室侧面与外边的支输水管路相连通，外压式反渗透系统中的电磁阀和真空获得和输水系统中的水泵，是通过真空获得室内安装的水位传感器和泵工作室内安装的电器控制箱来操作，其过程如下：当压入真空获得室内水位达到水位传感器上限位置时，电器控制箱便使外压式反渗透系统中的电磁阀关闭，同时使水泵启动，水泵将真空获得室内的水通过支输水管路输送到储水输水器内，真空获得室内水位在下降的过程，使真空获得室内自然获得真空能量，当真空获得室内的水位下降到下限位置时，电器控制箱使水泵停止，同时使电磁阀开通，使真空获得室通过电磁阀、真空管路、外压式反渗透系统与海水相连通，这种工况，真空获得室利用其获得的真空能量，通过电磁阀、真空管路、外压式反渗透系统，使海水释放出大于20kg/cm²的压力，海水用其压力为动力，通过外压式反渗透系统中的各个滤盐渗透膜，真空管路、电磁阀、压入真空获得室内，完成海水淡化工作。被压入真空获得室内的淡化水位上升到水位传感器上限位置时，电器控制箱便使外压式反渗透系统中电磁阀关闭，同时使水泵启动……这样周而复始的工作，便使外压式反渗透真空海水淡化器连续进行海水淡化工作。

储水输水器的工作是这样完成的：储水输水器是由储水室和泵工作室串联成一体组成，储水室在泵工作室上面，储水室内安装一个水位传感器，并在储水室上方位置安装多条进水管，用其多条进水管与外部多条支输水管相连通，泵工作室内安装一台主输水泵和一个电器控制箱，主输水泵的进水管通过隔离板与上方的储水室相连通，主输水泵的排水管通过工作室侧板与外部主输水管路相连通，主输水泵是由水位传感器、和电器控制箱来操作的，其操作过程如下：当输入储水室的水位上升到水位传感器上限位置时，电器控制箱使主输水泵启动，通过主输水管路完成输送淡化水的工作，当储水室的水位下降到水位传感器的下限位置时，电器控制箱使水泵停止。

下面结合附图对本发明的结构作详细说明：

图1、深海水压和真空双动力反渗透海水淡化真空装置结构图

图2、深海水压和真空双动力反渗透海水淡化真空装置平面布置图

图3、深海水压和真空双动力反渗透海水淡化真空装置安装和工况图

图4、外压式反渗透真空海水淡化器结构图

图5、外压式反渗透系统结构图

图6、外压式反渗透组件结构图

图7、外压式反渗透元件结构图

图8、真空获得和输水系统结构图

图9、储水输水器结构图

如图1所示，深海水压和真空双动力反渗透海水淡化真空装置，是由多台外压式反渗透真空海水淡化器1、储水输水器2、主输水管4、多条支输水管3组成，用主输水管4与储水输水器2相连通，再用多条支输水管3将储水输水器2与多台外压式反渗透真空海水淡化器1相连通构成一体，由多台外压式反渗透真空海水淡化器1生产的淡化水，通过多条支输水管3输送到储水输水器2中，储水输水器2通过主输水管4完成输送淡化水工作。

如图2所示，本发明装置的平面布置是，将多台外压式反渗透真空海水淡化器1，布置安装在储水输水器2的周围，用多条支输水管4将其连通为一体组成，储水输水器2用主输水管3完成输送淡化水的工作。

如图3所示，本发明装置在深海底面的安装状况，用多条钢索3将多台外压式反渗透真空海水淡化器1和储水输水器2牢固安装在海底面上，用多条支输水管4将多个外压式反渗透真空海水淡化器1和储水输水器2相连通，再将主输水管5与储水输水器2相连通。

如图4所示，外压式反渗透真空海水淡化器是由外压式反渗透系统1安装在真空获得和输水系统2上面并将外压式反渗透系统1中的真空管4密闭通过真空获得和输水系统2中的真空获得室5顶盖3伸向真空获得室5上部组成。

如图5所示，外压式反渗透系统是由多个外压式反渗透组件1用真空管2并联成为一体组成，并在真空管2的下部安装一个电磁阀3。

如图6所示，外压式反渗透组件是用外压式反渗透元件1两端的法兰盘将多个外压式反渗透元件1串联成一体组成，顶端用法兰盘5密封牢固，并在下端相连接的真空管4上，安装护网座3和护网2。

如图7所示，外压式反渗透元件是由滤盐渗透膜2，用固膜网眼板1和托膜网眼板3固定安装在碟状吸水室4上面，再将其与中心通管6密闭安装成一体组成，中心通管6两端装置法兰盘，并在中心通管6上装置一条通水管5，通水管5安装在碟状吸水室4内的下方位置。

如图8所示，真空获得和输水系统是由真空获得室2安装在泵工作室10上面，串联结构成一体组成，真空获得室2内安装一个水位传感器3，用顶盖1将真空获得室2密封牢固，泵工作室10内安装一台水泵7，水泵7的进水管4密封的通过隔离板8与真空获得室2相连通，水泵7的排水管5密封通过泵工作室10侧板与外部的支输水管相连通，在排水管5上面安装一个单向阀6，通过泵工作室10侧板安装一个电缆密闭输入器11，将外部电源密闭输入到泵工作室10内电器控制箱9上面，通过隔离板8安装一个电缆密闭输入器11，将真空获得室2内水位传感器3发出的电信号传递给电器控制箱9。

如图9所示，储水输水器是由储水室1安装在泵工作室11上面串联成一体组成，在储水室1内安装一个水位传感器3，在储水室1上部通过室板密封安装多条进水管2与外部相连通，在泵工作室11安装主水泵7，主水泵7的进水管4密封通过隔离板9与储水室1相连通，主水泵7的排水管5密封通过泵工作室11的侧板与外部相连接，在排水管5上面安装一个单向阀6，通过泵工作室11的侧板安装一个电缆密闭输入器8将外部电源密闭的输入到电器控制箱10上面，在隔离板9上面安装一个电缆密闭输入器8将储水室1内的水位传感器3发出的电信号传递给电器控制箱10。

下面结合附图3、10、11对本发明的动态操作进行描述：

图10、外压式反渗透真空海水淡化器获得真空和输水工况图

图11、外压式反渗透真空海水淡化器海水淡化工况图

如图3所示，是两台外压式反渗透真空海水淡化器1和储水输水器2同时工作工况，图中一台外压式反渗透真空海水淡化器1中6所示，是通过支输水管4向储水输水器2输水和获得真空工况，图中另一台外压式反渗透真空海水淡化器1中7所示是利用海水压力通过外压式反渗透系统进行滤盐淡化的工况，图中储水输水器2所示是由主输水泵通过主输水管路5输送淡化水的工况。

如图10所示，外压式反渗透真空海水淡化器1中真空获得室8内的淡化水9上升到水位传感器2的上限位置16时，电器控制箱10使外压式反渗透系统6中的电磁阀7关闭，停止压力海水通过外压式反渗透系统6向真空获得室8排放滤盐淡化水的工作，同时使水泵12启动，这种工况，真空获得室8的淡化水9便压入水泵12的进水管11，由水泵12通过排水管13、支输水管14和3，输入储水输水器4中的储水室5内，真空获得室8内淡化水9被水泵12抽吸输送的过程中便自然的获得真空能量；当输入储水室5的淡化水位上升到，储水室5内水位传感器2上限位置17时，电器控制箱10使主水泵12启动，储水室5内的淡化水通过进水管11压入主水泵12，主水泵12通过主输水管路15完成输送淡化水的工作。当储水室5内的淡化水位下降到水位传感器2的下限位置18时，电器控制箱10使主水泵12停止运行。

如图11所示，外压式反渗透真空海水淡化器1中的真空获得室4的淡化水6的水位，被水泵7抽吸下降到水位传感器5的下限位置时，使真空获得室4内自然的获得真空能量，同时电器控制箱8内的控制电路使水泵7停止对储水输水器9输水，并开启外压式反渗透系统2中的电磁阀3，使真空获得室4通过外压式反渗透系统2与海水相连通，这种工况，以真空获得室4内获得的真空能量和释放出的海水压力两种能量为动力，使海水10通过外压式反渗透系统2压入真空获得4，完成滤盐淡化海水的工作。当压入真空获得室4内的淡化水的水位上升到水位传感器5的上限位置时，电器控制箱8内的控制，使电磁阀3关闭，同时使水泵启动向储水输水器9内输水，使真空获得室4内水位开始下降……这样周而复始使外压式反渗透真空海水淡化器实现连续生产淡化水的工作。

本发明的主要技术特征之一是，在深度大于200米的海底面上，将多台外压式反渗透真空海水淡化器安装在储水输水器周围，用多条钢索将其锁定牢固，并用多条支输水管路将多台外压式反渗透真空海水淡化器与储水输水器相连通，再将储水输水器与主输水管路相连通构成一体。这种结构可实现以深度大于200米形成的大于20kg/cm²海水压力和用泵在输水过程中自然获得的真空能量为动力，通过增加多个外压式反渗透真空海水淡化器的数量，实施真空反渗透海水滤盐淡化工艺，实现规模、廉价生产淡化水。

本发明的另一个主要技术特征之一是，真空获得和输水系统是由真空获得室安装在泵工作室上面串联成一体组成，真空获得室内安装一个水位传感器，泵工作室内安装一个电器控制箱和一台水泵，水泵的进水管密闭通过两室之间的隔离板与真空获得室相连通，水泵的排水管密闭通过泵工作室侧板与外部的支输水管相连通，通过泵工作室侧面电缆密闭输入器，将外部电源与泵工作室内的电器控制箱相连接，通过隔离板安装的电缆密闭输入器将电器控制箱与水位传感器相连接。这种结构在由电器控制箱和水位传感器自动控制下，使水泵在连续完成抽吸输送真空获得室内水的过程中，不需要消耗动力使真空获得室自然获得真空能量。

本发明的还有一个主要技术特征之一是，外压式反渗透系统是由多个外压式反渗透组件并联用真空管路连通成一体，在真空管路末端安装一个电磁阀构成，其中外压式反渗透组件是由多个外压式反渗透元件组成。这种结构可增大压力海水通过滤盐渗透膜的面积，提高海水淡化能力。

本发明的再一个主要技术特征之一是，外压式反渗透真空海水淡化器是由外压式反渗透系统安装在真空获得和输水系统上面，并将外压式反渗透系统中的真空管路密闭通过真空获得和输水系统中的真空获得室顶盖，伸入真空获得室上部组成。这种结构由真空获得和输水系统中的水位传感器和电器控制箱，操作水泵和外压式反渗透系统中电磁阀的工作状况，使外压式反渗透真空海水淡化器自动实现连续完成海水滤盐淡化，生产淡化水和输送淡化水的工作。

本发明的另一个主要技术特征之一是，储水输水器是由储水室安装在泵工作室上面串联成一体组成，储水室内安装一个水位传感器，并在储水室上部位置密闭通过储水室侧板安装多条进水管路，多条进水管路分别与储水室外部的多条支输水管路相连通，在泵工作室内安装一台主输水泵和一个电器控制箱，主输水泵的进水管路密闭通过隔离板与储水室相连通，主输水泵的排水管路密闭通过泵工作室侧板伸出泵工作室外部，与主输水管路相连通，通过泵工作室侧板和隔离板各安装一个电缆密闭输入器，将外部电源与泵工作室内的电器控制箱相连接，再将电器控制箱的控制电路与主水泵和储水室内的水位传感器相连接。这种结构在由电器控制箱和水位传感器的自动控制下，使主输水泵连续的将储水室的储水通过主输水管路输出，完成规模输送淡化水的工作。

Claims (5)

1.一种深海水压和真空双动力反渗透海水淡化真空装置，包括多个由外压式反渗透系统、真空获得和输水系统组成的外压式反渗透真空海水淡化器；包括一个储水输水器；包括一条主输水管和多条支输水管，将多个外压式反渗透真空海水淡化器围绕着储水输水器牢固安装在深度大于200米的海底面上，并用钢索将其锁定，储水输水器的排水管路与主输水管相连通，再用多条支输水管路将储水输水器的多条进水管与多个外压式反渗透真空海水淡化器的排水管相连通组成。

2.根据权利要求1所述的深海水压和真空双动力反渗透海水淡化真空装置，其特征在于外压式反渗透真空海水淡化器是由外压式反渗透系统安装在真空获得和输水系统上面，并将外压式反渗透系统中的真空管密封通过真空获得和输水系统中真空获得室顶盖伸入真空获得室上部组成。

3.根据权利要求1所述的深海水压和真空双动力反渗透海水淡化真空装置，其特征在于外压式反渗透真空海水淡化器中的外压式反渗透系统是由多个外压式反渗透组件用管路并联成一体，并在真空管的下部安装一个电磁阀构成，外压式反渗透组件是用外压式反渗透元件两端的法兰盘将多个外压式反渗透元件串联组成，外压式反渗透元件是用固膜网眼板和托膜网眼板将滤盐渗透膜固定安装在碟状吸水室上面，再用中心通管安装成一体，并在中心通管通过碟状吸水室的下部位置安装一条通水管组成。

4.根据权利要求1所述的深海水压和真空双动力反渗透海水淡化真空装置，其特征在于外压式反渗透真空海水淡化器中的真空获得和输水系统是由真空获得室安装在泵工作室上面串联结构成一体组成，真空获得室内安装一个水位传感器，真空获得室顶盖用法兰与真空获得室密闭牢固，在泵工作室内安装一个电器控制箱和一台水泵，水泵的进水管密封的通过隔离板与真空获得室相连通，水泵的排水管上安装一个单向阀并密封的通过泵工作室侧板与外部的输水管相连通，通过泵工作室侧板安装一个电缆密闭输入器，将外部的电源与电器控制箱相连接，通过泵工作室上部隔离板安装一个电缆密闭输入器，将电器控制箱的控制电路与真空获得室内水位传感器和泵工作室内水泵相连通。

5.根据权利要求1所述的深海水压和真空双动力反渗透海水淡化真空装置，其特征在于储水输水器是由储水室安装在泵工作室上面串联成一体组成，在储水室内安装一个水位传感器，在储水室内上部位置密封通过室板，安装多条进水管与外部的多条支输水管相连通，在泵工作室内安装一个电器控制箱和一台主输水泵，主输水泵的进水管密封通过隔离板与储水室相连通，主输水泵的排水管上安装一个单向阀并密封的通过泵工作室侧板与外部的主输水管路相连通，通过泵工作室侧板安装一个电缆密闭输入器，将外部的电源与电器控制箱相连通，通过泵工作室上部隔离板安装一个电缆密闭输入器，将电器控制箱控制电路与储水室内水位传感器和泵工作室内主输水泵相连通。

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