CN103214062A

CN103214062A - 声波激发盐水淡化装置和方法

Info

Publication number: CN103214062A
Application number: CN2013100759934A
Authority: CN
Inventors: 席葆树
Original assignee: BEIJING WET NEW TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: BEIJING WET NEW TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2013-03-08
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2033-03-08
Also published as: CN103214062B

Abstract

本发明提供了一种声波激发盐水淡化装置，包括：雾化器（5），用于把盐水雾化成细小的盐雾滴；声波处理器（6），用于把声波作用在所述雾滴上，使所述盐雾滴中的水分子获得声能，从而激发出水汽；离心分离器（8），用于分离所述水汽和盐雾滴；冷凝器（10），用于把分离后的所述水汽冷凝成淡化水。还提供了一种声波激发盐水淡化方法。本发明的优点包括：在常温常压下工作，能耗很低；整套装置完全是机械装置，制造成本很低，风机和水泵均可采用普通低压泵，制造成本低，维护简单。没有反渗透技术要求技术较高的高压泵和复杂的能量回收装置；对原水的要求低；结构简单；引水泵和供水泵造价低；功耗小等等。

Description

声波激发盐水淡化装置和方法

技术领域

本发明涉及声波激发盐水淡化装置和方法，属海水淡化技术领域。

背景技术

目前广泛应用的海水淡化技术主要是反渗透膜技术和加热低温多效蒸溜法。这两种方法目前技术已不断完善得到普遍应用，但是还存在着一些问题。其中，反渗透膜技术的问题包括：

－需要在高压下工作，而产生、维持高压环境的成本较高。

－需要特殊的反渗透膜。

－为了避免使膜被堵住而降低生产效率，需要对海水进行严格的预处理，因而消耗较多的能量；

－需要对膜定期进行停机清洗和更换，而每次停机前需要对膜系统用清水冲洗，以免结垢物质在膜表面上沉积从而导致膜污染和失效。

－海水预处理时需要加入一些化学药剂，排放后会对环境造成污染。

－高压泵、反渗透膜等，技术复杂，价格较高，因此设备投资较大。

加热蒸溜法的问题包括：

－需要将海水加热，需要在较高温度下工作，能耗较大，成本较高。

－能量回收装置技术较复杂，价格较高，因此设备投资较大。

因此，有必要研发新的海水淡化技术。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种声波激发盐水淡化装置，其特征在于包括：

雾化器，用于把盐水雾化成细小的盐雾滴；

声波处理器，用于把声波作用在所述雾滴上，使所述盐雾滴中的水分子获得声能，从而激发出水汽；

离心分离器，用于分离所述水汽和盐雾滴；

冷凝器，用于把分离后的所述水汽冷凝成淡化水。

根据本发明的另一个方面，提供了一种声波激发盐水淡化方法，其特征在于包括：

把盐水雾化成细小的雾滴；

把声波作用在所述雾滴上，使所述雾滴中的水分子获得声能，从而激发出水汽；

分离所述水汽和含盐雾滴；

把分离后的所述水汽冷凝成淡化水。

附图说明

图1示意显示了根据本发明的一个实施例的声波激发海水淡化装置。

具体实施方式

本发明提出了一种新的海水淡化装置，即声波激发海水淡化装置。

海水中水与盐和钙、镁等离子溶合在一起，要使水与盐分开，可以使海水中的水汽化而分离。水的汽化有两种形式一种是蒸发，另一种是沸腾。沸腾是水在一定压力下吸收了汽化热后涌现出大量气泡，整个液体上下翻腾剧烈汽化的现象。沸腾时液体必须吸收一定的气化热能。蒸发是在任意温度下，在液体表面发生的汽化现象。

影响蒸发的主要因素有三个：

－温度的高低，液体温度越高，蒸发越快；

－液体表面积的大小，表面积越大蒸发越快；

－通风情况，如果液面上通风良好，蒸发就更快。

从本质上说，水的汽化是水分子跑出液面成为气体的过程，即水分子从水的表面跑出。水分子跳出液面要克服液体表面层中分子的引力作用，所以跳出液体表面的水分子其热运动动能平均来说比较大，因而若不从外界取得能量（加热）蒸发将使液体的温度下降。此外，还存在着与蒸发相对的凝结过程，即液体表面层中的水分子将跳出水面的水分子吸引返回液体的过程；水的凝结是个向外界放热的过程。如果体系相对封闭，则一定时间之后，体系的蒸发－凝结会达到平衡，即单位时间里蒸发的水量和凝结的水量相等。如果有风将蒸发的水分子（水汽）吹走，则体系的平衡就被打破，蒸发－凝结的平衡以由此被破坏，而导致蒸发大于凝结，液体逐渐减少，即：液体的蒸发量实际上是逃出水体的水分子和返回水体的水分子相抵消后的净余部分。因此要提高单位时间里的蒸发量，一般的措施包括：

－提高水体的温度、增加跑出水表面的水分子数量。

－加大水体的表面积、和/或

－用流量尽可能大的风将蒸发出的水汽带走。

本发明人经过深入研究和试验，提出了用声波作用于水体，使水体中的水分子动能增加而实现蒸发的手段，并进而在此基础上提出了水蒸发的解决方案，和海水淡化的解决方案。

从物理原理上讲，提高温度是增加水分子的动能，使水分子跳出水体表面。如果用一定强度和频率的声波加给水体表面，同样可以使水分子跳出水体表面使水蒸发。

根据本发明的一个实施例的声波激发海水淡化装置如图1所示，其中由第一供水泵1将海水吸入，经过过滤器2过滤后，打入原水储箱3。第二供水泵4将海水打入雾化器5。雾化器5把海水变成细小的盐雾滴。由气泵7打出的空气将雾滴吹入声波处理器6，在强声波作用下雾滴（其总表面积非常大）中的水分子获得声能，被激发成水汽；激发的水汽被气流带走送到离心分离器8，在离心分离器8中雾滴由于高速旋转而被甩向四周并凝聚；凝聚的含盐水可被返回原水储箱3进行再循环（或被排放）。而水汽在冷凝器10中冷凝成淡化水。

在声波处理器6中，可能有少量很小的盐雾滴与水汽一起被吹走。为此，在离心分离器8之后设置有一个电分离室9，所述电分离室9包括位于上游的阴极（未显示）和位于下游的阳极片（未显示）。由于盐雾滴导电，通过阴极后带上负电，并在经过阳极片被吸附在阳极片上凝结为水，流回原水储箱3（或被排放）。而水蒸气不导电，可穿过阳极片和过滤网（未显示）到冷凝器10中凝为淡水。从而进一步将水气中含的少量盐雾滴分离。

应当理解的是，如图1中所示的原水储箱3、第二供水泵4、过滤器2、第一供水泵1等，都不是本发明的声波激发海水淡化装置的必要组成部分；在根据本发明的一个实施例中，原水储箱3、第二供水泵4、过滤器2、第一供水泵1等可以构成与本发明的声波激发海水淡化装置配套使用的一个前置处理部分。

根据本发明的一个实施例的声波激发海水淡化装置可以做成产量如1M³/小时左右耗电功量2KW左右的小型装置。

根据本发明的另一个实施例的声波激发海水淡化装置可以制成中型或大型单机。

在根据本发明的另一个实施例，可以把几十台甚至几百台根据本发明的声波激发海水淡化装置（如10M³/小时以上的大中型装置）单机并联，建成日产几十万立方米的的大型海水淡化站。

本发明的海水淡化装置/方法的优点包括：

（1）在常温常压下工作，能耗很低。

（2）整套装置完全是机械装置，制造成本很低，风机和水泵均可采用普通低压泵，制造成本低，维护简单。没有反渗透技术要求技术较高的高压泵和复杂的能量回收装置。

（3）对原水的要求低。例如，只需通过一个普通的约200目左右的过滤网就可以了，不像反渗透技术对原水处理要求很高，能耗较大。

（4）结构简单。主体大部分可用塑料注塑制造，造价很低廉。

（5）引水泵和第二供水泵都是普通塑料耐腐蚀泵，造价很低。

（6）所消耗的功率很小，如小型装置可以做到1M³/小时2KW左右，适合于用光伏电池或小型风力发电机供电。

（7）适合制成1M³/日以下的小型装置，其体积尺寸可以很小，价格便宜，维护简单，适合于家用，可以进入普通家庭。解决近海、海岛和岛礁上的居民用水问题。

（8）也可以制成中型或大型单机，可以把几十台甚至几百台如10M³/小时以上的大中型装置并联设置，建成日产几十万立方米的的大型海水淡化站。

（9）大型装置的效率可以很高，有可能使淡水成本很低。可以建成大型的淡化水厂，供应城市和工业、农业用水。设备投资费用很低。

（10）装置结构简单很容易维护保养。

（11）没有环境污染问题。

Claims

1.声波激发盐水淡化装置，其特征在于包括：

雾化器（5），用于把盐水雾化成细小的盐雾滴；

声波处理器（6），用于把声波作用在所述雾滴上，使所述盐雾滴中的水分子获得声能，从而激发出水汽；

离心分离器（8），用于分离所述水汽和盐雾滴；

冷凝器（10），用于把分离后的所述水汽冷凝成淡化水。

2.根据权利要求1的声波激发盐水淡化装置，其特征在于进一步包括：

气泵（7），其打出的空气流用于将雾化器（5）产生的盐雾滴吹入声波处理器（6），和把声波处理器（6）产生的声波所激发的水汽带到离心分离器（8）。

3.根据权利要求1的声波激发盐水淡化装置，其特征在于：

离心分离器（8）中雾滴由于高速旋转而被甩向四周并凝聚；

凝聚的含盐水被进行再循环；

水汽通过离心分离器（8）到达冷凝器（10）凝结为淡化水。

4.根据权利要求1－3之一的声波激发盐水淡化装置，其特征在于进一步包括：

在离心分离器（8）之后的电分离室（9），所述电分离室（9）包括位于上游的阴极和位于下游的阳极片，从而进一步将水气中含的少量盐雾滴分离。

5.根据权利要求1－3之一的声波激发盐水淡化装置，其特征在于进一步包括：

第一供水泵（1），用于吸入海水，

位于所述第一供水泵（1）下游的过滤器（2），用于对海水进行过滤，

原水储箱（3），用于储存过滤器（2）过滤后的海水和离心分离后的浓盐水，

第二供水泵（4），用于将原水箱中的含盐水打入所述雾化器（5），

其中

多个所述声波激发海水淡化装置可以被并联设置，以增加淡水产量。

6.根据权利要求1－3之一的声波激发盐水淡化装置，其特征在于：

所述声波激发盐水淡化装置是可以具有较小体积尺寸的小型装置。

7.声波激发盐水淡化方法，其特征在于包括：

把盐水雾化成细小的雾滴；

分离所述水汽和含盐雾滴；

把分离后的所述水汽冷凝成淡化水。

8.根据权利要求7的声波激发盐水淡化方法，其特征在于进一步包括：

利用一个气泵（7）产生的空气流将所述含盐雾滴吹入一个声波处理器（6），和把声波处理器（6）产生的所述声波所激发的水汽带到一个离心分离器（8）。

9.根据权利要求7的声波激发盐水淡化方法，其特征在于：

在一个离心分离器（8）中使雾滴高速旋转而被甩向四周并凝聚；

把凝聚的含盐水收集到原水储箱中进行再循环；

水汽离开离心分离器（8）到达冷凝器（10），凝结为淡化水。