CN105836911A - 一种沉没于海洋中的海水淡化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及海水淡化技术，具体为一种沉没于海洋中的海水淡化系统，包括人工水井、多级过滤装置和反渗透过滤装置；人工水井靠自身设备重量浸没于海水中，多级过滤装置沉没于海水内，包括若干过滤室，每个过滤室上都设有排气室且各个排气室连通，多级过滤装置中的第一个过滤室设置海水进水口，最后一个过滤室与反渗透过滤装置连通，反渗透过滤装置中的净水出口与人工水井连通，反渗透过滤装置底部还设有废水存储室，废水存储室上设有废水出水口。本发明利用海水深度的静压，通过一系列过滤装置，将有压力的海水施加到反渗透过滤装置上进行海水淡化处理，其水处理环节较之使用水泵加压处理省去了对处理后废水的做功能量损耗，以及废水的处理过程。

Description

一种沉没于海洋中的海水淡化系统
技术领域
本发明涉及海水淡化技术，属于水处理技术领域，具体为一种沉没于海洋中的海水淡化系统。
背景技术
海水淡化是解决无淡水海岛和海上钻井平台日常生活生产用水的关键技术。反渗透海水淡化则是目前比较成熟应用比较广泛的技术，反渗透水处理工艺，一般需要用水泵将需要处理的水加压，经过反渗透膜去除水中杂质，但是由于其需要额外的能量，如需要将海水加压才能让反渗透装置正常工作，对于缺少电力的海岛，海水淡化的费用相当高。
发明内容
本发明的目的是提供了一种针对海岛或者海上石油钻井平台日常生活和生产用水的无动力海水淡化系统。
本发明是采用如下的技术方案实现的：一种沉没于海洋中的海水淡化系统，包括人工水井、多级过滤装置和反渗透过滤装置；人工水井靠自身设备重量浸没于海水中，人工水井的井口位于海平面以上，人工水井的底端固定在海底基座上；多级过滤装置沉没于海水内，包括依次串联的若干过滤室，各个过滤室内都设有过滤材料，每个过滤室上都设有排气室，排气室通过排气管道与大气连通，多级过滤装置中的第一个过滤室设置海水进水口，最后一个过滤室与反渗透过滤装置连通，反渗透过滤装置中的反渗透集水管净水出口与人工水井连通，海水进水口截面远大于净水出口截面，反渗透过滤装置底部还设有废水存储室，废水存储室上设有废水出水口，废水出水口上安装有逆止阀门。
上述的一种沉没于海洋中的海水淡化系统，反渗透过滤装置为多级反渗透过滤装置，多级反渗透过滤装置可以根据净水水质需要采用串联安装，在海水静压的压力下过滤掉海水中的盐分，达到使用标准，多级反渗透过滤装置还可以根据对水量的要求，采用并联安装，增加净水流量。
上述的一种沉没于海洋中的海水淡化系统，多级过滤装置中的第一个过滤室上设置的海水进水口位于过滤室底部。海水从第一个过滤室底部进入，并且由于净水出水口远远小于进水口截面，其进水断面径流很小，基于这两点，海水中较大颗粒的杂质不易附着在进水口上。
本发明利用海水深度的静压，通过一系列过滤装置，将有压力的海水施加到反渗透过滤装置上进行海水淡化处理，其水处理环节较之使用水泵加压处理省去了对处理后废水的做功能量损耗（如果需要将处理后的净水用水泵汲取的话），以及废水的处理过程。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明俯视图。
图3为逆止阀门的结构示意图。
图中：1-人工水井，2-反渗透过滤装置，3-第一过滤室，4-第二过滤室，5-第三过滤室，6-第四过滤室，7-排气室，8-排气口，9-废水存储室，10-逆止阀门，11-反渗透集水管，12-进水口，13-水井基座。
具体实施方式
一种沉没于海洋中的海水淡化系统，包括人工水井1、四级过滤装置和反渗透过滤装置2；人工水井1靠自身设备重量浸没于海水中，人工水井的井口位于海平面以上，防止浪涌对水井中的水二次污染，人工水井1的底端固定在海底基座上，防止浪涌对井体的扰动；四级过滤装置沉没于海水内，包括串联的第一过滤室3、第二过滤室4、第三过滤室5和第四过滤室6，第一过滤室3、第二过滤室4、第三过滤室5和第四过滤室6内都设有过滤材料，第一过滤室3、第二过滤室4、第三过滤室5和第四过滤室6上都设有排气室7，排气室7通过排气管道与大气连通，第一过滤室3设置海水进水口12，第四过滤室6与反渗透过滤装置2连通，反渗透过滤装置2中的反渗透集水管11净水出口与人工水井1连通，反渗透过滤装置2底部还设有废水存储室9，废水存储室9上设有废水出水口，废水出水口上安装有逆止阀门10，人工水井内部压强接近海平面大气压强，水井所处深度依所用反渗透膜工作压力而定。
在同种、连通、静止的液体中，设定点的能头用下式表示，
其中，Hc为静力能头与大气压力能头之差，相当于海平面到指定点的高度；H为静力能头，；为绝对压力能头；Z为进水口到海平面的高度；PX为相对压力，；p绝对压力，pa海平面压力。
海水淡化系统，进水口在第一过滤室，其进水面远远大于反渗透集水管净水出水面。设第一过滤室进水面为A1，进水速度为c1，反渗透装置进水面为A2，进水速度为c2。在稳定液流的连续性方程式中，，（其中在同种液体中表明在稳定液流中，通过各过流断面的体积流量相等。当时，则，可近似认为第一、二、三、四过滤室中液体流速为零，即。根据液体静压力特性，压力随液体深度增加而增大；在同种、连通、静止的液体中，液体中任一平面的各点压力相等。所以在本系统中，反渗透进水压力近似等于第一过滤室进水口压力。净水出口连接于人工水井内部，人工水井内部压强约等于海平面压强（在净水出口没有被净水淹没时）。因此，反渗透膜所承受的压力，可以近似为进水口与净水出水口静压之差，此压差满足反渗透膜工作压力，该海水淡化系统可实施。
如图1、图2所示，过滤装置由里及外固定反渗透过滤装置以及第四到第一环状过滤室，过滤装置中的第一到第四过滤室串联，海水只能从第一级开始，逐级经过过滤材料、经过隔离滤网到下一级，人工水井四周围绕有六个反渗透过滤装置，六个反渗透过滤装置并联，增加净水流量。过滤装置设有排气室，在海水压力下，过滤装置中的残留空气经过隔离网进入排气室，经由排气管排出。
反渗透过滤装置设有废水储存室和废水排出逆止阀门。当海水淡化系统初始开启时，海水压力大于反渗透装置内部压力，逆止阀门在海水压力下关闭，防止海水短路直接进入反渗透过滤装置。当反渗透过滤装置开始工作，废水将逐渐充满废水储存室，此时储存室与外部压力相等，逆止阀门在重力作用下自动开启，废水在比重大于反渗透过滤装置外海水的情况下自动排出。
反渗透过滤装置可以根据净水水质需要采用串联安装，经过多级反渗透装置，在海水静压的压力下过滤掉海水中的盐分，达到使用标准。反渗透装置也可以根据对水量的要求，采用并联安装，增加净水流量。
采用多级过滤，根据所在地海水性质添加不同的过滤材料，经过不同过滤要求的隔离滤网将海水逐级过滤，减少反渗透膜的污染。
海水从第一过滤室底部进入，并且由于净水出水口远远小于进水口截面，其进水断面径流很小。基于这两点，海水中较大颗粒的杂质不易附着在进水口上。

Claims (3)

1.一种沉没于海洋中的海水淡化系统，其特征在于包括人工水井（1）、多级过滤装置和反渗透过滤装置（2）；人工水井（1）靠自身设备重量浸没于海水中，人工水井（1）的井口位于海平面以上，人工水井（1）的底端固定在海底基座上；多级过滤装置沉没于海水内，包括依次串联的若干过滤室，各个过滤室内都设有过滤材料，每个过滤室上都设有排气室（7），排气室（7）通过排气管道与大气连通，多级过滤装置中的第一个过滤室设置海水进水口（12），最后一个过滤室与反渗透过滤装置（2）连通，反渗透过滤装置（2）中的反渗透集水管（11）净水出口与人工水井（1）连通，反渗透过滤装置（2）底部还设有废水存储室（9），废水存储室（9）上设有废水出水口，废水出水口上安装有逆止阀门（10）。
2.根据权利要求1所述的一种沉没于海洋中的海水淡化系统，其特征在于反渗透过滤装置（2）为多级反渗透过滤装置，多级反渗透过滤装置可以根据净水水质需要采用串联安装，在海水静压的压力下过滤掉海水中的盐分，达到使用标准，多级反渗透过滤装置还可以根据对水量的要求，采用并联安装，增加净水流量。
3.根据权利要求1或2所述的一种沉没于海洋中的海水淡化系统，其特征在于多级过滤装置中的第一个过滤室上设置的海水进水口（12）位于过滤室底部。
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