CN106277492A - 一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种采用潮流能作为动力来源的海水淡化装置，它由潮流能获能装置、抽水蓄压系统、海水淡化系统以及浓海水能量回收利用系统四部分组成，柔性叶片捕获水能使叶轮沿固定方向旋转，旋转机械能经增速器传递至抽水蓄压系统，海水被吸入装置并不断蓄压，最终经由反渗透海水淡化系统生成淡水，并排出高压浓海水，浓海水能量回收利用系统利用排出的高压浓海水的余压发电，实现紫外线杀菌消毒模块对淡水的二次净化，达到废能循环利用的目的，本发明以海洋潮流能这种清洁能源作为原动力进行海水淡化实现就地取材，绿色节能的目的，满足节能和可持续性要求。

Description

一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置
技术领域：
本发明提供了一种海水淡化装置，具体地说，是采用潮流能作为装置的动力来源，经过抽水蓄压，驱动海水透过反渗透膜，并使用能量回收装置进行杀菌的海水淡化装置。
背景技术：
目前，全球淡水危机已经成为各国广泛关注的世界性问题之一，诸多国家、部分地区都先后遭遇了用水困难，其中也包括中国。因此，解决淡水危机问题迫在眉睫。据了解，目前世界上采用的海水淡化方法主要包括多级闪蒸、多效蒸发和反渗透，其中反渗透技术具有投资少、操作方便、建设期短等优点，在世界范围内的应用己相当广泛。但利用传统的矿物燃料(煤、石油)驱动电厂发电从而实现反渗透海水淡化的方法，造成耗能大且维护成本过高的同时，将排出大量二氧化碳和硫的氧化物，导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。因此，开发一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置就显得特别重要。
发明内容
本发明需解决的技术问题：针对现有利用传统矿物燃料发电的海水淡化装置的高能耗和污染性，本作品旨在研制一种利用海洋潮流能这种清洁能源作为原动力进行海水淡化的新型装置。实现就地取材，绿色节能的目的。
本发明所采用的技术方案：作品由潮流能获能装置、抽水蓄压系统、海水淡化系统以及浓海水能量回收利用系统四部分组成。
所述的潮流能获能装置是一种采用柔性叶片水轮机结构的新型获能装置：①水轮机整体为框架结构，从侧视图可看出，其由一根中心轴和若干侧轴组成正多边形；②水轮机叶片采用具有良好自适应性的柔性叶片，其作用是用以吸收潮流动能，保证潮流方向变化不会改变水轮机旋转方向，同时使其具有较高的获能效率。
所述的抽水蓄压系统由阿基米德抽水螺杆和离心蓄压水泵组成，通过获能柔性叶片水轮机直驱，将海水吸入装置并不断蓄压，最终经由反渗透海水淡化系统生成淡水，并排出高压浓海水。
所述海水淡化膜采用卷式膜系统，该设备造价相对便宜，能满足反渗透的要求，适合作为本实验的选型。
所述的浓海水能量回收利用系统利用透平元件，将从膜组件排放的高压浓盐水余压转变为旋转机械能，带动发电机发电，驱动紫外线杀菌消毒模块用以自身淡水的二次净化，从而达到废能的循环利用。
所述一体化装置由潮流能获能装置、抽水蓄压系统、海水淡化系统以及浓海水能量回收利用系统四部分组成；
所述的潮流能获能装置是一种采用柔性叶片水轮机结构的新型获能装置包括由一根中心轴和若干侧轴组成正多边形的水轮机和柔性叶片。
所述的柔性叶片，在潮流方向变化时不会改变水轮机的旋转方向，同时具有较高的获能效率。
所述的抽水蓄压系统包括：阿基米德抽水螺杆和离心蓄压水泵,且装置对称布置在叶轮两侧，左右两个抽水螺杆的螺旋方向相反。
所述的海水淡化系统包括预处理装置和由卷式反渗透膜构成的海水淡化室；
所述的预处理装置可以将海水中泥沙、悬浮物、胶体、微生物等会对下一步海水利用工艺产生有害作用的物质除去或降低至达到要求。
所述的浓海水能量回收利用系统包括：切击式佩尔顿水轮机、发电机和紫外线杀菌消毒模块。
所述抽水蓄压装置通过变速箱与柔性叶片水轮机相连，通过轴传递机械能，使其有效地转化为压能，供后续设备使用。
所述叶轮反转产生的机械能用以驱动发电机发电，电能驱动紫外线杀菌消毒模块对产生的淡水进行二次杀菌消毒，从而达到工艺流程中的液体余压回收再利用。
本发明的有益效果：(1)利用可再生能源潮流能为原动力进行淡化海水，就地取材，高效环保；(2)海水淡化过程将具有一定压力的海水直接作为反渗透单元的进水，省去了传统电力驱动环节，大大减少了能量转换的损耗，效率更高，结构更简单，节能且适用性更好；(3)利用透平元件回收高压浓盐水余压，实现自身淡水的二次净化，从而达到废能的自身循环利用，实现了装置从淡化到杀菌的一体化生产过程。
附图说明
图1是一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置结构三视图。
图2是一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置中潮流能获能装置结构示意图。
图3是一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置中抽水蓄压系统结构示意图。
图4是一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置中海水淡化系统结构示 意图。
图5是一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置中浓海水能量回收利用系统结构示意图。
图中：1、外壳；2、潮流能获能装置；3、柔性叶片；4、抽水螺杆；5、抽水通道；6、海水淡化室；7、预处理装置；8、能量回收装置外壳；9、切击式佩尔顿水轮机；10、紫外线杀菌消毒模块；11、淡水储存室；12、抽水螺杆通孔；13、螺杆叶片；14、离心蓄压水泵；15、小齿轮；16、大齿轮；17、原水进口；18、废水出口；19、淡水出口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步叙述。
参见图1，本发明——一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置由潮流能获能装置、抽水蓄压系统、海水淡化系统以及浓海水能量回收利用系统四部分组成。
参见图2，潮流能获能装置由侧轴、主轴和柔性叶片组成，不同方向的来流冲击具有良好自适应性柔性叶片，带动水轮机朝着固定的方向旋转，从而吸收潮流动能。
参见图3，抽水蓄压系统由阿基米德抽水螺杆和离心蓄压水泵组成。其中离蓄压水泵为离心式水泵离心叶轮部分。抽水螺杆通过变速箱与水轮机主轴相连通过轴传递机械能，使其有效地转化为压能，供后续设备使用。
参见图4，海水淡化系统由预处理装置和由卷式反渗透膜构成的海水淡化室组成。海水由上述抽水蓄压系统抽水蓄压进入前置预处理装置将海水中泥沙、悬浮物、胶体、微生物等会对下一步海水反渗透淡化工艺产生有害作用的物质 除去或降低，后流经反渗透膜，使海水中的部分纯水透过膜进入多孔收集管，经由软管流出设备进入淡水存储室，而盐分则被阻挡在膜表面随大部分海水排出设备，即高压浓海水。
参见图5，浓海水能量回收利用系统由切击式佩尔顿水轮机、发电机和紫外线杀菌消毒模块组成。
上述排出的高压浓海水驱动叶轮反转，产生机械能用以驱动发电机发电，电能驱动紫外线杀菌消毒模块对产生的淡水进行二次杀菌消毒，从而达到废能的自身循环利用，实现了装置从淡化到杀菌的一体化生产过程。

Claims (7)

1.一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置，其特征在于：由潮流能获能装置、抽水蓄压系统、海水淡化系统以及浓海水能量回收利用系统四部分组成；所述的潮流能获能装置是一种采用柔性叶片水轮机结构的新型获能装置，包括由一根中心轴和若干侧轴组成正多边形的水轮机和柔性叶片。
2.根据权利要求1所述的一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置，其特征在于：所述的柔性叶片，在潮流方向变化时不会改变水轮机的旋转方向，同时具有较高的获能效率。
3.根据权利要求1所述的一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置，其特征在于：所述的抽水蓄压系统包括阿基米德抽水螺杆和离心蓄压水泵,且装置对称布置在叶轮两侧，左右两个抽水螺杆的螺旋方向相反。
4.根据权利要求1所述的一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置，其特征在于：所述的海水淡化系统包括预处理装置和由卷式反渗透膜构成的海水淡化室，所述的预处理装置可以将海水中泥沙、悬浮物、胶体、微生物等会对下一步海水利用工艺产生有害作用的物质除去或降低至达到要求。
5.根据权利要求1所述的一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置，其特征在于：所述的浓海水能量回收利用系统包括切击式佩尔顿水轮机、发电机和紫外线杀菌消毒模块。
6.根据权利要求1所述的一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置，其特征在于：所述抽水蓄压装置通过变速箱与柔性叶片水轮机相连，通过轴传递机械能，使其有效地转化为压能，供后续设备使用。
7.根据权利要求1所述的一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置，其特征在于：所述叶轮反转产生的机械能用以驱动发电机发电，电能驱动紫外线杀菌消毒模块对产生的淡水进行二次杀菌消毒，从而达到工艺流程中的液体余压回收再利用。
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