CN107129096A - 农村微咸水太阳能净化装置 - Google Patents
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Abstract
一种农村微咸水太阳能净化装置，通过光伏供能装置为电加热装置、冷凝系统、清洗装置供电，用三级过滤装置初步过滤；蒸发冷凝容器包括：内胆、外套层、集水环，内胆上部为半球形，内胆半球形以下的部分置于透明外套层内，集水环倾斜设置在内胆中上部，吸热层帖服在内胆中、下部的外壁上，聚光透镜设置在内胆与外套层的夹层中、下部，且聚光透镜的焦点在吸热层上；内丹内设有可旋转的矩形框架，框架侧壁和底梁带有与内胆内壁接触的毛刷；换热盘管贴在内胆顶部外壁上，换热盘管、半导体制冷器和水泵通过管路连接并形成封闭的循环冷却系统；本方案利用太阳能来净化微咸水，既减少了能源消耗又减轻了村民负担，淡化处理后水可做为灌溉、清洁用水等。
Description
技术领域：
本发明涉及水净化技术领域，特别涉及一种农村微咸水太阳能净化装置。
背景技术：
淡水资源的短缺、水质日益恶化、区域性和季节性缺水等使得微咸水的开发利用越来越急迫。目前，国内外微咸水开发利用主要应用于农业耗水、水产养殖、人畜饮用、工业用水等，常用的微咸水处理技术有蒸馏法、电渗析法、反渗透法、冷冻法、电吸附法和纳滤法。在上述微咸水淡化技术中，大量的能源消耗是必不可少的，如何使能源供给方式高效、清洁和环境友好一直是淡化处理技术的研究热点，利用太阳能供能是解决微咸水淡化处理过程中能源消耗大理想方向。
发明内容：
鉴于此，有必要设计一种低成本且充分利用太阳能净水的农村微咸水太阳能净化装置。
一种农村微咸水太阳能净化装置，包括：蒸发冷凝容器、光伏供能装置、加热系统、冷凝系统、控制系统、清洗装置、膜过滤装置、净水容器、微咸水容器、三级过滤装置；其中，光伏供能装置用于光伏转换并为加热系统、冷凝系统、清洗装置供电，清洗装置用于清洗蒸发冷凝容器内部，微咸水由微咸水容器经三级过滤装置、控制系统流入蒸发冷凝容器，冷凝水及水蒸气由蒸发冷凝容器的净水出口流入膜过滤装置，膜过滤装置出口连接净水容器；
三级过滤装置从上往下设有4个腔室，顶层腔室设有进水口，顶层腔室和次层腔室之间设有第一级过滤层，次层腔室和三层腔室之间设有第二级过滤层，三层腔室和底层腔室之间设有第三级过滤层，底层腔室下部设有出水口；第一级过滤层、第二级过滤层、第三级过滤层的过滤孔径依次降低；
蒸发冷凝容器包括：内胆、外套层、集水环，内胆上部为半球形，内胆半球形以下的部分置于透明外套层内，内胆半球形以下的部分与外套层之间为真空夹层，内胆中上部设有净水出口，内胆下部设有微咸水入口，集水环倾斜设置在内胆中上部，且集水环下端位于净水出口处，集水环用于将凝结在内胆上部内表面的水导流到净水出口；
加热系统包括：吸热层、聚光透镜、电加热装置；吸热层帖服在内胆中、下部的外壁上，聚光透镜设置在内胆与外套层的夹层中、下部，且聚光透镜的焦点在吸热层上，电加热装置与光伏供能装置电性连接，电加热装置加热端设置在内胆下部且与内胆保持距离；
冷凝系统包括：半导体制冷器、水泵、换热盘管、振动装置、冷却介质；换热盘管贴在内胆顶部外壁上，换热盘管、半导体制冷器和水泵通过管路连接并形成封闭的循环系统，水泵与光伏供能装置电性连接，上述循环系统中装有冷却介质，振动装置设置在内胆顶部中心处，通过振动加速凝结水汇集；
控制系统包括：水位传感器、单片机、电磁阀、四通阀；水位传感器设置在内胆下部，电磁阀设置在微咸水容器与蒸发冷凝容器之间的进水管路上，单片机接收水位传感器的信号并控制电磁阀；当探测到内胆中的水位低于安全最低水位时，单片机控制电磁阀开启，为内胆补充微咸水，当探测到内胆中的水位高于最高水位时，单片机控制电磁阀关闭；
清洗装置包括一个矩形框架，矩形框架的侧壁和底梁上分别带有横向和纵向的毛刷，横向毛刷与内胆内壁接触，纵向毛刷与内胆底面接触，矩形框架下端中轴通过防水轴承转动固定在内胆里，微咸水入口与四通阀相连，四通阀的一个进水口连接前述电磁阀，四通阀的另一个进水口连接清洗液供应装置，四通阀的下侧出口为排污口；在平时净水时，四通阀的排污口和连接清洗液供应装置的进水口关闭；当需要清洗时，关闭微咸水流入口，打开连接清洗液供应装置的进水口以送入清洗液，之后启动清洗装置，通过旋转刷掉内胆的污垢，之后打开排污口排出污水，如此反复清洗2～3次。
优选的，光伏供能装置为光伏电池板及与其电性连接的光伏逆变器。
优选的，振动装置采用振动电机。
优选的，内胆底面上设有环形导轨，清洗装置下端设有与环形导轨配合的滑块。
优选的，第一级过滤层采用不锈钢滤网，第二级过滤层采用滤布，第三级过滤层采用活性炭。
本发明充分利用太阳能来净化微咸水，既减少了能源消耗又减轻了村民负担，淡化处理后水可做为灌溉、清洁用水等。
附图说明：
附图1是一幅较佳实施方式的农村微咸水太阳能净化装置的结构示意图。
附图2是一幅较佳实施方式的光伏供能装置、冷凝系统的结构示意图。
附图3是一幅较佳实施方式的蒸发冷凝容器、清洗装置的结构示意图。
附图4是一幅较佳实施方式的集水环的截面示意图。
图中：蒸发冷凝容器1、光伏供能装置2、聚光透镜31、清洗装置6、膜过滤装置7、净水容器8、微咸水容器9、三级过滤装置10、内胆11、外套层12、集水环13、净水出口14、微咸水入口15、光伏电池板21、光伏逆变器22、半导体制冷器41、水泵42、换热盘管43、振动装置44、电磁阀51、四通阀52、毛刷61、防水轴承62、排污口521、环形导轨111。
具体实施方式：
为了便于读图，附图1、3中省略了冷凝系统，附图3中还省略了聚光透镜。
如附图1～4所示，一种农村微咸水太阳能净化装置，包括：蒸发冷凝容器1、光伏供能装置2、加热系统、冷凝系统、控制系统、清洗装置6、膜过滤装置7、净水容器8、微咸水容器9、三级过滤装置10；其中，光伏供能装置2用于光伏转换并为加热系统、冷凝系统、清洗装置6供电，清洗装置6用于清洗蒸发冷凝容器1内部，微咸水由微咸水容器9经三级过滤装置10、控制系统流入蒸发冷凝容器1，冷凝水及水蒸气由蒸发冷凝容器1的净水出口14流入膜过滤装置7，膜过滤装置7出口连接净水容器8；
三级过滤装置10从上往下设有4个腔室，顶层腔室设有进水口，顶层腔室和次层腔室之间设有第一级过滤层，次层腔室和三层腔室之间设有第二级过滤层，三层腔室和底层腔室之间设有第三级过滤层，底层腔室下部设有出水口；第一级过滤层、第二级过滤层、第三级过滤层的过滤孔径依次降低；
蒸发冷凝容器1包括：内胆11、外套层12、集水环13，内胆11上部为半球形，内胆11半球形以下的部分置于透明外套层12内，内胆11半球形以下的部分与外套层12之间为真空夹层，内胆11中上部设有净水出口14，内胆11下部设有微咸水入口15，集水环13倾斜设置在内胆11中上部，且集水环11下端位于净水出口14处，集水环13用于将凝结在内胆11上部内表面的水导流到净水出口14；
加热系统包括：吸热层、聚光透镜31、电加热装置(未图示)；吸热层帖服在内胆11中、下部的外壁上，聚光透镜31设置在内胆11与外套层12的夹层中、下部，且聚光透镜31的焦点在吸热层上，电加热装置与光伏供能装置2电性连接，电加热装置加热端设置在内胆11下部且与内胆11保持距离；
冷凝系统包括：半导体制冷器41、水泵42、换热盘管43、振动装置44、冷却介质；换热盘管43贴在内胆11顶部外壁上，换热盘管43、半导体制冷器41和水泵42通过管路连接并形成封闭的循环系统，水泵42与光伏供能装置2电性连接，上述循环系统中装有冷却介质，振动装置44设置在内胆11顶部中心处，通过振动加速凝结水汇集；
控制系统包括：水位传感器、单片机、电磁阀51、四通阀52；水位传感器设置在内胆11下部，电磁阀51设置在微咸水容器9与蒸发冷凝容器1之间的进水管路上，单片机接收水位传感器的信号并控制电磁阀51；当探测到内胆11中的水位低于安全最低水位时，单片机控制电磁阀51开启，为内胆11补充微咸水，当探测到内胆11中的水位高于最高水位时，单片机控制电磁阀51关闭；
清洗装置6包括一个矩形框架，矩形框架的侧壁和底梁上分别带有横向和纵向的毛刷61，横向毛刷61与内胆11内壁接触，纵向毛刷61与内胆11底面接触，矩形框架下端中轴通过防水轴承62转动固定在内胆11里，微咸水入口15与四通阀52相连，四通阀52的一个进水口连接前述电磁阀51，四通阀52的另一个进水口连接清洗液供应装置，四通阀52的下侧出口为排污口521；在平时净水时，四通阀52的排污口521和连接清洗液供应装置的进水口关闭；当需要清洗时，关闭微咸水流入口15，打开连接清洗液供应装置的进水口以送入清洗液，之后启动清洗装置6，通过旋转刷掉内胆11的污垢，之后打开排污口521排出污水，如此反复清洗2～3次。
在本实施方式中，光伏供能装置2为光伏电池板21及与其电性连接的光伏逆变器22。振动装置44采用振动电机。内胆11底面上设有环形导轨111，清洗装置6下端设有与环形导轨111配合的滑块。集水环13环部横截面可为附图4中a、b、c三种方式之一，即形成低洼的水槽，在方式c中，集水环13通过与内胆11壁面的结合来形成水槽。第一级过滤层采用不锈钢滤网，第二级过滤层采用滤布，第三级过滤层采用活性炭。
Claims (5)
1.一种农村微咸水太阳能净化装置，其特征在于，包括：蒸发冷凝容器、光伏供能装置、加热系统、冷凝系统、控制系统、清洗装置、膜过滤装置、净水容器、微咸水容器、三级过滤装置；其中，光伏供能装置用于光伏转换并为加热系统、冷凝系统、清洗装置供电，清洗装置用于清洗蒸发冷凝容器内部，微咸水由微咸水容器经三级过滤装置、控制系统流入蒸发冷凝容器，冷凝水及水蒸气由蒸发冷凝容器的净水出口流入膜过滤装置，膜过滤装置出口连接净水容器；
三级过滤装置从上往下设有4个腔室，顶层腔室设有进水口，顶层腔室和次层腔室之间设有第一级过滤层，次层腔室和三层腔室之间设有第二级过滤层，三层腔室和底层腔室之间设有第三级过滤层，底层腔室下部设有出水口；第一级过滤层、第二级过滤层、第三级过滤层的过滤孔径依次降低；
蒸发冷凝容器包括：内胆、外套层、集水环，内胆上部为半球形，内胆半球形以下的部分置于透明外套层内，内胆半球形以下的部分与外套层之间为真空夹层，内胆中上部设有净水出口，内胆下部设有微咸水入口，集水环倾斜设置在内胆中上部，且集水环下端位于净水出口处，集水环用于将凝结在内胆上部内表面的水导流到净水出口；
加热系统包括：吸热层、聚光透镜、电加热装置；吸热层帖服在内胆中、下部的外壁上，聚光透镜设置在内胆与外套层的夹层中、下部，且聚光透镜的焦点在吸热层上，电加热装置与光伏供能装置电性连接，电加热装置加热端设置在内胆下部且与内胆保持距离；
冷凝系统包括：半导体制冷器、水泵、换热盘管、振动装置、冷却介质；换热盘管贴在内胆顶部外壁上，换热盘管、半导体制冷器和水泵通过管路连接并形成封闭的循环系统，水泵与光伏供能装置电性连接，上述循环系统中装有冷却介质，振动装置设置在内胆顶部中心处；
控制系统包括：水位传感器、单片机、电磁阀、四通阀；水位传感器分别设置在内胆下部和中上部，电磁阀设置在微咸水容器与蒸发冷凝容器之间的进水管路上，单片机接收水位传感器的信号并控制电磁阀；
清洗装置包括一个矩形框架，矩形框架的侧壁和底梁上分别带有横向和纵向的毛刷，横向毛刷与内胆内壁接触，纵向毛刷与内胆底面接触，矩形框架下端中轴通过防水轴承转动固定在内胆里，微咸水入口与四通阀相连，四通阀的一个进水口连接前述电磁阀，四通阀的另一个进水口连接清洗液供应装置，四通阀的下侧出口为排污口。
2.如权利要求1所述的农村微咸水太阳能净化装置，其特征在于，光伏供能装置为光伏电池板及与其电性连接的光伏逆变器。
3.如权利要求1所述的农村微咸水太阳能净化装置，其特征在于，振动装置采用振动电机。
4.如权利要求1所述的农村微咸水太阳能净化装置，其特征在于，内胆底面上设有环形导轨，清洗装置下端设有与环形导轨配合的滑块。
5.如权利要求1所述的农村微咸水太阳能净化装置，其特征在于，第一级过滤层采用不锈钢滤网，第二级过滤层采用滤布，第三级过滤层采用活性炭。
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