CN108423732A - 一种太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置 - Google Patents

一种太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置，包括依次通过管路连通的水样瓶、蠕动泵以及水回收机构；所述水回收机构包括储水腔以及倾斜设置在储水腔上部的透光冷凝板，储水腔与透光冷凝板形成封闭空间；所述储水腔由隔板分隔成循环槽和收集槽，所述隔板与透光冷凝板之间留有缝隙，所述透光冷凝板位于循环槽的一端高于收集槽的一端；所述蠕动泵的管路连接于循环槽侧壁的进水口。该装置基于气液界面加热，同步实现海水淡化和淡化水水质控制，保障淡化水的水质和水量。

Description

一种太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置
技术领域
本发明涉及海水淡化领域，具体涉及一种太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置。
背景技术
随着社会工农业的迅速发展，人口剧增，水资源的需求日益增长，而同时带来的水污染问题也更加严重，使得清洁、安全的淡水资源严重缺乏。目前，解决淡水资源短缺问题的有效方法是海水/苦咸水淡化和水资源(污废水)的再生利用。
传统的海水及苦咸水淡化主要分为相变法和非相变法两大类，主要包括多级闪蒸法、反渗透法、电渗析法等，其都具有能耗大的共同缺点。在化石燃料供应短缺、能源价格飞涨、环境质量不断恶化的今天，利用新型的清洁可再生能源进行清洁水生产成为一个重要的发展方向。根据世界太阳能的分布情况，缺水地区拥有更加丰富的太阳能资源，因此太阳能海水淡化成为了水危机以及环境污染困境下解决水资源短缺问题的重要手段之一，尤其在淡水资源缺乏、电力供应困难的海上孤岛等偏远地区，利用天然的太阳能实现海水淡化及污废水净化双重功能具有深远的意义。
太阳能海水处理法具有不消耗化石能源、环保无污染的突出优势。常规的太阳能水蒸馏法均是将太阳能转化为热能或者电能，通过整体水加热促进水分蒸发，需耗费大量的能量。其实，蒸发是一个表面过程，它只发生在空气和水的界面处。但是光照到水表面时通常会发生反射或折射，导致太阳能利用率大大降低。
此外，传统的海水淡化后收集的冷凝水的水质存在小分子挥发性有机物、硼等超标的问题，亟待技术优化解决。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置，基于气液界面加热，同步实现海水淡化和淡化水水质控制，保障淡化水的水质和水量。
本发明所提供的技术方案为：
一种太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置，包括依次通过管路连通的水样瓶、蠕动泵以及水回收机构；
所述水回收机构包括储水腔以及倾斜设置在储水腔上部的透光冷凝板，储水腔与透光冷凝板形成封闭空间；所述储水腔由隔板分隔成循环槽和收集槽，所述隔板与透光冷凝板之间留有缝隙，所述透光冷凝板位于循环槽的一端高于收集槽的一端；所述蠕动泵的管路连接于循环槽侧壁的进水口。
本发明中水样瓶可以用来盛装海水、工业废水或者生活污水等水样。水样通过蠕动泵送入到水回收机构内的循环槽，采用光源加热后形成水蒸气，水蒸汽上升遇到透光冷凝板冷凝，顺着透光冷凝板坡度下流，落入收集槽内，实现净水的收集和回用。
作为改进，所述循环槽侧壁还设有出水口，所述出水口与进水口相对设置，通过管路与水样瓶连接。该设置使得循环槽内的水样实现循环流动，形成慢循环系统，可有效地防止盐沉积或污染物质沉积，增加了系统的使用寿命。
进一步改进，所述管路为软管或者管路上设有开关，便可以控制出水口与进水口的水样流量。例如将出水口封闭，只留进水口缓慢进水样，可以实现海水淡化水量的实时补充。
作为改进，所述水样瓶顶部设有加药口，所述水样瓶与蠕动泵连通的出口设于底部侧边，与循环槽连通的进口设于上部侧边。加药口处可以投加如过硫酸盐等氧化物利用水蒸发时的热量进行热活化，实现多种污染物的同步最优化去除，并且可在加药口处取样，实时监测水质改善情况。
作为改进，所述循环槽内的水体表面铺放一层粉末状、片状或者块状的疏水光热材料。以黑色材料、或贵金属纳米材料为光热材料，将光热材料通过各种不同的方式漂浮在水样表面，利用黑色材料的高太阳光吸收率、或贵金属纳米材料的表面等离子体加热效应，加热水样表面，然后通过冷凝蒸发水制备淡水。进一步优选，所述疏水光热材料为碳基材料、贵金属或金属氧化物。
作为改进，还可在水样表面放置具有吸附或者光催化的功能材料，使水样缓慢从进水口进入循环槽，再从出水口将水输送到水样瓶中，形成慢循环水质净化系统。
作为改进，所述水回收机构下部设有天平秤。
作为改进，所述透光冷凝板相对于储水腔为可拆卸结构。若打开透光冷凝板使水蒸发到空气中，天平秤可对水蒸发速率进行实时监测。
作为改进，所述透光冷凝板为石英，所述储水腔为石英或者玻璃。
作为改进，所述储水腔外部包裹一层石棉。石棉能够减少热损失。
作为改进，还包括光源机构。光源机构包括太阳光模拟器或者太阳光，加入太阳光模拟器，可以进行海水淡化或者污废水淡化室内小试和中试试验；也可放在户外直接接受太阳光照射，高效利用太阳能，节能环保，且其在常压下进行，不需要外加动力，安全可靠。
作为改进，所述光源机构为氙灯光源装置。
同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
(1)本发明中循环槽内的水样实现循环流动，形成慢循环系统，可有效地防止盐沉积或污染物质沉积，增加了系统的使用寿命。
(2)本发明中的太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置基于气液界面加热，同步实现海水淡化和淡化水水质控制，保障淡化水的水质和水量。
(3)本发明结构简化，制造成本低廉，整个装置组装十分方便，操作也十分简单。
附图说明
图1为实施例中太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置的结构示意图；
图2为实施例中水回收机构的结构示意图。
其中，1水样瓶；2蠕动泵；3水回收机构；301储水腔；302透光冷凝板；303收集槽；304循环槽；305隔板；306进水口；307出水口；4氙灯光源装置；5天平秤。
具体实施方式
如图1和2所示，太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置包括水样瓶1、蠕动泵2、水回收机构3、天平秤5以及氙灯光源装置4。
其中，水样瓶1、蠕动泵2与水回收机构3依次由软管连通。水样瓶1顶部设有加药口，水样瓶1与蠕动泵2连通的出口设于底部侧边，与循环槽304连通的进口设于上部侧边。水样瓶1可以用来盛装海水、工业废水或者生活污水等水样。加药口处可以投加如过硫酸盐等氧化物利用水蒸发时的热量进行热活化，实现多种污染物的同步最优化去除，并且可在加药口处取样，实时监测水质改善情况。
水样瓶1中的水样通过蠕动泵2送入到水回收机构3内的循环槽304，采用氙灯光源装置4加热后形成水蒸气，水蒸汽上升遇到透光冷凝板302冷凝，顺着透光冷凝板坡度下流，落入收集槽303内，实现净水的收集和回用。
蠕动泵2通过软管与循环槽304的进水口306连通，循环槽304的出水口307则与水样瓶1的进口通过软管连通。水回收机构3放置在天平秤5上，而氙灯光源装置4的出光口对准水回收机构3中的循环槽304。
如图2所示，水回收机构3包括储水腔301以及倾斜设置在储水腔301上部的透光冷凝板302，储水腔301与透光冷凝板302形成封闭空间。透光冷凝板302相对于储水腔301为可拆卸结构。若打开透光冷凝板302使水蒸发到空气中，天平秤5可对水蒸发速率进行实时监测。储水腔301由隔板305分隔成循环槽304和收集槽303，隔板305与透光冷凝板302之间留有缝隙，透光冷凝板302位于循环槽304的一端高于收集槽303的一端。其中，透光冷凝板302为石英材料，储水腔301为石英或者玻璃材料，且储水腔301外部包裹一层石棉。
循环槽304两侧侧壁上对应设有进水口306和出水口307，进水口306和出水口307的对称设置使得循环槽304内的水样实现循环流动，形成慢循环系统，可有效地防止盐沉积或污染物质沉积，增加了系统的使用寿命。此外，进水口306和出水口307处的软管可以设置夹子或者开关，便可以控制出水口306与进水口307的水样流量。例如将出水口306封闭，只留进水口307缓慢进水样，可以实现海水淡化水量的实时补充。
循环槽304内的水体表面可以铺放一层粉末状、片状或者块状的疏水光热材料。例如碳基材料、贵金属或金属氧化物。将光热材料通过各种不同的方式漂浮在水样表面，利用黑色材料的高太阳光吸收率、或贵金属纳米材料的表面等离子体加热效应，加热水样表面，然后通过冷凝蒸发水制备淡水。当然，还可在水样表面放置具有吸附或者光催化的功能材料，使水样缓慢从进水口306进入循环槽304，再从出水口307将水输送到水样瓶1中，形成慢循环水质净化系统。

Claims (10)

1.一种太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置，其特征在于，包括依次通过管路连通的水样瓶、蠕动泵以及水回收机构；
所述水回收机构包括储水腔以及倾斜设置在储水腔上部的透光冷凝板，储水腔与透光冷凝板形成封闭空间；所述储水腔由隔板分隔成循环槽和收集槽，所述隔板与透光冷凝板之间留有缝隙，所述透光冷凝板位于循环槽的一端高于收集槽的一端；所述蠕动泵的管路连接于循环槽侧壁的进水口。
2.根据权利要求1所述的太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置，其特征在于，所述循环槽侧壁还设有出水口，所述出水口与进水口相对设置，通过管路与水样瓶连接。
3.根据权利要求2所述的太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置，其特征在于，所述水样瓶顶部设有加药口，所述水样瓶与蠕动泵连通的出口设于底部侧边，与循环槽连通的进口设于上部侧边。
4.根据权利要求1所述的太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置，其特征在于，所述循环槽内的水体表面铺放一层粉末状、片状或者块状的疏水光热材料。
5.根据权利要求1所述的太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置，其特征在于，所述水回收机构下部设有天平秤。
6.根据权利要求1或5所述的太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置，其特征在于，所述透光冷凝板相对于储水腔为可拆卸结构。
7.根据权利要求1所述的太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置，其特征在于，所述透光冷凝板为石英，所述储水腔为石英或者玻璃。
8.根据权利要求1所述的太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置，其特征在于，所述储水腔外部包裹一层石棉。
9.根据权利要求1所述的太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置，其特征在于，还包括光源机构。
10.根据权利要求9所述的太阳能海水淡化及污染物去除双功能装置，其特征在于，所述光源机构为氙灯光源装置。
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