CN108585092A - 基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置，包括：生态房房体，所述生态房房体具有生态房房顶和生态房墙体；污水储水塔，用于存储生活中产生的废水；光热转换材料槽，所述光热转换材料槽通过导管与所述污水储水塔相连，且平铺有光热转换材料，并固定于所述生态房房顶中，以利用所述生态房房顶的有效阳光面积对所述废水进行水净化处理得到清洁水，实现家庭生活废水的循环利用。该装置可以进行生活废水的净化，实现生活废水的循环利用，具有结构简单、造价低廉、净化效果好的优点。

Description

基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置
技术领域
本发明涉及功能材料应用技术领域，特别涉及一种基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置。
背景技术
生活废水指的是居民日常生活中排泄的洗涤水。废水大部分都是未经过处理直接排入了河流等。废水中污染物成分极其复杂多样，包括一级处理的如悬浮物，二级处理的如溶解性有机物、溶解性无机物、氮磷等藻类增值营养物、病毒和细菌，三级处理的如磷、氮及生物难以降解的有机污染物、无机污染物、病原体等。
现有技术中，任何一种处理方法都难以达到完全净化的目的，而常常要几种方法组成处理系统，才能达到处理的要求。太阳能作为一种绿色、清洁、可再生能源，可高效的用于太阳能水蒸发生产清洁水。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置，具有结构简单、造价低廉、净化效果好的优点。
为达到上述目的，本发明的实施例提出了一种基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置，包括：生态房房体，所述生态房房体具有生态房房顶和生态房墙体；污水储水塔，用于存储生活中产生的废水；以及光热转换材料槽，所述光热转换材料槽通过导管与所述污水储水塔相连，且平铺有光热转换材料，并固定于所述生态房房顶中，以利用所述生态房房顶的有效阳光面积对所述废水进行水净化处理得到清洁水，实现家庭生活废水的循环利用。
本发明实施例的基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置，通过设置光热转换材料，结合生态房概念，对废水进行水净化处理得到清洁水，实现生活废水的循环利用，具有结构简单、造价低廉、净化效果好的优点。
另外，根据本发明上述实施例的基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置包括：污水储水塔支架，用于支撑所述污水储水塔。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述污水储水塔的上端设置有进水口。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置还包括：水收集槽，用于采集所述清洁水。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置还包括：清洁水输送管道，所述水收集槽通过所述清洁水输送管道与所述出水口相连。
进一步地，在本发明的一个实施例中，，所述生态房房顶为透明玻璃，以保证阳光透过率满足预设条件。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述光热转换材料为三维石墨烯泡沫、织物/石墨烯/聚乙烯醇复合物、石墨烯/聚乙烯醇复合物、聚吡咯/聚乙烯醇复合材料。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述光热转换材料还用于：进行太阳能水蒸发性能测试以测试所述太阳能水蒸发性能
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述光热转换材料还用于：进行太阳能海水淡化。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述光热转换材料还用于：进行太阳能海水淡化以净化太阳能衣物洗涤废水
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置的结构示意图；
图2为根据本发明一个实施例的基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置的立体结构示意图
图3为根据本发明一个实施例的室外太阳光强度随时间变化曲线图；
图4为根据本发明一个实施例的利用生态房装置测得的太阳能水蒸发速率曲线示意图；
图5为根据本发明一个实施例的海水淡化前后海水中主要五种离子浓度变化曲线示意图；
图6为根据本发明一个实施例的衣物洗涤废水净化前后溶液的紫外-可见光吸收光谱示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置。
图1为根据本发明实施例的基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置的结构示意图。
如图1所示，该基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置包括：生态房房体、污水储水塔2和光热转换材料槽5。
在图1中，1为污水储水塔支架，2为污水储水塔，3为进水口，4为导管，5为光热转换材料槽，6为光热转换材料，7为生态房房顶，8为水收集槽，9为清洁水输送管道，10为出水口，11为墙体。
进一步地，结合图2所示，生态房房体包括生态房房顶7和生态房墙体11；污水储水塔2用于存储生活中产生的废水；光热转换材料槽5通过导管4与污水储水塔2相连，且平铺有光热转换材料6，并固定于生态房房顶7中，以利用生态房房顶7的有效阳光面积对废水进行水净化处理得到清洁水，实现家庭生活废水的循环利用。该基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置具有结构简单、造价低廉、净化效果好的优点。
在本发明的一个实施例中，生活废水通过污水储水塔2通过导管4进入光热转换材料槽5与光热转换材料6接触。太阳光透过生态房房顶7达到光热转换材料6表面，光热转换材料6将太阳能转换成热能并加热水体，蒸发的水蒸汽在生态房房顶7冷凝之后顺着房顶流入水收集槽8中。收集之后的清洁水通过生态房内的输送管道9进入房间内使用。
进一步地，在本发明的一个实施例中，光热转换材料6可以为三维石墨烯泡沫、织物/石墨烯/聚乙烯醇复合物、石墨烯/聚乙烯醇复合物、聚吡咯/聚乙烯醇复合材料。
进一步地，在本发明的一个实施例中，进行太阳能水蒸发性能测试以测试太阳能水蒸发性能和太阳能海水淡化。
具体而言，将生活废水从污水储水塔2通过导管4输送到光热转换材料槽5内，将大面积柔性的织物/石墨烯/聚乙烯醇复合材料平铺于水面。
进一步地，将安装好的基于织物/石墨烯/聚乙烯醇复合材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置置于室外楼顶进行太阳能水蒸发性能测试。室外太阳光透过透明房顶7达到光热转换材料6表面，光热转换材料6将太阳能转换成热能并加热生活废水，蒸发的水蒸汽在透明房顶7冷凝之后顺着房顶流入水收集槽8中。如图3所示和图4所示，在自然太阳光强度下该装置中水的蒸发速率为1.58kg·m-2h-1，即在秋天一个晴天的情况下，100m2的生态房房顶7可收集948kg的清洁水，可满足大约31人每天的生活用水。
进一步地，将安装好的基于织物/石墨烯/聚乙烯醇复合材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置置于室外楼顶进行太阳能海水淡化，如图5所示，净化前后海水(取自渤海的海水)中五种主要离子(Na+、Mg2+、Ca2+、K+和B3+)相应的浓度从3600mg L-1、300mg L-1、38mg L-1、65mg L-1和0.96mg L-1分别降低到0.55mg L-1、0.26mg L-1、0.066mg L-1、0.043mgL-1和0.01mg L-1，离子去除率高达99.8％，盐度低于世界卫生组织和美国环境保护署规定的饮用水盐度标准。
进一步地，在本发明的另一个实施例中，基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置用于进行太阳能海水淡化以净化太阳能衣物洗涤废水。
具体而言，将生活废水从污水储水塔2通过导管4输送到光热转换材料槽5内，将大面积柔性的聚吡咯/聚乙烯醇复合材料平铺于水面。
进一步地，将安装好的基于聚吡咯/聚乙烯醇复合材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置置于室外楼顶进行太阳能水蒸发性能测试。室外太阳光透过透明房顶7达到光热转换材料6表面，光热转换材料6将太阳能转换成热能并加热生活废水，蒸发的水蒸汽在透明房顶7冷凝之后顺着房顶流入水收集槽8中。在夏天自然太阳光强度下该装置中水的蒸发速率为1.75kg m-2h-1，即在夏天一个晴天的情况下，100m2的房子屋顶可收集1050kg的清洁水，可满足大约35人每天的生活用水。
进一步地，将安装好的基于聚吡咯/聚乙烯醇复合材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置置于室外楼顶进行太阳能衣物洗涤废水净化，如图6所示，其中原始表示净化之前的衣物洗涤废水，净化之后含有有机物污水在紫外-可见区的吸收强度趋于0，离子去除率高达98％。
本发明实施例的基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置，通过设置光热转换材料，结合生态房概念，对废水进行水净化处理得到清洁水，实现生活废水的循环利用，具有结构简单、造价低廉、净化效果好的优点。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置，其特征在于，包括：
生态房房体，所述生态房房体具有生态房房顶和生态房墙体；
污水储水塔，用于存储生活中产生的废水；以及
光热转换材料槽，所述光热转换材料槽通过导管与所述污水储水塔相连，且平铺有光热转换材料，并固定于所述生态房房顶中，以利用所述生态房房顶的有效阳光面积对所述废水进行水净化处理得到清洁水，实现家庭生活废水的循环利用。
2.根据权利要求1所述的基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置，其特征在于，包括：
污水储水塔支架，用于支撑所述污水储水塔。
3.根据权利要求1所述的基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置，其特征在于，所述污水储水塔的上端设置有进水口。
4.根据权利要求1所述的基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置，其特征在于，还包括：
水收集槽，用于采集所述清洁水。
5.根据权利要求1所述的基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置，其特征在于，还包括：
清洁水输送管道，所述水收集槽通过所述清洁水输送管道与所述出水口相连。
6.根据权利要求1所述的基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置，其特征在于，所述生态房房顶为透明玻璃，以保证阳光透过率满足预设条件。
7.根据权利要求1所述的基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置，其特征在于，所述光热转换材料为三维石墨烯泡沫、织物/石墨烯/聚乙烯醇复合物、石墨烯/聚乙烯醇复合物、聚吡咯/聚乙烯醇复合材料。
8.根据权利要求1所述的基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置，其特征在于，所述光热转换材料还用于：
进行太阳能水蒸发性能测试以测试所述太阳能水蒸发性能。
9.根据权利要求1所述的基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置，其特征在于，所述光热转换材料还用于：
进行太阳能海水淡化。
10.根据权利要求1所述的基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置，其特征在于，所述光热转换材料还用于：
进行太阳能海水淡化以净化太阳能衣物洗涤废水。
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