CN110294514A - 一种利用潮汐能的海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用潮汐能的海水淡化装置，包括浮标、储水装置、海水淡化膜组件、支撑结构和导柱；浮标设置在储水装置顶部；储水装置底部固定在一底板上；储水装置的侧壁具有褶皱可进行伸缩；支撑结构为固定连接在底板下方的若干立柱；若干立柱另一端固定在海底；导柱竖直固定在底板上部且上端穿过浮标；导柱与浮标滑动连接，浮标可沿着导柱上下移动带动储水装置进行伸缩；海水淡化膜组件位于底板下方并竖直穿过底板上开设的通孔后与储水装置连通；储水装置顶部设置一排气管道；排气管道上端穿过浮标并通过一气密阀对储水装置进行密封；储水装置底部还设置有一连通储水装置和岸上水池的出水管；出水管上设置一单向阀。

Description

一种利用潮汐能的海水淡化装置

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，具体涉及一种利用潮汐能的海水淡化装置。

背景技术

潮汐能是指海水潮涨和潮落形成的水的势能，是一种清洁无污染环境的可再生能源，也是一种相对稳定的可靠能源。潮水每日涨落，周而复试，取之不尽，用之不竭。充分开发利用潮汐能不仅可以节约日益枯竭的常规能源，缓解严峻的资源短缺问题，而且还可以减少污染，保护人类赖以生存的生态环境。潮汐能能量之巨大，如何有效利用成为热门的研究主题，目前主要利用潮汐能发电。另一方面，利用大量的海洋资源进行海水淡化处理是解决水资源逐渐贫乏的一项关键技术，而其中利用反渗透膜从海水中取淡水是较为主流的现有技术。

目前，国内外市场上虽已经有船用海水淡化设备，但是还是需要用电来驱动海水淡化系统，整体上显得并不是完全的绿色环保，能耗较高。因此，在沿海区域综合利用潮汐能进行海水淡化成为时下研究的主要课题。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种利用潮汐能的海水淡化装置，利用涨潮引起的能量来淡化海水，使海水通过海水淡化膜组件进入储水装置，然后利用退潮和水的自身重力通过出口管排出来自储水装置的淡化水，整套装置结构非常简单，检测维修也方便，综合利用效率高。

本发明的技术方案如下：

一种利用潮汐能的海水淡化装置，包括浮标、储水装置、海水淡化膜组件、支撑结构和导柱；所述浮标设置在所述储水装置顶部；所述储水装置底部固定在一底板上；所述储水装置的侧壁具有褶皱可进行伸缩；所述支撑结构为固定连接在所述底板下方的若干立柱；若干所述立柱另一端固定在海底；所述导柱竖直固定在底板上部且上端穿过所述浮标；所述导柱与浮标滑动连接，浮标可沿着导柱上下移动带动所述储水装置进行伸缩；所述海水淡化膜组件位于所述底板下方并竖直穿过底板上开设的通孔后与所述储水装置连通；所述储水装置顶部设置一排气管道；所述排气管道上端穿过所述浮标并通过一气密阀对储水装置进行密封；所述储水装置底部还设置有一连通储水装置和岸上水池的出水管；所述出水管上设置一单向阀。

其中，所述海水淡化膜组件包括海水淡化膜和套设在所述海水淡化膜顶端的膜套；所述储水装置底部固定安装一卡套穿过所述通孔与膜套相互配合使储水装置与海水淡化膜连通；所述膜套底端设置有凹槽，顶端设置有密封圈；所述卡套上设置有与所述凹槽配合的滚珠，滚珠可在卡套内径向偏移与凹槽紧密卡合。

其中，所若干述导柱上端还至少安装一个槽式太阳能发电装置；所述海水淡化膜内侧设置加热芯片；所述槽式太阳能发电装置与所述加热芯片电连接。

其中，所述储水装置浸没在海平面下方；所述浮标与海平面齐平；所述底板位置为退潮时最低潮的下方。

其中，所述侧壁的高度由涨潮时最高潮位和退潮时最低潮位之间的高度差加上10-20厘米的安全应急距离决定；所述导柱的长度由侧壁的高度加上10-20厘米的安全应急距离决定。

其中，所述浮标表面积大于所述储水装置的上表面积。

其中，所述底板下方可固定连接一防护网并笼罩在所述海水淡化膜组件四周。

本发明具有如下有益效果：本发明提供了一种利用潮汐能的海水淡化装置，利用海水涨潮和落潮的带来的能量进行海水淡化，不需要外部能源，不会将排放二氧化碳等气体到大气中，并且不产生有毒废物，绿色环保，整套装置结构简单，运行成本低。

附图说明

图1为涨潮时本发明的结构示意图；

图2为退潮时本发明的结构示意图；

图3为涨潮时本发明的俯视图；

图4为退潮时本发明的俯视图；

图5为涨潮时本发明的侧视图；

图6为图5中A处的放大图；

图7为退潮时本发明的侧视图。

附图标记：

1、浮标；11、槽式太阳能发电装置；2、储水装置；21、侧壁；22、排气管道；221、气密阀；23、出水管；231、单向阀；24、卡套；241、滚珠；3、海水淡化膜组件；31、加热芯片；32、海水淡化膜；33、膜套；331、凹槽；332、密封圈；4、支撑结构；41、立柱；5、导柱；6、底板；61、通孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。

如图1至7所示，一种利用潮汐能的海水淡化装置，包括浮标1、储水装置2、海水淡化膜组件3、支撑结构4和导柱5；所述浮标1设置在所述储水装置2顶部；所述储水装置2底部固定在一底板6上，这样无论涨潮还是退潮，所述储水装置2的位置都能被固定在底板6上不移位；所述储水装置2的侧壁21为具有褶皱的柔性塑料，可随潮水的涨落进行伸缩；所述支撑结构4为固定连接在所述底板6下方的若干立柱41；若干所述立柱41另一端固定在海底，以保证海水淡化装置位置固定，不易移位；所述导柱5竖直固定在底板6上部且上端穿过所述浮标1；所述浮标1与所述导柱5滑动连接，浮标1可沿着导柱5上下移动带动所述储水装置2进行伸缩；所述海水淡化膜组件3位于所述底板6下方并竖直穿过底板6上开设的通孔61后与所述储水装置2连通；当浮标1随着涨潮升起时，与浮标1相连的储水装置2的顶部向上拉伸，储水装置2被迫打开，这一过程使海水能够在浮标1的吸力下通过海水淡化膜组件3以填充储水装置2打开后形成的储存空间；所述储水装置2顶部设置有一排气管道22；所述排气管道22上端穿过所述浮标1并通过一气密阀221对储水装置2进行密封；所述储水装置2底部还设置有一连通储水装置2和岸上水池的出水管23；所述出水管23上设置一单向阀231；退潮后，海平面落至底板6以下，经过海水淡化膜组件3处理后储存在储水装置2中，由于自身重力能够通过出水管23排至岸上水池；接收来自出水管23的淡化水的岸上水池水箱顶部高度应低于底板6，以便在储水装置2储满时依靠重力将水排入岸上水池中。

其中，所述海水淡化膜组件3包括海水淡化膜32和套设在所述海水淡化膜32顶端的膜套33；所述储水装置2底部固定安装一卡套24穿过所述通孔61与膜套33相互配合使储水装置2与海水淡化膜32连通，海水能够从海水淡化膜32外侧进入膜内空腔，再进入储水装置2；所述膜套33底端设置有凹槽331，顶端设置有密封圈332；所述卡套24上设置有与所述凹槽331配合的滚珠241，滚珠241可在卡套24内径向偏移与凹槽331紧密卡合；同时，密封圈332能够在海水淡化过程中保证储水装置2与海水淡化膜组件3之间密封。

其中，所述导柱5上端还至少安装一个槽式太阳能发电装置11；所述海水淡化膜32内侧设置加热芯片31；所述槽式太阳能发电装置11与所述加热芯片31电连接；所述槽式太阳能发电装置11能够利用太阳能产生电力并传递给加热芯片31，海水淡化膜32能够利用加热芯片31的热量从而加速脱盐渗滤过程，同时减小了利用浮标1和储水装置2吸入海水所需的压力。

其中，所述储水装置2浸没在海平面下方；所述浮标1与海平面齐平；所述底板6位置为退潮时最低潮位下方；所述侧壁21的高度由涨潮时最高潮位和退潮时最低潮位之间的高度差加上10-20厘米的安全应急距离决定。如果侧壁21高度过低，在涨潮高峰期时，浮标1牵引储水装置2侧壁21拉伸形成的储水空间容积较小，此时大量海水的冲击会造成海水淡化装置内部件的损坏；如果侧壁21高度过高，则会造成不必要的空气进入储水装置2内部，从而减少了利用浮标1产生的吸力，使得海水淡化效率下降；所述导柱5的长度由侧壁21的高度加上10-20厘米的安全应急距离决定，防止浮标1从导柱5顶端脱出。

其中，所述浮标1表面积大于所述储水装置2的上表面积；则由浮标1上浮产生的吸力将能够克服海水通过海水淡化膜组件3的阻力，使得海水脱盐渗滤过程顺利进行。

其中，所述底板6下方可固定连接一防护网并笼罩在所述海水淡化膜组件3四周，可利用所述防护网来保护所述海水淡化膜组件3不受海底生物活动的影响，维持装置运行的稳定。

本发明的工作原理：

将海水淡化装置安装在海岸边，首先，安装时需注意所述储水装置2要能够在涨潮完全浸没在海平面下方；所述浮标1的高度要与海平面保持相同的高度；所述底板6的位置为退潮时最低潮位下方，且所述底板6的位置应该高于岸边水池的顶部；同时，旋转海水淡化膜组件3使得膜套33上的凹槽331与卡套24上的滚珠241相互卡合，就可将海水淡化膜组件3通过底板6的通孔61可拆卸连接至储水装置2底部。涨潮时，关闭气密阀221和单向阀231，使储水装置2处于完全密封状态；当浮标1随潮汐沿着导柱5向上升起时，与浮标1相连的储水装置2顶部同时向上移动，使得由柔性塑料制成的具有褶皱的侧壁21随着潮水水位上升展开形成储水空间。由于储水装置2被密封没有其他的孔隙，浮标1能够对海水产生较大的吸力使得海水能够顺利通过海水淡化膜组件3进行脱盐后储存在储水装置2内。

退潮一定时间后，打开气密阀221和单向阀231，储水装置2中储存的淡水在自身重力的作用下，通过出水管23排放到岸上水池，由于岸上水池的顶部高度低于底板6的高度，这样淡水就能够顺畅的在自身重力作用下排出。

以上对本发明的实施例所提供的一种利用潮汐能的海水淡化装置进行了详细介绍，对本领域技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种利用潮汐能的海水淡化装置，其特征在于：包括浮标（1）、储水装置（2）、海水淡化膜组件（3）、支撑结构（4）和导柱（5）；所述浮标（1）设置在所述储水装置（2）顶部；所述储水装置（2）底部固定在一底板（6）上；所述储水装置（2）的侧壁（21）具有褶皱可进行伸缩；所述支撑结构（4）为固定连接在所述底板（6）下方的若干立柱（41）；若干所述立柱（41）的另一端固定在海底；所述导柱（5）竖直固定在底板（6）上部且上端穿过所述浮标（1）；所述导柱（5）与浮标（1）滑动连接，浮标（1）可沿着导柱（5）上下移动带动所述储水装置（2）进行伸缩；所述海水淡化膜组件（3）位于所述底板（6）下方并竖直穿过底板（6）上开设的通孔（61）后与所述储水装置（2）连通；所述储水装置（2）顶部设置一排气管道（22）；所述排气管道（22）上端穿过所述浮标（1）并通过一气密阀（221）对储水装置（2）进行密封；所述储水装置（2）底部还设置有一连通储水装置（2）和岸上水池的出水管（23）；所述出水管（23）上设置一单向阀（231）。

2.如权利要求1所述一种利用潮汐能的海水淡化装置，其特征在于：所述海水淡化膜组件（3）包括海水淡化膜（32）和套设在所述海水淡化膜（32）顶部的膜套（33）；所述储水装置（2）底部固定安装一卡套（24）穿过所述通孔（61）与膜套（33）相互配合使储水装置（2）与海水淡化膜（32）连通；所述膜套（33）底端设置有凹槽（331），顶端设置有密封圈（332）；所述卡套（24）上设置有与所述凹槽（331）配合的滚珠（241），滚珠（241）可在卡套（24）内径向偏移与凹槽（331）紧密卡合。

3.如权利要求4所述一种利用潮汐能的海水淡化装置，其特征在于：所若干述导柱（5）上端还至少安装一个槽式太阳能发电装置（11）；所述海水淡化膜（32）内侧设置加热芯片（31）；所述槽式太阳能发电装置（11）与所述加热芯片（31）电连接。

4.如权利要求2所述一种利用潮汐能的海水淡化装置，其特征在于：所述储水装置（2）浸没在海平面下方；所述浮标（1）与海平面齐平；所述底板（6）位置为退潮时最低潮的下方。

5.如权利要求3所述一种利用潮汐能的海水淡化装置，其特征在于：所述侧壁（21）的高度由涨潮时最高潮位和退潮时最低潮位之间的高度差加上10-20厘米的安全应急距离决定；所述导柱（5）的长度由侧壁（21）的高度加上10-20厘米的安全应急距离决定。

6.如权利要求4所述一种利用潮汐能的海水淡化装置，其特征在于：所述浮标（1）表面积大于所述储水装置（2）的上表面积。

7.如权利要求5所述一种利用潮汐能的海水淡化装置，其特征在于：所述底板（6）下方可固定连接一防护网并笼罩在所述海水淡化膜组件（3）四周。