CN1110258A - 从海水获得淡水的方法及装置 - Google Patents

Abstract

从海水获得淡水的方法，包括将海水流经多个串 联设置的沉降罐，海水在每个沉降罐中停留一定的时 间，在此期间将低频、低电压和低电流的信号施加于 设置于每个沉降罐中的一对钛电极板，施加于沉降罐 的信号的频率沿海水的流向逐渐降低，以将氧从组成 海水的分子中分离出来，并通过沉降除去脱氧后盐含 量和比重增加的海水。由此用一简单的装置，可安全 低耗地从海水获得营养丰富的淡水。

Description

本发明涉及从海水获得淡水的方法及该方法所使用的装置，如在航行于海上的轮船上从海水获得淡水的方法及其所使用的装置。

航行于海上的轮船通常是采用蒸馏法从海水获得蒸馏水作为饮用水。

但是常规的从海水获得淡水的方法需要大量的热能，以用于蒸馏，而且该方法很难处理浓缩过的海水。另外，可以预料到的是排水管道很可能被盐所堵塞，而造成整套装置不能使用，而且由此得到的淡水营养品质很差。

为了解决上述问题，本发明提供了一种方法，该方法采用了一套简单的装置将氧从组成海水的分子中分离出来，向其中施加一低频信号使盐分和比重增加的并脱去了氧的海水沉积出来。由本发明方法可安全低耗地得到营养丰富的淡水。

为了达到上述目的，本发明的从海水获得淡水的方法是将海水通过多个按本发明方式串联排列的沉降罐（precipitation tank），其特征在于该方法包括下述步骤：将一低频、低电压和低电流的信号施加到设置于每个沉降罐中的一对钛电极板上，以使海水脱盐一定的时间，在每个沉降罐的脱盐过程中，海水都是存留于其中的;施加到沉降罐中的信号的频率沿海水的流动方向逐渐降低。

进一步地，本发明用于从海水获得淡水的装置包括串联设置的多个沉降罐，海水在所述的沉降罐进行脱盐，其特征在于其进一步包括在每一个沉降罐中设置一对钛电极，用来接收低频、低电压和低电流的信号，在沉降罐之间设有阀，多个离心分离器，一个离心分离器与一个沉降罐底部的进口管线相连，以及多个过滤器，一个过滤器与一个所述的离心分离器的出口管线相连。

按照上述的设置，例如，当海水的盐含量为34%时，装置中设有三级沉降罐，海水首先加入到第一级沉降罐中，在其中存留4个小时，在这段时间内，海水中所含的盐从其中被分离并沉积，直到海水被脱盐至盐含量为19%。脱盐后的海水被转移到第二级沉降罐中，而新鲜的海水又被加入到第一级沉降罐中。施加到第二级沉降罐中的海水的信号频率约为施加到第一级沉降罐中的海水的信号频率的2/3。海水在第一和第二级沉降罐中各存留约4小时，在此期间，其中的盐从海水中分离并沉积下来，并且在第二级沉降罐中脱盐至盐含量为4%的海水，在第一级沉降罐中脱盐至含盐量为19%的海水以及新鲜海水分别加入到第三级沉降罐，第二级沉降罐和第一级沉降罐，施加到第三级沉降罐中的海水的信号频率约为施加到第一级沉降罐中的海水的信号频率的1/3。海水在每一个沉降罐中的存留时间约为4小时，以进行分离和沉降步骤，采用离心分离器和过滤器，最后可从第三级沉降罐排出几乎与淡水完全相同的水，同时将在第二级沉降罐中得到的脱盐至盐含量为4%的海水，在第一级沉降罐中得到的脱盐至盐含量为19%的海水以及新鲜的海水分别转移到第三级沉降罐，第二级沉降罐和第一级沉降罐。

前一级沉降罐中得到的脱盐后的海水被转移到其后一级的沉降罐中，并将新鲜的海水加入到第一级沉降罐中。

每一个沉降罐中，其底部的含有大量盐份的沉降物经由离心分离器和过滤器排出，同时分离出了盐的并经过过滤的水，在进行消毒灭菌和进一步过滤之后，作为初处理的水（primarily  treated  water）或二级处理过的水（secondarily  treated  water）来使用。

附图简要说明：

图1为用于实施本发明的从海水获得淡水的方法的装置的方框设置图。

下面结合附图对本发明的一个实施方案进行说明。

图中，1表示第一级沉降罐，2表示第二级沉降罐，3表示第三级沉降罐。沉降罐1，2和3中的每一个的容积为200升，它们用管线4和5相互串联连接。管线4装设有电磁阀6和泵7，管线5装设有电磁阀8和泵9，装设有海水供应泵11的海水供水管线10与第一级沉降罐1的进口相连。此外，设有电磁阀13和泵14的淡水排出管线12与第三级沉降罐3的出口相连。

由钛元件组成的电极对15，16和17按照上述方式分别设置于沉降罐1，2和3中，连接电源的频率控制器18将频率为360Hz的低频、电压为4V的低电压和电流为600μA的低电流的低频信号施加到电极对15，将频率为240Hz的低频信号施加到电极对16，将频率为120Hz的低频信号施加到电极对17。

在沉降罐1，2和3分别设有上限水位感应器19，20和21以及上限沉积物位置感应器22，23和24。离心分离器25和过滤器26串联连接于沉降罐1的底部，并且沉降罐2和3的底部经管线27相互连接，离心分离器29和过滤器30经泵28与管线27串联连接。

杂质水排出管线31和滤出水供应管线32与前述的过滤器26相连，消毒灭菌室35和过滤器36与另一端设有电磁阀33和泵34的滤出水供应管线32串联连接。杂质水排出管线37和滤出水供应管线38与上述的过滤器30相连，并且滤出水供应管线38的设有电磁阀39和泵40的另一端与消毒灭菌室41相连。

离心分离器42和过滤器43与从沉降罐3延伸出的淡水排出管线12串联连接，并且杂质水排出管线45和溢流水排出管线46分别与过滤器43相连，消毒灭菌室49和作为储存罐的过滤室50与设置有电磁阀47和泵48的淡水排出管线44的另一端相连。储存罐51与溢流水排出管线46的另一端相连，排水管线52与储存罐51相连。

标号53，54和55分别表示设置在沉降罐1，2和3之底部的电磁阀。标号56是一电子控制装置，其用于启动系统并根据从水位感应器等所发出的信号控制泵和电磁阀的开关。此外，标号57表示用于冲洗沉降罐1，2和3的供水管线，58表示用于冲洗储存罐51的供水管线。

由于有这样的设置，开始时电子控制装置56启动海水供应泵11，盐度为，例如34%的海水经海水供应管线10被供入到第一级沉降罐1，由于此时至少电磁阀6和53是关闭着的，海水在沉降罐1中逐渐积累，直到其中的水位上升至上限水位感应器19探测到海水。此时电子控制装置56使海水供应泵11停止操作，而频率控制器18将频率为360Hz的低频，电压为4V的低电压以及电流为600μA的低电流的低频信号施加到电极15上，在沉降罐1中使盐从海水中分离出来。

当海水在沉降罐1中处理了一定的时间，例如4小时之后，电子控制装置56打开电磁阀6并使泵7工作，以将已脱盐至盐含量为约19%的海水转移到第二级沉降罐2中。由于此时电磁阀8和54是关闭的，从沉降罐1中转移来的海水在沉降罐2中逐渐积累，直至其中的水位上升至其上限水位感应器20探测到海水。此时电子控制装置56使海水供应泵7停止操作，关闭电磁阀6并启动海水供应泵11以将海水逐渐加入到沉降罐1中，直至其中的水位上升至其上限水位感应器19探测到海水。此时，电子控制装置56使海水供应泵11停止操作，而频率控制器18将频率为360Hz的如前所述的低频信号施加到电极15，而将频率为240Hz的低频信号施加到电极16以分离出沉降罐1和2中的海水中的盐。

当海水在沉降罐1和2中处理了一定的时间，例如4小时之后，电子控制装置56打开电磁阀8并操作泵9以使在沉降罐2中脱盐至盐含量为约4%的海水转移至第三级沉降罐3中。由于此时电磁阀13和55关闭，从沉降罐2转移来的海水在沉降罐3中逐渐积累，直至其中的水位上升至被其上限水位感应器21探测到海水，此时电子控制装置56使海水供应泵9停止操作，使电磁阀8关闭，电磁阀6打开，并且泵7启动并将在沉降罐1中已脱盐至盐含量为约19%的海水转移至第二级沉降罐2中。从沉降罐1转移来的海水在沉降罐2中逐渐积累，直至其中的水位上升至其上限水位感应器20探测到海水，此时电子控制装置56使海水供应泵7停止操作，关闭电磁阀6并启动海水供应泵11以将海水逐渐加入到沉降罐1中，直至其中的水位上升至其上限水位感应器19探测到海水，此时，电子控制装置56使海水供应泵11停止操作，而频率控制器18将频率为360Hz的前述低频信号施加到电极15，而将频率为240Hz的低频信号施加到电极16，将频率为120Hz的低频信号施加到电极17以将盐从沉降罐1，2和3中的海水中分离出来。

当海水在沉降罐1，2和3中处理一定时间，例如4小时之后，电子控制装置56打开电磁阀13并使泵14操作，以将在沉降罐3中脱盐至几乎是纯的淡水从其中转移出来到离心分离器42，在第二级沉降罐2中脱盐后的海水被转移到第三级沉降罐3中，在第一级沉降罐1中脱盐后的海水被转移到第二级沉降罐2中，新鲜海水则被加入到第一级沉降罐1中，随后将频率为360Hz，240Hz，120Hz的信号分别施加到电极对15，16和17以分别将盐从沉降罐1，2和3的海水中分离出来。之后重复这些步骤。

上述的在第三级沉降罐3中脱盐至几乎为纯淡水的海水被分为两个液相，即含杂质较多的相和含杂质较少的相，此后用过滤器43将该要分离的两液相过滤使其相互分离，同时在需要排出溢流水时，用溢流水排出管线46将溢流水转移到储存罐51并经排水管线52排出。另一方面，经过滤器43过滤后的淡水用淡水排出管线44转移到消毒灭菌室49，管线44通过由电子控制装置56打开的电磁阀47由泵48驱动，使尽可能多的淡水通过过滤室50而被取出来使用。淡水在设有陶瓷等的消毒灭菌室49中进行消毒灭菌以除去其中的结肠杆菌（colon bacilli）等，随后将其储存于过滤室50，该室是得到的淡水在需要时使用，如用作饮用水等的最后一个储罐。由过滤器43滤出的杂质由杂质水排出管线45排出。

当第一级沉降罐1中的高盐含量的水在其底部沉降聚集并被其中的上限沉降物位置感应器22探测到时，电子控制装置56打开电磁阀53以将高盐含量的海水排放到离心分离器25，其将高盐含量的海水分离成两液相，即含杂质多的相和含杂质多的相，随后用过滤器26将含杂质少的液相与含杂质多的液相分离开来并经滤出水供应管线32转移到消毒灭菌室35，尽可能多的初处理的水经过滤器36被取出来备用，过滤器36是通过用电子控制装置56打开电磁阀33而启动的泵34而驱动的。含较少杂质的液相在消毒灭菌室35中进行消毒以除去其中的结肠杆菌等，随后将其储存于过滤室36中，该过滤室是需要使用时，作为初处理的水的最后一个储罐，其中含有油性物质。过滤器26产生的杂质由杂质水排出管线31排出。

当沉降聚集在第二级沉降罐2或第三级沉降罐3底部的沉降海水的水位被其中的上限沉降物位置感应器22或23探测到时，电子控制装置56打开电磁阀54或55，以经泵28将沉降的海水排出至离心分离器29，该分离器将海水分成如上所述的两相，随后含较少杂质的液相经过滤器30过滤使其与含杂质较多的液相分离开来并经由滤出水供应管线38转移到消毒灭菌室41，尽可能多的二级处理的水由泵40被取出来备用，泵40是通过用电子控制装置56打开电磁阀39而启动的。含较少杂质的液相在消毒灭菌室41中进行消毒灭菌以除去其中的结肠杆菌等，其被用作二次处理的水。在过滤器30中产生的杂质由杂质水排出管线37排出。

如上所述，通过将低频信号施加到每一沉降罐的海水中，氧从组成海水的分子中分离出来，因而脱氧后的盐含量和比重增加的海水沉降下来并被除去，使得海水每次通过每一个沉降罐后盐含量都被降低。此外，在三个串联设置的三个沉降罐中的每一个中设置的一对钛电极板上施加低频、低电压和低电流的信号，海水从其中通过以得到淡水，施加到沉降罐1，2和3的信号频率分别为360Hz，240Hz和120Hz，该信号频率是随海水的流动方向上逐渐递减的，而且海水在每个沉降罐中的存留时间为约4小时，这使得下述情形成为可能：通过将信号的频率以其最大值施加以能最大限度地将盐从海水中分离开来，这使得海水的盐含量降低，最终得到含大量的氧的营养丰富的淡水。由于使用了钛电极板，它们耐用且腐蚀性较小，而且可使微电流很平稳地流经电极板，因此有可能将交流电高效率地用于海水脱盐。

由于沉降在每一个沉降罐底部的海水被迅速地排出，并在离心分离器和过滤器的协同作用下除去杂质，随后经消毒灭菌后用作初处理的和二次处理的水，可以得到除淡水之外的产品，而且盐粘附在管线的内表面的可能性也减小。

如果将频率为，例如300Hz，180Hz以及50Hz的信号分别施加到泵7和第二级沉降罐2之间的管线4，泵9和第三级沉降罐3之间的管线5，以及泵14和离心分离器42之间的淡水排出管线12，有可能以更高的效率将盐从海水中除去，并得到含有更多的氧的淡水。

如上所述，按照本发明，由于通过将低频信号施加到每一沉降罐的海水中，氧从组成海水的分子中分离出来，因而脱氧后的盐含量和比重增加的海水沉降下来并被除去，使得海水每次通过每一个沉降罐后盐含量都被降低，因此使得最终得到含有大量的氧、营养丰富的淡水成为可能。

此外，将信号施加到串联设置的多个沉降罐的每一个罐中设置的一对钛电极上，海水从其中通过以得到淡水，施加到沉降罐上的信号的频率随海水的流动方向逐渐降低，而且海水在每个沉降罐中停留一定的时间，这使得下述情形成为可能：通过将信号频率以其最大值施加使得最大限度地将盐从海水中分离开来，这使得海水的盐含量降低，最终以低费用、安全和高效地得到含有大量的氧的营养丰富的淡水。

进一步地，由于使用了耐用和腐蚀性较小的钛电极板，可使得微电流很平稳地在该电极板之间流过，因此，使得将信号更有效地用于海水脱盐因而能以低成本更高效率地得到淡水成为可能。

更进一步地，由于每一个沉降罐中的沉降物用离心分离器和过滤器进行处理，因此使得有效地利用于初处理水或二次处理的水也成为可能。

Claims (11)

1、从海水获得淡水的方法，该方法是将海水通过多个串联设置的沉降罐，其特征在于所述的方法包括以下步骤：

将低频、低电压和低电流的信号施加到每个沉降罐中所设置的一对电极板上，以使海水进行脱盐，在脱盐期间所述的海水存留在每个所述的沉降罐中，被施加到所述的沉降罐中的所述信号的频率是随所述的海水的流动方向逐渐降低的。

2、如权利要求1所述的从海水获得淡水的方法，进一步包括以下步骤：

将按权利要求1所述的方法脱盐得到象淡水一样洁净的海水，用离心分离器和过滤器进行进一步的脱盐;以及

将所述的经最后脱盐得到的海水在消毒灭菌室中进行消毒灭菌，除去其中的细菌，得到饮用水。

3、如权利要求1所述的从海水获得淡水的方法，其中所述的沉降在所述的每一个沉降罐底部的海水也用离心分离器和过滤器进行脱盐，随后将其在消毒灭菌室中进行消毒灭菌以除去其中的细菌，用作处理水。

4、如权利要求1所述的从海水获得淡水的方法，其中所述的沉降罐的数目为3个，并且施加到第一级，第二级和第三级沉降罐的信号频率分别为360Hz，240Hz和120Hz。

5、如权利要求1所述的从海水获得淡水的方法，其中所述的海水在每一个沉降罐中存留约4小时。

6、如权利要求1所述的从海水获得淡水的方法，其特征在于低频、低电压和低电流的信号被施加于连接所述的沉降罐的管线和与最后一个沉降罐相连并用于从其中排出淡水的管线，施加于所述的管线的所述信号的频率沿海水流动方向逐渐降低。

7、如权利要求6所述的从海水获得淡水的方法，其特征在于施加到所述管线的所述信号的频率为300Hz，180Hz和50Hz，所述的频率沿海水流动方向逐渐降低。

8、从海水获得淡水的装置，包括多个串联设置的沉降罐，所述的海水流经这些沉降罐以进行脱盐，其特征在于：

所述的装置进一步包括：

电极板，每一个所述的沉降罐中设有一对该电极板，以接受低频、低电压和低电流的信号;

在所述的沉降罐之间设置的阀;

离心分离器，一个所述的离心分离器与所述的一个沉降罐在其底部进口处与其相连;和

过滤器，一个所述的过滤器与所述的一个离心分离器的出口相连。

9、如权利要求8所述的从海水获得淡水的装置，进一步包括：

上限水位感应器，所述的每一个沉降罐设有一个所述的水位感应器;

上限沉降物位置感应器，所述的每一个沉降罐设有一个所述的沉降物位置感应器;

消毒灭菌室，一个所述的消毒灭菌室与所述的一个过滤器的出口相连;

一个电子控制装置;

一个频率控制器;

用于储存饮用水或处理过的水的储存罐;和

某些管线上的泵，所述的管线用于将各组件连接起来使海水能流过。

10、如权利要求8所述的从海水获得淡水的装置，其中所述的电极板是用钛制备的。

11、如权利要求8所述的从海水获得淡水的装置，其中所述的沉降罐的数目为3个。

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