CN111093809A - 淡化系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种淡化系统，其可部署于具有表面及海底的水体中，所述淡化系统包括能够在水中行进的船只结构、设置于该船只结构的内部空间内的逆渗透系统，以及连接至该逆渗透系统的箱，该箱被配置为从该逆渗透系统接收过滤水。提供一种定位系统，其用于控制所述船只结构的行进，以及压载系统，其被配置为控制该船只结构的浮性。控制器，其可操作地与所述定位系统及所述压载系统相关联，以控制所述船只在所述水体的表面下方的位置。

Description

淡化系统及方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年8月11日提交的申请号为62/544,400的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及水过滤。本公开也涉及与水过滤系统的输送、部署及回收相关的浮性控制以及方法及系统。

背景技术

目前，藉由蒸馏或逆渗透制程执行将海水转换成淡水。此等制程是昂贵的，此至少是因为其需要大量能量以加热水以供蒸馏或将水泵送过膜。已尝试使用天然存在之力来增强此等制程的至少一部分且抵消操作此类系统之成本。尽管使用替代性能源来降低产生和递送淡水之制程的成本是有前景的努力，但产生且向市场递送淡水的当前制程仍然是昂贵的。

发明内容

本公开的一方面是一种用于将来自水源的盐水污水转换成淡水的系统，其中该系统在水源的表面下方操作。该系统将污水或盐水与所产生的淡水之间的相对密度用作压载，并用于在该系统的定位期间的浮性控制，即，下降及其操作，且亦用于在一个实施例中回收到至少所产生的淡水的表面，且在另一实施例中回收整个系统及所产生的淡水。本公开的另一方面包含用于一体化地矿化淡水以提供饮用水或矿化或以其他方式化学处理以用于工业或医学目的或为特殊目的而预先调味的水的方法。

本公开的系统可在低于渗透压且低于浮游汤的深度下操作。本公开的系统可运用附接至诸如离岸钻油平台的深水结构的供应连系管操作。本公开的系统可运用连接至陆基操作或连接至在表面处操作的服务船只的供应连系管来操作。本公开的系统可运用附接至深水结构、工作船或将淡水抽取至球囊中的陆基的供应连系管来操作。本公开的系统可配备有高压空气源，且配备有通向压载罐的阀及供应连系管。来自淡水箱的空气可以被释放至压载罐中以在部署期间减慢系统的下降。亦可将空气从淡水箱释放至球囊中以灌注空气来接收淡水。

在另一方面，本系统及方法可用以藉由使用以受控方式产生淡水的渗透模块的受控的上升或下降将物件从盐水体的底部抬升或将对象降低至该盐水体的底部。在一个实施例中，相对于包围的盐水，在球囊中产生且收集的淡水的浮性可提供抬升力来以受控方式从海的底部抬升对象。此抬升方法比使用空气填充的球囊更可控和可靠，这是因为由不可压缩的淡水提供的抬升在上升期间更恒定。类似地，淡水的释放或抽取可用以在不使用复杂且昂贵的起重机下平缓地使物件降低至海底。

在一个所考虑的实施例中，本文中所描述的系统及方法利用置放于生活于海水或淡水体中的生物体的昼夜或日竖直迁移深度下方的渗透模块或装置。以此方式，可省略渗透模块上游的各种预过滤级及与彼等系统相关联的相关压降及能耗及复杂度，此相比于表面操作类系统增强该系统的能源节约。

所公开的原理的其他及替代性方面及特征将自以下实施方式及随附图来了解。如将了解，能够在其他及不同实施例中执行且能够在各方面中修改本文中所公开的与水过滤及水过滤系统的输送、部署及回收相关的原理。因此，应当理解，前述的一般描述及以下的实施方式仅为例示性且解释性，并不限制所附权利要求的范围。

附图说明

图1是根据本公开的一个实施例的过滤系统的功能图。

图2是根据本公开的另一实施例的过滤系统的透视剖视侧视图。

图3是根据本公开的又一实施例的过滤系统的透视部分剖视侧视图。

图4是设置于框架内的逆渗透系统的一个实施例的透视图。

图5是根据本公开的又一实施例的过滤系统的透视剖视侧视图。

图6A至图6D分别是具有未部署球囊的图3的过滤系统的第一侧视图、俯视图、第二侧视图及透视图。

图7是图6的系统，其说明系统定位及取回的方法及球囊的部署的不同状态。

图8A至图8C是本公开的过滤系统的又一实施例的透视图。

图9是定位图8A至图8C的系统的方法的一个实施例。

图10是根据本公开的实施例的系统的操作方法的实施例。

具体实施例

现在将详细参考具体实施例或特征，其示例在附图中示出。在所有附图中，将尽可能地使用相应或相似的附图标记指代相同或相应的部分。而且，当可能存在多个相同类型的组件时，对本文描述的各种组件的引用被共同地或单独地进行。但是，这些参考文献本质上仅是示例性的。可以注意到，对单数形式的元素的任何引用也可以被解释为与复数有关，反之亦然，除非将所附权利要求中明确提出，否则不将本公开的范围限制于此类元素的确切数量或类型。本文中可以使用术语配置(configured)和配置(configuration)来指代指定的结构尺寸和形状。。

参考图1至图5所示的实施例，过滤系统20包括船只22。系统20包括逆渗透系统24，例如逆渗透单元，其具有已知的过滤器组件且另外具有管道、入口、出口、泵、阀、控制件等来进行其操作。应理解的是，逆渗透系统的组件的任何适合配置将被考虑。

逆渗透系统24可被包含于船只22内或以其他方式附接至船只22。系统20包括定位系统26，该定位系统容纳于船只22内、附接至船只22或以其他方式操作地与船只22相关联以执行系统20的定位、输送、部署及取回中的一或多者。在此将提及和/或详细描述用于操作系统20的其他子系统，这些子系统使能和/或支持系统的水过滤，定位和其他操作。。应理解的是，系统20的所有组件建构成在深水操作的高压环境内操作且耐受该高压环境。

船只22可以是船壳的大小和形状，且可构成可在工作船后方拖曳之外壳或容器。替代地，船只22可建构为框架122(图4)，或包含在工作船上或在工作船内输送或由工作船拖曳至操作地点且藉由起重机或任何适合方法从船上下水或部署的框架。船只22可以被完全或部分地封闭，并根据需要配备有合适的输入及出口特征以进行其操作。鉴于其操作环境及操作要求，船只22可由金属、塑料、复合材料或适合于容纳、支撑且保护过滤系统20的结构组件的任何材料或材料组合制成，且可由管路、板、舱壁、面板、其组合及其他常规结构组件构成。

在一个实施例中，船只22的形状为小船壳或船壳般，且可具有特定的位移以提供稳定的可拖曳配置以封闭或支撑逆渗透系统24、定位系统26及其他组件。为此，船壳形船只22可以包括内部腔室或内部28、底部30、顶部边缘32、甲板或顶部罩壳34及外侧36以形成驳船或船状配置，并且可包含用于拖曳或其他附接用途的附接点109。船只22可包括龙骨40，其可被加重以在船只移动通过或被移动通过水或在水的表面上移动或被移动时为船只22提供压载及稳定性。在一个实施例中，龙骨40可以是加重结构，该加重结构选择性地且可释放地附接到船只22，使得其可以被释放以用于淹没的船只22的紧急浮出(emergencyresurfacing)。船只22可以包含海水旋塞/阀70，所述海水旋塞/阀70用于为内部28注水或允许从内部内排水。船只22可以包含用于辅助船只22的定位及其他移动操作的推进器72等等。船只22可以包含一或多个相机108以用于在视觉上评估系统20的状态或导引船只22的定位。

为了产生且收集经过滤、新鲜、矿化和/或化学处理的水，逆渗透系统24可以被设置于船只22的内部腔室28内。逆渗透系统24包括在这类水处理系统中常见的组件。例如，系统24可以包括一组预渗透过滤器(未示出)，尽管在优选实施例中，针对在不需要此类过滤器的深度下操作的系统，省略此类预过滤器。当使用时，预过滤器可用以滤除生物材料、惰性材料，(例如砂或泥沙)，及相对大的颗粒物质。系统进一步包括被配置为仅准许被水通过同时排除所有其他物质的一组半渗透膜46。

逆渗透系统24包括以常规方式设置于膜壳体内的一组这样的膜46。如将在下文描述，深度压力下的水与表面压力下的水之间的液压差产生推动水通过膜以进行过滤的压力差。过滤冲洗泵48可用以有时回冲洗膜以进行清洁或在不使用时让膜保持潮湿以保留膜的完整性。入口50(图4)被配置为与进料泵48连通，以至少经由泵的操作从周边抽取水及将水供应至膜46。出口52被配置为从提取泵56接收经过滤的淡水，提取泵56自身被配置为从膜46接收经过滤的淡水。歧管(未示出)可以被布置为于膜46与提取泵56之间，以从膜收集淡水并且将所收集的水输送至提取泵。应理解的是，逆渗透系统24包括众所周知的，且逆渗透系统将盐水转换成淡水的操作所惯用的任何必需的附加常规组件和系统，诸如管道、阀、传感器、配件、控制件等等，前述各者中的至少一些与控制系统86的连通或可被视为控制系统86的一部分。

逆渗透系统24从出口52的输出可与淡水箱54垂直。淡水箱54可以为淡水提供保持容器，并可配备有排水管90(图4)。提取泵56亦可将淡水移动至球囊58或其他合适的容器中。替代地，提取泵56可以经由穿过供应连系管62的管道67将淡水导引至表面。

球囊58亦可与一或多个辅助空气供应罐74连通。球囊58可以具有释放阀76，用于紧急净化球囊的内容物或用于其他功能。球囊58可是来自膜46的提取过程的主要淡水收集器，其可用来控制系统20的浮性以在所要的深度和/或压力下定位系统，并且还可以用来当淡水的收集基于淡水相对于由包含在球囊58中的水置换的盐水的差异而提供足够的浮力时辅助系统的回收。在一个实施例中，多于一个球囊58可串联地使用以延长所部署的系统的使用寿命、提高系统产量、随时调整从系统提取的水的量等等。可藉由在每个球囊上并入专用的截流阀，并将其入口以并联水电路连接至泵56的出口来实现额外球囊58的安装。

矿物质或化学物质可预插入于球囊58中，或球囊可以构建有外部矿物质或化学物质包78及端口80。端口80敞开以响应于包78在船只22下降至所需要的特定操作深度期间因环境压力增大而受加压以注入球囊。

在替代方案中，化学物质包78可配备有有效地将储存于包78中的内容物等分配至球囊58中的动力机构，诸如泵82(图5)。泵82可沿着球囊的淡水输入84设置。泵82可以包括由传感器感测到的环境压力增大或从传感器产生的信号或来从控制器或控制系统86的信号来启动的活塞/气缸机构。

管、管道或导管通气管60于水体的表面连接淡水箱54至户外，其可包括例如连至工作船、永久平台、浮标或陆基站。就此而言，辅助高压空气源或压缩机61可以选择性地可连接至通气管60。管道60用以将淡水箱维持在表面压力或接近表面压力，以便在置放装置以供服务的深度下产生在表面压力与水压力之间发生逆渗透过程必需的压力差。

提取泵56从淡水箱54提取水并将淡水压力增大至足够将水从淡水箱抬升至水体的表面，淡水收集于该表面中。淡水以此方式的压力增大将取决于系统20的操作深度。泵56可以经由供应连系管62将淡水提取至表面、至管道或直接至表面，如在本文中详述。

船只22可以包括一或多个压载结构、罐或包42、44等等。压载罐42可系空气罐，而压载物44可以是由浮力材料制成的结构，例如合成泡沫、填充有微玻璃球的浮动高密度块等等。压载物42、44将被设置于船只22上或船只22中，并可经分布来以常规方式维持船只的所要定向。压载物42、44可以包括天然或合成材料，例如金属元素、液体或气体，以及用以容纳该材料的罐或其他罩壳。

在一个实施例中，系统20、船只22和相关联的系统和/或组件以重量分布的方式组装，以在下降、上升、操作及回收期间维持稳定性，例如最重组件、龙骨40、淡水箱54及提取泵56被设置在船只的底部中心处或附近。若船只22在输送或其他操作期间滚转或倒转，则压载物、合成泡沫或浮性包44、压载罐42及球囊58可以定位于船只22的上部部分附近、上部部分中或上部部分处，定位于顶部边缘32或上甲板34上或附近以提供所需要的定向和任选地提供自动扶正特征。压载罐44可由压载罐泵88(图5)配备有或维持有空气或水以提供控制系统20的浮性的手段。

在一个实施例中，为了控制操作和出于安全及紧急响应，例如在系统68发生故障之状况下，系统20可藉由供应连系管62系缆至表面，来提供空气60、电源64、有线及/或光学数据管道、或系统20的组件之间及系统与表面操作之间的其他连通管道66中的一或多者。供应连系管62亦可将来自逆渗透系统24的淡水67携带至表面。

供应连系管62可以为控制系统86携载诸如呈信号形式的信息，该控制系统可定位于工作船、陆基设施、浮标上的表面处或替代地控制系统86可以至少部分地设置在船只22中或船只22中上。而且，控制系统86可以分配有定位于多个位置中的控制子系统，此取决于控制子系统的功能，例如用于效率、操作人员操纵及监测、报告功能及可服务性。

本公开的控制系统及任何控制子系统模块86可以是具有硬件和软件的任何常规设计，该硬件和软件被配置为执行计算并且发送和接收适当的信号以执行过滤系统20的操作。控制系统可包括一或多个控制器子单元，并可以被配置为仅执行过滤操作或执行过滤系统20的定位及其他程序。控制器86可以具有任何合适的构造，然而在一个实施例中，其包括包含具有数据输入及控制输出的微处理器电路的数字处理器系统，该数字处理器系统根据存储在计算机可读介质上的计算机可读指令进行操作。通常，处理器将具有与之相关联的长期(非易失性)存储器，用于存储程序指令，以及与短期(易失性)存储器，用于存储处理期间(或由此产生的)操作数和结果。。

在替代实施例中，系统20可以被设置于框架122(图4)内，或者系统的组件可以与在深度下操作且产生淡水作为产品或副产品的其他系统或组件整合。例如，系统20可以被附接至用于在海底分离油、气及水的海底分离器，并将水导引至用于储存和/或回收淡水的球囊，或用以为海底模块提供浮性或将系统组件抬升至表面。

在图5的实施例中，一或多个球囊58(示出了一个)可藉由缆线、背带、管线92等等附接至船只22。背带92可以是永久的或可释放的。背带92可用以将球囊58限制在未部署状态下，并且被配置为响应于侦测到的预定条件而自动地释放球囊58，例如当球囊58感测到其充满淡水以将其回收时或当船只22到达特定深度时。在替代方案中，背带92可藉由操作人员或由控制系统86操作的释放机构(图中未示)远程地从船只释放球囊。在一个实施例中，球囊58由例如以项圈配置的球囊结构94支撑。

在操作中，且参考图6A至图6D及图7，球囊58可首先形成为卷状的、折迭的或以其他方式压缩的状态，且在输送、启动及后续下降至特定操作深度100期间固定至甲板34或框架型船只结构22的顶部。球囊58可以是卷状的，如图6A至图6D所示，且藉由一或多个挠性夹具或类似物被保持在适当的位置，所述夹具或类似物在准许系统20下降低于水的表面下方之后或在到达特定深度之前或之时被释放。在图7中，系统20可以下落，并且可从压载罐74清除空气以允许系统下降110。在操作深度处或下方，从卷起或卷缩起状态104释放球囊58(图6D)。当系统20开始产生淡水时，球囊58开始收集水并膨胀112。在某一时间点，例如，当系统已下降至特定或预定深度时，系统20将达至位置平衡，其中球囊58半或完全被淡水114充胀。控制系统86填充或冲洗各种压载罐42以维持系统20处于特定深度下。特定深度可以有利地在海洋生物的昼夜竖直迁移深度下方，例如距离表面900呎下。在后续时间点，例如当球囊58充满时或在预定操作周期之后，系统20被允许返回至表面来收集球囊中所收集的淡水或进行检修。系统的上升可以由全部或少于全部的一个或多个球囊58中所收集的淡水的浮性116来辅助。

在图8A至图8C及图9中示出的替代实施例中，球囊58被设置在具有框架122或框架122内的一体化配置102中。框架122包括上文详述的逆渗透系统24及定位系统26，且系统20受控制系统86控制。框架122亦包括如上文所提及的其他必需组件及子系统。

框架122可被配置为在海底上以稳定方式停留同时附接或不附接至海底。因此，框架122可以是大体上矩形或三角形形状。框架122将大小及形状设定为在球囊58被充满时支撑球囊58和支撑上文详述的系统20的所有相关联功能组件。参照图9，工作船130可以将框架122及系统20从海岸位置或其他位置拖曳至所需位点132。工作船130与系统20解除连接，并且系统被允许下降至所选深度134或下降至海底。由供应连系管62系缆的系统20保持与陆基操作的连接，并且可以在产生和收集预定体积的淡水时被陆基操作回收，或者回收以用于例如检修。

系统20可以被拖曳在拖曳船或其他远洋服务工作船只之后或从驳船的甲板、从陆地或诸如离岸石油平台的离岸结构或其他表面操作船只或结构部署。一旦系统20在水中并且在所选操作位置上方，海旋塞阀70便被打开通以淹没内部腔室28。水进入船只22的内部中导致系统20下沉至浸没压载罐42的层级。压载泵阀88(图5)被打开以从压载罐释放空气并允许水淹没压载罐42，此使得负浮力系统在水的表面下方下沉至水体的表面下方的淹没深度。

系统20朝向淹没深度的下降可随深度增大而加速且可达到终端速度。淡水箱54可以首先在表面处充满高压空气。控制系统86可以被配置为具有程序以打开阀96(图5)以将箱54中的空气释放至压载罐42中以停止或减缓系统20的下降。系统可以替代地部署一个或多个球囊以增加拖曳和减缓下降结构的终端速度。空气也可以被释放至接收球囊58中以让球囊从卷缩位置104膨胀至操作位置，及灌注球囊以接收淡水。推进器72可用以减缓或控制系统20的下降速率及维持系统20的位置在表面下方。系统20可以藉由以受控制方式调节其浮性来使系统20维持在特定深度下。替代地或另外地，系统20可以由诸如锚及图中未示出的系缆或附接至海底的结构附接至海底，球囊的浮力按由系缆之长度界定的距离将船只结构定位于海底上方。另外，系统20可以附接至如钻油领域中已知的浮动结构。

至少参考图1至图5，当控制系统86使淡化装置曝露于压力差时，可以开始产生淡水，例如通过打开淡水箱54、通气管60和逆渗透系统24之间的阀同时开始操作提取泵56。在紧急情况下，高压空气可以从通气管60向下压，以控制系统20的浮力。高压罐和/或备用高压气泵74可以在紧急情况下被导致将空气释放到淡水箱54中以控制浮性或如果通气管被淹没时重建通气管60中的空气。

在大气压力下或接近大气压力下的淡水箱与对环境压力开放的逆渗透系统之间的压力差将盐水推进抵靠着膜并得到淡水，淡水通过逆渗透系统24至淡水箱54中。膜进料泵48可逆向地操作以清除浓缩在膜46的海水侧上的盐水。

替代地，膜进料泵48可以将盐水导引至盐水收集球囊或容器98(图5)。提取泵56可以被操作以从淡水箱54提取水并将其泵送至球囊58中。当球囊58充满淡水时，其可膨胀以容纳所产生的淡水的体积。

控制系统86可以被编程以在操作深度下启动各种操作系统。应注意的是，操作深度可以是离水体的表面或底部的预选距离，或可以替代地是距离水底的可变距离，例如受潮汐影响水体的深度的区域。此外，操作深度可以在系统的浮性与压载的调整之间改变，该浮性及压载将在操作期间改变。控制系统86亦可以被编程以计算下降速率和确定且控制系统20的加速度、系统的重量、相对流速以及进入接收球囊58的水的收集以减慢下降并停止在或接近对应于盐水通过膜46的最佳渗透率的深度，并且通过淡水箱54，提取泵56并进入接收球囊的淡水收集。

关于维持系统的操作深度，应注意的是，随着淡水在球囊中的存储增加，趋于将系统拉向表面的可变浮力将增加。可藉由调整系统的压载及其他方法抵消此力，如先前所描述。该调整可由系统的电子控制器自主地进行，所述调整取决于系统所操作的盐水、回收的盐水、或其他污染水，及所产生的淡水的密度差。例如，海洋中的盐水的密度比淡水的密度高大约3％。

当自动地控制系统的操作深度时，控制系统86可以调整逆渗透系统24、淡水箱54、通过抽取泵56进入接收囊58或供应连系管62的水的输入和流量，并且调整其他参数。控制系统86可以进一步控制空气流经通气管60或流动至及流出淡水箱、备用压力罐74或压载物42、58的流量，以维持系统的中性浮性同时在所需的操作深度操作，或提供正或负浮力以调整系统的深度。控制系统86可以进一步被配置为调整此等及其他参数以实现系统的紧急爬升(至水面)或紧急弃置。

在一个所考虑的实施例中，逆渗透系统24可采用DOW螺旋卷绕组件(型号：SW30XLE-440i)形式的膜，其需要800psig的进料压力，因而最佳地在海平面下方大致1800呎的深度下操作。若淡水产生需要用于高于最佳操作深度的浮性控制，则膜进料泵48可用于在较浅深度和较低效率下操作。控制系统86可以在让球囊填充的深度下启动，所述球囊以减缓、停止和定位系统下降至海平面下方1800呎处的速率被填充。控制系统86操作以维持流速并修改压载罐浮性以在所需的、特定的最佳深度下操作。水可以通过分流流经供应连系管62来提取水，以维持系统20在较长时间段内的操作，并提取比系统通常所允许的重量更多的淡水。

在图10中示出了操作和/或定位系统20的一个方法。将系统140拖曳至所选位置。允许船只22或框架122淹没并且系统20下降142。供应连系管62从工作船上的绞车退绕144。在特定点处，将来自淡水箱54的高压空气释放至压载罐44中以减缓系统的下降146；亦可部署球囊58以减缓系统的下降148。在特定操作深度下，打开入口50，使膜46曝露于盐水150。将淡水箱54与所产生的淡水连通152。亦可将空气释放至球囊58中以灌注球囊来接收淡水154。泵56从接收罐54提取水并将淡水泵送至球囊156。盐可从逆渗透系统24清除并可将盐分散至外部环境中，或可在次级压载系统(未出示)中分流且收集盐以在操作期间抵消淡水浮性158。盐可从该次级压载系统(未示出)排出，或可在表面处从系统20移除160。控制系统86可以从压载罐42、44释放空气以抵消淡水浮性及维持系统的位置162。

为了维持操作平衡，定位系统26可以向连接至表面接收船只的提取供应连系管开启次级阀。例如，在所收集淡水的浮性超出压载物和船只的向下力的情形下，可打开球囊、储存罐或管道并可闭合球囊阀以将水提取至表面164。在替代实施例中，可在附加球囊开始填充时从船只释放已被填满的球囊。球囊之间的切换可以是逐渐的，以避免破坏系统的浮性。在一个实施例中，其中系统的主要目的是从水体的底部抬升负载，球囊可以继续被填充使得其浮力超出系统及待抬升的负载的重量。

在工作结束时，可闭合至供应连系管62的阀并且可使淡水分流至球囊58，因此以淡水填充球囊，这提供了升程以回收系统20及球囊内的淡水166。在这种方法中，淡水被泵送至表面，并当要回收系统20时，将淡水分流至球囊58，由此由于球囊中的淡水的浮性将整个系统20抬升至表面。

参考图5，示出了矿化或对球囊58内的水进行调味的系统。系统20可以包括矿物质及/或调味剂源。众所周知，纯水不一定是乎合饮用或其他目的需要，因而将矿物质添加回至从逆渗透过程获得的纯水是众所周知的。因此，系统20可包括矿物质和/或调味剂源78，其可以扩散系统的形式被设置在泵56和球囊58之间且与球囊流体连通。扩散系统78可以是含有矿物质的容器，其具有通过扩散系统将来自逆渗透系统24的淡水导引至球囊58中的配件。通过扩散系统78的淡水将摄取并溶解矿物质以提供适当地矿化的淡水产品。替代地，矿物质和/或调味剂源78可以是设置于球囊58内的含有矿物质的水可渗透袋，其在存在加压淡水的情况下允许矿物质被分散至所产生的淡水中。在另一替代方案中，矿物质或调味剂可以在部署球囊之前被手动地引入或计量地加入球囊58中。

本文所公开的各种实施例将以说明性和解释性的意义来理解，并且绝不应被解释为对本公开的限制。尽管已经参考上述实施例具体示出和描述了本公开的各方面，但是本领域技术人员将理解，可以通过修改所公开的机器，系统和方法来构想各种另外的实施例，而不脱离本发明。所披露内容的精神和范围。这样的实施例应被理解为落入基于权利要求及其任何等同物确定的本公开的范围内。

Claims (20)

1.一种可部署于水体中的淡化系统，该淡化系统包括：

船只结构，其能够沿着所述水体的表面移动，该船只结构界定内部空间；

逆渗透系统，其大体上设置在所述船只结构的内部空间内，所述逆渗透系统具有入口及出口；

定位系统，其用于控制所述船只结构从所述水体的表面至所述船只结构在所述水体的表面下方的淹没深度的行进；

水箱，其连接至所述逆渗透系统的所述出口，所述水箱被配置为从所述逆渗透系统接收过滤水；

通气管，其在所述船只结构处于所述水体的所述表面下方的所述淹没深度处时将所述水箱的内部与所述水体的表面流体连接；

压载系统，其被配置为控制所述船只结构的浮性；以及

控制器，其可操作地与所述定位系统及所述压载系统相关联，该控制器选择性地控制所述船只结构在所述水体的表面下方的所述淹没深度。

2.根据权利要求1所述的淡化系统，其进一步包括连接至所述水箱且与所述控制器相关联的泵，该泵可用以选择性地从所述水箱抽取所述过滤水的一部分。

3.根据权利要求2所述的淡化系统，其进一步包括流体连接至所述泵的出口的球囊，其中所述球囊操作以收集及储存由所述泵提供的所述过滤水的的所述部分。

4.根据权利要求2所述的淡化系统，其进一步包括位于所述水体的表面及陆基结构中的一者上的表面结构，以及连接于所述泵的出口与所述表面结构之间的供应连系管道，所述供应连系管道被配置为将由所述泵提供的所述过滤水所述提供至所述表面结构。

5.根据权利要求1所述的淡化系统，其中所述压载系统包含至少一个加压空气罐，所述加压空气罐向压载罐提供空气以响应于由所述控制器提供的命令来控制所述船只结构在所述水体的表面下方的所述淹没深度。

6.根据权利要求1所述的淡化系统，其进一步包括连接至所述逆渗透系统的盐水容器，其中所述逆渗透系统被配置为将盐水从所述逆渗透系统导引至所述盐水容器。

7.根据权利要求2所述的淡化系统，其进一步包括与所述泵的出口流体连通的矿物质/化学品包，所述矿物质/化学品包具有被所述过滤水的所述部分以预定浓度稀释的水溶性化学物质，所述过滤水的所述部分由所述泵提供。

8.根据权利要求3所述的淡化系统，其进一步包括连接至所述泵的所述出口的歧管，以及多个球囊，所述的多个球囊中的每一者选择性地可与所述泵的所述出口流体连接，以接收由所述泵提供的所述过滤水的所述部分。

9.根据权利要求2所述的淡化系统，其中所述压载系统进一步包含与所述泵的出口流体连接的球囊，所述球囊连接至所述船只结构，且当所述球囊被从所述泵抽取的所述过滤水的所述部分充胀时为所述船只结构提供浮力。

10.一种用于淡化水的方法，其包括：

沿着水体的表面将船只移动至所需的位置，所述船只具有逆渗透系统；

允许所述船只在所述表面下方下沉至存在足以操作所述逆渗透系统的压力的深度；

操作所述逆渗透系统以过滤从所述船只周围抽取的水；

将过滤水收集于水箱中；

以通气管连接所述水箱与所述水体的所述表面；以及从所述水箱抽取水。

11.根据权利要求10所述的方法，其中允许所述船只下沉包含控制所述船只的浮性以达成在所述水体的所述表面下方的受控下降速率。

12.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括经由与所述水箱相关联的供应连系管道将过滤的水从所述水箱抽取至所述水体的所述表面及陆基结构中的一者。

13.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括将过滤水从所述水箱收集于球囊中，该球囊淹没于所述水体的所述表面下方且由所述过滤水充胀。

14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括在所述球囊由所述过滤水充胀时至少部分基于由所述球囊提供的浮力而控制所述船只的深度。

15.一种用于从海底抬升物件的方法，其包括：

沿着水体的表面将船只移动至所述物件上方的所需位置，所述船只具有逆渗透系统；

允许所述船只在所述表面下方下沉至存在足以操作所述逆渗透系统的压力的深度；

将所述船只与在所述海底上的所述对象连接；

操作所述逆渗透系统以过滤从所述船只周围抽取的水；

将过滤水收集于与所述船只连接的可充胀球囊中；

用过滤水充胀所述球囊，充胀的所述球囊在所述过滤水相比于从所述船只周围抽取的水具有更低密度时向所述船只施加正浮力；以及

使用所述正浮力以将所述船只及所述物件自从所述海底朝向所述水体的所述表面抬升。

16.一种可部署于具有表面及海底的水体中的淡化系统，该淡化系统包括：

船只结构，其能够在水中行进，所述船只结构界定内部空间；

逆渗透系统，其大体上设置于所述船只结构的所述内部空间内，所述逆渗透系统具有入口及出口；

罐，其连接至所述逆渗透系统的所述出口，所述箱被配置为从所述逆渗透系统接收过滤水；

定位系统，其用于控制所述船只结构的行进；

压载系统，其被配置为控制所述船只结构的浮性；以及

控制器，其可操作地与所述定位系统及所述压载系统相关联，所述控制器选择性地控制所述船只在所述水体的所述表面下方的位置。

17.根据权利要求16所述的淡化系统，其进一步包括通气管，所述通气管在所述船只结构淹没于所述水体的所述表面下方时将所述罐的内部与所述水体的所述表面流体连接。

18.根据权利要求16所述的淡化系统，其进一步包括连接至所述箱且与所述控制器相关联的泵，所述泵可操作以选择地从所述箱抽取过滤水。

19.根据权利要求18所述的淡化系统，其进一步包括流体连接至所述泵的出口的球囊，其中所述球囊收集且储存由所述泵从所述箱抽取的过滤水。

20.根据权利要求19所述的淡化系统，其进一步包括锚，该锚藉由系绳附接至所述船只结构以用于在所述船只结构淹没于所述水体的所述表面下方时将所述船只结构锚定至海床，且其中所述球囊在充满过滤水时提供浮力以按由所述系绳界定的距离将所述船只结构定位于所述海底上方。

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