CN111807473B - 一种低压膜法海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于海水淡化技术领域，具体的说是一种低压膜法海水淡化装置，包括壳体，所述壳体内腔底部设有反渗透膜，所述反渗透膜用于过滤海水，所述壳体内腔设有压力传感器，所述压力传感器位于反渗透膜上方，所述压力传感器用于测量反渗透膜处的压力，所述壳体顶端设有太阳能发电模块，所述太阳能发电模块用于发电并储存电量，所述壳体侧壁设有收纳槽，收纳槽内设有膨胀气袋，所述膨胀气袋的两端设有电阻丝；本发明通过利用海水自身重力作为工作压力来对海水进行淡化，不仅减少了能源的投入，达到了节能减排的目标，也简化了海水淡化装置的结构，使得海水淡化装置的体型变小，从而使得本发明适用于海船以及民用，给海上长期作业提供了可能性。

Description

一种低压膜法海水淡化装置

技术领域

本发明属于海水淡化技术领域，具体的说是一种低压膜法海水淡化装置。

背景技术

海水淡化即利用海水脱盐生产淡水。是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。从海水中取得淡水的过程为海水淡化。现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法、以及碳酸铵离子交换法，目前应用反渗透膜法及蒸馏法是市场中的主流。

低压膜的工作压力在1.4～2.0MPa之间，低压膜的脱盐率稍低一点，出水量较大，能耗也会大大降低。低压反渗透膜可以用于电子、制药工业高纯水的生产，食品工业废水处理，饮料用水生产等。低压膜具有大的比表面积，产水量大，脱盐率高，操作压力低等特点，节省了系统的运行成本和设备投资，低压透膜同时也保持了复合膜的所有优点，有很好的化学稳定性。

现有技术中也出现了一些关于低压膜法海水淡化的技术方案，如申请号为CN201110353059.5的一项中国专利，该专利公开了一种低压海水淡化装置，包括原料液罐、透过液罐、正渗透膜装置、汲取液罐和膜蒸馏装置，该专利将正渗透过程与膜蒸馏过程进行结合，通过正渗透过程将原料液中的水分子透过正渗透膜扩散到汲取液中使得汲取液得到稀释，利用膜蒸馏对稀释的汲取液进行处理，一方面可以得到所需的淡水，盐脱出率达到99％以上，另一方面可以使正渗透过程中稀释的汲取液在膜蒸馏规程得到浓缩使其得以循环使用，该发明的膜联用系统具有更高的分离性能、操作更简便、能耗更低、更易产业化，但是所需的设备体型大，对于海上船用以及民用不能实现，从而使得海上长期作业无法实现，限制了海上经济的发展。

据此，本发明提出了一种低压膜法海水淡化装置，通过利用海水自身重力作为工作压力来对海水进行淡化，不仅减少了能源的投入，达到了节能减排的目标，也简化了海水淡化装置的结构，使得海水淡化装置的体型变小，从而使得本发明适用于海船以及民用，给海上长期作业提供了可能性。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种低压膜法海水淡化装置，通过利用海水自身重力作为工作压力来对海水进行淡化，不仅减少了能源的投入，达到了节能减排的目标，也简化了海水淡化装置的结构，使得海水淡化装置的体型变小，从而使得本发明适用于海船以及民用，给海上长期作业提供了可能性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种低压膜法海水淡化装置，包括壳体，所述壳体内腔底部设有反渗透膜，所述反渗透膜用于过滤海水，所述壳体内腔设有压力传感器，所述压力传感器位于反渗透膜上方，所述压力传感器用于测量反渗透膜处的压力，所述壳体顶端设有太阳能发电模块，所述太阳能发电模块用于发电并储存电量，所述壳体侧壁设有收纳槽，收纳槽内设有膨胀气袋，所述膨胀气袋的两端设有电阻丝，所述电阻丝与太阳能发电模块电性连接，所述膨胀气袋内填充有空气，所述壳体侧壁顶部设有进水口，所述壳体底部设有出水口，出水口处设有密封塞，所述壳体上设有控制器，控制器用于控制淡化装置工作。

优选的，所述壳体上位于收纳槽处自上而下设有两个以上的挡块，所述挡块朝向壳体的一侧设有气筒，所述太阳能发电模块底端设有伸缩杆，所述伸缩杆的输出轴端固定有压盘，所述压盘与壳体的内腔为间隙配合，所述壳体侧壁设有通孔，通孔处设有电磁阀，所述电磁阀用于排出废水，所述伸缩杆与各个气筒之间设有气管，所述气管用于连通气筒与伸缩杆的内腔，所述伸缩杆的内腔与膨胀气袋的内腔之间通过连管连通。

优选的，相邻所述气筒的输出轴之间设有限位网，所述限位网边缘处的硬度大于其中部的硬度，所述限位网用于对膨胀气袋进行限位。

优选的，所述壳体的内腔转动安装有两个以上的拨块组，每个拨块组包括一号板和二号板，所述一号板和二号板呈L形结构，所述二号板与壳体内侧壁之间转动安装有伸缩筒。

优选的，所述壳体外侧壁上套接有圆环，所述圆环外侧壁对称设有两个以上的泡沫板，所述泡沫板用于保持壳体平衡，所述挡块为弧形结构，所述挡块外侧壁的直径值大于壳体外侧壁的直径值。

优选的，以壳体轴线相对的两个拨块组呈中心对称分布，所述一号板的长度大于二号板的长度。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种低压膜法海水淡化装置，通过利用海水自身重力作为工作压力来对海水进行淡化，不仅减少了能源的投入，达到了节能减排的目标，也简化了海水淡化装置的结构，使得海水淡化装置的体型变小，从而使得本发明适用于海船以及民用，给海上长期作业提供了可能性。

2.本发明所述的一种低压膜法海水淡化装置，通过压盘的设置使得对海水进行机械增压，从而提高了单次的海水淡化量，进而提高了海水的淡化效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的三维图；

图2是图1中A处局部放大图；

图3是本发明的结构示意图；

图4是本发明的工作状态示意图；

图5是图4中B处局部放大图；

图中：1、壳体；2、反渗透膜；3、压力传感器；4、太阳能发电模块；5、收纳槽；6、膨胀气袋；7、电阻丝；8、进水口；9、密封塞；10、挡块；11、气筒；12、伸缩杆；13、压盘；14、电磁阀；15、限位网；16、一号板；17、二号板；18、伸缩筒；19、圆环；20、泡沫板。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图5所示，本发明所述的一种低压膜法海水淡化装置，包括壳体1，所述壳体1内腔底部设有反渗透膜2，所述反渗透膜2用于过滤海水，所述壳体1内腔设有压力传感器3，所述压力传感器3位于反渗透膜2上方，所述压力传感器3用于测量反渗透膜2处的压力，所述壳体1顶端设有太阳能发电模块4，所述太阳能发电模块4用于发电并储存电量，所述壳体1侧壁设有收纳槽5，收纳槽5内设有膨胀气袋6，所述膨胀气袋6的两端设有电阻丝7，所述电阻丝7与太阳能发电模块4电性连接，所述膨胀气袋6内填充有空气，所述壳体1侧壁顶部设有进水口8，所述壳体1底部设有出水口，出水口处设有密封塞9，所述壳体1上设有控制器，控制器用于控制淡化装置工作；工作时，现有的海水淡化装置均体型巨大，且制造和维护成本高，对于海上船用以及民用不能实现，从而限制了海上长期作业，继而限制了海上经济的发展，本发明对这一问题进行了解决；在对海水进行淡化时将本发明放入到海水中，在重力的作用下本发明一部分沉入到海水中，使得壳体1的进水口8处涌入海水，从而使得壳体1内腔中充满海水；太阳能发电模块4在接受太能的照射后产生电能，通过控制器的控制使得膨胀气袋6中的电阻丝7通电发热，从而使得膨胀气袋6中的空气发生膨胀；膨胀气袋6内的空气膨胀使得膨胀气袋6的体积增大，因收纳槽5与外界连通，膨胀气袋6膨胀后伸出收纳槽5，使得整体装置的体积增大，从而使得整体装置在海水中的浮力增大；在膨胀气袋6产生的浮力作用下使得壳体1向上浮动，从而使得壳体1上的出水口露出水面；在壳体1继续向上浮起的过程中使得壳体1内的海水在重力作用下对反渗透膜2进行压迫，从而使得反渗透膜2处具有压力；在压力的作用下使得反渗透膜2能够对海水进行过滤，从而使得淡水透过反渗透膜2进入到壳体1内腔底部储存起来；在壳体1内的海水持续被淡化的过程中使得壳体1内的水量减少，从而使得反渗透膜2处的压力减少，此时控制器控制电阻丝7停止工作，在海水的冷却作用下使得膨胀气袋6中的空气温度下降，从而使得膨胀气袋6的体积减小；膨胀气袋6产生的浮力减小使得壳体1重新进入到海水中，从而使得壳体1完成海水的重新装填，进而使得海水淡化的持续进行；在壳体1底部装满淡水后将本发明从海水中捞出并从出水口处取出淡水，同时对壳体1内腔进行清洗，保证反渗透膜2能够正常工作；本发明通过利用海水自身重力作为工作压力来对海水进行淡化，不仅减少了能源的投入，达到了节能减排的目标，也简化了海水淡化装置的结构，使得海水淡化装置的体型变小，从而使得本发明适用于海船以及民用，给海上长期作业提供了可能性。

作为本发明的一种具体实施方式，所述壳体1上位于收纳槽5处自上而下设有两个以上的挡块10，所述挡块10朝向壳体1的一侧设有气筒11，所述太阳能发电模块4底端设有伸缩杆12，所述伸缩杆12的输出轴端固定有压盘13，所述压盘13与壳体1的内腔为间隙配合，所述壳体1侧壁设有通孔，通孔处设有电磁阀14，所述电磁阀14用于排出废水，所述伸缩杆12与各个气筒11之间设有气管，所述气管用于连通气筒11与伸缩杆12的内腔，所述伸缩杆12的内腔与膨胀气袋6的内腔之间通过连管连通；工作时，通过海水的自重往往造成单次的出水量较少，从而使得壳体1反复的出入海水，不仅影响海水淡化的效率，也造成电量的损失；通过设置有气筒11，在膨胀气袋6膨胀的过程中对气筒11进行压迫，从而使得气筒11中的气体进入到伸缩杆12中；同时，膨胀气袋6膨胀时也导致热空气进入到伸缩杆12内腔中，从而使得伸缩杆12伸长；伸缩杆12伸长的过程中带动压盘13向下移动，使得壳体1中的海水被向下挤压，从而使得海水与反渗透膜2之间的压力增大；通过压盘13的设置使得海水与反渗透膜2始终保持较大的压力，从而提高了单次海水淡化的数量，进而提高了海水淡化的效率；同时，单次出水量的增加降低了壳体1的浮动频率，从而节省了壳体1运动消耗的能量，使得本发明能够持久工作；各个气筒11内腔中均设有进气管，进气管远离气筒11的一端固定在本发明的顶端，进气管用于向气筒11内腔中输送气体。

作为本发明的一种具体实施方式，相邻所述气筒11的输出轴之间设有限位网15，所述限位网15边缘处的硬度大于其中部的硬度，所述限位网15用于对膨胀气袋6进行限位；工作时，膨胀气袋6膨胀时是无规则的，导致大部分的气体处于膨胀气袋6内，从而使得伸缩杆12的伸缩量受到限制，也使得伸缩杆12的输出功率受到限制；通过设置有限位网15，在膨胀气袋6膨胀时受到限位网15的限制使得膨胀气袋6内继续膨胀的气体进入到伸缩杆12内腔中，从而使得伸缩杆12的伸缩量增加，同时使得伸缩杆12对压盘13的挤压力同步提升；通过限位网15的设置使得本发明的单次海水淡化量得到提升，从而提高了海水淡化的效率；限位网15边缘处的硬度大保证限位网15在工作过程中不会产生扭曲变形，避免膨胀气袋6从限位网15的两侧露出，从而保证了限位网15能够发挥作用。

作为本发明的一种具体实施方式，所述壳体1的内腔转动安装有两个以上的拨块组，每个拨块组包括一号板16和二号板17，所述一号板16和二号板17呈L形结构，所述二号板17与壳体1内侧壁之间转动安装有伸缩筒18；工作时，伸缩杆12的伸长量有限，使得海水淡化效率受限；通过设置有多个一号板16和二号板17，在压盘13向下移动的过程中挤压一号板16或者二号板17，从而使得一号板16和二号板17产生转动；在二号板17转动的过程中使得伸缩筒18被拉长，伸缩筒18被拉长使得伸缩筒18的体积增大，从而使得压盘13与反渗透膜2之间部分的体积缩小；伸缩筒18在变大的过程中使得压盘13与反渗透膜2之间的海水被挤压，从而使得海水与反渗透膜2之间的压力增大，提高了海水透过反渗透膜2的数量；一号板16和二号板17的设置使得压盘13移动行程有限的情况下进一步的提高了海水的单次淡化量，从而进一步的提高了海水的淡化效率。

作为本发明的一种具体实施方式，所述壳体1外侧壁上套接有圆环19，所述圆环19外侧壁对称设有两个以上的泡沫板20，所述泡沫板20用于保持壳体1平衡，所述挡块10为弧形结构，所述挡块10外侧壁的直径值大于壳体1外侧壁的直径值；工作时，因膨胀气袋6位于下方，膨胀气袋6产生的浮力容易导致壳体1产生歪斜，从而影响到海水淡化的效率；通过设置有泡沫板20，在壳体1升降的过程中圆环19在壳体1外侧壁上滑动，保证了泡沫板20始终浮在水面上；在壳体1产生歪斜时使得圆环19一侧的泡沫板20进入到水中，在浮力的作用下使得壳体1保持基本竖直的状态，从而使得壳体1内的海水保持对反渗透膜2有最大的作用力，进而保证了海水淡化的效率。

作为本发明的一种具体实施方式，以壳体1轴线相对的两个拨块组呈中心对称分布，所述一号板16的长度大于二号板17的长度；工作时，若一号板16和二号板17等长，并且将拨块组对称分布容易使得拨块组在运动的过程中产生碰撞，从而影响到伸缩筒18的打开长度；通过将拨块组设为中心对称，且一号板16的长度大于二号板17的长度使得一号板16在转动的过程中交错开，从而使得一号板16和二号板17的转动幅度增大，进而提高了伸缩筒18的伸长量；伸缩筒18的伸长量增加使得海水受到的压力提高，从而提高了海水透过反渗透膜2的效率，进而提高了本发明的海水淡化效率。

工作时，现有的海水淡化装置均体型巨大，且制造和维护成本高，对于海上船用以及民用不能实现，从而限制了海上长期作业，继而限制了海上经济的发展，本发明对这一问题进行了解决；在对海水进行淡化时将本发明放入到海水中，在重力的作用下本发明一部分沉入到海水中，使得壳体1的进水口8处涌入海水，从而使得壳体1内腔中充满海水；太阳能发电模块4在接受太能的照射后产生电能，通过控制器的控制使得膨胀气袋6中的电阻丝7通电发热，从而使得膨胀气袋6中的空气发生膨胀；膨胀气袋6内的空气膨胀使得膨胀气袋6的体积增大，从而使得膨胀气袋6在海水中的浮力增大；在膨胀气袋6产生的浮力作用下使得壳体1向上浮动，从而使得壳体1上的出水口露出水面；在壳体1继续向上浮起的过程中使得壳体1内的海水在重力作用下对反渗透膜2进行压迫，从而使得反渗透膜2处具有压力；在压力的作用下使得反渗透膜2能够对海水进行过滤，从而使得淡水透过反渗透膜2进入到壳体1内腔底部储存起来；在壳体1内的海水持续被淡化的过程中使得壳体1内的水量减少，从而使得反渗透膜2处的压力减少，此时控制器控制电阻丝7停止工作，在海水的冷却作用下使得膨胀气袋6中的空气温度下降，从而使得膨胀气袋6的体积减小；膨胀气袋6产生的浮力减小使得壳体1重新进入到海水中，从而使得壳体1完成海水的重新装填，进而使得海水淡化的持续进行；在壳体1底部装满淡水后将本发明从海水中捞出并从出水口处取出淡水，同时对壳体1内腔进行清洗，保证反渗透膜2能够正常工作；本发明通过利用海水自身重力作为工作压力来对海水进行淡化，不仅减少了能源的投入，达到了节能减排的目标，也简化了海水淡化装置的结构，使得海水淡化装置的体型变小，从而使得本发明适用于海船以及民用，给海上长期作业提供了可能性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种低压膜法海水淡化装置，其特征在于：包括壳体(1)，所述壳体(1)内腔底部设有反渗透膜(2)，所述反渗透膜(2)用于过滤海水，所述壳体(1)内腔设有压力传感器(3)，所述压力传感器(3)位于反渗透膜(2)上方，所述压力传感器(3)用于测量反渗透膜(2)处的压力，所述壳体(1)顶端设有太阳能发电模块(4)，所述太阳能发电模块(4)用于发电并储存电量，所述壳体(1)侧壁设有收纳槽(5)，收纳槽(5)内设有膨胀气袋(6)，所述膨胀气袋(6)的两端设有电阻丝(7)，所述电阻丝(7)与太阳能发电模块(4)电性连接，所述膨胀气袋(6)内填充有空气，所述壳体(1)侧壁顶部设有进水口(8)，所述壳体(1)底部设有出水口，出水口处设有密封塞(9)，所述壳体(1)上设有控制器，控制器用于控制淡化装置工作；

所述壳体(1)上位于收纳槽(5)处自上而下设有两个以上的挡块(10)，所述挡块(10)朝向壳体(1)的一侧设有气筒(11)，所述太阳能发电模块(4)底端设有伸缩杆(12)，所述伸缩杆(12)的输出轴端固定有压盘(13)，所述压盘(13)与壳体(1)的内腔为间隙配合，所述壳体(1)侧壁设有通孔，通孔处设有电磁阀(14)，所述电磁阀(14)用于排出废水，所述伸缩杆(12)与各个气筒(11)之间设有气管，所述气管用于连通气筒(11)与伸缩杆(12)的内腔，所述伸缩杆(12)的内腔与膨胀气袋(6)的内腔之间通过连管连通；

相邻所述气筒(11)的输出轴之间设有限位网(15)，所述限位网(15)边缘处的硬度大于其中部的硬度，所述限位网(15)用于对膨胀气袋(6)进行限位；

所述壳体(1)的内腔转动安装有两个以上的拨块组，每个拨块组包括一号板(16)和二号板(17)，所述一号板(16)和二号板(17)呈L形结构，所述二号板(17)与壳体(1)内侧壁之间转动安装有伸缩筒(18)。

2.根据权利要求1所述的低压膜法海水淡化装置，其特征在于：所述壳体(1)外侧壁上套接有圆环(19)，所述圆环(19)外侧壁对称设有两个以上的泡沫板(20)，所述泡沫板(20)用于保持壳体(1)平衡，所述挡块(10)为弧形结构，所述挡块(10)外侧壁的直径值大于壳体(1)外侧壁的直径值。

3.根据权利要求1所述的低压膜法海水淡化装置，其特征在于：以壳体(1)轴线相对的两个拨块组呈中心对称分布，所述一号板(16)的长度大于二号板(17)的长度。

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