CN202754819U - 一种非接触型无电耗太阳能膜净水装置 - Google Patents

一种非接触型无电耗太阳能膜净水装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种非接触型无电耗太阳能膜净水装置，由太阳能集热器（管式集热器或板式集热器）、高分子保温材料层、储水蒸发室、膜过滤室、高密度复合膜组件（板式膜、筒式膜或叠式膜）、自然风排气装置、空气冷凝室、净水出水管、海水（苦咸水）进水管和浓水排水管组成；其中，储水蒸发室和膜过滤室四周设有高分子保温材料层，直接加热型太阳能是太阳能集热器与储水蒸发室底部直接连接，间接加热型太阳能是太阳能集热器上部热水管与储水蒸发室内热交换器上部连接，太阳能集热器下部冷水管与储水蒸发室内热交换器下部连接，储水蒸发室与膜过滤室通过高密度复合膜组件连通，空气冷凝室与膜过滤室实现蒸汽连通，空气冷凝室与自然风排气装置连接。

Description

一种非接触型无电耗太阳能膜净水装置
技术领域
本实用新型涉及一种非接触型无电耗太阳能膜净水装置。
背景技术
我国是一个缺水国家，全国有 300多个城市缺水，110个城市严重缺水，14个沿海开放城市中有9个严重缺水。在我国的西北干旱地区，可供利用的淡水资源更加有限。此外我国沿海有人居住的岛屿有几千个，更多具有国防意义的东南沿海诸岛屿，其淡水资源短缺，只能靠积聚雨水和用船从陆地运水来解决饮用水问题，成本很高，遇到恶劣天气，供水还经常得不到保障。在我国的西北干旱地区，虽然淡水资源严重缺乏却蕴含丰富的地下苦咸水或苦咸水湖。沿海地区具有丰富的海水资源。由此可见，研究开发并推广经济有效的海水（苦咸水）淡化技术具有十分重要的现实意义，是解决目前中国沿海地区水资源危机，解决我国华北西部和西北某些苦咸水地区淡水资源紧缺、解决我国沿海许多岛屿居民的生活用水、解决海岛驻守部队淡水供给以及使无人岛变为有人岛等问题的最现实可行的根本举措。
目前，传统的海水（苦咸水）淡化技术主要有电渗析法、反渗透法和蒸馏法，其中，电渗析法、反渗透法投资及运行成本高，再且西北地区及海岛电能限制，制约上述技术在此区域的应用。而蒸馏利用可充分利用上述区域的重要资源太阳能，并且在蒸馏技术的基础上，增加膜净化技术可得到高质量水质，即膜蒸馏。膜蒸馏（MD）是膜技术与蒸馏过程相结合的膜分离过程，它以疏水微孔膜为介质，在膜两侧蒸气压差的作用下，料液中挥发性组分以蒸气形式透过膜孔（如应用在高盐水净化中，水以水蒸气形式透过膜孔），从而实现分离的目的。与其他常用分离过程相比，膜蒸馏具有分离效率高、操作条件温和、对膜与原料液间相互作用及膜的机械性能要求不高、能够处理反渗透等不能处理的高盐水等优点。
我国华北西部、西北和岛屿居民的生活用水水质要求的提高，需提供一种生产高质量水的装置，同时要求投资及运行费用低廉，且无需依赖电能。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种非接触型无电耗太阳能膜净水装置。
本实用新型提出的一种非接触型无电耗太阳能膜净水装置，是由采集太阳能的太阳能集热器、进行蒸汽过滤的高密度复合膜过滤器、无动力自然风冷却器三部分组成。
本实用新型提出的一种非接触型无电耗太阳能膜净水装置，为直接加热型太阳能，由太阳能集热器1、高分子保温材料层2、储水蒸发室3、膜过滤室4、高密度复合膜组件5、自然风排气装置6、空气冷凝室7、净水出水管8、海水或苦咸水进水管9和浓水排水管10组成；其中：膜过滤室4位于储水蒸发室3上方，储水蒸发室3和膜过滤室4四周设有高分子保温材料层2，储水蒸发室3与膜过滤室4通过高密度复合膜组件5连通，膜过滤室4一侧为空气冷凝室7，空气冷凝室7与膜过滤室4实现蒸汽连通，太阳能集热器1与储水蒸发室3底部直接连接，空气冷凝室7顶部与自然风排气装置6连接，底部一侧设有净水出水管8；储水蒸发室3一侧上部设有海水或苦咸水进水管9，一侧下部设有浓水排水管10；储水蒸发室3内的海水或苦咸水升温后，产生的蒸汽通过密度复合膜组件5进行过滤，空气冷凝室7内进行蒸汽冷凝，冷源来自自然空气，通过自然风排气装置6，进行自然风冷凝；海水或苦咸水从储水蒸发室3进水管9加入，浓水从储水蒸发室3排水管10排放，淡水从空气冷凝室7净水出水管8产出。
本实用新型提出的一种非接触型无电耗太阳能膜净水装置，为间接加热型太阳能，由太阳能集热器1、高分子保温材料层2、储水蒸发室3、膜过滤室4、高密度复合膜组件5、自然风排气装置6、空气冷凝室7、净水出水管8、海水或苦咸水进水管9、浓水排水管10、热水管11、冷水管12和热交换器13组成；其中：膜过滤室4位于储水蒸发室3上方，储水蒸发室3和膜过滤室4四周设有高分子保温材料层2，储水蒸发室3与膜过滤室4通过高密度复合膜组件5连通，膜过滤室4一侧为空气冷凝室7，空气冷凝室7与膜过滤室4实现蒸汽连通，储水蒸发室3内设有热交换器13，所述太阳能集热器1上部通过热水管11连接热交换器13上部，太阳能集热器1下部通过冷水管12连接热交换器13下部，空气冷凝室7顶部与自然风排气装置6连接，底部一侧设有净水出水管8；储水蒸发室3一侧上部设有海水或苦咸水进水管9，一侧下部设有浓水排水管10；储水蒸发室3内的海水或苦咸水升温后，产生的蒸汽通过密度复合膜组件5进行过滤，空气冷凝室7内进行蒸汽冷凝，冷源来自自然空气，通过自然风排气装置6，进行自然风冷凝；海水或苦咸水从储水蒸发室3进水管9加入，浓水从储水蒸发室3排水管10排放，淡水从空气冷凝室7净水出水管8产出。
本实用新型中，所述太阳能集热器1采用管式集热器或板式集热器。
本实用新型中，所述高密度复合膜组件5采用板式膜、筒式膜或叠式膜。
本实用新型中，储水蒸发室3海水（苦咸水）的热量来源太阳能集热器1吸收的太阳能。
本实用新型中，储水蒸发室3产生的蒸汽，通过膜过滤室4内高密度复合膜组件5进行过滤，提高蒸汽质量。
本实用新型中，空气冷凝室7内进行蒸汽冷凝，冷源来自自然空气，通过自然风排气装置6，进行自然风冷凝。
本实用新型中，所述疏水膜采用高密度复合膜组件，采用板式膜、筒式膜或叠式膜，数量视具体情况而定。
本实用新型中，蒸发和膜过滤相对独立，解决了膜污染及析出物划伤蒸馏膜的问题。
本实用新型中，设备的运行动力：
1)    热源：太阳能集热器1吸收的太阳能；
2)    膜过滤：储水蒸发室3与膜过滤室4蒸汽压力差实现；
3)    冷凝：通过自然风排气装置6引导自然风进入空气冷凝室7内，实现蒸汽冷凝。
本实用新型提出一种非接触型无电耗太阳能膜净水装置，利用自然界太阳能和风能实现了无动力海水（苦咸水）淡化的目的。
附图说明
图1为本实用新型的非接触型无电耗直接式太阳能膜净水装置结构图示。
图2为本实用新型的非接触型无电耗间接式太阳能膜净水装置结构图示。
图中标号：1为太阳能集热器，2为高分子保温材料层，3为储水蒸发室，4为膜过滤室，5为高密度复合膜组件，6为自然风排气装置，7为空气冷凝室，8为净水出水管，9为海水或苦咸水进水管，10为浓水排水管，11为热水管，12为冷水管，13为热交换器。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本实用新型。
实施例1：
如图1-图2所示，本实用新型提出的一种非接触型无电耗太阳能膜净水装置，由太阳能集热器（管式集热器或板式集热器）1、高分子保温材料层2、储水蒸发室3、膜过滤室4、高密度复合膜组件（板式膜、筒式膜或叠式膜）5、自然风排气装置6、空气冷凝室7、净水出水管8、海水（苦咸水）进水管9和浓水排水管10组成；其中，储水蒸发室3和膜过滤室4四周设有高分子保温材料层2，直接加热型太阳能是太阳能集热器1与储水蒸发室3底部直接连接，间接加热型太阳能是太阳能集热器1上部热水管11与储水蒸发室3内热交换器13上部连接，太阳能集热器1下部冷水管12与储水蒸发室3内热交换器13下部连接，储水蒸发室3与膜过滤室4通过高密度复合膜组件5连通，空气冷凝室7与膜过滤室4实现蒸汽连通，空气冷凝室7与自然风排气装置6连接。
本实用新型工作过程如下，储水蒸发室3内的海水（苦咸水）直接利用太阳能集热器（管式集热器或板式集热器）1集热，最大限度的实现光热转换，经微循环将储水蒸发室3内海水（苦咸水）升温，或间接利用太阳能集热器（管式集热器或板式集热器）1集热，最大限度的实现光热转换，水温升高，密度减小，水向上流动，在储水蒸发室3通过热交换器13进行热量交换，温度降低，密度增大，水向下流动，形成太阳能集热器（管式集热器或板式集热器）1，热水管11，热交换器13，冷水管12的太阳能集热和储水蒸发室3内海水（苦咸水）升温的间接太阳能加热循环，储水蒸发室3内的海水（苦咸水）升温后，蒸发，在膜过滤室4内经过高密度复合膜组件（板式膜、筒式膜或叠式膜）5进行过滤，经过滤后的蒸汽在空气冷凝室7内进行蒸汽冷凝，冷源来自自然空气，通过自然风排气装置6，进行自然风冷凝。
海水（苦咸水）从储水蒸发室3进水管9加入，浓水从储水蒸发室3排水管10排放，淡水从空气冷凝室7净水出水管8产出。
储水蒸发室3产生的蒸汽，通过膜过滤室4内高密度复合膜组件5进行过滤，提高蒸汽质量。
蒸发和膜过滤相对独立，解决了膜污染及析出物划伤蒸馏膜的问题，保证了设备的长久稳定运行。
2012年6月份将上述非接触型无电耗太阳能膜净水装置应用于某区海滨太阳能海水淡化中，集热面积5m2，现已连续运行2个多月，期间未进行任何清洗操作，未采用电能，设备运行稳定，日产淡水40～60kg／天，并且系统产水水质稳定，超过太阳能蒸馏制水水质质量，抽样检测重要数据如下表：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
需要指出的是，上面所述只是图解说明本实用新型的一些原理，由于对相同技术领域内的普通技术人员是很容易在此技术上进行若干修改和改动的。因此，本说明书并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型申请的专利范围。

Claims (4)

1.一种非接触型无电耗太阳能膜净水装置，为直接加热型太阳能，由太阳能集热器(1)、高分子保温材料层(2)、储水蒸发室(3)、膜过滤室(4)、高密度复合膜组件(5)、自然风排气装置(6)、空气冷凝室(7)、净水出水管(8)、海水或苦咸水进水管(9)和浓水排水管(10)组成；其特征在于：膜过滤室(4)位于储水蒸发室(3)上方，储水蒸发室(3)和膜过滤室(4)四周设有高分子保温材料层(2)，储水蒸发室(3)与膜过滤室(4)通过高密度复合膜组件(5)连通，膜过滤室(4)一侧为空气冷凝室(7)，空气冷凝室(7)与膜过滤室(4)实现蒸汽连通，太阳能集热器(1)与储水蒸发室(3)底部直接连接，空气冷凝室(7)顶部与自然风排气装置(6)连接，底部一侧设有净水出水管(8)；储水蒸发室(3)一侧上部设有海水或苦咸水进水管(9)，一侧下部设有浓水排水管(10)；储水蒸发室(3)内的海水或苦咸水升温后，产生的蒸汽通过密度复合膜组件(5)进行过滤，空气冷凝室(7)内进行蒸汽冷凝，冷源来自自然空气，通过自然风排气装置(6)，进行自然风冷凝；海水或苦咸水从储水蒸发室(3)进水管(9)加入，浓水从储水蒸发室(3)排水管(10)排放，淡水从空气冷凝室(7)净水出水管(8)产出。
2.一种非接触型无电耗太阳能膜净水装置，为间接加热型太阳能，由太阳能集热器(1)、高分子保温材料层(2)、储水蒸发室(3)、膜过滤室(4)、高密度复合膜组件(5)、自然风排气装置(6)、空气冷凝室(7)、净水出水管(8)、海水或苦咸水进水管(9)、浓水排水管(10)、热水管(11)、冷水管(12)和热交换器(13)组成；其特征在于：膜过滤室(4)位于储水蒸发室(3)上方，储水蒸发室(3)和膜过滤室(4)四周设有高分子保温材料层(2)，储水蒸发室(3)与膜过滤室(4)通过高密度复合膜组件(5)连通，膜过滤室(4)一侧为空气冷凝室(7)，空气冷凝室(7)与膜过滤室(4)实现蒸汽连通，储水蒸发室(3)内设有热交换器(13)，所述太阳能集热器(1)上部通过热水管(11)连接热交换器(13)上部，太阳能集热器(1)下部通过冷水管(12)连接热交换器(13)下部，空气冷凝室(7)顶部与自然风排气装置(6)连接，底部一侧设有净水出水管(8)；储水蒸发室(3)一侧上部设有海水或苦咸水进水管(9)，一侧下部设有浓水排水管(10)；储水蒸发室(3)内的海水或苦咸水升温后，产生的蒸汽通过密度复合膜组件(5)进行过滤，空气冷凝室(7)内进行蒸汽冷凝，冷源来自自然空气，通过自然风排气装置(6)，进行自然风冷凝；海水或苦咸水从储水蒸发室(3)进水管(9)加入，浓水从储水蒸发室(3)排水管(10)排放，淡水从空气冷凝室(7)净水出水管(8)产出。
3.根据权利要求1或2所述的非接触型无电耗太阳能膜净水装置，其特征在于所述太阳能集热器(1)采用管式集热器或板式集热器。
4.根据权利要求1或2所述的非接触型无电耗太阳能膜净水装置，其特征在于所述高密度复合膜组件(5)采用板式膜、筒式膜或叠式膜。
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