CN220642681U - 基于波浪能与光伏能联合发电的小型水质净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及新能源海水净化领域，尤其涉及基于波浪能与光伏能联合发电的小型水质净化装置。所述水质净化装置包括漂浮平台、太阳能发电组件、潮汐能发电组件、电极和LED灯组件。本实用新型提供的潮汐能发电组件利用波浪能产生气流，从而带动同轴的涡轮和发电机旋转发电，并在阳光充足时与太阳能发电组件的光电转换效应联合持续为装置中的电极和LED灯组供电，通过海水微电解‑光解反应产生活性自由基实现海水水质净化。

Description

基于波浪能与光伏能联合发电的小型水质净化装置

技术领域

本实用新型涉及新能源海水净化领域，尤其涉及一种基于波浪能与光伏能联合发电的小型水质净化装置。

背景技术

海水养殖业对抗生素的过量使用和残留造成养殖废水中带有大量抗生素，对海洋生态造成了不同程度的污染，抗生素对多数海洋浮游动物有明显毒性。而在海滨浴场，游客涂抹如二苯甲酮类防晒剂会在海水造成残留，经扩散后会造成珊瑚白化与死亡，还会对海洋鱼类、藻类等其他水生生物有强烈的致毒效应。为了保护海洋生态环境，急需对受污染海水进行净化处理。

传统的海水净化装置一般考虑膜过滤、物理吸附、氯化等方法，但是这些方法并不能有效降解海水中的抗生素及其他有机污染物，甚至还可能产生消毒副产物。而现有的海水中抗生素及其他有机污染物的净化最有效的方法，是高级氧化技术，但是，仍存在不足，该技术需要不断供电对海水进行电解，且对于一些有机污染物降解效果不好。海洋中的波浪能与光伏能是清洁能源，如果能够加以利用，是一种较好的能源利用方法。因此，有必要提供一种利用海洋新能源发电的新型海水净化装置解决上述问题。

本实用新型针对应用场景为近岸海域，近些年来，由于海滨浴场的大热以及抗生素类饲料在海水养殖业中的普及，近岸海域的污染治理已迫在眉睫，而该装置则能对近岸海域的水质进行净化。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种利用波浪能与光伏能联合发电的小型海水净化装置。本实用新型提供的潮汐能发电组件利用波浪能产生气流，从而带动同轴的涡轮和发电机旋转发电，并在阳光充足时与太阳能发电组件的光电转换效应联合持续为装置中的电极和LED灯组供电，通过海水微电解-光解反应产生活性自由基实现海水水质净化，本实用新型有效利用海洋中的潮汐能，通过海浪发电，在太阳能充足时，还能联合光伏电板的光电效应产电为净水系统供电，既做到了以清洁能源为动力，同时联合发电装置能提高净化水质的效率，环保且高效。

本实用新型的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本实用新型提供的基于波浪能与光伏能联合发电的小型水质净化装置包括：漂浮箱体、太阳能发电组件、潮汐能发电组件、电极和LED灯组件；漂浮箱体，所述漂浮箱体侧面为U形设计，底部凹口为进水口，能利用自身形状特征浮于海面，有效对进入箱体的海水进行净化处理；太阳能发电组件、潮汐能发电组件、电极和LED灯组件，所述组件均安装在漂浮箱体上，通过所述漂浮箱体利用新能源对海水进行微电解-光解反应。

优选地，所述太阳能发电组件包括光伏电板、光伏电缆、电源控制器、蓄电池电线、蓄电池，且所述光伏电板通过光伏电缆与箱体中的电源控制器连接，再通过蓄电池电线将电能传输到箱体底部的蓄电池中，从而实现利用太阳能为蓄电池充电。

优选地，所述光伏电板由支架螺栓固定于漂浮箱体顶盖四个顶角处，呈四个不同朝向以便最大程度吸收太阳能。白天阳光充足时，光伏电板利用光电效应将太阳能转换为电能，储存于蓄电池中，用于装置供电。

优选地，所述潮汐能发电组件由小型冲击式涡轮机、涡轮机电线、电源控制器、蓄电池电线和蓄电池构成；所述小型冲击式涡轮发电机安装于漂浮箱体顶盖中间位置；所述小型冲击式涡轮发电机通过电线与箱体内电源控制器连接，再通过蓄电池电线与蓄电池连接，从而实现利用波浪能为蓄电池充电；所述小型冲击式涡轮机双向气流均可带动叶轮转动。

优选地，所述小型冲击式涡轮机为安装于漂浮箱体顶盖中间位置，由螺栓固定连接。利用漂浮箱体内海洋波浪产生气流，从而带动同轴的涡轮和发电机旋转发电，实现海洋潮汐能的有效利用。所述小型冲击式涡轮机在双向气流作用下均可转动。

优选地，所述电极组件包括供电电线和电极。供电电线与电源控制器相连，通过蓄电池放电将电能传输给电极。电极用于电解海水产生净水活性基团；所述供电电线包括电极供电电线，分别连接阴阳两极电极，为高级氧化技术提供条件。所述电源控制器在供电时会显示电流电压方便调控。

优选地，所述电极阳极为钌钛锡电极板，阴极为不锈钢板，于漂浮箱体顶盖对角设置，电极材质具有较好的耐海水腐蚀性，且所述电极可定期维护更换。

优选地，所述LED灯组件包括LED灯罩、散热装置、LED灯和供电电线，所述LED灯组件结构见图5；所述供电电线分别与LED灯和散热装置连接，由供电电线将电能输送给LED灯和散热装置，为其供电运行；所述LED灯罩为圆柱形石英玻璃材质，灯罩上端表面上均匀布置通气孔，以利于散热；LED灯及其散热装置通过凹槽卡扣方式固定在灯罩内；散热装置有铜基板及其散热风扇组成，所述LED灯用螺栓固定在散热装置上。所述LED灯组件设置于漂浮箱体顶盖阳极电极附近，LED灯能照射阳极促进活性自由基的产生。

优选地，所述供电电线还包括LED组件供电电线，LED组件供电电线与散热装置、LED灯连接为其供电。

优选地，所述LED灯罩为圆柱形石英玻璃材质，上部设置凹形卡槽和多排散热孔，石英玻璃具有良好的透光率，能减少LED灯的紫外光衰减。

优选地，所述散热装置为铜基板及散热器，由LED灯罩凹形卡槽固定，铜基板具有良好的导热性能，LED灯运转时，热量通过对流及导热传递给铜基板，再由铜基板上螺栓连接的散流器进行散热。

优选地，所述LED灯与散热装置螺栓连接。LED灯由串联的灯珠组装而成，发光波长为280-290nm，每一组功率为80-100mw，用于光解产生一系列活性自由基，并通过电线与蓄电池相连接，由蓄电池供电。

优选地，所述蓄电池电压为12v，至于U形漂浮箱体底部，由太阳能板与小型冲击式涡轮发电机充电，并为电极与LED灯管供电。

与相关技术相比较，本实用新型提供的小型海水净化装置具有如下有益效果：

1、本实用新型有效利用海洋中的潮汐能，通过海浪发电，在太阳能充足时，还能联合光伏电板的光电效应产电为净水系统供电，既做到了以清洁能源为动力，同时联合发电装置能提高净化水质的效率，环保且高效。

2、该装置通过搭载双电极以及LED灯管，在净化水质的过程中，同时利用了AOPs中的光化学氧化法以及电化学氧化法，对海域中的污染物能进行更为高效的降解。

3、该装置的主要应用场景为近岸海域，近些年来，由于海滨浴场的大热以及抗生素类饲料在海水养殖业中的普及，近岸海域的污染治理已迫在眉睫，而该装置则能对近岸海域的水质进行净化。

附图说明

图1为本实用新型提供的利用波浪能与光伏能联合发电的小型海水净化装置结构示意图；

图2为图1所示海水净化装置的主视图；

图3为图1所示海水净化装置的侧视图；

图4为图1所示海水净化装置的俯视图；

图5为图1所示LED灯组件5的局部放大图。

图中各个标记为：1、漂浮箱体；2、太阳能发电组件；3、潮汐能发电组件；4、电极组件；5、LED灯组件；6、光伏电板；7、光伏电缆；8、电源控制器；9、蓄电池电线；10、蓄电池；11、小型冲击式涡轮发电机；12、发电机电线；13、供电电线；14、电极；15、LED灯罩；16、散热装置；17、LED灯；18、电极供电电线；19、LED组件供电电线。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白。以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合具体实施例对本实用新型的具体实现进行详细描述。

如图1至图4所示，本实用新型实施例提供的基于波浪能与光伏能联合发电的小型水质净化装置，所述海水净化装置包括漂浮箱体1、太阳能发电组件2、潮汐能发电组件3、电极4和LED灯组件5。所述太阳能发电组件2、潮汐能发电组件3、电极组件4和LED灯组件5均装在漂浮箱体1上，如图1所示，通过太阳能及潮汐能发电对海水水质进行净化。所述漂浮箱体1侧面为U形设计，底部凹口为进水口，能利用自身形状特征浮于海面，有效对进入箱体的海水进行净化处理。所述太阳能发电组件2包括光伏电板6、光伏电缆7、电源控制器8、蓄电池电线9和蓄电池10；所述光伏电板6通过光伏电缆7与箱体中的电源控制器8连接，再通过蓄电池电线9将电能传输到箱体底部的蓄电池10中，从而实现利用太阳能为蓄电池充电；

所述光伏电板6共四块，分别设置于漂浮箱体1顶盖四个顶角处，分别呈四个不同朝向以便最大程度吸收太阳能。所述潮汐能发电组件3由小型冲击式涡轮发电机11、发电机电线12、电源控制器8、蓄电池电线9和蓄电池10构成；所述小型冲击式涡轮发电机11安装于漂浮箱体1顶盖中间位置，由螺栓连接；所述小型冲击式涡轮发电机11通过电线12与箱体内电源控制器8连接，再通过蓄电池电线9与蓄电池连接，从而实现利用波浪能为蓄电池充电，如图2和图3所示。所述电极组件4包括供电电线13和电极14；供电电线13与电源控制器8相连，通过蓄电池10放电将电能传输给电极14；所述供电电线13包括电极供电电线18，分别连接阴阳两极电极。所述电极14阳极为钌钛锡电极板，阴极为不锈钢板，位于漂浮箱体1顶盖对角设置。所述LED灯组件5包括LED灯罩15、散热装置16、LED灯17和供电电线13；由供电电线13将电能输送给LED灯17和散热装置16，为其供电运行；所述散热装置16和LED灯17置于LED灯罩15内；所述LED灯罩15为圆柱形石英玻璃材质，内设凹形卡槽用于安装铜基板，上部设置多拍散热孔；所述散热装置16为铜基板及散热器，通过卡扣方式固定在LED灯罩15凹形卡槽，所述LED灯17与散热装置16螺栓连接。所述LED灯组件5设置于漂浮箱体1顶盖阳极电极附近。所述供电电线13还包括LED组件供电电线19，LED组件供电电线19与散热装置16、LED灯17连接为其供电。

需要说明的是本实施例中，太阳能发电组件2中，光伏电板6布置在四个不同朝向，以便最大限度吸收太阳能进行发电(如图1所示)。在阳光充足的条件下，光伏电板利用光电效应实现光电转换，将电能储存在蓄电池中。

还需要说明的是本实施例中，在海洋中海浪作用下，箱体1内空气体积不断变化，产生内外气压差，带动小型冲击式涡轮发电机11叶片转动发电，通过发电机电线12、蓄电池电线9与底部蓄电池10连接，从而实现利用波浪能为蓄电池充电。

还需要说明的是本实施例中，蓄电池10会将储存的电能通过供电电线13、电极供电电线18、LED组件供电电线19传输给活性电极14、散热装置16、LED灯17。活性电极14在电流作用下对进入箱体的海水进行电解，并在LED灯照射下产生更多活性自由基，更高效的降解海水中有机污染物。

还需要说明的是本实施例中，通过搭载双电极以及LED灯管，在净化水质的过程中，同时利用了AOPs中的光化学氧化法以及电化学氧化法，对海域中的污染物能进行更为高效的降解。

本实用新型提供的小型海水净化装置的工作原理如下：

装置置于海面时随波浪起伏使装置内空气体积减小或增大，腔体内气压随之升高或降低，进而产生内外气压差，带动腔体上方的冲小型击式涡轮发电机11叶片正向或反向转动，使发电机产生电流。电流通过发电机电线12送至电源控制器8，再经过蓄电池电线9将电能储存于蓄电池10中。在阳光充足时，装置上方的光伏电板6通过光电效应产生电流，并由光伏电缆7将电流传输至电源控制器8，经过蓄电池电线9将电能储存于蓄电池10中。海洋中的潮汐能及白天转换的太阳能作为绿色清洁动力，储存的电能经过电源控制器8控制及供电电线13传输给电极组件4及LED灯组件5，保证装置在正常状态下，可以维持实现持续性工作。电极14在电极供电电线18连接下对海水进行电解，在活性电极附近产率及活性自由基，在285nm波长的LED灯17照射下激发出更多Cl·、ClO·等活性自由基，促进海水中有机污染物的降解，实现海水水质净化。

应当理解，以上借助优化实施例对本实用新型的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，都应当视为属于本实用新型提交的权利要求书确定的专利保护范围。

本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于波浪能与光伏能联合发电的小型水质净化装置,其特征在于，包括：

漂浮箱体(1)、太阳能发电组件(2)、潮汐能发电组件(3)、电极组件(4)和LED灯组件(5)；所述太阳能发电组件(2)、潮汐能发电组件(3)、电极组件(4)和LED灯组件(5)均装在漂浮箱体(1)上，通过太阳能及潮汐能发电对海水水质进行净化。

2.根据权利要求1所述基于波浪能与光伏能联合发电的小型水质净化装置，其特征在于，所述漂浮箱体(1)侧面为U形设计，底部凹口为进水口，能利用自身形状特征浮于海面，有效对进入箱体的海水进行净化处理。

3.根据权利要求1所述基于波浪能与光伏能联合发电的小型水质净化装置，其特征在于，所述太阳能发电组件(2)包括光伏电板(6)、光伏电缆(7)、电源控制器(8)、蓄电池电线(9)和蓄电池(10)；所述光伏电板(6)通过光伏电缆(7)与箱体中的电源控制器(8)连接，再通过蓄电池电线(9)将电能传输到箱体底部的蓄电池(10)中，从而实现利用太阳能为蓄电池充电。

4.根据权利要求3所述基于波浪能与光伏能联合发电的小型水质净化装置，其特征在于，所述光伏电板(6)共四块，分别设置于漂浮箱体(1)顶盖四个顶角处，分别呈四个不同朝向以便最大程度吸收太阳能。

5.根据权利要求1所述基于波浪能与光伏能联合发电的小型水质净化装置，其特征在于，所述潮汐能发电组件(3)由小型冲击式涡轮发电机(11)、涡轮机电线(12)、电源控制器(8)、蓄电池电线(9)和蓄电池(10)构成；所述小型冲击式涡轮发电机(11)安装于漂浮箱体(1)顶盖中间位置；所述小型冲击式涡轮发电机(11)通过电线(12)与箱体内电源控制器(8)连接，再通过蓄电池电线(9)与蓄电池(10)连接。

6.根据权利要求1所述基于波浪能与光伏能联合发电的小型水质净化装置，其特征在于，所述电极组件(4)包括供电电线(13)和电极(14)；供电电线(13)与电源控制器(8)相连，通过蓄电池(10)放电将电能传输给电极(14)，电极用于电解海水产生净水活性基团；所述供电电线(13)包括电极供电电线(18)，分别连接阴阳两极电极。

7.根据权利要求6所述基于波浪能与光伏能联合发电的小型水质净化装置，其特征在于，所述电极(14)阳极为钌钛锡电极板，阴极为不锈钢板，位于漂浮箱体(1)顶盖对角设置。

8.根据权利要求1所述基于波浪能与光伏能联合发电的小型水质净化装置，其特征在于，所述LED灯组件(5)包括LED灯罩(15)、散热装置(16)、LED灯(17)和供电电线(13)；所述供电电线(13)分别与LED灯(17)和散热装置(16)连接；所述LED灯罩(15)为圆柱形石英玻璃材质，灯罩上端表面上均匀布置通气孔；LED灯(17)及散热装置(16)通过凹槽卡扣方式固定在灯罩内；散热装置(16)有铜基板及其散热风扇组成，所述LED灯(17)用螺栓固定在散热装置(16)上。

9.根据权利要求8所述基于波浪能与光伏能联合发电的小型水质净化装置，其特征在于，所述LED灯组件(5)设置于漂浮箱体(1)顶盖阳极电极附近。

10.根据权利要求8所述基于波浪能与光伏能联合发电的小型水质净化装置，其特征在于，所述供电电线(13)还包括LED组件供电电线(19)，LED组件供电电线(19)与散热装置(16)、LED灯(17)连接为其供电。