海水淡化。
現有技術
淡化海水的系統和方法為人們所熟知，并且實際上使用所述系統和方法的數千種淡化裝置已在世界范圍內投入使用。所采用的主要系統和方法為膜式(基本上為反滲透(RO))和蒸發式(基本上為多級閃蒸(MSF)和多效蒸餾(MED))。存在與這兩種系統和方法可能相關或可能不相關的其他技術，例如電氣技術、化學技術、冷凍技術或"可再生能源"技術。根據本發明的系統和方法的優點與這些系統和方法中的大多數兼容，但本發明不同于現有的系統和方法。
具體實施方式
根據本發明的系統和方法的特征在于良好密封的蓄水池的構造和利用。此蓄水池的壁、頂部和任何支柱必須具有承受置于其上的大量負荷的必要強度。如果待淡化的水是海水，則蓄水池必須位于海邊。所用構造材料必須與海水相容。蓄水池的基部的表面積取決于待產生的淡化水的量，并且僅受土木工程約束條件的限制。蓄水池僅以下述兩種方式與外部連通：(1)第一連通方式是經由設置在池頂的裝置，所述裝置允許整個蓄水池被海水灌注并且所述裝置隨后關閉以使得蓄水池被良好密封；(2)蓄水池還通過設置在海平面以下的一個或多個開口以流體連通的方式與海連通。在灌注蓄水池時，這些開口必須被氣密密封(借助于控制系統)。在灌注后，這些開口逐漸打開，從而使池內的海水與海內的水流體連通。在蓄水池的海水與海內的水之間提供流體連通方式的一種簡單解決方案是在構造期間使蓄水池的基部的水平低于海平面，并且使蓄水池的所述側向開口低于海平面。同時，蓄水池的頂部將在海平面以上。
有必要規定蓄水池的頂部將要設置的海拔高度。以下實例將便于此高度的設定：這種類型的蓄水池(高度為海平面以上13米)被海水灌注并且氣密密封。然后，蓄水池的海水與海內的水之間流體連通的(多個)開口逐漸打開。蓄水池中的水位將降低并且將穩定在海平面以上的高度h。考慮3個點。第一點A設置在海內的水平面上。第二點B與A設置在相同的水平面上，但在蓄水池的內部。第三點C設置在蓄水池內的水平面上。點A是露天的，因此處于大氣壓力(指定為Pa)。假定蓄水池外部的水和蓄水池中的水流體連通，則與點A位于相同水平面處的點B處的壓力將等于大氣壓力。由于在使海內的水與蓄水池的水流體連通時蓄水池被灌滿，因此點C處所存在的壓力為在蓄水池中的海水溫度下由飽和蒸汽所產生的壓力(指定為Ps)。根據流體靜力學的基本原理，點B和點C之間的壓力差為Pa-Ps＝ρgh，其中ρ為海水的密度，h為點C和點B之間的水平面差值，g為當地重力加速度(大約9.8m/s/s)。可得出h＝(Pa-Ps)/pg，并且h的值為大約9.5至10米。其顯然與選擇用于示例目的的13m無關，如上式中所示。蓄水池的頂部的海平面以上的高度應等于此高度h加上分配給處理蓄水池中產生的水蒸汽所需的空間的附加高度。
然后足以使用適于對這種由淡化水構成的蒸汽進行冷凝的系統來經由與閃蒸系統相當的系統獲得淡化水：水蒸汽的冷凝形成壓降并且將來自蓄水池表面的水朝向海去除，同時將蓄水池表面的水的溫度維持在海內的水的溫度。因此就可利用"閃蒸"現象。可通過下述方式獲得相同的結果：將冷凝操作代替為連續去除位于蓄水池的海水上方的蒸汽的一部分，同時對來自蓄水池表面的水的排空保持不變。去除的蒸汽隨后在蓄水池的外部冷凝，從而獲得淡化水。蒸汽的冷凝速率或所述蒸汽的去除速率形成"可容許的失衡"。期望在待淡化的水的量與[產物的]品質(例如，應避免包括連同"蒸餾的"水蒸汽的鹽水滴)之間實現折衷。從蓄水池表面排放的一噸水每度溫降所釋放的能量為
E＝m Cp At，
其中m為去除的水的重量(此處為1000kg)，Cp為去除的海水在恒壓下的比熱(其等于約4.2千焦/千克/攝氏度)，At等于去除的水的溫降(此處為At為1℃)。此能量損耗取決于海水的鹽濃度和溫度，并且在這種情況下為約420萬焦耳。水在此溫度下的汽化潛熱等于約240萬焦耳，由此，420萬焦耳將釋放約1.75kg蒸汽。可根據已公布的表格來計算或繪制作為各種不同參數(例如可被處理的海水的溫度或鹽濃度)的函數的p、Cp和汽化潛熱的精確值。
將來自蓄水池表面的一噸水朝向海去除僅需少量的能量，因為這樣做時，勢能被轉換成壓能(當其轉回大氣壓力時，水將具有所述壓能)。在從蓄水池表面的水平向海轉移期間，僅需補償摩擦能(由于水的粘度所致)。
為了限制可夾帶在水蒸汽中的海水滴的存在，必須限制從蓄水池的水面去除水蒸汽的速度。此速度的容許值通常為每秒數米。通過限制由來自蓄水池的水蒸汽的冷凝而導致的壓降來獲得此結果。安裝金屬網格(de-mister)將致使可夾帶在蒸汽中的鹽水滴得以保持。應該指出的是，[最終]從蓄水池去除并[返回]海中的水的鹽分濃度的增加與在其他淡化系統和方法中所歷經的增加相比非常低。本發明的淡化方法對環境非常友好。
可通過加入一個或多個疊置的低高度(大約40cm)的水槽來增加蓄水池中處理的水量，所述水槽在蓄水池的內部、高于蓄水池中的水的表面并且與所述表面平行。蓄水池內部的海水(其溫度為海內的水的溫度)被泵送到這些水槽中。每個水槽中的冷凝系統使水蒸汽冷凝。這些水槽中的水朝向海連續地去除。因此，對于相同的蓄水池覆蓋面積而言，水槽的堆疊增加淡化水的量，所述淡化水的量與層級數量成比例。可以前述情況相同的方式去除水蒸汽。
還可加入操作方式與第一蓄水池相同的第二蓄水池。向此第二蓄水池供給通過尺寸足夠的泵和管道從海內部泵入的海水。海內部的進水點處于海平面以下的深度Z。進水點的深度越深，海水的溫度越低，壓力越高。向蓄水池供水無需大量的能量，因為隨深度減小而減小的壓能被轉換成勢能。泵所消耗的能量用于補償管道中由于水的粘度導致的摩擦而損耗的能量。
因此，提供兩個蓄水池：第一蓄水池，其中溫度為位置鄰近蓄水池的海內的水的溫度，所述水用于供給所述蓄水池；和第二蓄水池，其中水處于較低溫度。可通過設定進水點的深度Z來選擇此溫度。在這種情況下，來自第二蓄水池的冷水用于冷凝第一蓄水池的水蒸汽。這可通過若干方式來實現。這兩個蓄水池可通過防漏管道來連接，所述防漏管道將用于以與MSF或MED設備中所用方案類似的方案進行冷凝。例如，如果將冷水注入設置在包含第一蓄水池的水蒸汽的空間中的管道，則所述蒸汽的一部分會冷凝，并且如此冷凝的水可通入用于收集其的其他蓄水池(池或其他容器)。來自第二蓄水池的冷水排放到海中；在此操作期間，此冷水的溫度已升高。
如果面朝蓄水池與海的連通開口的海平面的大的波動趨于干擾淡化操作，則可對此海平面進行穩定。為此，可向海中加入提供閉合圍堵空間的壁，所述壁與蓄水池與海之間的連通開口相對。還可加入海水處理系統以對進入這些圍堵空間并進入以供給(多個)蓄水池的水進行處理；此處理系統可安裝在所述壁本身內。
采用本發明進行海水淡化的投資成本和操作成本顯著低于所有其他所用方法的成本。此類設施幾乎無需維護，但當需要維護時，可由水下作業人員進行，維護方式使得不會中斷設施操作，并且特別是使得蓄水池無需排空和重新灌注。