一種海水處理系統的制作方法

本實用新型涉及一種海水處理系統，尤其涉及一種利用自然能源產生純度較高的淡水的海水淡化系統。

背景技術：

世界范圍內對飲用淡水、工業淡水及農業淡水的不斷增長的需求導致對以海水、半咸水及其他具有升高鹽度的水為源的凈化方法的需求有所增長。通過去除諸如鹽等的溶解物質而實現的高鹽度水的凈化已可通過包括蒸餾或反滲透(RO)等在內的多種方法來實現。此類方法從經預處理的海水或半咸水的供給開始，然后將其凈化(即脫鹽)到適宜于人類消費或其他用途的水平。盡管海水以及半咸水是來源豐富的原材料，但是以目前的反滲透或蒸餾工藝將其轉化為飲用水通常由于所需的能量而受到成本的抑制。

如果能夠開發出對環境影響低的有效的脫鹽工藝，海洋就可提供取之不盡的水源。雖然設備成本可能很高，但對高鹽度的水脫鹽的最大的持續費用是能耗。在能效上小的改進都會由于脫鹽系統通常處理大量的水而導致顯著的費用節省。

技術實現要素：

為克服現有技術存在的缺點，本實用新型的發明目的是提供一種海水處理系統，其利用太陽能將海水進行電解，從而產生純度較高的淡水。

為實現所述發明目的，本實用新型提供一種海水處理系統，其包括過濾膜，其特征在于，還包括電解罐，其內設置有陽電極和陰電極，所述電極和陰電極利用太陽能電源提供直流電能；電解罐中，利用陽離子交換膜和陰離子交換膜膜將電解罐分成三個室，在第一個室內設置陽電極，其太陽能電源的正極提供正極性電源；過濾膜的排水口連接于電解罐的第二個室的進水口，第二室還設置有淡水輸出口；第三個室內設置有陰極，其由太陽能電源的負極提供負極性電源。

優選地，海水處理系統還包括儲液槽，第一室和第三室通過閥門和管路連通于儲液槽。

優選地，海水處理系統還包括升壓泵，其用于抽取儲液槽內的電解液以對過濾膜進行清洗。

與現有技術相比，本實用新型提供的海水淡化系統利用太陽能將濃海水進行電解，從而產生純度較高的淡水。

附圖說明

圖1是本實用新型第一實施例提供的海水淡化系統的組成示意圖；

圖2是本實用新型第二實施例提供的海水淡化系統的組成示意圖；

圖3是本實用新型第三實施例提供的海水淡化系統的組成示意圖；

圖4是本實用新型第三實施例提供的能量回收裝置的第一種組成的示意圖；

圖5是本實用新型第三實施例提供的能量回收裝置的第二種組成的示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、 “豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“設置”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，還可以是兩個元件內部的連通，對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

第一實施例

圖1是本實用新型第一實施例提供的海水淡化系統的組成示意圖，如圖1所示，本實用新型第一實施例提供的海水淡化系統包括預處理裝置1，其用于對通過取水泵（未圖示）獲取的海水進行預處理得到規定的水質的海水。海水淡化系統還包括升壓泵4，其進水口通過水管2連接于預處理裝置1的排水口，出水口通過水管4連接于過濾膜27的進水口，其用于對達到規定水質的海水進行升壓并提供給過濾膜27，過濾膜27用于對海水進一步過濾，過濾膜27的排水口連接于電控閥17的第一端口，過濾膜27的排污口連接于外部；電控閥17的第二端口連接于電解罐4的進水口，第二端口連接于升壓泵的排水口。

本實用新型提供的海水淡化系統還包括電解罐16，其內設置有一對電極19A和19B，所述電極利用太陽能電源Sc提供直流電能。電解罐16中，利用陽離子交換膜26和陰離子交換膜膜25將電解罐分成三個室，在第一個室內設置陽極19A，其太陽能電源Sc提供正極性電源；電控閥17的第二端口連接于電解罐4的進水口，第二個室下端設置有淡水輸出口；第三個室內設置有陰極19B，其由太陽能電源Sc提供負極性電源。第一室和第三室通過閥門和管路連通于儲液槽24，與升壓泵20入水口相連的管路伸入到儲液槽24內用于抽取溶液以對反滲透膜分離裝置5進行逆洗。

當在電解罐16內的電極19施加直流電能時，則在陰極電極19B發生如下的反應：

4H⁺+4e^-+(4OH^-)→2H₂+(4OH^-)

并在陽極電極19A發生如下的反應：

2H₂O→4H⁺+O₂+4e^-

同時，溶液中含有的氯離子發生如下的反應：

2Cl^-→Cl₂+2e^-

另外，該Cl₂與水進行如下反應：

Cl₂+H₂O→HClO+HCl。

由于濃海水中包含了非富的鈉離子，因此，通過向電極19A和19B通電而產生次氯酸鈉溶液。當需要對過濾膜27進行清洗時，利用次氯酸鈉溶液對過濾膜27進行逆洗，能夠容易地去掉難以剝離附著的堆積物。

第一實施例中，當海水從第二室通過時，陽極膜和陰極膜吸附了水中的離子，由于陽極和陰極提供了橫向的直流電場，直流電場驅動離子交換樹指所吸附的離子穿過交換膜，其結果是降低了第二室中的水的離子濃度并增加了第一室和第三室中的水的濃度，從而使得第二室中的水的純度越來越高，從而完成深度除鹽，即得到了較高純度的淡水。

第二實施例

圖2是本實用新型第一實施例提供的海水淡化系統的組成示意圖，如圖2所示，本實用新型第二實施例提供的海水淡化系統與第一實施提供的海水淡化系統不同的僅是，太陽能電源部分的組成不同，第一實施例中，太陽能沒有進行存儲，如此，只要有太陽能時，就可產生淡水，若沒有太陽能時，系統就會停止工作。第二實施提供的海水淡化系統還包括太陽能電源Sc、可充電電池Ec、充電器14，其中，太陽能電源Sc將光伏能源轉換為電能，所述光伏能源為設置在海面上的漂浮式光伏能源系統，如此不僅可以充分利用自然能源，還可以節省陸地資源。充電器14利用太陽能電源給可充電電池Ec充電，從而將太陽能存儲到充電電池Ec。充電器14包括MPPT控制電路，設置MPPT控制電路是為了太陽能最大能量跟蹤。充電器14的正極輸出端連接于二極管D2的正極，二極管D2的負極連接于可充電電池Ec的正極，可充電電池Ec的正極連接陽極19A，二極管D3的負極連接DC/DC轉換器的電源輸入端，可充電電池Ec的負極接陽極19B，可充電電池Ec的輸出電壓為U2，設置D2的目的是為了防止充電電池給充電器提供能源。

第三實施例

圖3是本實用新型第三實施例提供的膜法海水淡化中過濾膜清洗系統的組成示意圖。如圖3所示，通過取水泵（未圖示）獲取的海水通過預處理裝置1進行預處理而調整為規定的水質條件后，經由海水供給管2向由電動機M驅動的高壓泵3供給。通過高壓泵3升壓的海水經由排水管4供給到反滲透膜分離裝置5。反滲透膜分離裝置5將海水分離為鹽成分濃度高的濃海水和鹽成分濃度低的淡水而從海水獲得淡水。此時，鹽成分濃度高的濃海水從反滲透膜分離裝置5排出，但該濃海水仍然具有高壓力。從反滲透膜分離裝置5的濃海水排出口連接于電控換向閥11的第一端口，電控換向閥11的第二端口連通于能量回收裝置8的濃海水輸入端口，電控換向閥11的第三端口經管路連接于污水池。經預處理裝置1處理的海水的供給管2在高壓泵3的上游分支而經由閥門10連接到能量回收裝置的海水入水口，所述閥門10為單向進水閥，海水經閥門10只能流入能量回收裝置。能量回收裝置8能夠將濃海水的能量轉換為電能，并能使低壓海水升壓。

在能量回收裝置8中利用濃海水而被升壓的海水通過閥門9供給到升壓泵6，所述閥門9為單向排水閥，升壓的海水經閥門9只能流出能量回收裝置。海水通過升壓泵6被進一步升壓為達到與高壓泵3的排水管4 相同水平的壓力，升壓后的海水經由閥門7合流到高壓泵3的排水管4而被供給到反滲透膜分離裝置5。另一方面，對海水進行升壓并產生電能而失去能量的濃海水從能量回收裝置8經濃海水排出管12排出。

本實用新型提供的海水淡化系統還包括穩壓器13和DC/DC轉換器15，能量回收裝置產生的電能輸入穩壓器13，穩壓器13將能量回收裝置產生的直流電能進行穩壓，而后輸出直流電壓U1，電壓U1的正極端連接二極管D1的正極，二極管極D1的負極連接DC/DC轉換器15的電源輸入端，設置二極管D1的目的是防止當穩壓器輸出的電壓U1較低時，充電充電器Ec給穩壓器提供能源。

本實用新型提供的海水淡化系統還包括太陽能電源Sc、可充電電池Ec、充電器14，其中，太陽能電源Sc將光伏能源轉換為電能，所述光伏能源為設置在海面上的漂浮式光伏能源系統，如此不僅可以充分利用自然能源，還可以節省陸地資源。充電器14利用太陽能電源給可充電電池Ec充電，從而將太陽能存儲到充電電池Ec。充電器14包括MPPT控制電路，設置MPPT控制電路是為了太陽能最大能量跟蹤。充電器14的正極輸出端連接于二極管D2的正極，二極管D2的負極連接于可充電電池Ec的正極，可充電電池Ec的正極連接二極管D3的正極，二極管D3的負極連接DC/DC轉換器的電源輸入端，可充電電池Ec的負極接公共端，可充電電池Ec的輸出電壓為U2，設置D2的目的是為了防止充電電池給充電器提供能源。設置D3的目的是為了在穩壓器有穩定的電壓輸出時，DC/DC轉換器將穩壓器提供的直流電壓轉換為需要的各種直流電能，在穩壓器輸出的直流電壓不足時，DC/DC轉換器將可充電電池Ec提供的直流電壓轉換為需要的各種直流電能，即，DC/DC轉換器將輸入的直流電能轉換為各種直流電能，如+24V、+48V、+110V、+220V等。本實用新型中，，如此，能量回收裝置產生的直流電經穩壓器輸出的電電壓在DC/DC轉換器的工作范圍內時，就利用能量回收裝置產生的電能供電，如果穩壓器13輸出的電壓不在DC/DC轉換器15的工作范圍內時，就用可充電電池Ec供電，如此節省了能源。

本實用新型提供的海水淡化系統還包括電解罐16，其內設置有一對電極19A和19B，所述電極利用DC/DC轉換器15提供直流電能。能量回收裝置8的濃海水排出口連接于電控換向閥18的進水口，電控換向閥18的第一排水口連接通于電解罐16的進液口，電控換向閥的第二排水口連通于外部排水管，如此，當電解罐16中的濃海水不滿時，將濃海水排入到電解罐16，當電解罐16中的海水充滿時，能量回收裝置排出的濃海水經電控換向閥18的排出到外部。

電解罐16中，利用陽離子交換膜26和陰離子交換膜膜25將電解罐分成三個室，在第一個室內設置陽極19A，其由DC/DC轉換器提供正極性電源；能量回收裝置的濃海水排水口通過換向閥連接于第二個室的入水口，第二個室下端設置有淡水輸出口；第三個室內設置有陰極19B，其由DC/DC轉換器提供負極性電源。第一室和第三室通過閥門和管路連通于儲液槽24，與升壓泵20入水口相連的管路伸入到儲液槽24內用于抽取溶液以對反滲透膜分離裝置5進行逆洗。

本實用新型提供的海水淡化系統還包括升壓泵20和電控換向閥17，其中，反滲透膜分離裝置5的淡水排水口經管路連通于電控換向閥17第一端口；與升壓泵20的進液口連通的管路伸入到電解罐內的底部；壓泵20的出液口經管路連通于電控換向閥17的第二端口；三通閥17的第三端口經管路連通于淡水儲水罐或者儲水池。當需要對反滲透膜分離裝置5進行清洗時，使電控換向閥17的第一端口和第二端口連通，使電控換向閥11的第一端口和第三端口連通，如此形成清洗通路。升壓泵20抽取電解罐內的溶液，以對反滲透膜分離裝置5進行逆洗，逆洗后的污水排入到污水池中。

圖4是本實用新型第三實施例提供的能量回收裝置的第一種組成的示意圖，如圖4所示，圖4是本實用新型提供的能量回收裝置8包括水輪機（圖中未示）、液缸807、活塞808、連桿806、曲桿805和圓輪802，其中，水輪機的進水口連接于電控換向閥11的第二端口；水輪機的排水口連接于濃海水排水管12；活塞808活動設置于液缸807內；連桿806的一端與活塞808相固連；連桿的另一端與曲桿805的第一端相連；水輪機的軸803固定于圓輪802的中心以使水輪機旋轉時，圓輪也隨之旋轉；曲桿805的第二端活動連通于圓輪802的偏離圓心的連接件804上，液缸807的底部設置有海水進水口和高壓海水排水口，海水進水口處設置有閥門10，高壓海水排水口處設置有單向閥門9；液缸的排水口經閥門9連通于高壓泵6的進水口，所述的圓輪802內設置有鐵芯，圓輪內的鐵芯上設置有轉子繞組，所述能量回收裝置8還包括包圍在圓輪外測且與圓輪之間有間隙的鐵芯801，圓輪外側的鐵芯801上設置有三組定子繞組。第一個定子繞組的第一個引出端U₁接到二極管D7的正極，并接到二極管D4的負極；第二個定子繞組的第一個引出端V₁接到二極管D8的正極，并接到二極管D5的負極；第三個定子繞組的第一個引出端W₁接到二極管D9的正極，并接到二極管D6的負極；二極管D7、D8和D9的負極連接在一起，二極管D4、D5和D6的正極連接在一起并接地，從而向外界提供正電壓。第一個定子繞組的第二個引出端U₂接、第二個定子繞組的第二個引出端V₂和第三個定子繞組的第三個引出端W₂連接在一起，從而三個定子繞組接成Y形連接。

本實用新型提供的能量回收裝置工作原理是這樣的，開始工作時，設活塞置于液缸的底部，這時給圓輪802內的鐵芯上的轉子繞組加直流電壓，此時，轉子繞組，即線圈內產生了磁場，根據左手定則，鐵芯的一端相當于N極，另一端相當于S極，此時，在當水輪機帶動圓輪逆時針旋轉，在定子的三個繞組（即線圈）上感應出了交流電壓， 第一個定子繞組上產生的交流電壓經二極管D7和D4整流變成直流電壓；第二個定子繞組上產生的交流電壓經二極管D8和D5整流變成直流電壓；第三個定子繞組上產生的交流電壓經二極管D93和D5整流變成直流電壓；三個直流電壓并聯后向外界供電。能量回收裝置工作后，轉子繞組上所加的直流電可以由定子繞組上所產生的感應電壓經整流后提供。當水輪機車帶動圓輪旋轉的同時，曲桿也跟著旋轉，曲桿帶動連桿向上移動，活塞808向液缸頂部移動，閥門10打開，海水注入液缸807，圓輪逆時針旋轉了180度時，活塞808移動到最上端，液缸807注滿了海水，接著，圓輪帶動曲桿繼續逆時針旋轉，曲桿帶動連桿向下移動，活塞808向氣缸底部移動，閥門10關閉，閥門9打開，液缸9內的海水加到高壓泵6的進水口；圓輪逆時針旋轉了360度時，活塞808移動到液缸的底端，液缸808內的海水全部供給了高壓泵6。如此循環，在將海水升壓的同時，在三個定子繞組上產生了交流電，所述電能可以給高壓泵供給部分電能。

圖5是本實用新型第三實施例提供的能量回收裝置的第二種組成的示意圖，如圖5所示，本實用新型第三實施例提供的能量回收裝置的第二種組成與第三實施例提供的能量回收裝置的第一種組成所不同的僅是圓輪內的鐵芯和轉子繞組由永久磁鐵代替，如此，從反滲透膜分離裝置5排出的濃海水經水輪機產生了機械能，水輪機的軸帶圓輪802旋轉，圓輪802帶動磁鐵旋轉從而在三個定子繞組中產生了電能，所述電能可以給高壓泵供給部分電能，圓輪旋轉的同時，活塞808在液缸內運行，使海水進行了升壓。

以上結合附圖，詳細說明了本實用新型的工作原理。但是本領域的普通技術人員應當明白，說明書僅是用于解釋權利要求書。但本實用新型的保護范圍并不局限于說明書。任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型批露的技術范圍內，可輕易想到的變化或者替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。