阅读说明：本技术 一种海水淡化装置 (Sea water desalting device ) 是由 李玉乐 朱发新 于 2019-08-19 设计创作，主要内容包括：一种海水淡化装置,旨在解决现有技术中通过外部供能对海水加压实现反渗透淡化的海水淡化方式耗能较高,进而导致产水成本高,经济性差的技术问题。本发明包括用以淡化海水的反渗透膜,所述反渗透膜设在淡化器内部,反渗透膜将淡化器的淡化室分隔为海水室和淡水室,海水室靠近反渗透膜的侧壁上设有与海水连通的进水口,进水口处设有阻止海水流出海水室的单向阀,海水室远离反渗透膜的侧壁上设有始终与海水连通的保压口,海水室中设有可压缩海水自海水室通过反渗透膜流向淡水室的活塞,活塞远离反渗透膜的一端通过传动机构与海面上的转动机构相连,转动机构在海水驱动下转动的同时可通过传动机构带动活塞在海水室中往复运动。(A seawater desalination device aims to solve the technical problems that in the prior art, the seawater desalination mode of pressurizing seawater through external energy supply to realize reverse osmosis desalination has high energy consumption, and further causes high water production cost and poor economical efficiency. The seawater desalination device comprises a reverse osmosis membrane used for desalinating seawater, wherein the reverse osmosis membrane is arranged in the desalinator, a desalination chamber of the desalinator is divided into a seawater chamber and a fresh water chamber by the reverse osmosis membrane, a water inlet communicated with the seawater is formed in the side wall, close to the reverse osmosis membrane, of the seawater chamber, a one-way valve used for preventing seawater from flowing out of the seawater chamber is arranged at the water inlet, a pressure maintaining port communicated with the seawater all the time is formed in the side wall, far away from the reverse osmosis membrane, of the seawater chamber, a piston capable of compressing the seawater flowing from the seawater chamber to the fresh water chamber through the reverse osmosis membrane is arranged in the seawater chamber, one end, far away from the reverse osmosis membrane, of the piston is connected with.)

一种海水淡化装置

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，特别是涉及一种海水淡化装置。

背景技术

当前近海海水淡化主要基于减压蒸馏、电渗析和反渗透法，其中又以反渗透法应用较为广泛。但是传统的加压反渗透法存在耗能高、出水水质差、膜污染严重的问题，造成产水成本高，经济性差的问题。

申请号为CN 201120532334.5的中国专利公开了一种深水反渗透海水淡化装置，有海水提取装置、前置处理装置、半透膜组件、淡水回收装置、浓缩水排放装置，其中半透膜组件安装位置在海平面以下由半透膜作反渗透时所需要的水深以下，所说淡水回收装置包括一淡水室及淡水室中的淡水泵，所说半透膜组件安装在淡水室器壁的透水窗口上，半透膜组件的海水侧在淡水室外，淡水侧在淡水室内；所说海水提取装置是围在淡水室外的海水室，海水室有海水进口和浓缩水出口，在海水进口处安装前置处理装置，前置处理装置的原水进口在海水室外，经预处理的海水出口在海水室内；所说浓缩水排放装置是海水室浓缩水出口，或者浓缩水出口还安装有排水泵。

上述专利所用泵体为手摇泵，装置工作不受外在环境、条件影响，只要利用人工推动摇柄即可实现海水淡化，装置环境适应性强，且操作方便，整个装置集成度高、体积小、重量轻，方便携带；该装置采用双活塞泵往复互补式运行产水，相对于同给个的单活塞手摇泵海水淡化装置，产水量大，流量波动较小，产水效率高；但是，上述实用新型选用手摇泵提供反渗透膜所需的分离压力，海水淡化的效率较低，不适用于大规模的海水淡化。

申请号为CN 201710636256.5的中国专利公开了一种水锤泵增压的潮汐聚能反渗透海水淡化系统和方法，包括：收集潮汐的上库，所述上库通过安装有控制阀的管路与安装在尾水箱中的至少一台 水锤泵的动力水管连接，所述的水锤泵的出水管与低压反渗透海水淡化器连接，所述的尾 水箱的侧墙靠近底部的位置设置向外海开启的止回阀；所述的上库的迎潮面向内倾斜0-30度；所述的上库至少有一面与潮水接触的侧墙，所述与潮水接触的侧墙上 沿竖直方向设置至少两个向库内开启的止回阀；所述的上库的顶部高程高于高潮位0.5米，底部高程为低潮位。

上述发明利用水锤泵这种高效率、宽工作域、适应性强的自动泵水设备，产生1.5~2.0MPa的高压水，进行低压反渗透海水淡化；利用水锤泵将潮汐所具有的不稳定低落差水能转化为稳态高压水能，作为低压反渗透海水淡化技术的源动力；上述发明直接将潮汐的低水头能量转化为海水淡化的能量，减少了能量转换环节，提高了能量转换效率；水锤泵是一种成熟的抽水装置，制造简单、使用可靠，制造和使用维护成本很低。但是，上述专利使用潮汐提供的不稳定低落差水能作为供能装置，基于潮汐能的周期特性，上述装置只能应用于深海水域，装置的安装以及淡水的输送困难度较大，海水淡化的成本较高。

发明内容

本发明为了克服现有技术中通过外部供能对海水加压实现反渗透淡化的海水淡化方式耗能较高，进而导致产水成本高，经济性差的技术问题，提供一种海水淡化装置，所述装置使用海水的冲击能和风能实现海水的增压反渗透淡化，在淡化过程中不需要附加供能装置，在实现海水清洁淡化的同时降低了产水成本，所述淡化装置的经济性优良。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种海水淡化装置，包括用以淡化海水的反渗透膜，所述反渗透膜设在淡化器内部，反渗透膜将淡化器的淡化室分隔为海水室和淡水室，海水室靠近反渗透膜的侧壁上设有与海水连通的进水口，进水口处设有阻止海水流出海水室的单向阀，海水室远离反渗透膜的侧壁上设有始终与海水连通的保压口，海水室中设有可压缩海水自海水室通过反渗透膜流向淡水室的活塞，活塞远离反渗透膜的一端通过传动机构与海面上的转动机构相连，转动机构在海水驱动下转动的同时可通过传动机构带动活塞在海水室中往复运动。

现有技术中在选用反渗透法进行海水淡化时，为加快溶剂透过反渗透膜的速率，常通过外部供能对海水进行加压，在大规模的海水淡化生产过程中，供能加压是主要成本消耗环节。本发明为了克服现有技术中通过外部供能对海水加压实现反渗透淡化的海水淡化方式耗能较高，进而导致产水成本高，经济性差的技术问题，提供一种海水淡化装置。由于海水的比热容大于陆地，海水的升降温幅度以及升降温速率均远低于陆地的升降温幅度以及升降温速率，海水与陆地之间因温差的存在会形成较大的空气对流，因而近海位置始终存在丰富的风力资源，海水在风力及潮汐的作用下快速流动；本发明中的转动机构在流动海水及气流作用下连续转动，转动机构在转动的同时通过传动机构带动活塞在海水室中往复运动，活塞靠近反渗透膜运动时压缩海水室中的海水，海水快速流经反渗透膜完成淡化处理，活塞远离反渗透膜运动时进水口打开，海水对海水室进行补充，从而完成一个淡化循环。所述装置使用海水的冲击能和风能实现海水的增压反渗透淡化，在淡化过程中不需要附加供能装置，在实现海水清洁淡化的同时降低了产水成本，所述淡化装置的经济性优良

作为优选，淡水室远离反渗透膜的侧壁上设有排水口，一端与排水口相连的排水管的另一端连接有用以将淡水自淡水室中抽出的离心泵。

在海水淡化过程中，一个淡化循环中产生的淡化水是源源不断的，当淡水室中的淡水量较大时，反渗透膜两侧的压差降低，海水室中的溶剂想要穿过反渗透膜流入淡水室中需要较大的驱动压力，此时转动机构所需的驱动能增大，海水淡化效率下降；本发明中，淡水室远离反渗透膜的侧壁上设有排水口，一端与排水口相连的排水管的另一端连接有用以将淡水自淡水室中抽出的离心泵，淡水室中的淡化水被离心泵持续抽出，淡水室中的淡化水始终保持在较低水位，反渗透膜两侧的压差较大，转动机构实现一个海水淡化循环所需的驱动能较小，当海水的冲击能及风能较小时所述淡化装置仍可正常工作，海水淡化装置的驱动能的阈值较低，海水淡化效率较高。

作为优选，海水室和淡水室的截面均呈矩形状。

上述技术方案对海水室和淡水室的截面形状进行了限定，具体的，海水室和淡水室的截面均呈矩形状。

作为优选，活塞的运动方向与反渗透膜的法线方向一致。

活塞的运动方向与反渗透膜的法线方向一致，可保证活塞的机械能最大化的转化为海水室中待淡化海水的动能，驱动海水穿透反渗透膜进行海水淡化，在提高转动机构传递的能量的利用率的同时保证淡化装置的淡化效率维持在较高水平。

作为优选，转动机构包括滚轮和安装支架，呈梯形框架状的安装支架包括第一支架和第二支架，第一支架和第二支架对称排布在滚轮两端，转轴的两端分别与第一支架和第二支架固定连接，滚轮与转轴活动套接。

上述技术方案对转动机构做了限定，具体的，转动机构包括滚轮和安装支架，第一支架和第二支架对称排布在滚轮两端，转轴的两端分别与第一支架和第二支架固定连接，滚轮与转轴活动套接；当海水或气流冲击滚轮时，滚轮发生转动，从而带动传动机构运动，滚轮每转动一周，传动机构在滚轮驱动下往复运动一次，活塞在传动机构的带动下完成一个淡化循环。

作为优选，滚轮包括沿其长度方向贯通的同心安装孔，转轴与所述安装孔形成间隙配合。

转轴与所述安装孔形成间隙配合，滚轮在海水冲击能及风能作用转动时与转轴之间的摩擦较小，从而有效提升海水冲击能及风能的利用率。

作为优选，滚轮包括沿其长度方向间隔排布的第一滚轮和第二滚轮，第一滚轮和第二滚轮通过沿滚轮长度方向的加强杆固定连接，传动机构的一端与加强杆固定连接，传动机构的另一端与活塞远离反渗透膜的一端固定连接。

为保证传动机构可连续无阻碍运动，间隔排布的第一滚轮和第二滚轮通过沿滚轮长度方向的加强杆固定连接，传动机构的一端与加强杆固定连接，传动机构的另一端与活塞远离反渗透膜的一端固定连接；传动机构的运动区域限定在第一滚轮和第二滚轮的间隙内，传动机构所受摩擦较小。

作为优选，所述传动机构用曲柄连杆，曲柄与加强杆固定连接，连杆与活塞固定连接。

本发明将曲柄连杆反利用，曲柄作为驱动端，连杆作为被驱动端，从而将滚轮的旋转运动转化为活塞的往复运动。

作为优选，安装支架包括大端和小端，大端与海底固定连接，小端与转轴固定连接。

上述技术方案对安装支架进行了限定，具体的，安装支架包括大端和小端，大端与海底固定连接，小端与转轴固定连接。

作为优选，所述反渗透膜选用超低压反渗透膜。

超低压反渗透膜的脱盐率高，水通量大，抗污染强，抗细菌侵蚀，由于它特殊的表面结构，表面电位为中性，亲水性好，区别于一般的反渗透膜易吸附表面活性物质，被污物堵塞，选用其作为淡化用反渗透膜在提升淡化效率的同时可延长使用寿命。

综上所述，本发明具有如下有益效果：（1）所述装置使用海水的冲击能和风能实现海水的增压反渗透淡化，在淡化过程中不需要附加供能装置，在实现海水清洁淡化的同时降低了产水成本，所述淡化装置的经济性优良；（2）反渗透膜选用超低压反渗透膜，在提升淡化效率的同时可延长使用寿命。

附图说明

图1是本发明整体的结构示意图。

图2是与图1同一示意图的不同标注。

图3是本发明中滚轮和加强杆的示意图。

图中：

1、反渗透膜，2、淡化器，3、淡化室，4、海水室，5、淡水室，6、进水口，7、单向阀，8、保压口，9、活塞，10、排水口，11、排水管，12、离心泵，13、滚轮，131、安装孔，13a、第一滚轮，13b、第二滚轮，13c、加强杆，14、安装支架，141、大端，142、小端，15、转轴，16、曲柄，17、连杆。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语 ” 纵向 ”、“横向 ”、“上“、“下”、“ 前 ”、“后“、“左”、“ 右 ”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

如图1至图3所示，一种海水淡化装置，包括用以淡化海水的反渗透膜1，所述反渗透膜设在淡化器2内部，反渗透膜将淡化器的淡化室3分隔为海水室4和淡水室5，海水室靠近反渗透膜的侧壁上设有与海水连通的进水口6，进水口处设有阻止海水流出海水室的单向阀7，海水室远离反渗透膜的侧壁上设有始终与海水连通的保压口8，海水室中设有可压缩海水自海水室通过反渗透膜流向淡水室的活塞9，活塞远离反渗透膜的一端通过传动机构与海面上的转动机构相连，转动机构在海水驱动下转动的同时可通过传动机构带动活塞在海水室中往复运动；淡水室远离反渗透膜的侧壁上设有排水口10，一端与排水口相连的排水管11的另一端连接有用以将淡水自淡水室中抽出的离心泵12；海水室和淡水室的截面均呈矩形状；活塞的运动方向与反渗透膜的法线方向一致；转动机构包括滚轮13和安装支架14，呈梯形框架状的安装支架包括第一支架和第二支架，第一支架和第二支架对称排布在滚轮两端，转轴15的两端分别与第一支架和第二支架固定连接，滚轮与转轴活动套接；滚轮包括沿其长度方向贯通的同心安装孔131，转轴与所述安装孔形成间隙配合；滚轮包括沿其长度方向间隔排布的第一滚轮13a和第二滚轮13b，第一滚轮和第二滚轮通过沿滚轮长度方向的加强杆13c固定连接，传动机构的一端与加强杆固定连接，传动机构的另一端与活塞远离反渗透膜的一端固定连接；所述传动机构用曲柄连杆，曲柄16与加强杆固定连接，连杆17与活塞固定连接；安装支架包括大端141和小端142，大端与海底固定连接，小端与转轴固定连接；所述反渗透膜选用超低压反渗透膜。

本发明的具体结构如下：淡化器呈立方体状，淡化室是设在淡化器内部的呈立方体状的空间，淡化室沿其长度方向被反渗透膜分隔为淡水室和海水室，淡水室和海水室均为立方体状腔体；其中，海水室的体积大于淡水室的体积，这是因为淡水室中净化完成的淡水需要不断被抽出，海水室大于淡水室可在淡化室体积一定的情况下在一个淡化循环中尽可能多的完成海水淡化处理；设在淡水室远离反渗透膜的侧壁上的排水口与排水管的一端相连，排水管的另一端连接离心泵，离心泵在电机驱动下将淡水室中的淡水不断抽出，从而保证反渗透膜两侧的压差保持在较高水平；海水室与反渗透膜垂直的侧壁上设有进水口，进水口处设有朝向海水室内部的单向阀，海水室与反渗透膜平行且远离反渗透膜的侧壁上设有保压口，海水室中设有可压缩海水自海水室通过反渗透膜流向淡水室的活塞，活塞远离反渗透膜的一端通过传动机构与海面上的转动机构相连；在未进行海水淡化处理时，活塞位于海水室内远离反渗透膜的一端，海水自进水口流入海水室，待海水室中灌满海水时，淡化装置开始工作，活塞在传动机构的带动下靠近反渗透膜运动，海水室中的海水被压缩加快通过反渗透膜，此过程中由于单向阀的截止作用海水室中的海水不会沿进水口流出，当活塞贴紧反渗透膜时，海水室中的海水被完全淡化，海水室中因保压口中不断流入海水而维持在充盈状态，活塞在传动机构的带动下远离反渗透膜运动，位于活塞与反渗透膜之间的海水室被自进水口流入的海水充满，活塞远离反渗透膜一侧的海水室中的海水不断从保压口排出，待活塞复位至海水室远离反渗透膜的一端时，一个海水淡化循环完成，此过程中转动机构转动一周。

本发明中的淡化器可固定在近海海底，当活塞在传动机构的带动下靠近反渗透膜运动时，活塞远离反渗透膜一侧的保压口将海水室与大海贯通，活塞运动过程中的驱动力一部分由传动机构带动，另一部分由海水压力提供；当活塞在传动机构的带动下远离反渗透膜运动时，活塞靠近反渗透膜一侧的进水口将海水室与大海贯通，活塞运动过程中的驱动力同样由传动机构和海水压力共同提供；此时传动机构所要提供的驱动力较低，所述淡化装置的适用场合被大幅拓宽。