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

背景技術(shù)：

世界范圍內(nèi)對(duì)飲用淡水、工業(yè)淡水及農(nóng)業(yè)淡水的不斷增長的需求導(dǎo)致對(duì)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(zhì)而實(shí)現(xiàn)的高鹽度水的凈化已可通過包括蒸餾或反滲透(RO)等在內(nèi)的多種方法來實(shí)現(xiàn)。此類方法從經(jīng)預(yù)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(fèi)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(zhuǎn)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(fā)出對(duì)環(huán)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(shè)備成本可能很高，但對(duì)高鹽度的水脫鹽的最大的持續(xù)費(fèi)用是能耗。在能效上小的改進(jìn)都會(huì)由于脫鹽系統(tǒng)通常處理大量的水而導(dǎo)致顯著的費(fèi)用節(jié)省。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的發(fā)明目的是提供一種海水處理系統(tǒng)，其利用太陽能將海水進(jìn)行電解，從而產(chǎn)生純度較高的淡水。

為實(shí)現(xiàn)所述發(fā)明目的，本實(shí)用新型提供一種海水處理系統(tǒng)，其包括過濾膜，其特征在于，還包括電解罐，其內(nèi)設(shè)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(gè)室，在第一個(gè)室內(nèi)設(shè)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(gè)室的進(jìn)水口，第二室還設(shè)置有淡水輸出口；第三個(gè)室內(nèi)設(shè)置有陰極，其由太陽能電源的負(fù)極提供負(fù)極性電源。

優(yōu)選地，海水處理系統(tǒng)還包括儲(chǔ)液槽，第一室和第三室通過閥門和管路連通于儲(chǔ)液槽。

優(yōu)選地，海水處理系統(tǒng)還包括升壓泵，其用于抽取儲(chǔ)液槽內(nèi)的電解液以對(duì)過濾膜進(jìn)行清洗。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的海水淡化系統(tǒng)利用太陽能將濃海水進(jìn)行電解，從而產(chǎn)生純度較高的淡水。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的海水淡化系統(tǒng)的組成示意圖；

圖2是本實(shí)用新型第二實(shí)施例提供的海水淡化系統(tǒng)的組成示意圖；

圖3是本實(shí)用新型第三實(shí)施例提供的海水淡化系統(tǒng)的組成示意圖；

圖4是本實(shí)用新型第三實(shí)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(shí)用新型第三實(shí)施例提供的能量回收裝置的第二種組成的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、 “豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)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(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“設(shè)置”、“相連”、“連接”應(yīng)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(gè)元件內(nèi)部的連通，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

第一實(shí)施例

圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的海水淡化系統(tǒng)的組成示意圖，如圖1所示，本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的海水淡化系統(tǒng)包括預(yù)處理裝置1，其用于對(duì)通過取水泵（未圖示）獲取的海水進(jìn)行預(yù)處理得到規(guī)定的水質(zhì)的海水。海水淡化系統(tǒng)還包括升壓泵4，其進(jìn)水口通過水管2連接于預(yù)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(jìn)水口，其用于對(duì)達(dá)到規(guī)定水質(zhì)的海水進(jìn)行升壓并提供給過濾膜27，過濾膜27用于對(duì)海水進(jìn)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(jìn)水口，第二端口連接于升壓泵的排水口。

本實(shí)用新型提供的海水淡化系統(tǒng)還包括電解罐16，其內(nèi)設(shè)置有一對(duì)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(gè)室，在第一個(gè)室內(nèi)設(shè)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(jìn)水口，第二個(gè)室下端設(shè)置有淡水輸出口；第三個(gè)室內(nèi)設(shè)置有陰極19B，其由太陽能電源Sc提供負(fù)極性電源。第一室和第三室通過閥門和管路連通于儲(chǔ)液槽24，與升壓泵20入水口相連的管路伸入到儲(chǔ)液槽24內(nèi)用于抽取溶液以對(duì)反滲透膜分離裝置5進(jìn)行逆洗。

當(dāng)在電解罐16內(nèi)的電極19施加直流電能時(shí)，則在陰極電極19B發(fā)生如下的反應(yīng)：

4H⁺+4e^-+(4OH^-)→2H₂+(4OH^-)

并在陽極電極19A發(fā)生如下的反應(yīng)：

2H₂O→4H⁺+O₂+4e^-

同時(shí)，溶液中含有的氯離子發(fā)生如下的反應(yīng)：

2Cl^-→Cl₂+2e^-

另外，該Cl₂與水進(jìn)行如下反應(yīng)：

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(chǎn)生次氯酸鈉溶液。當(dāng)需要對(duì)過濾膜27進(jìn)行清洗時(shí)，利用次氯酸鈉溶液對(duì)過濾膜27進(jìn)行逆洗，能夠容易地去掉難以剝離附著的堆積物。

第一實(shí)施例中，當(dāng)海水從第二室通過時(shí)，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(qū)動(dòng)離子交換樹指所吸附的離子穿過交換膜，其結(jié)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(shí)施例

圖2是本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的海水淡化系統(tǒng)的組成示意圖，如圖2所示，本實(shí)用新型第二實(shí)施例提供的海水淡化系統(tǒng)與第一實(shí)施提供的海水淡化系統(tǒng)不同的僅是，太陽能電源部分的組成不同，第一實(shí)施例中，太陽能沒有進(jìn)行存儲(chǔ)，如此，只要有太陽能時(shí)，就可產(chǎn)生淡水，若沒有太陽能時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)停止工作。第二實(shí)施提供的海水淡化系統(tǒng)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(zhuǎn)換為電能，所述光伏能源為設(shè)置在海面上的漂浮式光伏能源系統(tǒng)，如此不僅可以充分利用自然能源，還可以節(jié)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(chǔ)到充電電池Ec。充電器14包括MPPT控制電路，設(shè)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(fù)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(fù)極連接DC/DC轉(zhuǎn)換器的電源輸入端，可充電電池Ec的負(fù)極接陽極19B，可充電電池Ec的輸出電壓為U2，設(shè)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(shí)施例

圖3是本實(shí)用新型第三實(shí)施例提供的膜法海水淡化中過濾膜清洗系統(tǒng)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(yù)處理裝置1進(jìn)行預(yù)處理而調(diào)整為規(guī)定的水質(zhì)條件后，經(jīng)由海水供給管2向由電動(dòng)機(jī)M驅(qū)動(dòng)的高壓泵3供給。通過高壓泵3升壓的海水經(jīng)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(shí)，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?fù)Q向閥11的第一端口，電控?fù)Q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?fù)Q向閥11的第三端口經(jīng)管路連接于污水池。經(jīng)預(yù)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(jīng)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(jìn)水閥，海水經(jīng)閥門10只能流入能量回收裝置。能量回收裝置8能夠?qū)夂Ｋ哪芰哭D(zhuǎn)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(jīng)閥門9只能流出能量回收裝置。海水通過升壓泵6被進(jìn)一步升壓為達(dá)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(jīng)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(duì)海水進(jìn)行升壓并產(chǎn)生電能而失去能量的濃海水從能量回收裝置8經(jīng)濃海水排出管12排出。

本實(shí)用新型提供的海水淡化系統(tǒng)還包括穩(wěn)壓器13和DC/DC轉(zhuǎn)換器15，能量回收裝置產(chǎn)生的電能輸入穩(wěn)壓器13，穩(wěn)壓器13將能量回收裝置產(chǎn)生的直流電能進(jìn)行穩(wěn)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(fù)極連接DC/DC轉(zhuǎn)換器15的電源輸入端，設(shè)置二極管D1的目的是防止當(dāng)穩(wěn)壓器輸出的電壓U1較低時(shí)，充電充電器Ec給穩(wěn)壓器提供能源。

本實(shí)用新型提供的海水淡化系統(tǒng)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(zhuǎn)換為電能，所述光伏能源為設(shè)置在海面上的漂浮式光伏能源系統(tǒng)，如此不僅可以充分利用自然能源，還可以節(jié)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(chǔ)到充電電池Ec。充電器14包括MPPT控制電路，設(shè)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(fù)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(fù)極連接DC/DC轉(zhuǎn)換器的電源輸入端，可充電電池Ec的負(fù)極接公共端，可充電電池Ec的輸出電壓為U2，設(shè)置D2的目的是為了防止充電電池給充電器提供能源。設(shè)置D3的目的是為了在穩(wěn)壓器有穩(wěn)定的電壓輸出時(shí)，DC/DC轉(zhuǎn)換器將穩(wěn)壓器提供的直流電壓轉(zhuǎn)換為需要的各種直流電能，在穩(wěn)壓器輸出的直流電壓不足時(shí)，DC/DC轉(zhuǎn)換器將可充電電池Ec提供的直流電壓轉(zhuǎn)換為需要的各種直流電能，即，DC/DC轉(zhuǎn)換器將輸入的直流電能轉(zhuǎn)換為各種直流電能，如+24V、+48V、+110V、+220V等。本實(shí)用新型中，，如此，能量回收裝置產(chǎn)生的直流電經(jīng)穩(wěn)壓器輸出的電電壓在DC/DC轉(zhuǎn)換器的工作范圍內(nèi)時(shí)，就利用能量回收裝置產(chǎn)生的電能供電，如果穩(wěn)壓器13輸出的電壓不在DC/DC轉(zhuǎn)換器15的工作范圍內(nèi)時(shí)，就用可充電電池Ec供電，如此節(jié)省了能源。

本實(shí)用新型提供的海水淡化系統(tǒng)還包括電解罐16，其內(nèi)設(shè)置有一對(duì)電極19A和19B，所述電極利用DC/DC轉(zhuǎn)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?fù)Q向閥18的進(jìn)水口，電控?fù)Q向閥18的第一排水口連接通于電解罐16的進(jìn)液口，電控?fù)Q向閥的第二排水口連通于外部排水管，如此，當(dāng)電解罐16中的濃海水不滿時(shí)，將濃海水排入到電解罐16，當(dāng)電解罐16中的海水充滿時(shí)，能量回收裝置排出的濃海水經(jīng)電控?fù)Q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(gè)室，在第一個(gè)室內(nèi)設(shè)置陽極19A，其由DC/DC轉(zhuǎn)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(gè)室的入水口，第二個(gè)室下端設(shè)置有淡水輸出口；第三個(gè)室內(nèi)設(shè)置有陰極19B，其由DC/DC轉(zhuǎn)換器提供負(fù)極性電源。第一室和第三室通過閥門和管路連通于儲(chǔ)液槽24，與升壓泵20入水口相連的管路伸入到儲(chǔ)液槽24內(nèi)用于抽取溶液以對(duì)反滲透膜分離裝置5進(jìn)行逆洗。

本實(shí)用新型提供的海水淡化系統(tǒng)還包括升壓泵20和電控?fù)Q向閥17，其中，反滲透膜分離裝置5的淡水排水口經(jīng)管路連通于電控?fù)Q向閥17第一端口；與升壓泵20的進(jìn)液口連通的管路伸入到電解罐內(nèi)的底部；壓泵20的出液口經(jīng)管路連通于電控?fù)Q向閥17的第二端口；三通閥17的第三端口經(jīng)管路連通于淡水儲(chǔ)水罐或者儲(chǔ)水池。當(dāng)需要對(duì)反滲透膜分離裝置5進(jìn)行清洗時(shí)，使電控?fù)Q向閥17的第一端口和第二端口連通，使電控?fù)Q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(nèi)的溶液，以對(duì)反滲透膜分離裝置5進(jìn)行逆洗，逆洗后的污水排入到污水池中。

圖4是本實(shí)用新型第三實(shí)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(shí)用新型提供的能量回收裝置8包括水輪機(jī)（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(jī)的進(jìn)水口連接于電控?fù)Q向閥11的第二端口；水輪機(jī)的排水口連接于濃海水排水管12；活塞808活動(dòng)設(shè)置于液缸807內(nèi)；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(jī)的軸803固定于圓輪802的中心以使水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，圓輪也隨之旋轉(zhuǎn)；曲桿805的第二端活動(dòng)連通于圓輪802的偏離圓心的連接件804上，液缸807的底部設(shè)置有海水進(jìn)水口和高壓海水排水口，海水進(jìn)水口處設(shè)置有閥門10，高壓海水排水口處設(shè)置有單向閥門9；液缸的排水口經(jīng)閥門9連通于高壓泵6的進(jìn)水口，所述的圓輪802內(nèi)設(shè)置有鐵芯，圓輪內(nèi)的鐵芯上設(shè)置有轉(zhuǎn)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(cè)的鐵芯801上設(shè)置有三組定子繞組。第一個(gè)定子繞組的第一個(gè)引出端U₁接到二極管D7的正極，并接到二極管D4的負(fù)極；第二個(gè)定子繞組的第一個(gè)引出端V₁接到二極管D8的正極，并接到二極管D5的負(fù)極；第三個(gè)定子繞組的第一個(gè)引出端W₁接到二極管D9的正極，并接到二極管D6的負(fù)極；二極管D7、D8和D9的負(fù)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(gè)定子繞組的第二個(gè)引出端U₂接、第二個(gè)定子繞組的第二個(gè)引出端V₂和第三個(gè)定子繞組的第三個(gè)引出端W₂連接在一起，從而三個(gè)定子繞組接成Y形連接。

本實(shí)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(shí)，設(shè)活塞置于液缸的底部，這時(shí)給圓輪802內(nèi)的鐵芯上的轉(zhuǎn)子繞組加直流電壓，此時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組，即線圈內(nèi)產(chǎn)生了磁場，根據(jù)左手定則，鐵芯的一端相當(dāng)于N極，另一端相當(dāng)于S極，此時(shí)，在當(dāng)水輪機(jī)帶動(dòng)圓輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在定子的三個(gè)繞組（即線圈）上感應(yīng)出了交流電壓， 第一個(gè)定子繞組上產(chǎn)生的交流電壓經(jīng)二極管D7和D4整流變成直流電壓；第二個(gè)定子繞組上產(chǎn)生的交流電壓經(jīng)二極管D8和D5整流變成直流電壓；第三個(gè)定子繞組上產(chǎn)生的交流電壓經(jīng)二極管D93和D5整流變成直流電壓；三個(gè)直流電壓并聯(lián)后向外界供電。能量回收裝置工作后，轉(zhuǎn)子繞組上所加的直流電可以由定子繞組上所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓經(jīng)整流后提供。當(dāng)水輪機(jī)車帶動(dòng)圓輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，曲桿也跟著旋轉(zhuǎn)，曲桿帶動(dòng)連桿向上移動(dòng)，活塞808向液缸頂部移動(dòng)，閥門10打開，海水注入液缸807，圓輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了180度時(shí)，活塞808移動(dòng)到最上端，液缸807注滿了海水，接著，圓輪帶動(dòng)曲桿繼續(xù)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，曲桿帶動(dòng)連桿向下移動(dòng)，活塞808向氣缸底部移動(dòng)，閥門10關(guān)閉，閥門9打開，液缸9內(nèi)的海水加到高壓泵6的進(jìn)水口；圓輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了360度時(shí)，活塞808移動(dòng)到液缸的底端，液缸808內(nèi)的海水全部供給了高壓泵6。如此循環(huán)，在將海水升壓的同時(shí)，在三個(gè)定子繞組上產(chǎn)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(shí)用新型第三實(shí)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(shí)用新型第三實(shí)施例提供的能量回收裝置的第二種組成與第三實(shí)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(nèi)的鐵芯和轉(zhuǎn)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(jīng)水輪機(jī)產(chǎn)生了機(jī)械能，水輪機(jī)的軸帶圓輪802旋轉(zhuǎn)，圓輪802帶動(dòng)磁鐵旋轉(zhuǎn)從而在三個(gè)定子繞組中產(chǎn)生了電能，所述電能可以給高壓泵供給部分電能，圓輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，活塞808在液缸內(nèi)運(yùn)行，使海水進(jìn)行了升壓。

以上結(jié)合附圖，詳細(xì)說明了本實(shí)用新型的工作原理。但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，說明書僅是用于解釋權(quán)利要求書。但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于說明書。任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型批露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或者替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。