一種飲用水制備裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種飲用水制備裝置，尤其涉及一種基于在封閉體系下的功能半導(dǎo)體的熱電效應(yīng)，具有同時(shí)加熱蒸餾廢水和降溫冷凝水蒸氣的功能進(jìn)行飲用水制備的裝置，屬于凈水裝置領(lǐng)域。該系統(tǒng)采用功能半導(dǎo)體的Peltier?Seeback效應(yīng)，在通電條件下導(dǎo)體兩端面產(chǎn)生溫差，由熱端對(duì)污水進(jìn)行加熱，產(chǎn)生純凈水蒸氣，由冷端對(duì)水蒸氣進(jìn)行冷凝，從而得到高純度可供飲用的蒸餾水。該系統(tǒng)主體污水凈化單元采用封閉結(jié)構(gòu)，利用內(nèi)置的風(fēng)扇進(jìn)行空氣內(nèi)循環(huán)，交替經(jīng)過(guò)熱/冷面。此設(shè)計(jì)可有效減少系統(tǒng)與環(huán)境的交換熱能，減少能量損耗，提高能源利用率。
【專利說(shuō)明】
一種飲用水制備裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種飲用水制備裝置，屬于凈水裝置技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 水是人類生命之源，生存之本。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，水環(huán)境問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán) 重，水質(zhì)問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重影響了我們?nèi)祟惖恼Ｉ?。目前全球?.5億人無(wú)法獲得清潔用 水，提供安全飲用水一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)，也是人類最重要的目標(biāo)之一。以中國(guó)為例，目前全國(guó) 600多座城市中，又400多座城市缺水，100多座城市嚴(yán)重缺水，缺水城市分布由目前集中在 "三北"（東北、華北、西北)地區(qū)及東部沿海城市逐漸向全國(guó)蔓延。隨著人口的增加，全球的 水資源承載能力還將面臨更為嚴(yán)峻的考驗(yàn)。水危機(jī)將是21世影響全球經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主 要制約因素。
[0003] 在某些特殊領(lǐng)域，水資源的稀缺性更加凸顯對(duì)行業(yè)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的制約性。例 如船舶的海上作業(yè)，噸位較小的中小型漁船因擺放空間、連線配管、運(yùn)轉(zhuǎn)技術(shù)及經(jīng)費(fèi)的缺 乏，很少裝設(shè)海水淡化設(shè)備。又比如水資源在海島開(kāi)發(fā)中起著至關(guān)重要的作用。大多數(shù)島嶼 遠(yuǎn)離大陸，無(wú)過(guò)境客水，水資源的唯一來(lái)源是靠大氣降水補(bǔ)給。能否解決淡水資源供應(yīng)，是 關(guān)系到海島能否維持居民生活、進(jìn)行持續(xù)開(kāi)發(fā)的必備條件之一，是海島開(kāi)發(fā)必須解決的首 要問(wèn)題。
[0004] 因此，隨著水資源危機(jī)的問(wèn)題越來(lái)越突出，對(duì)廢水、污染水等不可飲用水的凈化達(dá) 到可飲用水的研究越發(fā)重要。傳統(tǒng)的水凈化方法主要有兩種:蒸餾法和過(guò)濾法，通過(guò)過(guò)濾來(lái) 凈化水的方法常用于大處理量的凈化裝置中，主要通過(guò)膜分離技術(shù)或者物理化學(xué)吸附技術(shù) 將進(jìn)水中的雜質(zhì)分離，從而獲取可飲用純凈水。然而通常膜分離技術(shù)具有以下問(wèn)題：（1)膜 污染導(dǎo)致透水率下降；（2)定期更換膜導(dǎo)致運(yùn)行成本高。
[0005] 蒸餾方式對(duì)水進(jìn)行凈化處理可以得到純凈的蒸餾水，但是傳統(tǒng)蒸餾方式存在以下 的不足:首先是速度慢，由于其多是通過(guò)對(duì)水進(jìn)行加熱，使其產(chǎn)生大量的水蒸汽，然后將凝 結(jié)后的水流匯集。因此需要比較大的加熱表面積來(lái)達(dá)到交大的處理量;其次，能量消耗大， 由于液態(tài)的水在變成水蒸汽時(shí)需要吸收大量的熱，但是當(dāng)水蒸汽凝結(jié)成液態(tài)的水時(shí)，又需 要釋放大量的熱，這些熱通常直接釋放到周圍環(huán)境，造大量的能量損失。
[0006] 針對(duì)能耗損失，有人提出了新的方式。如見(jiàn)專利號(hào)為US4216820的美國(guó)專利就提出 了一種關(guān)于熱交換設(shè)備的技術(shù)方案。然而額外的熱交換設(shè)備增加了設(shè)備成本。在美國(guó)專利 號(hào)US6481232中，揭示了由空氣濕氣的產(chǎn)生新鮮水。通過(guò)將熱和潮濕的氣候中的空氣在自空 氣調(diào)節(jié)裝置和除濕器中冷凝制備水蒸氣?？諝庹{(diào)節(jié)裝置以這樣的方式設(shè)置：當(dāng)外部空氣通 過(guò)裝置時(shí)，空氣調(diào)節(jié)裝置將從空氣中冷凝水蒸氣并且同時(shí)產(chǎn)生冷卻的空氣。在美國(guó)專利號(hào) US6684648中，揭示了在熱的和潮濕的氣候中從外部空氣提取新鮮水，使得在水資源稀缺的 偏遠(yuǎn)地區(qū)可得到新鮮的飲用水。便攜式和緊湊的裝置被設(shè)計(jì)為產(chǎn)生飲用水，包括使用紫外 線、臭氧、氯、活性炭和過(guò)濾器以及氟和氧添加劑，以為了味道和健康使飲用水更新鮮和含 礦物質(zhì)。為了更能量有效，水通過(guò)重力或在小的栗的輔助下流動(dòng)?？傻玫綔氐?、熱的、冷的或 冷碳酸飲用水或甚至用于其他用途的新鮮水。在W02004/027165A1中，揭示了空氣干燥器儀 器通過(guò)冷凝來(lái)自空氣濕氣的水蒸氣來(lái)產(chǎn)生飲用水。但該儀器不是能量節(jié)約的，且產(chǎn)生的水 太冷，并且它需要風(fēng)扇來(lái)產(chǎn)生新鮮水。W02007/009488A1揭示了 一種空氣冷卻方法，其中空 氣首先被初始冷卻劑（initial coolant)冷卻，且然后被主冷卻劑(primary coolant)冷 卻，以增強(qiáng)水的冷凝。該方法節(jié)約能量并且提高水的冷凝，該方法討論通過(guò)冷卻階段的能量 節(jié)約并且討論用于產(chǎn)生飲用水的冷卻劑。CN102510980B提出了一種使用作為露水飲用水、 熱水和干燥劑的發(fā)生器的能量節(jié)約且環(huán)境友好的多用途空氣調(diào)節(jié)裝置來(lái)生產(chǎn)新鮮的且冷 的空氣、露水飲用水、用于干燥器的熱空氣、用于沐浴或其他用途的熱水的方法和機(jī)器。該 系統(tǒng)包含氣冷式冷凝器、壓縮機(jī)、恒溫器、制冷劑等。
[0007] 此類裝置的主要局限在于冷凝水的產(chǎn)量受限于空氣中飽和水蒸氣的含量。當(dāng)環(huán)境 濕度較低（如:干燥氣候或者較冷的季節(jié)），冷凝水的產(chǎn)量將大幅度減少，能源利用率降低。 同時(shí)從上述一些專利的描述，當(dāng)仔細(xì)觀察時(shí)，可以得出沒(méi)有一項(xiàng)專利在利用空氣冷凝器(冷 卻機(jī))冷凝空氣中的水蒸氣產(chǎn)生冷凝飲用水的同時(shí)利用冷氣機(jī)的熱端所產(chǎn)生的熱能來(lái)加熱 廢水產(chǎn)生高溫飽和水蒸氣。此高溫飽和水蒸汽可被進(jìn)一步通過(guò)冷凝器冷端冷卻制備冷凝飲 用水。
[0008] 傳統(tǒng)的蒸餾一冷凝方法用來(lái)制備冷凝飲用水主要缺點(diǎn)在于能耗大。不論是加熱蒸 餾廢水和冷凝水蒸氣，或者是直接從空氣中冷凝水蒸氣，其能量傳輸都是單向線性的。即熱 量從高的一方傳到低的一方。如：
[0009] 丨：熱源-廢水-水蒸氣-環(huán)境(產(chǎn)生冷凝水）
[0010] 2:水蒸氣-冷凝器(產(chǎn)生冷凝水）
[0011] 在水蒸氣冷凝形成液態(tài)水時(shí)，釋放大量的熱。此熱量在上述過(guò)程1中被釋放到周圍 環(huán)境中，或者在上述過(guò)程2中在冷凝器的熱端以熱能的形式散發(fā)到周圍環(huán)境中。不論過(guò)程1 和2都造成了大量的能量損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種飲用水制備裝置，利用功能半 導(dǎo)體的Peltier-Seeback效應(yīng)，在通電條件下半導(dǎo)體兩端面產(chǎn)生溫差，廢水在半導(dǎo)體熱端的 熱源作用下形成飽和水蒸氣，飽和水蒸氣流動(dòng)到半導(dǎo)體冷端冷凝形成冷凝水；由水蒸氣冷 凝過(guò)程釋放的熱量通過(guò)半導(dǎo)體在電流的作用下輸送到半導(dǎo)體熱端，用來(lái)進(jìn)一步加熱廢水， 極大提高了能源利用率，充分地將水蒸氣冷凝成液態(tài)水過(guò)程中釋放的熱利用起來(lái)。
[0013] 本實(shí)用新型提供的飲用水制備裝置，包括封閉熱箱、蒸汽發(fā)生裝置、冷凝裝置;所 述封閉熱箱內(nèi)安裝有功能半導(dǎo)體和空氣循環(huán)裝置，所述功能半導(dǎo)體的熱端與蒸汽發(fā)生裝置 連接，其冷端與冷凝裝置連接;所述封閉熱箱內(nèi)設(shè)置有隔熱板，該隔熱板將封閉熱箱分隔成 相互連通的水蒸氣產(chǎn)生空間和水蒸氣冷凝空間，所述冷凝裝置位于所述水蒸氣冷凝空間 內(nèi)，所述蒸汽發(fā)生裝置位于所述水蒸氣產(chǎn)生空間內(nèi)，所述封閉熱箱上設(shè)置有進(jìn)水口和出水 口，該進(jìn)水口對(duì)應(yīng)于所述水蒸氣發(fā)生裝置設(shè)置;所述冷凝裝置的下方設(shè)置有冷凝水接水槽， 該冷凝水接水槽與所述封閉熱箱上的冷凝飲用水排出口連通。
[0014] 本實(shí)用新型利用功能半導(dǎo)體的Peltier-Seeback效應(yīng)，在通電條件下導(dǎo)體兩端面 產(chǎn)生溫差。廢水由導(dǎo)管導(dǎo)入與半導(dǎo)體熱端連接的蒸汽發(fā)生裝置，功能半導(dǎo)體熱端的熱源被 蒸汽發(fā)生裝置吸收，從而使得廢水蒸發(fā)形成飽和水蒸氣，空氣循環(huán)裝置提供空氣內(nèi)循環(huán)，循 環(huán)空氣將高溫飽和水蒸氣循環(huán)至半導(dǎo)體冷端的冷凝裝置，飽和水蒸氣在冷凝裝置上凝結(jié)成 冷凝水并落入靈凝水接水槽被收集后從冷凝飲用水排出口排出。半導(dǎo)體冷端在電流的作用 下從環(huán)境中吸收熱能并傳導(dǎo)到熱端，由水蒸氣冷凝過(guò)程釋放的熱量通過(guò)半導(dǎo)體在電流的作 用下輸送到半導(dǎo)體熱端，用來(lái)進(jìn)一步加熱廢水，極大提高了能源利用率。本實(shí)用新型采用的 冷凝系統(tǒng)能源利用率高、噪音小、產(chǎn)品壽命長(zhǎng)、運(yùn)行成本低。
[0015] 優(yōu)選地，所述蒸汽發(fā)生裝置一般采用多孔導(dǎo)熱鋁片，所述冷凝裝置通常采用多孔 散熱鋁片。
[0016] 為增強(qiáng)蒸發(fā)效果，所述多孔導(dǎo)熱鋁片內(nèi)放置有吸水凝膠，廢水由導(dǎo)管導(dǎo)入半導(dǎo)體 熱端的多孔導(dǎo)熱鋁片內(nèi)，并被放置在多孔導(dǎo)熱鋁片間隔中的吸水凝膠吸收，經(jīng)過(guò)充分吸收 廢水的處于膨脹狀態(tài)的吸水凝膠吸收來(lái)自熱端產(chǎn)生的熱源從而產(chǎn)生飽和水蒸氣，吸水凝膠 延長(zhǎng)廢水在多孔導(dǎo)熱錯(cuò)片表面的停留時(shí)間，提尚蒸發(fā)效率。
[0017] 冷凝水產(chǎn)率與功能報(bào)道提冷熱端溫差、空氣流速關(guān)系密切，所述功能半導(dǎo)體的冷 熱端溫差控制在10~70°C之間，輸入電流在0.1~5A之間，輸入電壓在6~24V之間；所述封 閉熱箱的內(nèi)循環(huán)空氣流速在〇. 〇 1~I 〇m3/mi η。
[0018] 所述蒸汽發(fā)生裝置與冷凝裝置在豎直方向上布置，所述蒸汽發(fā)生裝置位于所述冷 凝裝置上方，由于進(jìn)入蒸汽發(fā)生裝置的污水難以一次完全蒸發(fā)成水蒸氣，為避免未處理污 水污染冷凝裝置及冷凝水，所述隔熱板的兩端設(shè)置有擋水板，隔熱板與擋水板圍成污水接 水槽，該污水接水槽與所述水蒸氣產(chǎn)生空間的出水口連通，利用污水接水槽將未處理的污 水排出封閉熱箱。蒸汽發(fā)生裝置與冷凝裝置也可以水平布置，此時(shí)，進(jìn)入蒸汽發(fā)生裝置的污 水即使不能一次完全蒸發(fā)，多余的污水從蒸汽發(fā)生裝置中流出后也不會(huì)進(jìn)入冷凝裝置，因 此，可以不設(shè)置污水接水槽，經(jīng)由未處理污水落入封閉熱箱并由出水口排出。蒸汽發(fā)生裝置 與冷凝裝置的位置關(guān)系也不僅限于豎直布置或水平布置，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，只要 方便蒸汽發(fā)生裝置、冷凝裝置與功能半導(dǎo)體的連接，以及避免未處理污水進(jìn)入冷凝裝置即 可。
[0019] 為減少?gòu)U水蒸發(fā)過(guò)程中，固體顆粒在蒸氣發(fā)生裝置表面的覆蓋污染，有效提高蒸 發(fā)效率，本實(shí)用新型還包括用于去除水中懸浮固體顆粒的預(yù)處理模塊，所述預(yù)處理模塊出 水口與所述水蒸氣產(chǎn)生空間的進(jìn)水口連通，經(jīng)過(guò)預(yù)處理模塊處理的廢水中的固體顆粒大大 減少。
[0020] 所述預(yù)處理模塊包括沉淀室以及與所述沉淀室連接的第一過(guò)濾器，所述第一過(guò)濾 器出水口與所述水蒸氣產(chǎn)生空間的進(jìn)水口連通，第一過(guò)濾器內(nèi)一般填充有多孔過(guò)濾介質(zhì)， 廢水首先在沉淀室內(nèi)進(jìn)行沉淀，水力停留時(shí)間為0.01~2小時(shí)，沉淀后的廢水進(jìn)入第一過(guò)濾 器進(jìn)行過(guò)濾，第一過(guò)濾器內(nèi)的水力停留時(shí)間為0.01~2小時(shí)。
[0021] 為增加廢水在沉淀池內(nèi)的停留時(shí)間，所述沉淀池內(nèi)設(shè)置有折流板，折流板使得廢 水在沉淀池內(nèi)的移動(dòng)時(shí)間增長(zhǎng)，同時(shí)，折流板使得廢水自下而上流動(dòng)，從上部溢出進(jìn)入第一 過(guò)濾器。
[0022] 為進(jìn)一步去除冷凝水中的有害物質(zhì)，使得本實(shí)用新型輸出的水符合飲用標(biāo)準(zhǔn)，本 實(shí)用新型還包括用于去除冷凝水中的有害物質(zhì)的后處理模塊，所述后處理模塊的進(jìn)水口與 所述冷凝飲用水排出口連接。
[0023]所述后處理模塊包括第二過(guò)濾器以及與所述第二過(guò)濾器連接的冷凝水存儲(chǔ)箱，所 述第二過(guò)濾器進(jìn)水口與所述冷凝飲用水排出口連接，第二過(guò)濾器內(nèi)一般填充有過(guò)濾填充材 料，冷凝水經(jīng)第二過(guò)濾器過(guò)濾在蒸發(fā)冷凝過(guò)程中未能處理的有害物質(zhì)，如可揮發(fā)性有機(jī)物 等，經(jīng)第二過(guò)濾器過(guò)濾后的冷凝水進(jìn)入冷凝水存儲(chǔ)箱內(nèi)存儲(chǔ)，所述冷凝水存儲(chǔ)箱內(nèi)安裝有 紫外燈，利用紫外燈光進(jìn)行殺菌使冷凝水作為健康飲用水供應(yīng)。
[0024]本實(shí)用新型具有以下有益效果：
[0025] (1)本實(shí)用新型核心處理模塊采用蒸發(fā)冷凝模式，與現(xiàn)有的膜處理技術(shù)相比沒(méi)有 沒(méi)有膜污染等技術(shù)難題運(yùn)行簡(jiǎn)單，成本低廉。
[0026] (2)蒸發(fā)冷凝模塊利用熱電效應(yīng)功能半導(dǎo)體，同普通蒸發(fā)冷凝裝置相比，無(wú)需制冷 劑，可連續(xù)工作，沒(méi)有污染源沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件，不會(huì)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)效應(yīng)，沒(méi)有滑動(dòng)部件，是一種固體 片件，工作時(shí)沒(méi)有震動(dòng)、噪音、壽命長(zhǎng)，安裝容易。
[0027] (3)熱電效應(yīng)半導(dǎo)體同普通蒸發(fā)冷凝裝置相比，其冷端作為冷凝裝置的同時(shí)兼具 熱交換功能。冷端吸收水蒸氣冷凝釋放的熱能，傳輸?shù)桨雽?dǎo)體熱端用來(lái)循環(huán)加熱廢水。從結(jié) 構(gòu)上講無(wú)需額外的熱交換裝置，其半導(dǎo)體自身材料即作為廢水加熱裝置、水蒸氣冷凝裝置 和熱交換裝置。
[0028] 蒸發(fā)冷凝模塊中廢水的加熱蒸發(fā)和水蒸氣的冷凝是通過(guò)具有熱電（Peltier-Seeback)效應(yīng)的功能半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)的。在通電條件，功能半導(dǎo)體兩端產(chǎn)生溫差，其中冷端從周 圍環(huán)境中吸收熱量，在電流的作用下通過(guò)半導(dǎo)體自身傳導(dǎo)到半導(dǎo)體的熱端。此熱端用來(lái)加 熱廢水產(chǎn)生水蒸氣同時(shí)利用冷端冷凝水蒸氣產(chǎn)生可飲用冷凝水。水蒸氣冷凝過(guò)程中所釋放 的熱能被半導(dǎo)體冷端吸收，通過(guò)半導(dǎo)體傳導(dǎo)到熱端被重新利用加熱廢水。
[0029] (4)熱電效應(yīng)半導(dǎo)體是電流換能型片件，通過(guò)輸入電流的控制，可實(shí)現(xiàn)高精度的溫 度控制，再加上溫度檢測(cè)和控制手段，很容易實(shí)現(xiàn)遙控、程控、計(jì)算機(jī)控制，便于組成自動(dòng)控 制系統(tǒng)。本實(shí)用新型飲用水制備裝置的運(yùn)行參數(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)收集器由電腦實(shí)時(shí)監(jiān)控，并通過(guò) 控制輸入電流、電壓，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到最佳的蒸發(fā)冷凝過(guò)程。
[0030] (5)半導(dǎo)體制的單個(gè)元件的功率很小，但組合成電堆，用同類型的電堆串、并聯(lián)的 方法組合成系統(tǒng)的話，功率就可以做的很大，因此功率可以做到幾毫瓦到上萬(wàn)瓦的范圍，可 以適合不同范圍的飲用水制備需求。
[0031] (6)本實(shí)用新型在一個(gè)封閉空間（封閉熱箱)實(shí)現(xiàn)，水蒸氣的從熱端到冷端的傳輸 是在內(nèi)置風(fēng)扇的運(yùn)作下，在一個(gè)封閉體系中完成的，在蒸發(fā)冷凝的過(guò)程中不會(huì)同環(huán)境進(jìn)行 熱交換，減少了能量損耗。
[0032] (7)含有懸浮顆粒的污水首先通過(guò)預(yù)處理模塊過(guò)濾去除廢水中懸浮固體顆粒，減 少后續(xù)廢水蒸發(fā)過(guò)程中，固體顆粒在水蒸氣發(fā)生裝置表面的覆蓋污染，有效提高蒸發(fā)效率。 [0033] (8)后處理模塊進(jìn)一步處理冷凝水中含有的雜質(zhì)，如可揮發(fā)性有機(jī)溶解物，并通過(guò) 紫外光殺毒保證飲用水的安全性。
[0034] (9)本實(shí)用新型提供的飲用水制備裝置利用可再生清潔能源如太陽(yáng)能等作為能源 驅(qū)動(dòng)力，適合傳統(tǒng)能源如電力等缺乏地區(qū)。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1為本實(shí)用新型所述預(yù)處理模塊示意圖；
[0036]圖2是本實(shí)用新型所述蒸發(fā)冷凝模塊示意圖；
[0037]圖3是本實(shí)用新型所述后處理模塊示意圖；
[0038] 圖4是本實(shí)用新型運(yùn)行模塊示意圖；
[0039] 圖5是冷凝水產(chǎn)率與溫差、風(fēng)速的關(guān)系圖。
[0040] 圖中：11-第一進(jìn)水口，12-沉淀室，13-折流板，14-第一出水口，15-第二進(jìn)水口， 16-第一過(guò)濾器，17-多孔過(guò)濾介質(zhì)，18-第二出水口；
[0041 ] 21-封閉熱箱，22-風(fēng)扇/鼓風(fēng)機(jī)，23-第三進(jìn)水口，24-傳熱片，25-水蒸氣產(chǎn)生空間， 26-多孔導(dǎo)熱鋁片，27-擋水板，28-第三出水口，29-隔熱板，210-水蒸氣冷凝空間，211-第一 冷凝飲用水排出口，212-多孔散熱鋁片，213-冷凝水接水槽，214-功能半導(dǎo)體；
[0042] 31-第四進(jìn)水口，32-第二過(guò)濾器，33-過(guò)濾填充材料，34-第二冷凝飲用水排出口， 35-第五進(jìn)水口，36-冷凝水存儲(chǔ)箱，37-紫外燈，38-第三冷凝飲用水排出口；
[0043] 41-預(yù)處理模塊，42-蒸發(fā)冷凝模塊，43-后處理模塊，44-電源，45-溫度感應(yīng)儀外部 接線，46-濕度感應(yīng)儀外部接線，47-風(fēng)速感應(yīng)儀外部接線，48-電流監(jiān)控外部接線，49-數(shù)據(jù) 收集器，410-中央控制計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】 [0044] 實(shí)施例一：
[0045]如圖4所示，本實(shí)用新型包括與處理模塊41、蒸發(fā)冷凝模塊42、后處理模塊43。
[0046] 如圖1所示，預(yù)處理模塊41包括沉淀室12和第一過(guò)濾器16,沉淀室12設(shè)置有第一進(jìn) 水口 11、第一出水口 14，沉淀室12內(nèi)設(shè)置有折流板13，第一過(guò)濾器16設(shè)置有第二進(jìn)水口 15、 第二出水口 18,第一過(guò)濾器16內(nèi)填充有多孔過(guò)濾介質(zhì)17,多孔過(guò)濾介質(zhì)17包括但不僅限于： 石英砂，植物纖維，人工過(guò)濾網(wǎng)等。沉淀室12的第一出水口 14與第一過(guò)濾器16的第二進(jìn)水口 15連接，第二出水口 18與蒸發(fā)冷凝模塊42的第三進(jìn)水口 23連接。
[0047]如圖2所示，蒸發(fā)冷凝模塊42包括封閉熱箱21、風(fēng)扇/鼓風(fēng)機(jī)22、功能半導(dǎo)體214、多 孔導(dǎo)熱鋁片26、多孔散熱鋁片212,多孔導(dǎo)熱鋁片26內(nèi)放置有吸水凝膠。蒸汽發(fā)生裝置，如多 孔導(dǎo)熱鋁片26(蒸汽發(fā)生裝置也可采用其他導(dǎo)熱材料），通過(guò)傳熱片24與功能半導(dǎo)體214的 熱端連接，必要時(shí)可設(shè)置導(dǎo)熱硅膠，冷凝裝置，如多孔散熱鋁片212(冷凝裝置也可采用其他 散熱材料），通過(guò)傳熱片24與功能半導(dǎo)體214的冷端連接，必要時(shí)也可設(shè)置導(dǎo)熱硅膠。結(jié)合圖 4,功能半導(dǎo)體214的兩極分別與外部直流電源44的電極連接。封閉熱箱21被隔熱板29分隔 成水蒸氣產(chǎn)生空間25和水蒸氣冷凝空間210,水蒸氣產(chǎn)生空間25和水蒸氣冷凝空間210首尾 相通;功能半導(dǎo)體214放置在隔熱板29中間。蒸汽發(fā)生裝置位于水蒸氣產(chǎn)生空間25內(nèi)，冷凝 裝置位于水蒸氣冷凝空間210內(nèi)。風(fēng)扇/鼓風(fēng)機(jī)22設(shè)置在封閉熱箱21內(nèi)，圖2中示出，風(fēng)扇/鼓 風(fēng)機(jī)22位于水蒸氣產(chǎn)生空間25、設(shè)置在隔熱板29的一端，這樣設(shè)置使得風(fēng)扇/鼓風(fēng)機(jī)22直接 對(duì)著多孔導(dǎo)熱鋁片26產(chǎn)生的飽和水蒸氣吹，提高循環(huán)效率;風(fēng)扇/鼓風(fēng)機(jī)22與外部交流電源 導(dǎo)接。水蒸氣發(fā)生空間25設(shè)置有第三進(jìn)水口 23、第三出水口 28，第三進(jìn)水口 23對(duì)應(yīng)多孔導(dǎo)熱 鋁片26設(shè)置，使得水從第三進(jìn)水口 23流向多孔導(dǎo)熱鋁片26。從圖2還可以看出，隔熱板29的 兩端設(shè)置有擋水板27,流經(jīng)多孔導(dǎo)熱鋁片26的水并不會(huì)全部蒸發(fā)掉，部分水從多孔導(dǎo)熱鋁 片26流入由隔熱板29與擋水板27的圍成的水槽中，該水槽與第三出水口 28連通。多孔散熱 鋁片212的下方設(shè)置有冷凝水接水槽213,冷凝水接水槽213的兩端設(shè)置有擋水板27,放置冷 凝水從冷凝水接水槽213中溢出，冷凝水接水槽213與封閉熱箱21上的第一冷凝飲用水排出 口 211連通。
[0048]從圖2可以看出，多孔導(dǎo)熱鋁片26與多孔散熱鋁片212在垂直方向上布置，多孔散 熱鋁片212位于多孔導(dǎo)熱鋁片26的下方，但實(shí)際上，多孔導(dǎo)熱鋁片26與多孔散熱鋁片212也 可以在水平方向上布置，那么此時(shí)，多孔散熱鋁片212的下方仍然需要布置冷凝水接水槽以 收集冷凝水，而多孔導(dǎo)熱鋁片26的下方則可以不再設(shè)置多余污水收集裝置，可任由未蒸發(fā) 的多余污水直接落在封閉熱箱21內(nèi)并從第三出水口 28流出，因?yàn)榇藭r(shí)只要多余污水及時(shí)從 封閉熱箱21中排出，就不會(huì)污染多孔散熱鋁片212;當(dāng)然，從有益設(shè)計(jì)角度來(lái)說(shuō)，還是應(yīng)當(dāng)在 多孔導(dǎo)熱鋁片26的下方設(shè)置類似于由隔熱板、擋水板圍成的多余污水收集裝置，收集多余 污水并從第三出水口 28排出，避免多余污水四溢。
[0049]如圖3所示，后處理模塊43包括第二過(guò)濾器32、冷凝水存儲(chǔ)箱36。第二過(guò)濾器32內(nèi) 填充有過(guò)濾填充材料33,過(guò)濾填充材料33包括但不限于活性炭等。第二過(guò)濾器的第四進(jìn)水 口 31與第一冷凝飲用水排出口 211連接，第二過(guò)濾器的第二冷凝飲用水排出口 34與冷凝水 存儲(chǔ)箱36的第五進(jìn)水口 35連接，冷凝水存儲(chǔ)箱36還設(shè)置有第三冷凝飲用水排出口，冷凝水 存儲(chǔ)箱36內(nèi)設(shè)置有紫外燈37。
[0050]如圖4所示，本實(shí)用新型還可以設(shè)計(jì)成自動(dòng)化裝置，水蒸氣發(fā)生空間25與水蒸氣冷 凝空間210分別安裝有溫度感應(yīng)儀、濕度感應(yīng)儀和風(fēng)速感應(yīng)儀，針對(duì)功能半導(dǎo)體還設(shè)置有電 流監(jiān)控儀，通過(guò)溫度感應(yīng)儀外部接線45、濕度感應(yīng)儀外部接線46、風(fēng)速感應(yīng)儀外部接線47、 電流監(jiān)控外部接線48連接到外部數(shù)據(jù)芯片，即數(shù)據(jù)收集器49,數(shù)據(jù)收集器49與中央控制計(jì) 算機(jī)連接，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行參數(shù)，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)流經(jīng)功能半導(dǎo)體的電流、封閉箱體內(nèi)循 環(huán)空氣流速等進(jìn)行控制。通過(guò)自主編寫的基于Labview中央程序?qū)崟r(shí)控制系統(tǒng)控制內(nèi)循環(huán) 空氣流動(dòng)速率，控制廢水蒸餾揮發(fā)和水蒸氣冷凝速率，同時(shí)利用實(shí)時(shí)反饋機(jī)制控制輸入電 流達(dá)到最佳冷熱面溫差，從而獲取最佳能源利用率和純凈水產(chǎn)率。該系統(tǒng)可由太陽(yáng)能板和 蓄電池電池組進(jìn)行供電。功能半導(dǎo)體的冷熱端溫差控制在10~70°C之間，輸入電流在0.1~ 5A之間，輸入電壓在6~24V之間，封閉熱箱的內(nèi)循環(huán)空氣流速在0.01~IOmVmin。
[00511本實(shí)用新型工作過(guò)程如下：
[0052]功能半導(dǎo)體通電。廢水首先進(jìn)入預(yù)處理模塊41中的沉淀室12,廢水從底部經(jīng)過(guò)折 流板13,然后廢水自下而上流動(dòng)，從上部溢出進(jìn)入第一過(guò)濾器16。廢水自上而下通過(guò)重力作 用經(jīng)過(guò)第一過(guò)濾器16后流入蒸發(fā)冷凝模塊42中的水蒸氣產(chǎn)生空間25。廢水流經(jīng)多孔導(dǎo)熱鋁 片26，被其中吸水凝膠吸收并被加熱產(chǎn)生水蒸氣，多余廢水經(jīng)由第三出水口 28排出。水蒸氣 產(chǎn)生空間25中的飽和水蒸氣被風(fēng)扇/鼓風(fēng)機(jī)22產(chǎn)生的氣流帶入水蒸氣冷凝空間210。水蒸氣 在多孔散熱鋁片212表面冷凝形成冷凝水，并流入冷凝水接水槽213中，經(jīng)由第一冷凝飲用 水排出口211流出，并進(jìn)入后處理模塊43。冷凝水進(jìn)一步經(jīng)過(guò)第二過(guò)濾器32,濾除在前序步 驟未能處理的有害物質(zhì)，最終存儲(chǔ)在冷凝水存儲(chǔ)室36中，紫外燈光進(jìn)行殺菌處理使冷凝水 作為健康飲用水供應(yīng)。
[0053] 實(shí)施例二：
[0054]以還有10g/l氯化鈉的自來(lái)水作為廢水，直接導(dǎo)入蒸發(fā)冷凝模塊42。在輸入電壓 12v，輸入電流0.5A，風(fēng)扇產(chǎn)生的空氣流速為0.05m3/min的控制條件下，得到蒸發(fā)冷凝模塊 42的功能半導(dǎo)體兩端溫差為35°C，在此條件下得到的冷凝水產(chǎn)率為0.135L/h，所生產(chǎn)的冷 凝水電導(dǎo)率<0 · 01mS/cm〇
[0055] 實(shí)施例三：
[0056]首先將廢水經(jīng)過(guò)預(yù)處理模塊41去除懸浮固體顆粒，在沉淀室12中的水力停留時(shí)間 為0.5小時(shí)，后經(jīng)過(guò)第一過(guò)濾器16中填裝的多孔過(guò)濾介質(zhì)17(石英砂)進(jìn)一步過(guò)濾固體懸浮 顆粒。其中廢水在第一過(guò)濾器16內(nèi)的水力停留時(shí)間為0.5小時(shí)。在第二出水口 18出測(cè)得得ss 含量由最初得90mg/L減少到21mg/L。廢水進(jìn)入蒸發(fā)冷凝模塊42,在不同得溫差、循環(huán)風(fēng)速的 條件下得到不同冷凝水的產(chǎn)率。冷凝水產(chǎn)率與溫差、風(fēng)速的關(guān)系圖5所示。冷凝水經(jīng)過(guò)后處 理模塊43進(jìn)一步處理，冷凝水在第二過(guò)濾器3 2中的水力停留時(shí)間為0.5小時(shí)，其中填充的過(guò) 濾填充材料33活性炭進(jìn)一步凈化冷凝水，吸附過(guò)濾冷凝水中殘留的物質(zhì)。過(guò)濾后冷凝水存 儲(chǔ)在冷凝水存儲(chǔ)箱36內(nèi)存儲(chǔ)48小時(shí)后測(cè)的水質(zhì)如表1所示：
[0057] 表1:冷凝水水質(zhì)
[0059]以上所述僅為本發(fā)明的一些實(shí)施例，并不限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變 換的方式所獲得的技術(shù)方案，或者在本發(fā)明基礎(chǔ)上對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技 術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。因此，在不偏離本發(fā)明的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均落在 本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種飲用水制備裝置，其特征在于:包括封閉熱箱、蒸汽發(fā)生裝置、冷凝裝置;所述封 閉熱箱內(nèi)安裝有功能半導(dǎo)體和空氣循環(huán)裝置，所述功能半導(dǎo)體的熱端與蒸汽發(fā)生裝置連 接，其冷端與冷凝裝置連接;所述封閉熱箱內(nèi)設(shè)置有隔熱板，該隔熱板將封閉熱箱分隔成相 互連通的水蒸氣產(chǎn)生空間和水蒸氣冷凝空間，所述冷凝裝置位于所述水蒸氣冷凝空間內(nèi)， 所述蒸汽發(fā)生裝置位于所述水蒸氣產(chǎn)生空間內(nèi)，所述封閉熱箱上設(shè)置有進(jìn)水口和出水口， 該進(jìn)水口對(duì)應(yīng)于所述水蒸氣發(fā)生裝置設(shè)置;所述冷凝裝置的下方設(shè)置有冷凝水接水槽，該 冷凝水接水槽與所述封閉熱箱上的冷凝飲用水排出口連通。2. 如權(quán)利要求1所述的飲用水制備裝置，其特征在于:所述蒸汽發(fā)生裝置為多孔導(dǎo)熱鋁 片，所述冷凝裝置為多孔散熱鋁片。3. 如權(quán)利要求2所述的飲用水制備裝置，其特征在于:所述多孔導(dǎo)熱鋁片內(nèi)放置有吸水 凝膠。4. 如權(quán)利要求1所述的飲用水制備裝置，其特征在于:所述功能半導(dǎo)體的冷熱端溫差控 制在10~70°C之間，輸入電流在0.1~5A之間，輸入電壓在6~24V之間；所述封閉熱箱的內(nèi) 循環(huán)空氣流速在0.01~l〇m 3/min。5. 如權(quán)利要求1所述的飲用水制備裝置，其特征在于:所述蒸汽發(fā)生裝置與冷凝裝置在 豎直方向上布置，所述蒸汽發(fā)生裝置位于所述冷凝裝置上方，所述隔熱板的兩端設(shè)置有擋 水板，隔熱板與擋水板圍成污水接水槽，該污水接水槽與所述水蒸氣產(chǎn)生空間的出水口連 通。6. 如權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述的飲用水制備裝置，其特征在于:還包括用于去除 水中懸浮固體顆粒的預(yù)處理模塊，所述預(yù)處理模塊出水口與所述水蒸氣產(chǎn)生空間的進(jìn)水口 連通。7. 如權(quán)利要求6所述的飲用水制備裝置，其特征在于:所述預(yù)處理模塊包括沉淀室以及 與所述沉淀室連接的第一過(guò)濾器，所述第一過(guò)濾器出水口與所述水蒸氣產(chǎn)生空間的進(jìn)水口 連通。8. 如權(quán)利要求7所述的飲用水制備裝置，其特征在于:所述沉淀池內(nèi)設(shè)置有折流板。9. 如權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述的飲用水制備裝置，其特征在于:還包括用于去除 冷凝水中的有害物質(zhì)的后處理模塊，所述后處理模塊的進(jìn)水口與所述冷凝飲用水排出口連 接。10. 如權(quán)利要求9所述的飲用水制備裝置，其特征在于:所述后處理模塊包括第二過(guò)濾 器以及與所述第二過(guò)濾器連接的冷凝水存儲(chǔ)箱，所述第二過(guò)濾器進(jìn)水口與所述冷凝飲用水 排出口連接。
【文檔編號(hào)】C02F9/10GK205676175SQ201620592253
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日 公開(kāi)號(hào)201620592253.7, CN 201620592253, CN 205676175 U, CN 205676175U, CN-U-205676175, CN201620592253, CN201620592253.7, CN205676175 U, CN205676175U
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