深管海水淡化装置的制作方法

1.本发明涉及一种海水淡化装置，具体涉及一种在浅海或一般海上使用的深管式海水淡化装置。


背景技术：

2.反渗透装置是目前比较成熟且使用比較普遍的海水淡化装置，而正渗透装置是新兴的海水淡化装置，它们都具有效率较高，设备投资较少等的优点。但是由于它们需要一套比较高的加压装置(反渗透装置所需的加压装置比正渗透装置更高)，因此它们还需要高压泵，高压管路，高压能量回收装置等成套的设备，大大提高了该装置的设备成本和运营成本。对此有一些发明者提出了改进措施，如：no. 201510772717.2的专利就提出了利用把海水抽入深井，利用深井的高水压产生的巨大压力使得反渗透装置能够工作，以致自动的进行海水淡化，达到节能的目的。但是该装置要在海岸边用盾构机竖向挖出一个几百米深的一个大井，工程量浩大，还要把海水抽进井里。本专利就是为了改进这些缺点，减少初次工程施工投资，以及减少日常运营成本而设计的。


技术实现要素：

3.为了克服前面所述的海水淡化装置的缺点，本发明通过理论探索与实验研究开发出一种不需要人为加高压系统的反渗透与正渗透的深管式海水淡化装置。
4.为了达到上述目标，本发明专利采用以下的技术方案：
5.本发明解决其技术问题所采用的技术原理，主要是所述的深管式海水淡化装置设在海面上，它有一条长长的深管，它的下部有一个反渗透或正渗透海水淡化构件，还有一个海水预处理构件；它们是利用深海水自然产生的高压，其压力必须大于让海水预处理构件加上反渗透或正渗透淡化构件正常工作所需要的压力，该装置便可以自动连续，低能耗地产生淡化水，此后只需小量能源把淡化水及浓海水分别抽上来便可。
5.本发明进一步的技术方案为：本发明的海水淡化装置，解决其技术问题所采用的技术方案，它包括一条足够长，足够深的大管，它深入海水中的垂直深度要达到或超过：或式中的hf或hz分别是该海水淡化器正常工作时，反渗透或正渗透过滤装置应放置的深度，py海水淡化预处理构件所需的压力，pf为反渗透构件所需的正常工作压力，pz为正渗透构件所需的正常工作压力，ρ，g分别为此处海水的密度和重力加速度，。
6.本发明进一步的技术方案为：当所述海水淡化装置设在浅海时，(水深少于上面[0005]条所述的hf或hz)，则需要在海底钻一个深井，并且深井里装着一个深管，该深管一部分埋藏在海底深井中，另一部分露出在上层海水中，直至海面。
[0007]
本发明进一步的技术方案为：当所述海水淡化装置设在较深的海洋时(水深不少于上面[0005]条所述的hf或hz)，整个深管都悬浮在海水中。
[0008]
本发明进一步的技术方案为：当所述海水淡化装置无论设在浅海或是较深的海
洋，该深管底部离海平面的深度不少于[0005]条所述的hf或hz。
[0009]
本发明的进一步的技术方案为：所述的深管海水淡化装置，一条总的深管，里面还包括一条淡水输水管、淡水潜水泵；一条浓海水输送管，浓水潜水泵等。
[0010]
本发明进一步的技术方案，所述的深管底部的内部有一个海水预处理装置，它们分别由陶瓷粗滤层，超滤构件以及纳滤构件所组成。
[0011]
本发明进一步的技术方案，当所述的深管置于浅海时，在靠近海底不远的深管外壁也装有一层陶瓷粗滤层。
[0012]
本发明进一步的技术方案，所述的深管海水淡化装置，它底部外壁装有一层陶瓷粗滤层。
[0013]
本发明进一步的技术方案，所述的深管海水淡化装置，它的最外层包裹有隔热材料层。
[0014]
本发明进一步的技术方案，所述的深管海水淡化装置，当过滤后的淡水被淡水潜水泵抽上海面，储存在淡水储存器中。
[0015]
本发明进一步的技术方案，所述的深管海水淡化装置，当过滤后剩下的浓海水被浓水排水泵抽送到海面。
[0016]
本发明进一步的技术方案，所述的深管海水淡化装置中，上述被淡化的水以及剩下的浓海水分别被储存在不同的容器中，这些容器都各自装有一个热交换器，以便把海洋深处较冷的海水温度交换到其它需要冷却的海水淡化装置中，(如自然温差能或太阳能海水淡化装置)，作为冷却之用，，以利于提高淡水出水率，以及减少能耗。
附图说明
[0017]
图1为本发明设在较浅的海边(海底深度小于[0005]条的hf或hz)，的一种结构示意图。
[0018]
图2为本发明设在较深的海洋(海洋深度大于[0005]条的hf或hz)，的一种结构示意图。
[0019][0020]
上述附图中标记的含义如下：它包括一条深管1，内含：陶瓷海水粗滤器2，进水管3，海水预处理器4，反渗透或正渗透海水淡化设备5，浓水排水泵6，淡水潜水泵7，淡水输水管8，浓海水输水管9，换热器10，淡水储存器11，管壁隔热层12。
具体实施方式
[0021]
以下先结合附图1，说明一下本发明设在较浅的海边的深管海水淡化装置的运行原理：由于设在浅海边，该处的海底深度达不到[0005]条的要求，而该处的海水最大压力不能使该淡化装置自动运行产生淡水，所以要在此处海底钻一个深孔，该孔的底部到平均海面的深度要求大于[0005]条的hf或hz的深度，一般来说，hf比hz要深，反渗透海水淡化设备的总深度hf达到400至800米，而正渗透海水淡化设备的总深度hz应该小于这一深度，但也不小于300米；达到达到并超过这样深海水的总压力便达到[0005] 条的要求；孔中埋一根深管1，该深管海水淡化装置就可以利用海水的总压力自动的把淡水从海水中分离出来。
[0022]
当[0021]所述的海水淡化装置开始工作时，首先海水通过深管中段的环形陶瓷海
水粗滤器2，进入环形进水管3，底部的陶瓷海水粗滤器2也开始进水，此时的海水已经初步得到过滤；然后这些水再经过海水预处理器4的进一步过滤(包括超滤、纳滤)，之后比较干净；此后这些干净的海水又被海水自然压入反渗透或正渗透海水淡化设备5中，海水在强大的压力下通过设备5脱盐分离出淡水和浓海水；它们分别被储存在两个水箱中。
[0023]
在淡水箱与浓海水箱中分别设有浓水排水泵6，淡水潜水泵7，它们把浓海水与淡水分别通过浓海水输水管9与淡水输水管8，输送到海面。这两个水泵除了抽水之外，还有使得海水淡化设备5的压力保持在一个大气压的作用，以使得整个淡化设备连续不断地工作。
[0024]
为了把深海的较冷水温较冷的温度传递到上述的热交换器10中，整个设备的深管外层都包裹有一层管壁隔热层12。
[0025]
淡水被抽到海面上的淡水储存器11中，该储存器还有一个热交换器10；同样浓海水输水管9在海面上也有一个热交换器10，它们的共同作用是把深海的较冷水温较冷的温度传递到其它需要冷却的海水淡化装置使用，(如被自然温差能或太阳能海水淡化装置使用)。
[0026]
附图2是该专利的另一种设计，这是应用在具有较深的海水中，该处的海底深度达到[0005]条的要求，而该处的海洋最大压力能使该淡化装置连续不断地自动运行产生淡水，该设备对比附图1的设备减少了海底钻井，也没有管中段的陶瓷海水粗滤器2，环形进水管3等设备。其余与附图1相似。它的整个深管淡化器都是悬浮在水中的。
[0027]
该专利的另一种设计，也是应用在具有较深的海水中，是比附图2的另一种更为简便的设计，该设计省去了长长的大深管2，代之以就搞一条长长的淡水输水管8，而浓水输水管9则直接输到该装置的下部用浓水排水泵6直接排到深海中。
[0028]
由采用于该深管海水淡化装置，它利用较深海水的天然压力，使得海水自动通过预处理装置及反渗透膜，不用耗费能源，只需要少量电能把淡水和浓海水从管底抽上海面，(比在陆地打一个同样深的淡水井，把水抽上地面的费用多一点点)。比传统的海水淡化装置节省了大量的能源。[0002]条所述的深井海水淡化装置虽然也达到了同样节能的目的，但是它却要用盾构机挖一个很深的深井，这样的淡化装置初始投资却很大，严重的限制了它的应用推广，本专利的初始投资却并不大，只要是沿海地区，都可以推广应用，有利于解决我国及世界越来与厉害的淡水缺乏的矛盾。