本發(fā)明涉及海洋海水淡化領(lǐng)域，具體而言，涉及一種清潔能源海水淡化及制鹽系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

世界上淡水資源不足，已成為人們?nèi)找骊P(guān)切的問(wèn)題。海水淡化已經(jīng)成為解決全球水資源危機(jī)的重要途徑。

目前，全球海水淡化日產(chǎn)量約3500萬(wàn)立方米左右，其中80％用于飲用水，解決了1億多人的供水問(wèn)題，即世界上1/50的人口靠海水淡化提供飲用水。全球有海水淡化廠1.3萬(wàn)多座，海水淡化作為淡水資源的替代與增量技術(shù)，愈來(lái)愈受到世界上許多沿海國(guó)家的重視；全球直接利用海水作為工業(yè)冷卻水總量每年約6000億立方米左右替代了大量寶貴的淡水資源；全世界每年從海洋中提鹽5000萬(wàn)噸、鎂及氧化鎂260多萬(wàn)噸、溴20萬(wàn)噸等。海水淡化需要大量能量，所以在不富裕的國(guó)家經(jīng)濟(jì)效益并不高。

海水淡化技術(shù)就是將鹽水和水份分分離的技術(shù)，目前有十多種方法，最主要的包括海水凍結(jié)法、電滲析法、蒸餾法、反滲透法以及碳酸銨離子交換法，目前應(yīng)用反滲透膜法及蒸餾法是市場(chǎng)中的主流。

中國(guó)海水淡化雖基本具備了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展條件，但經(jīng)濟(jì)性是決定其廣泛應(yīng)用的重要因素。在國(guó)內(nèi)，“成本和投資費(fèi)用過(guò)高，能源消耗嚴(yán)重”，一直被視為是海水淡化難以大膽使用的主要問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種清潔能源海水淡化及制鹽系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中海水淡化成本過(guò)高、能源消耗嚴(yán)重的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種清潔能源海水淡化及制鹽系統(tǒng)，其包括：清潔能源發(fā)電單元；電脫鹽單元，電脫鹽單元與清潔能源發(fā)電單元電連接；反滲透裝置，電脫鹽單元的海水出口管道與反滲透裝置的海水進(jìn)口管道相連；以及制鹽單元，制鹽單元的濃水進(jìn)口管道分別與電脫鹽單元的濃水出口管道、反滲透裝置的濃水出口管道相連。

進(jìn)一步地，電脫鹽單元為并聯(lián)設(shè)置的多個(gè)。

進(jìn)一步地，電脫鹽單元包括：脫鹽罐，脫鹽罐的海水出口管道與反滲透裝置的海水進(jìn)口管道相連；整流裝置，整流裝置與脫鹽罐電連接，清潔能源發(fā)電單元與整流裝置電連接。

進(jìn)一步地，系統(tǒng)還包括反清洗單元，反清洗單元的進(jìn)水管道與反滲透裝置的淡水出口管道相連，反清洗單元的出水管道分別與脫鹽罐的反清洗水進(jìn)口管道和反滲透裝置的反清洗水進(jìn)口管道相連。

進(jìn)一步地，脫鹽罐設(shè)置有陽(yáng)極電極和陰極電極，整流裝置設(shè)置有正電極和負(fù)電極；當(dāng)電脫鹽單元處于脫鹽狀態(tài)時(shí)，陽(yáng)極電極與正電極相連，陰極電極與負(fù)電極相連；當(dāng)電脫鹽單元處于反清洗狀態(tài)時(shí)，陽(yáng)極電極與負(fù)電極相連，陰極電極與正電極相連。

進(jìn)一步地，反清洗單元包括：貯水罐，貯水罐的進(jìn)水管道與反滲透裝置的淡水出口管道相連；電脫鹽清洗泵，電脫鹽清洗泵的進(jìn)水管道與貯水罐的出水管道相連，電脫鹽清洗泵的出水管道與脫鹽罐的反清洗水進(jìn)口管道相連；反滲透清洗泵，反滲透清洗泵的進(jìn)水管道與貯水罐的出水管道相連，反滲透清洗泵的出水管道與反滲透裝置的反清洗水進(jìn)口管道相連。

進(jìn)一步地，清潔能源發(fā)電單元為風(fēng)能發(fā)電單元、太陽(yáng)能集熱發(fā)電單元或者光伏發(fā)電單元。

進(jìn)一步地，系統(tǒng)還包括：沉淀池；過(guò)濾裝置，過(guò)濾裝置的海水出口管道與電脫鹽單元的海水進(jìn)口管道相連，過(guò)濾裝置的海水進(jìn)口管道與沉淀池的海水出口管道相連。

進(jìn)一步地，制鹽單元包括：收集罐，收集罐的濃水進(jìn)口管道分別和電脫鹽單元的濃水出口管道、反滲透裝置的濃水出口管道相連；蒸發(fā)單元，蒸發(fā)單元的濃水進(jìn)口管道與收集罐的濃水出口管道相連；干燥裝置，干燥裝置的進(jìn)口管道與蒸發(fā)單元的鹽漿出口管道相連；以及太陽(yáng)能集熱單元，太陽(yáng)能集熱單元用于向蒸發(fā)單元提供熱量。

進(jìn)一步地，太陽(yáng)能集熱單元包括：導(dǎo)熱油泵，導(dǎo)熱油泵的進(jìn)油管道與蒸發(fā)單元的出油管道相連；槽式集熱場(chǎng)，槽式集熱場(chǎng)的進(jìn)油管道與導(dǎo)熱油泵的出油管道相連，槽式集熱場(chǎng)的出油管道與蒸發(fā)單元的進(jìn)油管道相連。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，提供了一種清潔能源海水淡化及制鹽系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括清潔能源發(fā)電單元、電脫鹽單元、反滲透裝置以及制鹽單元，電脫鹽單元與清潔能源發(fā)電單元電連接；電脫鹽單元的海水出口管道與反滲透裝置的海水進(jìn)口管道相連；制鹽單元的濃水進(jìn)口管道分別和電脫鹽單元的濃水出口管道、反滲透裝置的濃水出口管道相連。

上述清潔能源海水淡化及制鹽系統(tǒng)，利用清潔能源發(fā)電單元能夠向電脫鹽單元供電，將電脫鹽單元的電化學(xué)脫鹽與反滲透裝置的膜分離技術(shù)相結(jié)合，是一種可持續(xù)發(fā)展的海水淡化技術(shù)，在高效淡化海水的基礎(chǔ)上，能夠有效解決海水淡化過(guò)程中的能源消耗高、濃鹽水排放和投資成本過(guò)高的問(wèn)題。同時(shí)，利用制鹽單元還能夠?qū)⒎蛛x出來(lái)的濃水進(jìn)行處理，制備工業(yè)鹽，進(jìn)一步回收了海水中的鹽類(lèi)資源。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的清潔能源海水淡化及制鹽系統(tǒng)示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

10、清潔能源發(fā)電單元；20、電脫鹽單元；21、脫鹽罐；22、整流裝置；30、反滲透裝置；40、制鹽單元；41、收集罐；42、蒸發(fā)單元；43、干燥裝置；44、太陽(yáng)能集熱單元；441、導(dǎo)熱油泵；442、槽式集熱場(chǎng)；50、反清洗單元；51、貯水罐；52、電脫鹽清洗泵；53、反滲透清洗泵；60、沉淀池；70、過(guò)濾裝置。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)描述，這些實(shí)施例不能理解為限制本申請(qǐng)所要求保護(hù)的范圍。

正如背景技術(shù)部分所描述的，現(xiàn)有技術(shù)中的海水淡化成本過(guò)高、能源消耗嚴(yán)重。

為了解決這一問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種清潔能源海水淡化及制鹽系統(tǒng)，如圖1所示，其包括：清潔能源發(fā)電單元10、電脫鹽單元20、反滲透裝置30以及制鹽單元40，電脫鹽單元20與清潔能源發(fā)電單元10電連接；電脫鹽單元20的海水出口管道與反滲透裝置30的海水進(jìn)口管道相連；制鹽單元40的濃水進(jìn)口管道分別與電脫鹽單元20的濃水出口管道、反滲透裝置30的濃水出口管道相連。

在實(shí)際的操作過(guò)程中，海水通過(guò)管道進(jìn)入電脫鹽單元20，電脫鹽單元20通過(guò)清潔能源發(fā)電單元10獲取電能。海水進(jìn)入電脫鹽單元20后在陰、陽(yáng)電極之間流動(dòng)時(shí)受到電場(chǎng)力的作用，水中帶電粒子分別向帶相反電荷的電極遷移，被電極吸附并儲(chǔ)存在雙電層內(nèi)。通過(guò)電極表面富集濃縮，最終實(shí)現(xiàn)海水中鹽與水的分離。完成電化學(xué)脫鹽的海水進(jìn)入反滲透裝置30，水分子不斷地透過(guò)膜，經(jīng)過(guò)產(chǎn)水流道流入中心管，然后在一端流出水中的雜質(zhì)，如離子、有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等，被截留在膜的進(jìn)水側(cè)，然后在濃水出水端流出，從而達(dá)到海水深度分離凈化目的，除鹽率能夠達(dá)到99.8％。合格后的水即可經(jīng)管道輸送到城市淡水管網(wǎng)。制鹽單元40能夠?qū)㈦娒擕}單元20和反滲透裝置30出來(lái)的濃水進(jìn)行脫水制鹽，以進(jìn)一步回收海水中的鹽類(lèi)資源。

上述清潔能源海水淡化及制鹽系統(tǒng)，利用清潔能源發(fā)電單元能夠向電脫鹽單元供電，將電脫鹽單元的電化學(xué)脫鹽與反滲透裝置的膜分離技術(shù)相結(jié)合，是一種可持續(xù)發(fā)展的海水淡化技術(shù)，在高效淡化海水的基礎(chǔ)上，能夠有效解決海水淡化過(guò)程中的能源消耗高、濃鹽水排放和投資成本過(guò)高的問(wèn)題。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖1所示，電脫鹽單元20包括脫鹽罐21和整流裝置22，脫鹽罐21的海水出口管道與反滲透裝置30的海水進(jìn)口管道相連；整流裝置22與脫鹽罐21電連接，清潔能源發(fā)電單元10與整流裝置22電連接。整流裝置22能夠?qū)⑶鍧嵞茉窗l(fā)電單元10產(chǎn)生的交流電變壓整流為直流電提供給脫鹽罐21，海水在脫鹽罐21中的電場(chǎng)作用下完成電化學(xué)脫鹽。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖1所示，系統(tǒng)還包括反清洗單元50，反清洗單元50的進(jìn)水管道與反滲透裝置30的淡水出口管道相連，反清洗單元50的出水管道分別與脫鹽罐21的反清洗水進(jìn)口管道、反滲透裝置30的反清洗水進(jìn)口管道相連。當(dāng)電脫鹽單元20中的脫鹽罐21的電極達(dá)到吸附飽和時(shí)，利用反清洗單元50能夠?qū)γ擕}罐21進(jìn)行反清洗再生使之恢復(fù)功效。當(dāng)反滲透裝置30受到污染，出水指標(biāo)不能滿(mǎn)足要求時(shí)，也可以利用反清洗單元50對(duì)其進(jìn)行清洗使之恢復(fù)功效。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，脫鹽罐21設(shè)置有陽(yáng)極電極和陰極電極，整流裝置22設(shè)置有正電極和負(fù)電極；當(dāng)電脫鹽單元20處于脫鹽狀態(tài)時(shí)，陽(yáng)極電極與正電極相連，陰極電極與負(fù)電極相連；當(dāng)電脫鹽單元20處于反清洗狀態(tài)時(shí)，陽(yáng)極電極與負(fù)電極相連，陰極電極與正電極相連。這樣，當(dāng)電脫鹽單元20達(dá)到飽和時(shí)，快速將正負(fù)電極瞬間反接，富集在電極表面上的帶電粒子(或離子)在反清洗水流或電場(chǎng)力的作用下，從電極表面脫落到脫鹽罐21底部，即使將電極再生。

優(yōu)選地，脫鹽罐21內(nèi)分別設(shè)置陰極組件和陽(yáng)極組件，陰極組件和陽(yáng)極組件可以由導(dǎo)電的平板(圓柱)材料制成，采用水平(或者垂直)方式安裝在絕緣支架(或者吊架)上，陰極組件和陽(yáng)極組件之間距離根據(jù)海水處理量大小，設(shè)計(jì)合理的間距。整流裝置22輸出直流電，正極接在陽(yáng)極電極上，負(fù)極接在陰極電極上。海水從脫鹽罐21的一端進(jìn)入由兩電極相隔而成的空間，從另一端流出。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，電脫鹽單元20為并聯(lián)設(shè)置的多個(gè)。這樣，多個(gè)電脫鹽單元20可以交替進(jìn)行脫鹽再生，能夠保證脫鹽的連續(xù)性，同時(shí)還能夠提高海水的處理量。以?xún)蓚€(gè)電脫鹽單元20為例：

首先是1#的電脫鹽單元20開(kāi)始運(yùn)行，整流裝置22將交流電變壓整流為直流電，施加到脫鹽罐22內(nèi)的陰極電極和陽(yáng)極電極上形成靜電場(chǎng)。海水在陰、陽(yáng)電極之間流動(dòng)時(shí)受電場(chǎng)力的作用，水中帶電粒子分別向帶相反電荷的電極遷移，被電極吸附并儲(chǔ)存在雙電層內(nèi)，直至電極達(dá)到飽和時(shí)電吸附過(guò)程結(jié)束。此時(shí)，2#的電脫鹽單元20開(kāi)始運(yùn)行，1#電脫鹽單元開(kāi)始再生。1#電脫鹽單元將直流電源去掉，并將正負(fù)電極瞬間反接，富集在陰、陽(yáng)電極表面上的帶電粒子(或離子)在反清洗水流或電場(chǎng)力的作用下，從電極表面脫落到脫鹽罐21底部，電極再生過(guò)程結(jié)束。兩個(gè)電脫鹽單元20交替作業(yè)進(jìn)行電吸附和再生，通過(guò)電極表面富集濃縮，最終實(shí)現(xiàn)鹽與水的分離，除鹽率能夠達(dá)到70％。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖1所示，反清洗單元50包括貯水罐51，電脫鹽清洗泵52以及反滲透清洗泵53，貯水罐51的進(jìn)水管道與反滲透裝置30的淡水出口管道相連；電脫鹽清洗泵52的進(jìn)水管道與貯水罐51的出水管道相連，電脫鹽清洗泵52的出水管道與脫鹽罐21的反清洗水進(jìn)口管道相連；反滲透清洗泵53的進(jìn)水管道與貯水罐51的出水管道相連，反滲透清洗泵53的出水管道與反滲透裝置30的反清洗水進(jìn)口管道相連。這樣，可以利用裝置本身處理后的淡水對(duì)電脫鹽單元20進(jìn)行再生，對(duì)清洗反滲透裝置30進(jìn)行清洗。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，清潔能源發(fā)電單元10為風(fēng)能發(fā)電單元、太陽(yáng)能集熱發(fā)電單元或者光伏發(fā)電單元。這幾種發(fā)電單元依靠的是風(fēng)能、太陽(yáng)能這樣的清潔能源，能夠進(jìn)一步降低海水淡化的成本和能源消耗。

優(yōu)選地，風(fēng)能發(fā)電是由機(jī)頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。該工作原理是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉(zhuǎn)，再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。

優(yōu)選地，太陽(yáng)能集熱發(fā)電是由集熱系統(tǒng)、熱傳輸與交換系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)組成。該工作原理是太陽(yáng)能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。

優(yōu)選地，光伏發(fā)電是由太陽(yáng)能電池板(組件)、控制器和逆變器三大部分組成。該工作原理是將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽(yáng)電池組件，再配合功率控制器等部件即形成了光伏發(fā)電裝置。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖1所示，系統(tǒng)還包括沉淀池60和過(guò)濾裝置70，過(guò)濾裝置60的海水出口管道與電脫鹽單元20的海水進(jìn)口管道相連，過(guò)濾裝置60的海水進(jìn)口管道與沉淀池60的海水出口管道相連。海水進(jìn)入沉淀池60，能夠利用重力沉降作用將密度比海水大的懸浮顆粒從海水中去除。繼續(xù)進(jìn)入過(guò)濾裝置70，能夠去除海水中的微小懸浮或膠態(tài)雜質(zhì)。完成過(guò)濾的海水進(jìn)入電脫鹽單元20進(jìn)行脫鹽淡化。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖1所示，制鹽單元40包括收集罐41，蒸發(fā)單元42，干燥裝置43以及太陽(yáng)能集熱單元44，收集罐41的濃水進(jìn)口管道分別和電脫鹽單元20的濃水出口管道、反滲透裝置30的濃水出口管道相連；蒸發(fā)單元42的濃水進(jìn)口管道與收集罐41的濃水出口管道相連；干燥裝置43的進(jìn)口管道與蒸發(fā)單元42的鹽漿出口管道相連；太陽(yáng)能集熱單元44用于向蒸發(fā)單元42提供熱量。電脫鹽單元20再生過(guò)程及反滲透裝置30清洗過(guò)程中產(chǎn)生的含鹽濃水(鹵水)進(jìn)入收集罐41進(jìn)行收集儲(chǔ)存，再進(jìn)入蒸發(fā)單元42將含鹽濃水(鹵水)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮。結(jié)晶生成的鹽漿進(jìn)入干燥裝置43中進(jìn)行干燥，優(yōu)選利用鼓風(fēng)機(jī)送入干燥裝置43的熱空氣進(jìn)行沸騰干燥，干鹽通過(guò)皮帶輸送機(jī)去倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)外運(yùn)。利用太陽(yáng)能集熱單元44能夠向蒸發(fā)單元42提供熱量，以加快蒸發(fā)處理。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖1所示，太陽(yáng)能集熱單元44包括導(dǎo)熱油泵441和槽式集熱場(chǎng)442，導(dǎo)熱油泵441的進(jìn)油管道與蒸發(fā)單元42的出油管道相連；槽式集熱場(chǎng)442的進(jìn)油管道與導(dǎo)熱油泵441的出油管道相連，槽式集熱場(chǎng)442的出油管道與蒸發(fā)單元42的進(jìn)油管道相連。這樣，構(gòu)成密閉式導(dǎo)熱油循環(huán)加熱系統(tǒng)，利用槽式集熱場(chǎng)442能夠?qū)⑻?yáng)能收集起來(lái)，加熱導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)向蒸發(fā)單元42提供熱量。

優(yōu)選地，通過(guò)追日系統(tǒng)控制回轉(zhuǎn)裝置，帶動(dòng)槽式集熱場(chǎng)442旋轉(zhuǎn)，及時(shí)追日，使太陽(yáng)光直射到聚光鏡鏡面上，聚光鏡把來(lái)自太陽(yáng)的光反射到集熱管上，加熱管內(nèi)的導(dǎo)熱油，通過(guò)導(dǎo)熱油泵441循環(huán)將熱能帶入蒸發(fā)單元42。更優(yōu)選地，導(dǎo)熱油泵441的進(jìn)油管道還與干燥裝置43的出油管道相連，槽式集熱場(chǎng)442的出油管道與干燥裝置43的進(jìn)油管道相連，這樣可以為干燥裝置43提供熱量。進(jìn)一步優(yōu)選地，太陽(yáng)能集熱單元44還包括儲(chǔ)熱罐，用以將多余的熱能儲(chǔ)存起來(lái)，為夜間提供可持續(xù)的熱能。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：本發(fā)明提供的清潔能源海水淡化及制鹽系統(tǒng)，利用清潔能源發(fā)電單元能夠向電脫鹽單元供電，將電脫鹽單元的電化學(xué)脫鹽與反滲透裝置的膜分離技術(shù)相結(jié)合，是一種可持續(xù)發(fā)展的海水淡化技術(shù)，在高效淡化海水的基礎(chǔ)上，能夠有效解決海水淡化過(guò)程中的能源消耗高、濃鹽水排放和投資成本過(guò)高的問(wèn)題。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。