專利名稱：聲波激發(fā)鹽水淡化裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及聲波激發(fā)鹽水淡化裝置和方法，屬海水淡化技術領域。
背景技術：
目前廣泛應用的海水淡化技術主要是反滲透膜技術和加熱低溫多效蒸溜法。這兩種方法目前技術已不斷完善得到 普遍應用，但是還存在著一些問題。其中，反滲透膜技術的問題包括:一需要在高壓下工作，而產(chǎn)生、維持高壓環(huán)境的成本較高。一需要特殊的反滲透膜。一為了避免使膜被堵住而降低生產(chǎn)效率，需要對海水進行嚴格的預處理，因而消耗較多的能量；一需要對膜定期進行停機清洗和更換，而每次停機前需要對膜系統(tǒng)用清水沖洗，以免結垢物質在膜表面上沉積從而導致膜污染和失效?！ＫA處理時需要加入一些化學藥劑，排放后會對環(huán)境造成污染。一高壓泵、反滲透膜等，技術復雜，價格較高，因此設備投資較大。加熱蒸溜法的問題包括:-需要將海水加熱，需要在較高溫度下工作，能耗較大，成本較高。一能量回收裝置技術較復雜，價格較高，因此設備投資較大。因此，有必要研發(fā)新的海水淡化技術。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種聲波激發(fā)鹽水淡化裝置，其特征在于包括:霧化器，用于把鹽水霧化成細小的鹽霧滴；聲波處理器，用于把聲波作用在所述霧滴上，使所述鹽霧滴中的水分子獲得聲能，從而激發(fā)出水汽；離心分離器，用于分離所述水汽和鹽霧滴；冷凝器，用于把分離后的所述水汽冷凝成淡化水。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種聲波激發(fā)鹽水淡化方法，其特征在于包括:把鹽水霧化成細小的霧滴；把聲波作用在所述霧滴上，使所述霧滴中的水分子獲得聲能，從而激發(fā)出水汽；分離所述水汽和含鹽霧滴；把分離后的所述水汽冷凝成淡化水。


圖1示意顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的聲波激發(fā)海水淡化裝置。
具體實施例方式本發(fā)明提出了一種新的海水淡化裝置，即聲波激發(fā)海水淡化裝置。海水中水與鹽和I丐、鎂等離子溶合在一起,要使水與鹽分開，可以使海水中的水汽化而分離。水的汽化有兩種形式一種是蒸發(fā)，另一種是沸騰。沸騰是水在一定壓力下吸收了汽化熱后涌現(xiàn)出大量氣泡，整個液體上下翻騰劇烈汽化的現(xiàn)象。沸騰時液體必須吸收一定的氣化熱能。蒸發(fā)是在任意溫度下，在液體表面發(fā)生的汽化現(xiàn)象。影響蒸發(fā)的主要因素有三個:一溫度的高低，液體溫度越高，蒸發(fā)越快；一液體表面積的大小,表面積越大蒸發(fā)越快；一通風情況，如果液面上通風良好，蒸發(fā)就更快。從本質上說，水的汽化是水分子跑出液面成為氣體的過程，即水分子從水的表面跑出。水分子跳出液面要克服液體表面層中分子的引力作用，所以跳出液體表面的水分子其熱運動動能平均來說比較大，因而若不從外界取得能量(加熱)蒸發(fā)將使液體的溫度下降。此外，還存在著與蒸發(fā)相對的凝結過程，即液體表面層中的水分子將跳出水面的水分子吸引返回液體的過程；水 的凝結是個向外界放熱的過程。如果體系相對封閉，則一定時間之后，體系的蒸發(fā)一凝結會達到平衡，即單位時間里蒸發(fā)的水量和凝結的水量相等。如果有風將蒸發(fā)的水分子(水汽)吹走，則體系的平衡就被打破，蒸發(fā)一凝結的平衡以由此被破壞，而導致蒸發(fā)大于凝結，液體逐漸減少，即:液體的蒸發(fā)量實際上是逃出水體的水分子和返回水體的水分子相抵消后的凈余部分。因此要提高單位時間里的蒸發(fā)量，一般的措施包括:一提高水體的溫度、增加跑出水表面的水分子數(shù)量。一加大水體的表面積、和/或一用流量盡可能大的風將蒸發(fā)出的水汽帶走。本發(fā)明人經(jīng)過深入研究和試驗，提出了用聲波作用于水體，使水體中的水分子動能增加而實現(xiàn)蒸發(fā)的手段，并進而在此基礎上提出了水蒸發(fā)的解決方案，和海水淡化的解決方案。從物理原理上講，提高溫度是增加水分子的動能，使水分子跳出水體表面。如果用一定強度和頻率的聲波加給水體表面，同樣可以使水分子跳出水體表面使水蒸發(fā)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的聲波激發(fā)海水淡化裝置如圖1所示，其中由第一供水泵I將海水吸入，經(jīng)過過濾器2過濾后，打入原水儲箱3。第二供水泵4將海水打入霧化器
5。霧化器5把海水變成細小的鹽霧滴。由氣泵7打出的空氣將霧滴吹入聲波處理器6，在強聲波作用下霧滴(其總表面積非常大)中的水分子獲得聲能，被激發(fā)成水汽；激發(fā)的水汽被氣流帶走送到離心分離器8，在離心分離器8中霧滴由于高速旋轉而被甩向四周并凝聚；凝聚的含鹽水可被返回原水儲箱3進行再循環(huán)(或被排放)。而水汽在冷凝器10中冷凝成淡化水。在聲波處理器6中，可能有少量很小的鹽霧滴與水汽一起被吹走。為此，在離心分離器8之后設置有一個電分離室9，所述電分離室9包括位于上游的陰極(未顯示)和位于下游的陽極片(未顯示)。由于鹽霧滴導電，通過陰極后帶上負電，并在經(jīng)過陽極片被吸附在陽極片上凝結為水，流回原水儲箱3 (或被排放)。而水蒸氣不導電，可穿過陽極片和過濾網(wǎng)(未顯示)到冷凝器10中凝為淡水。從而進一步將水氣中含的少量鹽霧滴分離。應當理解的是，如圖1中所示的原水儲箱3、第二供水泵4、過濾器2、第一供水泵I等，都不是本發(fā)明的聲波激發(fā)海水淡化裝置的必要組成部分；在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，原水儲箱3、第二供水泵4、過濾器2、第一供水泵I等可以構成與本發(fā)明的聲波激發(fā)海水淡化裝置配套使用的一個前置處理部分。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的聲波激發(fā)海水淡化裝置可以做成產(chǎn)量如IM3/小時左右耗電功量2KW左右的小型裝置。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的聲波激發(fā)海水淡化裝置可以制成中型或大型單機。在根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，可以把幾十臺甚至幾百臺根據(jù)本發(fā)明的聲波激發(fā)海水淡化裝置(如IOM3/小時以上的大中型裝置)單機并聯(lián)，建成日產(chǎn)幾十萬立方米的的大型海水淡化站。本發(fā)明的海水淡化裝置/方法的優(yōu)點包括:( I)在常溫常壓下工作，能耗很低。( 2 )整套裝置完全是機械裝置，制造成本很低，風機和水泵均可采用普通低壓泵，制造成本低，維護簡單。沒有反滲透技術要求技術較高的高壓泵和復雜的能量回收裝置。(3)對原水的要求低。例如，只需通過一個普通的約200目左右的過濾網(wǎng)就可以了，不像反滲透技術對原水處理要求很高，能耗較大。(4)結構簡單。主體大部分可用塑料注塑制造，造價很低廉。

(5)引水泵和第二供水泵都是普通塑料耐腐蝕泵，造價很低。(6)所消耗的功率很小，如小型裝置可以做到IM3/小時2KW左右，適合于用光伏電池或小型風力發(fā)電機供電。(7)適合制成IM3/日以下的小型裝置，其體積尺寸可以很小，價格便宜，維護簡單，適合于家用，可以進入普通家庭。解決近海、海島和島礁上的居民用水問題。(8)也可以制成中型或大型單機，可以把幾十臺甚至幾百臺如IOM3/小時以上的大中型裝置并聯(lián)設置，建成日產(chǎn)幾十萬立方米的的大型海水淡化站。(9)大型裝置的效率可以很高，有可能使淡水成本很低?？梢越ǔ纱笮偷牡畯S，供應城市和工業(yè)、農業(yè)用水。設備投資費用很低。(10)裝置結構簡單很容易維護保養(yǎng)。(11)沒有環(huán)境污染問題。
權利要求
1.聲波激發(fā)鹽水淡化裝置，其特征在于包括: 霧化器(5)，用于把鹽水霧化成細小的鹽霧滴； 聲波處理器(6)，用于把聲波作用在所述霧滴上，使所述鹽霧滴中的水分子獲得聲能，從而激發(fā)出水汽； 離心分離器(8)，用于分離所述水汽和鹽霧滴； 冷凝器(10)，用于把分離后的所述水汽冷凝成淡化水。
2.根據(jù)權利要求1的聲波激發(fā)鹽水淡化裝置，其特征在于進一步包括: 氣泵(7)，其打出的空氣流用于將霧化器(5)產(chǎn)生的鹽霧滴吹入聲波處理器(6)，和把聲波處理器(6)產(chǎn)生的聲波所激發(fā)的水汽帶到離心分離器(8)。
3.根據(jù)權利要求1的聲 波激發(fā)鹽水淡化裝置，其特征在于: 離心分離器(8)中霧滴由于高速旋轉而被甩向四周并凝聚； 凝聚的含鹽水被進行再循環(huán)； 水汽通過離心分離器(8)到達冷凝器(10)凝結為淡化水。
4.根據(jù)權利要求1一 3之一的聲波激發(fā)鹽水淡化裝置，其特征在于進一步包括: 在離心分離器(8)之后的電分離室(9)，所述電分離室(9)包括位于上游的陰極和位于下游的陽極片，從而進一步將水氣中含的少量鹽霧滴分離。
5.根據(jù)權利要求1一 3之一的聲波激發(fā)鹽水淡化裝置，其特征在于進一步包括: 第一供水泵(I)，用于吸入海水， 位于所述第一供水泵(I)下游的過濾器(2)，用于對海水進行過濾， 原水儲箱(3)，用于儲存過濾器(2)過濾后的海水和離心分離后的濃鹽水， 第二供水泵(4)，用于將原水箱中的含鹽水打入所述霧化器(5)， 其中 多個所述聲波激發(fā)海水淡化裝置可以被并聯(lián)設置，以增加淡水產(chǎn)量。
6.根據(jù)權利要求1一 3之一的聲波激發(fā)鹽水淡化裝置，其特征在于: 所述聲波激發(fā)鹽水淡化裝置是可以具有較小體積尺寸的小型裝置。
7.聲波激發(fā)鹽水淡化方法，其特征在于包括: 把鹽水霧化成細小的霧滴； 把聲波作用在所述霧滴上，使所述霧滴中的水分子獲得聲能，從而激發(fā)出水汽； 分離所述水汽和含鹽霧滴； 把分離后的所述水汽冷凝成淡化水。
8.根據(jù)權利要求7的聲波激發(fā)鹽水淡化方法，其特征在于進一步包括: 利用一個氣泵(7)產(chǎn)生的空氣流將所述含鹽霧滴吹入一個聲波處理器(6)，和把聲波處理器(6)產(chǎn)生的所述聲波所激發(fā)的水汽帶到一個離心分離器(8)。
9.根據(jù)權利要求7的聲波激發(fā)鹽水淡化方法，其特征在于: 在一個離心分離器(8)中使霧滴高速旋轉而被甩向四周并凝聚； 把凝聚的含鹽水收集到原水儲箱中進行再循環(huán)； 水汽離開離心分離器(8)到達冷凝器(10)，凝結為淡化水。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種聲波激發(fā)鹽水淡化裝置，包括霧化器(5)，用于把鹽水霧化成細小的鹽霧滴；聲波處理器(6)，用于把聲波作用在所述霧滴上，使所述鹽霧滴中的水分子獲得聲能，從而激發(fā)出水汽；離心分離器(8)，用于分離所述水汽和鹽霧滴；冷凝器(10)，用于把分離后的所述水汽冷凝成淡化水。還提供了一種聲波激發(fā)鹽水淡化方法。本發(fā)明的優(yōu)點包括在常溫常壓下工作，能耗很低；整套裝置完全是機械裝置，制造成本很低，風機和水泵均可采用普通低壓泵，制造成本低，維護簡單。沒有反滲透技術要求技術較高的高壓泵和復雜的能量回收裝置；對原水的要求低；結構簡單；引水泵和供水泵造價低；功耗小等等。
文檔編號C02F1/34GK103214062SQ20131007599
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月8日 優(yōu)先權日2013年3月8日
發(fā)明者席葆樹 申請人:北京維埃特新技術發(fā)展有限責任公司