[发明专利]一种移动式太阳能水质净纯化教学实验装置

说明书

技术领域

本发明属于深度水处理及光伏发电利用技术领域，特别涉及一种移动式太阳能水质净纯化教学实验装置。

背景技术

以高分子分离膜为代表的现代膜分离技术作为一种新型、高效流体分离单元操作技术，30年来取得了令人瞩目的飞速发展，已广泛应用于水质深度处理的各个领域。其中，超滤膜，是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜。在膜的一侧施以适当压力，就能筛出像细菌病毒这样小于孔径的物质，及分离分子量大于500道尔顿(原子质量单位)、粒径大于10纳米的颗粒

RO(Reverse Osmosis)反渗透技术是利用渗透压力差为动力的膜分离过滤技术，源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究，后逐渐转化为民用，目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。国内反渗透膜工业应用的最大领域仍为大型锅炉补给水、各种工业纯水，饮用水。单级反渗透适合电导率小于500μS/cm的水质；出水电导率1-10μS/cm。

目前，水质净纯化深度处理的教学实验装置常为分散式的单膜系统。结合新型太阳能光伏发电技术的综合水质分级处理教学实践，通过浊度、细菌总数、水质电导及电阻率等指标分析判断，实施以户外天然地表水系取水，从富矿除菌的以超滤为核心的优质饮用水处理到反渗透RO膜除盐的空白纯净水，进而实现核级树脂离子交换的科研级的实验用超纯水制取，将会给学生以全新的系列化认识过程。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种移动式太阳能水质净纯化教学实验装置，以太阳能为动力、结合组合式膜系统对地表水进行净纯化分级处理，分质制取饮用水、纯净水、超纯水等，实时开展地表水的净纯化处理实验，适于科教实验装置开放、可操作性的要求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种移动式太阳能水质净纯化教学实验装置，包括太阳能发电系统和组合式膜系统，其中：

所述太阳能发电系统包括光伏电池板1，光伏电池板1的输出连接带有DC12V输出接口7的储能器4，储能器4连接带有AC220V输出接口6的逆变器5，储能器4同时通过外接口3连接市电接口2；

所述组合式膜系统包括微滤膜8，经过微滤膜8的原水经DC12V自吸式压力泵9和超滤膜10后分为两路，一路经过紫外灯管11作为饮用制水，另一路经反渗透膜13后进入承压式储水胆14，出承压式储水胆14的水再次分为两路，一路作为纯净制水，另一路先后经混床树脂17和电阻率仪18后制得超纯水；

其中，所述DC12V自吸式压力泵9连接储能器4取电，所述纯净水出口设置有电磁阀一16，所述超纯水出口设置有电磁阀二19，电磁阀一16连接三档选择开关20除空档外的一个档位，电磁阀二19连接三档选择开关20除空档外的的第二个档位。

所述承压式储水胆14的出水口设置有流量计15。

所述饮用水出口设置有手动阀12。

所述太阳能发电系统和组合式膜系统开放式安装于带轮的L型钢架上。

所述L型钢架上设置斜面结构，光伏电池板1安装于该斜面结构上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)以太阳能为动力的光伏发电是一种新型绿色清洁能源技术，由其提供电力能源，环保清洁。

2)结合太阳能发电的组合式膜系统水质净纯化处理过程包括微滤—超滤—紫外消毒—反渗透—树脂交换，可以分别制取饮用水、纯净水和超纯水。不同处理级别的出水适用于深度水处理教学的不同需要。

3)饮用水可通过微滤—超滤—紫外消毒处理过程得到。地表水源含有颗粒物浊度、细菌等风险因子，存在一定的健康隐患，经上述膜组合处理，可以滤除细菌、泥浊，同时，保留人体生长所需的微量元素和矿物质，制得优质饮用水。

4)经反渗透过程处理，可得到纯净水。去除饮用水中包括潜在的铬镉汞砷重金属及所有的无机离子、有机物、病毒等。安全性得以进一步提高。同时，也去除了水中电解质矿物离子，且单膜的水资源利用率较低。

5)再经核级混床树脂过程处理，可进一步得到超纯水。超纯水可满足科研使用，且电阻率高于10MΩ/cm²。

通过上述不同的水质处理过程，开放的装置设计满足教学实验的要求。依各种膜材对地表水水质影响因子有不同的处理效果，学生对水质净纯化深度处理的原理和方法会有更直观的操控，并掌握认知。在一些野外作业等无动力特殊环境下，该设计装置也可实现在线水质净纯化自给，满足用电用水的动力应急。

附图说明