[发明专利]基于深层土壤恒低温捕集高湿空气中水分的装置

说明书

本发明公开了一种基于深层土壤恒低温捕集高湿空气中水分的装置，包括水汽输送管道、风兜、太阳能电池、散热网和集水管道；水汽输送管道为“U”型管道，“U”型管道两端分别为进气口和出气口；在进气口和出气口均安装有风兜；太阳能电池安装在水汽输送管道旁，通过电线与水汽输送管道进气口和出气口的风兜分别连接；散热网安装在“U”型管道底部的管道内部；集水管道安装在“U”型管道底部。本发明的基于深层土壤恒低温捕集高湿空气中水分的装置，利用土壤恒低温环境和气温温差，补集局部区域内高湿空气中的水分，能够为缺水或水质差的地区提供较优质的水资源，满足使用需求；本发明结构简单、安装维修方便，节省资金成本。

技术领域

本发明涉及环境科学技术领域，特别涉及一种基于深层土壤恒低温捕集高湿空气中水分的装置。

背景技术

水循环通常也被称为“水分循环”或“水文循环”，是指水在地球上、地球中以及地球上空的存在及运动情况。地球的水处于不停地运动中，并且不停地变换着存在形式，从液体变成水蒸气再变成冰，然后再循环往复。

水污染是由有害化学物质造成水的使用价值降低或丧失，污染环境的水。污水中的酸、碱、氧化剂，以及铜、镉、汞、砷等化合物，苯、二氯乙烷、乙二醇等有机毒物，会毒死水生生物，影响饮用水源、风景区景观。

日趋加剧的水污染，已对人类的生存安全构成重大威胁，成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍；也是导致区域呈现水质型缺水问题的重要原因。

水资源是指可资利用或有可能被利用的水源，这个水源应具有足够的数量和合适的质量，并满足某一地方在一段时间内具体利用的需求。

蒸散发是指在特定区域内，各种不同的下垫面的气候要素影响下，区域水分蒸发和散发的总和。其中水面蒸发是江河湖库等自然水体水量损失的主要形式之一，尤其在干旱地区和干旱季节，由水面蒸发损失的水量所占比例较大。

通常由于蒸散发，水体上空水汽含量高于周围陆地，各月和年平均绝对湿度和相对湿度有所增大。水体对附近陆地上方湿度的影响，随离岸距离的增加而减小。

水体上空空气湿度与周围陆地空气湿度之差，随气候情况和水体大小而异。当空气中所含水蒸汽的量达到最大时就称这种空气为“饱和湿空气”,当液体在有限的密闭空间中蒸发时，液体分子通过液面进入上面空间，成为蒸汽分子。由于蒸汽分子处于紊乱的热运动之中，它们相互碰撞，并和容器壁以及液面发生碰撞，在和液面碰撞时，有的分子则被液体分子所吸引，而重新返回液体中成为液体分子。

目前，空气中水分的捕集和利用技术主要包括冷凝法、干燥剂法和膜法水捕集技术。干燥剂法是通过干燥剂回收水分；膜分离水蒸汽技术是利用某些高分子材料容易透过水蒸气的原理；冷凝法是利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压这一物理性质，采用降低系统温度或提高系统压力的方法，使处于蒸汽状态的污染物冷凝并从废气中分离出来的过程。

在各个工业行业领域中，对于蒸汽的处理大多是利用冷凝的原理建立冷凝水回收系统，冷凝水回收系统回收蒸汽系统排出的高温冷凝水，可最大限度地利用冷凝水的热量，节约用水，节约燃料。对工厂的节能降耗，提高经济效益有显著的作用。冷凝水回收使锅炉进水温度提高，节约燃料耗量，但存在设备热能利用率低，初始投资相对大，操作不方便等。

由矿物质和腐殖质组成的固体土粒是土壤的主体，约占土壤体积的50％，固体颗粒间的孔隙由气体和水分占据。土壤矿物质是岩石经过风化作用形成的不同大小的矿物颗粒(砂粒、土粒和胶粒)。成土母质经长期风化形成具有一定厚度的土壤层。

白天阳光普照，大地接收热量后地面的温度逐渐升高；到太阳落山以后，近地面的气温渐渐降低，地表的温度也随之开始下降。可见，日出日落，地温表现出明显的日变化。同时随着四季变化，也存在明显的年际变化。