專利名稱：管道系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種用于將例如水等流體從水源輸送到目標(biāo)位 置的管道系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及一種從咸水源向目標(biāo)位置輸送淡 水的管道系統(tǒng)，因此將在本文中總體地描述本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)理解， 本發(fā)明可以使用于其它應(yīng)用中，但這些應(yīng)用包含但不限于從水或其它流 體除去污染物。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今社會中淡水的充分供應(yīng)是一個(gè)日益嚴(yán)重的問題，特別是在世 界上的干旱地區(qū)、易于遭受干旱地區(qū)和需為大量人口供水的地區(qū)。
為解決社會的水資源短缺問題，人們已經(jīng)提出了各種各樣的解決方 法。然而，總體來說，這些提議因?yàn)槌杀具^高而無法建立和運(yùn)營、不能 提供足夠的淡水以滿足社會的需求、不能有效地使用社會的寶貴的能 源、增加人們所不期望的溫室氣體的排放或者給人類和環(huán)境帶來了不期 望的長期危害。
用于給例如澳大利亞的鄉(xiāng)村居民等內(nèi)地居民提供淡水的已有提議 是，在澳大利亞沿海地區(qū)建立用于淡化海水的淡化廠，然后通過管道將 淡化后的淡水輸送到需要淡水的鄉(xiāng)村居民處。當(dāng)前可用的淡化廠技術(shù)是 成本太高而無法建立和運(yùn)營，并且會向海洋回輸有害的、高濃度咸水。 另外，在一些情況下，在沿管道長度的地方以任何大量地取出淡水以作 他用是不可行的，因?yàn)檫@不利于在管道末端處到達(dá)鄉(xiāng)村居民的淡水量。
提供一種用于供應(yīng)淡水的替代設(shè)置將會是合乎需要的。提供一種用 于供應(yīng)淡水的設(shè)置以解決已有提議中的至少 一些固有問題也將是合乎 需要的。
此外，提供一種用于凈化流體的設(shè)置將會是合乎需要的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的概括的方面，提供了一種淡化管道系統(tǒng)。
所述管道系統(tǒng)包括從咸水源延伸并且用于輸送咸水的第一管道，以 及至少一個(gè)咸水淡化器。
每個(gè)咸水淡化器與第一管道流體連通，使得能夠?qū)⑾?JC從第一管道 抽取到至少一個(gè)淡化器。淡化器被設(shè)置用于淡化從第一管道抽取的水中 的至少一部分。
每個(gè)淡化器與延伸于所述至少一個(gè)咸水淡化器和目標(biāo)出口之間的 第二管道流體連通，使得在淡化器中已經(jīng)淡化的7jC被輸送到第二管道， 并且通過第二管道到達(dá)目標(biāo)位置。
因此，第二管道被設(shè)置用于在目標(biāo)出口處提供淡水。
所述管道系統(tǒng)可以包括作為第一管道的咸水源的第三管道，第三管 道與第一管道流體連通。第三管道被設(shè)置用于當(dāng)?shù)鲗碜缘谝还艿?的咸7K轉(zhuǎn)化成淡水時(shí)用咸水補(bǔ)充第一管道。例如，此第三管道可以是將 海洋咸水源連接到管道系統(tǒng)的管道網(wǎng)絡(luò)的一部分，以形成遍及全國或地 區(qū)的淡水網(wǎng)絡(luò)。
可以想到，已經(jīng)被淡化的水將會成為清水。
在一個(gè)淡化器中沒有被淡化的第一管道中的咸水將通過第一管道 繼續(xù)流向所述管道中另 一個(gè)或最后的淡化器。
所述目標(biāo)出口可以是7jC壩、水庫、蓄水池或其它淡7jC儲存地中的任 何一個(gè)或多個(gè)，而咸水源則可以是第三管道或海洋。
例如，可以理解，咸水源還可以是鹽污染的河流或水道。在此方面， 通過從這些水道中取出水、將其凈化并將其輸送回水道，本發(fā)明可以令 人滿意地降低這種河流或水道中的含鹽量。
應(yīng)當(dāng)理解所述水源還能夠是受鹽以外的其它污染的河流或水道。通 it^這種水道中取出水、對其進(jìn)行凈化然后將其輸送回水道，本發(fā)明可 以用來從這種水道除去污染物。
應(yīng)當(dāng)理解所述水源能夠是工廠的沉淀池，或其它相似的水源，在那
里污染7JC作為工廠運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的副產(chǎn)品而產(chǎn)生。通過將水從這種水道中取 出、對其進(jìn)行凈化并將凈化水輸出到分離的凈化水存儲器，本發(fā)明可以 用來從這樣的水道中除去污染物。所述清水可適于在工廠中重新利用或 具有這種品質(zhì)的清水能夠返回到天然的水道。
所述系統(tǒng)可以包括兩個(gè)或更多個(gè)沿管道系統(tǒng)的期望和/或方l更位置 設(shè)置的淡化器。例如，淡化器可以位于沿管道系統(tǒng)的各個(gè)有人口居住的 地區(qū)，從而為所述每個(gè)地區(qū)提供淡水。
本系統(tǒng)在形式上可以是模塊化的，包括連接于管道系統(tǒng)部分之間的 多個(gè)淡化器。
可以想到，多個(gè)淡化器能夠以串聯(lián)、并聯(lián)或以網(wǎng)狀的形式連接在咸 水源(或第三管道部分)和目標(biāo)出口之間。
由于是模塊化的，所以所述系統(tǒng)可以布置成任何需要的布局。 一般 而言，可以想到，每個(gè)淡化器將會位于地上而管道系統(tǒng)部分或位于地上 或位于地下。
每個(gè)淡化器可以與第一管道、第二管道和可選的第三管道部分連接 形成淡化模塊，所述淡化模塊可以在例如管道網(wǎng)格或管道網(wǎng)絡(luò)等整個(gè)系 統(tǒng)內(nèi)部連接到其它淡化模塊和/或管道系統(tǒng)部分。在另外的設(shè)置中，兩個(gè) 或更多個(gè)淡化器可能組在一個(gè)淡化模塊中。
每個(gè)模塊在每個(gè)第一管道、第二管道和可選的第三管道部分的一端 或兩端處可以包括連接器，從而使得所^塊在任何適當(dāng)?shù)牟季种卸寄?夠連接到其它模塊和/或管道系統(tǒng)部分。
本發(fā)明還概括地指出供淡化管道系統(tǒng)使用的淡化器。所述淡化器包
括淡化室。淡化室包括咸水入口；水^t單元，其用于在所述室內(nèi)^t 水；水蒸汽出口，其用于從所述室除去水蒸汽；咸水出口，其用于從所 述室除去沒有蒸發(fā)的咸水；用于在所述室內(nèi)提供氣流的裝置。
優(yōu)選地，冷凝室被設(shè)置用于從水蒸汽中取得淡水。
本發(fā)明還概括地指出用于^UiX淡化器的水的7jc^^置。所述 M裝置包括淋灑裝置、噴灑裝置或其它水^t裝置中的一種，水經(jīng)過 所述水^L裝置并且被^t。
在淡化過程中分散的水可以通過任意適當(dāng)?shù)难b置懸浮在所述室內(nèi)
的氣流中。例如，通過將水噴灑到蒸發(fā)墊上可以使水懸浮。
一般地鹽可以從所述室和管道系統(tǒng)中移除，或能夠被返回到第 一管 道中的咸水，從而導(dǎo)致第一管道內(nèi)的含鹽量增加。
可以選擇任何合適的淡化室形狀。不同形狀的淡化室可能適合于不
同的應(yīng)用?？赡艿牡倚螤畹睦邮? 柱形，其高大于寬 管形，其寬大于高
可以可選地用任何合適的裝置降低淡化室中的壓力，從而進(jìn)一步增 加蒸發(fā)的效率。
替代氣體混合物可以供應(yīng)到淡化室以取代或者附加到自然空氣中， 從而使ii^的氣體具有其它的益處。例如，氣體可以用以使包含于在淡 化室中的空氣或水中的空化學(xué)制劑或生物制劑無害。
可選地，淡化室中的氣體混合物可以從自然空氣變化，從而促進(jìn)或 延遲蒸發(fā)過程。這可以用來降低蒸發(fā)發(fā)生的溫度，或用來限制蒸發(fā)過程 從而防止或延遲某些污染物的蒸發(fā)。
在一個(gè)形式中，淡化室包括用于收集室內(nèi)所產(chǎn)生的鹽的鹽收集器。 然而，應(yīng)當(dāng)理解在所述室中產(chǎn)生的鹽能夠輸送回第一管道以在管道系統(tǒng) 中的目標(biāo)出口或其它合適的位置處進(jìn)行收集和可能的處理。鹽收集器可 以設(shè)置在所述室內(nèi)或形成分離的室。
應(yīng)當(dāng)理解，通過除去懸浮在未蒸發(fā)咸水中的鹽可以實(shí)現(xiàn)從所述室除 去鹽，然后通過過濾器管輸送回沒有懸浮鹽的咸水。
優(yōu)選地，從第一管道流入的咸水在到達(dá)每個(gè)淡化器之前被加熱。咸 水的加熱可以使用任何合適的裝置來發(fā)生，并且在優(yōu)選的形式中，使用 太陽能熱水器加熱。優(yōu)選地，咸7JC被加熱到至少55^的溫度， 一般來說， 輸送到每個(gè)模塊的水的溫度越高，系統(tǒng)效率增加。
應(yīng)當(dāng)理解，不論淡化室中選擇的氣體混合物的溫度如何，并不是必 需要將水加熱到沸點(diǎn)，但其在特定的應(yīng)用中可能是有利的。
應(yīng)當(dāng)理解，通過使用作為另一IMt的副產(chǎn)品的、可用的低位熱量， 可以增加系統(tǒng)的成本效率。在此方面，本發(fā)明有助于有效地凈化水，用 以工廠的重新利用。
可以使用任何適當(dāng)?shù)难b置從所述室除去沒有蒸發(fā)的咸水，這些裝置 中包括使用太陽能熱水器，該太陽能熱水器可以作用為收集在所述室的 底部或朝向所述室的底部的咸水上的溫差環(huán)流裝置?？商娲?，可以佳* 用泵或螺旋裝置來除去來自或朝向所述室底部的咸水，并將其輸送回到 第一管道。
優(yōu)選地，淡化室包括抽氣風(fēng)扇、渦輪機(jī)或其它氣流產(chǎn)生裝置，用于 輔助通過水蒸汽出口抽取水蒸汽。所述抽氣風(fēng)扇、渦3^機(jī)或其它氣流產(chǎn) 生裝置可以由任何合適的裝置提供動(dòng)力，包括太陽能單元和/或風(fēng)能單 元。
在優(yōu)選的形式中淡化室是氣密性的。
淡化管道系統(tǒng)可以包括沿著管道將第一管道和第三管道中的咸水 泵送向目標(biāo)出口的裝置。同樣，所述系統(tǒng)還可以包括用于將第二管道中 至少部分淡化的咸水泵送向目標(biāo)出口的裝置。應(yīng)當(dāng)理解，在每個(gè)第一管
道、第二管道和第三管道中可能適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生不同的流量?？梢蕴醊H壬何 合適的用于泵送的手段，包括太陽能和/或風(fēng)車產(chǎn)生的能量。
沿著它們與每個(gè)淡化器相鄰的相應(yīng)的長度上的至少一部分，每個(gè)第 一管道、第二管道和第三管道可能不同程度地隔熱，以減少向外部環(huán)境 溫度的熱量損失?？梢葬娪萌魏芜m當(dāng)?shù)母魺犷愋汀?br> 淡化室可以也被隔熱以減少熱能向外部環(huán)境溫度的損失。可以采用 任何適當(dāng)?shù)母魺犷愋汀?br> 為了減少蒸發(fā)的凈能量需要，并且增加冷凝的速率，冷凝室可以包 括換熱器，以將通過冷凝過程回收的能量輸送回到蒸發(fā)過程。
為了增加蒸發(fā)室中可實(shí)現(xiàn)的濕度，氣流可以有利地被預(yù)熱。氣流可 以通過使用太陽能加熱器和換熱器、使用可用的低位熱量或任何其它裝 置預(yù)熱。
另一方面，本發(fā)明概括地指出一種淡化咸水的方法。所述方法包括 通過咸水入口輸送咸水i^V淡化室；在所述室內(nèi)^t所述水；在所述室 內(nèi)提供氣流；通過水蒸汽出口從所述室內(nèi)除去水蒸汽；以及通過咸水出 口從所述室內(nèi)除去沒有蒸發(fā)的咸水。
所述水蒸汽可以從所述室內(nèi)流過、通過水蒸汽出口并ii^冷凝室。
所述咸水的^lt可以采用任何合適的方式，包括但不局限于在所述 室內(nèi)形成噴灑、淋灑、霧化或其它水M的方式。優(yōu)選地，所述室內(nèi)的
氣流直接穿過^t水的路線以幫助捕獲水蒸汽。7jC可以被任何裝置包括
蒸發(fā)墊懸浮在氣流中。氣流可以是預(yù)熱的。
所述方法還可以包括通過鹽出口從所述室除去鹽。然而，可以通過 咸水出口除去懸浮在沒有蒸發(fā)的咸水中的鹽。
所述方法可以包括在咸水ii^淡化室之前對其進(jìn)行加熱，如此將令 人滿意地增加淡化系統(tǒng)的整體效率。
所述方法可能也包括在所述室內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)抽氣風(fēng)扇、渦輪機(jī)或其它裝置 以促進(jìn)從所述室中除去水蒸汽。
優(yōu)選地，所述咸水出口與第一管道流體連通。
從淡化室除去的咸水可能即包含溶解物又包括懸浮物。優(yōu)選地咸水 應(yīng)當(dāng)從淡化室除去，然后通過任何將會防止懸浮物返回的裝置被輸送回 到第一管道。
至此，上下文中均參照了淡化水系統(tǒng)。然而，應(yīng)當(dāng)理解所述系統(tǒng)在 實(shí)際應(yīng)用中能被用于除去水或任何其它流體中的任何雜質(zhì)，這些雜質(zhì)包 括但不限于鹽。從而，提及的"水"將被理解為包括任何流體；并且提 及的"鹽"將被理解為包括任何水(或其它流體)雜質(zhì)。
在這方面，提供一種用于凈化流體的裝置將會是合乎需要的。
因此，根據(jù)本發(fā)明的另一概括的方面提供了一種凈化管道系統(tǒng)。所 述管道系統(tǒng)包括第一管道，其從凈化流體源延伸并且用于輸送凈化流 體；以及至少一個(gè)凈化單元。每個(gè)凈化單元與第一管道流體連通，使得 能夠?qū)艋黧w從第一管道抽到至少一個(gè)凈化單元。凈化單元被設(shè)置用 于凈化從第 一管道抽取的凈化流體中的至少一部分。每個(gè)凈化單元與延 伸于凈化流體源和目標(biāo)出口之間的第二管道流體連通，使得在凈化單元 中已經(jīng)凈化的流體被傳輸?shù)降诙艿馈?br> 本發(fā)明還概括地指出供凈化管道系統(tǒng)使用的凈化單元。所述凈化單 元包括凈化室。所述室包括凈化流體入口； M單元，其用于在所述 室內(nèi)部^t流體；蒸發(fā)流體出口，其用于從所述室內(nèi)除去蒸發(fā)流體；污
染流體出口，其用于從所述室內(nèi)除去沒有蒸發(fā)的污染流體；以及用于在 所述室內(nèi)提供氣流的裝置。
此外，本發(fā)明概括地指出用于分散進(jìn)入凈化室流體的流體分散裝 置。所述M裝置包括淋灑、噴灑或其它流體^t裝置中的一種，流體 通過所述流體^t裝置并且被^t。
本發(fā)明進(jìn)一步地概括指出一種凈化流體的方法。所述方法包括通 過凈化流體入口輸送污染流體iix凈化室；在所述室內(nèi)^t所述流體； 在所述室內(nèi)提供氣流；通過蒸發(fā)流體出口從所述室內(nèi)除去蒸發(fā)流體；以 及通過污染流體出口從所述室內(nèi)除去沒有蒸發(fā)的污染流體。


參考附圖，下面對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的說明將很方便。應(yīng)當(dāng)了解， 附圖的具體特征并不限制前面對本發(fā)明的寬泛描述。
在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的淡化管道系統(tǒng)的一部分的示意性布
局圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的淡化管道系統(tǒng)的一部分的示意性布
局圖3是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的淡化管道系統(tǒng)的一部分的示意性布
局圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的淡化器的示意性俯視圖5是在圖4中示出的淡化器的示意性端視圖6是在圖1中示出的淡化管道系統(tǒng)部分的另一種表現(xiàn)形式。
圖7是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的淡化管道系統(tǒng)的一部分的示意性布局圖。
圖8是在圖7中示出的管道系統(tǒng)的淡化器的放大圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的淡化管道系統(tǒng)的一部分的示意性布局圖。
具體實(shí)施例方式
參照圖1,其中示出了淡化管道系統(tǒng)10的一部分。管道系統(tǒng)10包 括用于輸送咸水的第一管道12，第一管道12延伸于咸水源14和目標(biāo)出 口 16之間。系統(tǒng)10包括咸水淡化器18。咸水淡化器18經(jīng)由連接管20、 22與第一管道12流體連通。連接管20允許將咸7JC從第一管道12抽取 到淡化器18。連接管22允許在淡化器18中未淡化的咸水返回到第一管 道12。
咸水淡化器18設(shè)置用于淡化從第一管道12抽取的咸水中的一部 分。實(shí)際上，可以想到淡化器18將轉(zhuǎn)換一部分咸水成為清水。淡化器 18經(jīng)由連接管27與第二管道24流體連通，使得將在淡化器18中所生 產(chǎn)的淡化(蒸發(fā))7jC輸送到第二管道24,第二管道24延伸于咸水源14 和目標(biāo)出口16之間。第二管道24只輸送淡化過的淡水。
管道系統(tǒng)10包括延伸于咸水源14和目標(biāo)出口 16之間的第三管道 26，第三管道26經(jīng)由連接管28與第一管道12流體連通。第三管道26 是可選的，并且包括在此實(shí)施例中用以在淡化器18淡化從第一管道12 中去除的咸水時(shí)用咸水補(bǔ)充第一管道12。
通常理解為，目標(biāo)出口 16所涉及的包括水壩、水庫、蓄水池或其 它淡水儲存地中的任何一個(gè)或多個(gè)，而咸水源14可以是海洋?？梢岳?解，咸水源14還能夠是例如鹽污染的河流或水道。在這方面，本發(fā)明 可用以有效地降低這些河流或水道中的鹽含量。
盡管未圖示，但是系統(tǒng)10還是可以包括兩個(gè)淡化模塊(圖9示出 具有兩個(gè)淡化模塊的系統(tǒng))。任意數(shù)量的淡化模塊能夠位于沿管道系統(tǒng) 10的期望和/或方便的位置處。每個(gè)模塊包括淡化器18、第一管道12 的部分12a、第二管道24的部分24a和(可選地)第三管道26的部分 26a。如果不使用可選的第三管道，則第一管道的各部分可彼此流體連 通，或第一管道的部分必須分開地與咸水源或污水源流體連通。例如， 淡化器18可以位于沿管道系統(tǒng)10的位置處，從而淡化在這些位置中每 個(gè)位置處的水。
可以想到，每個(gè)淡化模塊18a將以串聯(lián)的方式連接在咸水源14和 目標(biāo)出口16之間。然而，作為模塊化系統(tǒng)，系統(tǒng)10也能夠包括以并聯(lián) 方式設(shè)置的兩個(gè)或多個(gè)模塊18a。根據(jù)需要，每個(gè)模塊18a可以包括多 于一個(gè)淡化器18。模塊18a和管道系統(tǒng)部分可以任何所需序列布置。然 而， 一般而言，每個(gè)模塊18a將位于地上，管道系統(tǒng)部分可以位于地上 或地下。
每個(gè)模塊包括連接器12b、 24b、 26b，這些連接器用于將相應(yīng)的管 道部分12a、 24a、 26a連接到相鄰模塊或管道部分的管道部分。
圖4、 5和6中更詳細(xì)地示出用于淡化管道系統(tǒng)10中的淡化器18。 淡化器18包括淡化室30 (還可參見在圖1中提供的放大插圖)。室30 包括咸7jc入口32,用于接收經(jīng)由連接管20來自第一管道12的咸水； 以及呈噴灑頭或淋灑頭46形式的水^單元。在運(yùn)行中，室30包括具 有比進(jìn)入室30的咸水的含鹽量更高的含鹽量的熱咸水。鹽易于聚集在 室30的底部處并且可以周期性地去除。室30還包括水蒸汽出口 36， 用于將水蒸汽從室30經(jīng)由連接管36去除到第二管道24;以及咸水出口 或溢流口 38，用于從室30內(nèi)去除未蒸發(fā)的咸水。替代地，溢流口 38 可位于室壁上的任何適當(dāng)?shù)奈恢锰帯?br> 淡化器18包括鹽收集器40,來自所述室的任何未蒸發(fā)的咸水在返 回到第一管道之前可流過此收集器40。收集器40還可設(shè)置用于收集在 室30中產(chǎn)生的鹽。然而，在替代實(shí)施例(如圖3中所示)中，在室18 內(nèi)產(chǎn)生的鹽能夠^L輸送回第一管道12中以在目標(biāo)出口 16處或管道系統(tǒng) 10中的其它適當(dāng)位置處進(jìn)行收集和可能的處理。鹽收集器40可i殳置在 室30(在圖3中按照附圖標(biāo)記218)內(nèi)或者如所示一樣可形成分開的室。
太陽能熱水器42流體連通于第一管道12和室30之間，從而將咸 水在i^室30前加熱到任何適當(dāng)?shù)臏囟?，此適當(dāng)?shù)臏囟瓤梢允羌s55"C 或更高。加熱咸7jC可增加所述室30內(nèi)的蒸發(fā)程度。這樣，室30內(nèi)的淡 化處理的效率增加了。
用作溫差環(huán)流裝置的第二太陽能加熱器44從收集器40中去除任何 的未蒸發(fā)的咸水。未蒸發(fā)的咸水通過管22被抽取并且經(jīng)由管500返回 到第一管道12。
太陽能加熱器的^^用并不是必需的。在某些工業(yè)應(yīng)用中，其它熱源 或能源可能是更好的選擇。任何類型的加熱器都可以使用，但是在使用 其它加熱器的情況下，如果加熱器不同樣起到溫差環(huán)流裝置的作用，則除了該加熱器外可能還需要泵。
淋灑裝置或噴灑裝置46設(shè)置在室30內(nèi)，用于噴灑、淋灑或以其它 方式從室30的頂部向下^i^所述室的咸水。咸水被^t以促進(jìn)淡 7jC從咸水中蒸發(fā)?？梢岳斫?，并不是必需要將水向下噴灑。例如，也能 夠向上噴灑所述水。另外，如果iiyV所述室的7jC將被懸浮，例如在蒸發(fā) 墊中，則實(shí)際上沒有必要噴灑咸水。其能夠簡單地被倒入所述室中。
進(jìn)氣口 48 (參見圖4和5)設(shè)置用于越過或穿過淋灑或噴灑的熱咸 水將空氣輸送到所述室內(nèi)，以進(jìn)一步促進(jìn)淡化(蒸發(fā))過程。
室30包括抽氣風(fēng)扇50，其用于通過水蒸汽出口 36抽取水蒸汽。抽 氣風(fēng)扇50可以用任何適當(dāng)?shù)难b置提供動(dòng)力，并且在示出的實(shí)施例中是 由太陽能板52提供動(dòng)力。替代地，抽氣風(fēng)扇50可以位于連接管27的 內(nèi)部。
淡化管道系統(tǒng)10包括呈一個(gè)或多個(gè)泵(未圖示)的形式的、用于 通過第一管道12和第三管道26中的每個(gè)向目標(biāo)出口泵送咸水的裝置。 同樣，系統(tǒng)10包括呈一個(gè)或多個(gè)泵(未圖示)的形式的、用于向目標(biāo) 出口泵送第二管道24內(nèi)的淡化水的裝置。這些泵可以是太陽能提供動(dòng) 力的，也可以AX力發(fā)動(dòng)機(jī)或任何其它合適的泵。
盡管沒有示出，但第一管道12、第二管道24和第三管道26中的每 個(gè)均至少沿它們各自長度上鄰近或靠近淡化器18的部分是隔熱的，從 而降低到較低的外界環(huán)境溫度的熱能損失。任何適當(dāng)?shù)母魺嵝问骄刹?用。
第二管道26可以形成管殼式換熱器501(如圖6中所示)的一部分， 其中，淡水蒸汽流過內(nèi)管并且凝結(jié)于內(nèi)管中，而咸水流過環(huán)繞內(nèi)管的外 殼。在這種設(shè)置中，當(dāng)水蒸汽凝結(jié)時(shí)，咸水吸收水蒸汽所損失的能量。 這增加進(jìn)入室30的咸水的溫度，進(jìn)而增加淡化過程的整體效率。
在運(yùn)行時(shí)，熱咸水通過咸水入口 32從第一管道12輸送到淡化室30 中。i林灑裝置或噴灑裝置46穿過所述室向下噴灑、^^灑或以其它方式 分散熱咸水，同時(shí)，進(jìn)氣口 48將空氣輸送到所述室30中并且使所述空 氣越過或穿過淋灑或噴灑的熱水。抽氣風(fēng)扇50促進(jìn)通過水蒸汽出口 36 抽取蒸發(fā)的淡水，而未蒸發(fā)的咸水從所述室中去除，并且通過咸水溢流 口 38直接地或經(jīng)由鹽收集器40到達(dá)第一管道12。
抽氣風(fēng)扇50可以用任何其它適當(dāng)?shù)难b置替換。例如可以設(shè)置壓力 控制裝置(未圖示)以控制抽氣管中的壓力，使得抽氣管中的氣壓維持 在低于室30中的壓力的水平。這種設(shè)置還能夠用以將空氣從所述室的 外部吸到所述室內(nèi)，以及用以控制氣流。
噴灑裝置46可以包括加熱單元以在咸水進(jìn)入所述室時(shí)進(jìn)一步加熱 咸水，從而進(jìn)一步增加淡化器的工作效率。加熱單元可以是太陽能提供 動(dòng)力的或用任何其它適當(dāng)?shù)难b置提供動(dòng)力。
鹽和其它重的雜質(zhì)將易于滯留室30的低于溢流口 38的底部，并且 可以定期地去除。
可以理解，并不是必需對l室30的咸水進(jìn)行加熱。在某些氣候 條件下，不需要另外加熱淡化過程也可以進(jìn)行。在這些氣候條件下，不 必對管道進(jìn)行隔熱。
可以在任何適當(dāng)?shù)奈恢锰帍亩嗟飨到y(tǒng)去除鹽。
氣壓轉(zhuǎn)移管502設(shè)置用于轉(zhuǎn)移沿系統(tǒng)10的相鄰模塊18A之間的氣 壓。可替代地，裝備有過濾器以防止水逸出的壓力控制裝置可以用以將 第二管道中的任何itH釋放到大氣中。
圖2中示出的淡化管道系統(tǒng)110在許多方面與圖1中示出的系統(tǒng)IO 相似。系統(tǒng)10與110之間一個(gè)顯著的不同是從室130返回到第一管道 112的咸水不是由太陽能提供動(dòng)力的溫差環(huán)流裝置泵送的，而是由太陽 能提供動(dòng)力的泵114替代地泵送的。泵144由與為淡化室130的抽氣風(fēng) 扇150提供動(dòng)力的同一個(gè)太陽能板152提供動(dòng)力。
同樣地，圖3中示出的淡化管道系統(tǒng)210在許多方面與圖1中示出 的系統(tǒng)10相似。 一個(gè)顯著的不同是淡化室230的抽氣風(fēng)扇250由風(fēng)力 單元252提供動(dòng)力，而非太陽能板。另外的不同是淡化室和鹽收集器已 經(jīng)組合成一個(gè)室214。這4吏得鹽和其它重的雜質(zhì)通過第一管道212朝向 目標(biāo)出口繼續(xù)，而不是留在室230的低于出口 222a的底部。
這種設(shè)置在第一管道212和第三管道226之間也不包括連接管。替 代地，補(bǔ)充第一管道212的咸水首先經(jīng)由連接管252通過第二管道224 的外殼；第二管道224配置成為管殼式(或任何其它適當(dāng)?shù)?換熱器。 然后，此咸水從第二管道224的外殼經(jīng)由連接管254返回到第一管道
212。從室230排出后在太陽能熱水器244中加熱的咸水返回到第一管 道212,從而或者繼續(xù)到達(dá)下一個(gè)淡化器，或者回到室230。
參照圖7，其中示出了淡化管道系統(tǒng)310的單個(gè)單元部分。在這個(gè) 示意圖中，淡化管道系統(tǒng)310配置成為7jc^環(huán)系統(tǒng)。其中還示出了第 一管道312,其與第三管道326 (這是個(gè)廢水源)流體連通；和第二管 道324 (它包含淡水)，其延伸于廢水源314和目標(biāo)出口 316之間，用于 輸送經(jīng)過的廢水。
所述系統(tǒng)包括咸水淡化器318 (在這種情況下為廢水凈化器)。淡化 器318經(jīng)由連接管320和322與第一管道312流體連通。連接管320允 許廢7JC從第一管道312抽取iiX淡化器318。連接管322允許在淡化器 318中未被凈化的廢水返回到第一管道312。
淡化器318設(shè)置用于凈化從第一管道312抽取的那部分廢水。實(shí)際 上，可以想到，淡化器318將部分廢水轉(zhuǎn)化成清水。淡化器318經(jīng)由連 接管327與第二管道324流體連通，使得在淡化器318中生產(chǎn)的淡7jC被 輸送到第二管道324，第二管道324則延伸于廢水源314和目標(biāo)出口 316 之間。第二管道324只輸送淡化的淡水。
管道系統(tǒng)310包括延伸在廢水源314和目標(biāo)出口 316之間的第三管 道326，第三管道326經(jīng)由連接管328與第一管道312流體連通。
在圖8中示出了淡化器318的放大視圖。在此實(shí)施例中淡化器318 包括淡化室330。室330包括多個(gè)咸7jC入口 332，其用于接收經(jīng)由流體 連接管320來自第一管道312的廢水。在此實(shí)施例中廢7jC從咸水入口 332 向下噴灑到蒸發(fā)墊(沒有圖示)上。在運(yùn)行中，室330包括其濃度高于 i^V室330的廢水的濃度的熱廢水。廢棄物將在室330的底部聚集于通 過蒸發(fā)墊流出并且未被蒸發(fā)的水中。未蒸發(fā)的廢水通過流體連接管331 被去除。通過使用用于防止懸浮物返回的任意適當(dāng)?shù)难b置(例如過濾 器)，經(jīng)由連接管322將廢水(無懸浮物)返回到第一管道312以i^ 處理。濕的廢棄物^L取出以從出口 362除去。室330還包括冷凝室364。 在此實(shí)施例中冷凝室364與蒸發(fā)室330氣體連通。在此實(shí)施例中，冷凝 室364被太陽能制冷器366制冷。熱量從冷凝室364泵送到蒸發(fā)室330。
在冷凝室364中溫度的降低增加了淡水的產(chǎn)出量。在冷凝過程期間 損失的熱量能夠有利地用于加熱在蒸發(fā)室330中的氣體。在多個(gè)蒸發(fā)墊
(注意在咸7jC入口 332和淡化室330的鄰接)之間熱量的增加能夠有利 地用以增加總蒸發(fā)量。
雖然可以使用任何適當(dāng)?shù)臒岜醚b置。但是使用太陽能4C供動(dòng)力的熱 泵和/或高效熱泵是有利的。從冷凝過程回收能量并將那些能量輸入蒸發(fā) 過程，有利于減少蒸發(fā)過程的凈能量成本。
在本實(shí)施例中，在廢水^蒸發(fā)室330之前太陽能制冷器使用 一些 來自廢水的熱量。太陽能制冷器368的效率、從冷凝室364回收熱量并 將那些熱量輸入蒸發(fā)室330,使得這種方式是有利的。
通過使用流量控制風(fēng)扇370，使得空氣循環(huán)通過淡化室330。
通過在第 一管道312中組^使用平板加熱器372和太陽能管加熱器 374，在此實(shí)施例中，廢7jC在l蒸發(fā)室330之前有利地受到預(yù)熱，在 廢水通過連接管320抽取之前，還示出了另外任選的氣體加熱單元376。 在本實(shí)施例中空氣i^蒸發(fā)室330之前，組合使用平板加熱器372和太 陽能管加熱器374有利地預(yù)熱空氣。
用于預(yù)熱空氣和/或水的許多方法能夠增加淡化過程的效率。因?yàn)橄?對低的溫度仍然是有利的，所以本發(fā)明能夠利用許多低位熱源。
在此實(shí)施例中，示出可選的氣體混合物以表明可以將一些氣體有利 地加入到淡化室330,以或增加此過程的效率，或具有一些其它理想的 效果。
圖9示出了多單元裝置410，可以看到第三管道426與多個(gè)淡化單 元418流體連通。
本發(fā)明具備許多潛在的好處。
系統(tǒng)能夠以模塊化的方式建造，因此能夠相對容易地設(shè)計(jì)以適于具 體應(yīng)用。
由于是模塊化的，所以在淡化器故障、修理、維護(hù)或被恐怖分子破 壞時(shí)，可以相對簡單地繞過淡化器。此外，即使一個(gè)淡化器不能工作， 一旦三個(gè)管道的任何遭受破壞部分被修理或更換后，此系統(tǒng)中其余的淡
化器也能夠工作。
有利地，所述系統(tǒng)使淡化器能夠被放置在沿管道系統(tǒng)的幾乎任何位置。
沿此系統(tǒng)任何位置處的淡化器生產(chǎn)的淡水繼續(xù)在淡水管中流向出 口，或流向任何淡水的抽取點(diǎn)。
有利地，本系統(tǒng)在最后的管道系統(tǒng)終端僅需要小得多的淡化裝置， 這是因?yàn)橛写罅康牡^程發(fā)生在沿管道系統(tǒng)的淡化器中。事實(shí)上，可 選地，根據(jù)需要本系統(tǒng)可在目標(biāo)出口設(shè)置淡化器。
與已有的淡化系統(tǒng)和管道系統(tǒng)不同，即使不全部地由環(huán)保型能源， 比如太陽能和風(fēng)能來提供動(dòng)力，也能夠主要用這些環(huán)保型能源提供動(dòng) 力。
該系統(tǒng)能夠同樣地適合于超過數(shù)百乃至數(shù)千千米長度或者小于一 千米長度的應(yīng)用。
本發(fā)明的系統(tǒng)能夠用于民用和/或商業(yè)應(yīng)用和/或工業(yè)應(yīng)用以及農(nóng)業(yè) 應(yīng)用。
本發(fā)明的系統(tǒng)能夠用于從各種水和其它流體中凈化掉品種繁多的 任何其它不可蒸發(fā)的混合物/污染物。因而在此說明書中提及的"淡化" 應(yīng)當(dāng)理解為包括"淡化和/或凈化"。本系統(tǒng)還能夠用于從流體中去除沉 淀物并且還非常有效，只要在在所用的工作溫度下這種沉淀物不會蒸發(fā) 并且流體會蒸發(fā)即可。例如，本系統(tǒng)可以用來從鉆井水中除去污垢。可 替代地，本系統(tǒng)可以用來凈化來自池塘的骯臟的和/或污染的和/或昆蟲 滋生的水。
本發(fā)明系統(tǒng)的另 一個(gè)可能應(yīng)用的例子包括從水中去除在造紙過程 中產(chǎn)生的雜質(zhì)以生產(chǎn)淡水，并且與未處理的7jC相比，淡水和剩下的雜質(zhì) 與未處理7JC相比更容易和更環(huán)保地處理的淤泥。
另外，系統(tǒng)能夠容易地利用可獲得的海水。
有利地，系統(tǒng)包括用于咸水和淡化水的分開的管道。因此，如果不 是咸水不能污染淡化水的話，則至少咸水難以污染淡化水。
經(jīng)過^f吏一些咸水通過淡化管道系統(tǒng)，然后再將淡水輸送回河流或水 道，該系統(tǒng)能夠有利地用于減少河流和水道中不期望的高含鹽量。
在目標(biāo)終端處并不是必需要對咸水進(jìn)行處理，盡管這是有用的。咸 水管道(第一管道和第三管道)在目標(biāo)出口處可能蓋有蓋子。
此外，應(yīng)當(dāng)理解高濃度鹽水的產(chǎn)生也是有利的。因此應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)
明可用于將鹽水轉(zhuǎn)換成高濃度的鹽水和淡水(或低濃度的鹽水)分別產(chǎn) 出，其中鹽水和淡水可能各自有用。
同樣地，所述系統(tǒng)可用于處理受污染的流體，它可以有利地將污染 流體轉(zhuǎn)變成高度污染流體和潔凈流體或高度污染流體和低度污染流體 分別排出，其中這兩者可能各自有用。
最后，應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以對 前述部件的構(gòu)造和設(shè)置做出各種各樣的變型、改型或改進(jìn)。
在不限制要求本申請的優(yōu)先權(quán)的任何澳大利亞或外國專利申請中 所要求保護(hù)的范圍的情況下，提出以下權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種管道系統(tǒng)，包括第一管道，其從咸水源延伸并且用于輸送咸水；至少一個(gè)咸水淡化器，其與所述第一管道流體連通，使得能夠?qū)⑾趟畯乃龅谝还艿莱槿〉剿鲋辽僖粋€(gè)淡化器；每個(gè)咸水淡化器被設(shè)置用于淡化從所述第一管道抽取的水中的至少一部分；每個(gè)淡化器與延伸于所述咸水源和目標(biāo)出口之間的第二管道流體連通，使得在所述淡化器中已經(jīng)淡化的水被輸送到所述第二管道。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道系統(tǒng)，包括從所述咸水源延伸的第 三管道，所述第三管道與所述第一管道流體連通，所述第三管道被i殳置 用于當(dāng)每個(gè)淡化器將來自所述第 一管道的咸水淡化成為淡水時(shí)用咸水 補(bǔ)充所述第一管道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管道系統(tǒng)，其中，所述淡7jc基本上 是清水。
4.根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的管道系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)是模 塊化的，包括至少一個(gè)淡化器模塊，所述模塊包括第一管道部分和第二 管道部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的管道部分，其中，所i^塊包括第三管 道部分。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的管道系統(tǒng)，包括沿所述管道 系統(tǒng)設(shè)置的兩個(gè)或多個(gè)淡化器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的管道系統(tǒng)，其中，至少兩個(gè)淡化器串聯(lián) 地連接在所述咸水源和目標(biāo)出口之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的管道系統(tǒng)，其中，至少兩個(gè)淡化器 相并聯(lián)地連接在所述咸水源和目標(biāo)出口之間。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的管道系統(tǒng)，其中，從所述第 一管道輸送來的咸7JC在到達(dá)每個(gè)淡化器之前被加熱。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的管道系統(tǒng)，其中，從所述第一管道輸送 到每個(gè)淡化器的咸水被一個(gè)或多個(gè)太陽能加熱器加熱。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2或當(dāng)直接或間接從屬于權(quán)利要求2時(shí)權(quán)利要求 3至10中任一項(xiàng)所述的管道系統(tǒng)，其中，所述第一管道、第二管道和第 三管道中的一個(gè)或多個(gè)、或者至少一個(gè)淡化器的一部分是隔熱的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的管道系統(tǒng)，其中，所述第一管道、第 二管道和第三管道中的每個(gè)以及淡化器部分均是隔熱的。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的管道系統(tǒng)，其中，所述第二 管道形成熱交換裝置或熱泵裝置的一部分，或與熱交換裝置或熱泵裝置 流體連通，所述熱交換裝置或熱泵裝置用于從一部分淡化過程進(jìn)行能量 恢復(fù)，以在淡化過程的其它部分重新使用。
14.根據(jù)權(quán)利要求2或當(dāng)直接或間接從屬于權(quán)利要求2時(shí)權(quán)利要求 3至13中任一項(xiàng)所述的管道系統(tǒng)，包括用于向所述目標(biāo)出口泵送所述第 一管道和第三管道中的咸水的裝置。
15. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的管道系統(tǒng)，包括用于向所述 目標(biāo)出口泵送所述第二管道中的已被淡化的咸水的裝置。
16. —種用于淡化管道系統(tǒng)的淡化器，所述淡化器包括淡化室，所 述室包括咸水入口；水^t單元，其用于在所述室內(nèi)^t所述水； 水蒸汽出口 ，其用于從所述室內(nèi)除去水蒸汽； 咸水出口，其用于從所述室內(nèi)除去未蒸發(fā)的咸水；以及用于在所述室內(nèi)4C供氣流的裝置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的淡化器，其中，所述咸水出口與咸水 供給管道流體連通。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的淡化器，其中，所述淡化室包括 用于收集產(chǎn)生于所述室內(nèi)的鹽的鹽收集器。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的淡化器，其中，所述鹽收集器位于所 述室的外部。
20.根據(jù)權(quán)利要求16至19中任一項(xiàng)所述的淡化器，包括一個(gè)或多 個(gè)用于從所述室中除去咸水的太陽能提供動(dòng)力的溫差環(huán)流裝置或泵。
21.根據(jù)權(quán)利要求16至20中任一項(xiàng)所述的淡化器，包括用于通過 所述水蒸汽出口抽出水蒸汽的抽氣風(fēng)扇。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的淡化器，其中，所述抽氣風(fēng)扇由一個(gè)或多個(gè)太陽能單元和/或風(fēng)能單元提供動(dòng)力。
23. 根據(jù)權(quán)利要求16至22中任一項(xiàng)所述的淡化器，包括用于降低 所述室內(nèi)壓力的裝置。
24. 根據(jù)權(quán)利要求16至23中任一項(xiàng)所述的淡化器，其中，所述咸 水出口被i殳置成室溢流口 ，所述室溢流口經(jīng)由溢流室與所述第一管道流 體連通。
25. —種用于^U^淡化室的水的水^t^置，所述*裝置包 括一個(gè)或多個(gè)淋灑裝置、噴灑裝置或其它水*裝置，水經(jīng)過所述淋灑 裝置、噴灑裝置或其它水^l:裝置并且被^t。
26. —種淡化咸水的方法，包括 通過咸7jc入口將咸7jc輸送到淡化室中； 在所述室內(nèi)^t所述水； 在所述室內(nèi)提供氣流；通過水蒸汽出口從所述室除去水蒸汽；以及 通過咸水出口從所述室內(nèi)除去未蒸發(fā)的咸水。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的淡化咸水的方法，包括通過鹽出口從 所述室內(nèi)除去鹽。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的淡化咸水的方法，包括通過咸水 出口用未蒸發(fā)的咸水從所述室內(nèi)除去鹽。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26至28中任一項(xiàng)所述的淡化咸水的方法，包括在進(jìn)入所述淡化室之前加熱所述咸水。
30.根據(jù)權(quán)利要求26至29中任一項(xiàng)所述的淡化咸水的方法，包括 使抽氣風(fēng)扇、渦輪機(jī)或其它通風(fēng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)以促進(jìn)從所述室內(nèi)除去水蒸 汽。
31. 根據(jù)權(quán)利要求26至30中任一項(xiàng)所述的淡化咸水的方法，包括 利用所述出口和所述室之間的壓力差通過水蒸汽出口從所述室除去水 蒸汽。
32. —種凈化管道系統(tǒng)，包括第一管道，其從凈化流體源延伸并且用于輸送凈化流體；以及至少一個(gè)凈化單元，每個(gè)凈化單元與所述第一管道流體連通，使得 能夠?qū)艋黧w從所述第 一管道抽取到所述至少 一個(gè)凈化單元，所述凈化單元被設(shè)置用于凈化從所述第一管道抽取的凈化流體中 的至少一部分，并且每個(gè)凈化單元與延伸于凈化流體源和目標(biāo)出口之間的第二管道流 體連通，使得在所述凈化單元中已經(jīng)凈化的流體被輸送到所述第二管 道。
33. —種用于凈化管道系統(tǒng)的凈化單元，所述凈化單元包括凈化室， 所述室包括凈化流體入口；M單元，其用于在所述室內(nèi)^t流體； 蒸發(fā)流體出口，其用于從所述室內(nèi)除去蒸發(fā)流體； 污染流體出口，其用于從所述室內(nèi)除去未蒸發(fā)的污染流體；以及 用于在所述室內(nèi)^供氣流的裝置。
34. —種用于^U^凈化室的流體的流體^lt裝置，所述a裝 置包括淋灑裝置、噴灑裝置或其它流體*裝置中的一個(gè)，流體經(jīng)過所 述淋灑裝置、噴灑裝置或其它流體^t裝置并且被^t。
35. —種基本上根據(jù)在此描述和示例的實(shí)施例中的任一個(gè)所述的管 道系統(tǒng)。
36. —種基本上才艮據(jù)在此描述和示例的實(shí)施例中的任一個(gè)所述的淡 化器。
37. —種基本上才艮據(jù)在此描述和示例的實(shí)施例中的任一個(gè)所述的淡 化咸水的方法。
38. —種基本上根據(jù)在此描述和示例的實(shí)施例中的任一個(gè)所述的凈 化管道系統(tǒng)。
39. —種基本上^l據(jù)在此描述和示例的實(shí)施例中的任一個(gè)所述的凈 化單元。
40. —種基本上根據(jù)在此描述和示例的實(shí)施例中的任一個(gè)所述的凈 4b流體的方法。
全文摘要
一種淡化管道系統(tǒng)(10)，其包括從咸水源(14)延伸并且用于輸送咸水的第一管道(12)。所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)咸水淡化器(18)，咸水淡化器(18)與第一管道(12)流體連通，使得能夠?qū)⑾趟畯牡谝还艿?12)抽取到所述至少一個(gè)淡化器(18)。每個(gè)咸水淡化器(18)被設(shè)置以淡化至少一部分從第一管道(12)抽取的水。每個(gè)淡化器(18)與第二管道(24)流體連通，使得已經(jīng)在淡化器(18)中淡化的水輸送到第二管道(24)，第二管道(24)延伸于咸水源(14)和目標(biāo)出口(16)之間。
文檔編號C02F103/08GK101351410SQ200680050120
公開日2009年1月21日 申請日期2006年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月22日
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