一种基于太阳能海水淡化联合水培系统的远航补给站技术方案

一种基于太阳能海水淡化联合水培系统的远航补给站，属于海水处理技术领域。太阳能海水淡化装置用于将海水淡化提供饮用水，且为蓄水调节系统提供水分，浮板毛管水培种植装置通过接收蓄水调节系统提供的营养液来培育新鲜果蔬，浮板毛管水培种植装置的农业废水作为培养基为废水循环装置的微藻提供养分，微藻净化农业废水后将滤液送入蓄水调节系统，实现具有自净能力的循环养殖系统。本发明专利技术仅利用太阳能和海水作为能量、物料来源，通过自循环生产淡水、新鲜果蔬及微藻，为海上作业人员提供营养膳食。通过将水培系统与微藻废水处理技术结合，构建出具有自净能力的封闭式循环系统，解决了农业污染物排放等问题。决了农业污染物排放等问题。决了农业污染物排放等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于太阳能海水淡化联合水培系统的远航补给站


[0001]本专利技术属于海水处理
，具体涉及一种基于太阳能海水淡化联合水培系统的远航补给站。

技术介绍

[0002]通常蔬果保鲜时间仅有半个月左右，舰船远航存在着新鲜蔬果供给问题，并且淡水资源及新鲜果蔬的携带与保存势必消耗大量人力物力，并增加舰船承重。
[0003]水培系统是目前认为最有效的作物生产方式之一，与土壤耕作相比，水培植物的生长速度快30％～50％，且占用空间相对较小，但控制和维护所涉及的高资本投资和运营成本往往阻碍了其田间规模的应用。同时，农业废水的排放也引发了严重的环境问题，农业废水中富含营养物和有机物污染物，大量排放会污染水体。
[0004]太阳能驱动的界面蒸发技术取得了长足的进步，将太阳能直接转化为热能是一种收获能源和净水的有效方式，但空气中低效的冷凝和高产水成本严重限制了其实际应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于太阳能海水淡化联合水培系统的远航补给站，具有高集成度，采用背面式蒸发技术及三维结构的冷凝器进行高效冷凝，将太阳能驱动的界面水蒸发装置与水培种植系统、微藻废水处理技术耦合，实现可再生能源与水资源的协同利用，二次利用水培废水进行微藻培养，达到接近100％的肥料利用率，降低农业污染物排放，环境友好，节能环保，助力可持续农业发展，为舰船远航补给问题提供了新思路。
[0006]本专利技术所采取的技术方案是：一种基于太阳能海水淡化联合水培系统的远航补给站，包括太阳能海水淡化装置、废水循环装置、蓄水调节系统及浮板毛管水培种植装置；所述太阳能海水淡化装置用于将海水淡化提供饮用水，且为蓄水调节系统提供水分，所述蓄水调节系统、浮板毛管水培种植装置和废水循环装置三者循环流通，所述浮板毛管水培种植装置通过接收蓄水调节系统提供的营养液来培育新鲜果蔬，浮板毛管水培种植装置的农业废水作为培养基为废水循环装置的微藻提供养分，微藻净化农业废水后将滤液送入蓄水调节系统，实现具有自净能力的循环养殖系统。
[0007]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0008]1.本专利技术提供一种基于太阳能海水淡化联合水培系统的漂浮式远航补给站，设想出海洋漂浮农业模式，开发了一种跟随式补给舰船子系统，本专利技术仅利用太阳能和海水作为能量、物料来源，通过自循环生产淡水、新鲜果蔬及微藻，为海上作业人员提供营养膳食。
[0009]2.本专利技术通过将水培系统与微藻废水处理技术结合，构建出具有自净能力的封闭式循环系统，解决了农业污染物排放等问题，助力绿色可持续农业的发展。
[0010]3.本专利技术构建三维棘状钉阵列水冷模块，增强蒸汽冷凝的尖端效应并通过加快冷凝器散热，得到了具备高产水率的太阳能海水淡化装置。
[0011]4.本专利技术构建了低成本、零污染、高集成度系统，仅利用太阳能和海水建立出农业
活动所需的淡水循环；背面式界面蒸发技术结合三维结构的冷凝器，提升了太阳能
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淡水转化效率；循环利用水培废水，通过微藻的光合自养及化能异养作用，将农业废水作为微藻培养基，去氮除磷，显著提升肥料利用率，并固定大气中的二氧化碳，减缓温室效应。本专利技术将太阳能海水淡化装置、废水净化装置和水培系统耦合，节约淡水资源和土地资源，构建出海上漂浮式淡水
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蔬果联产系统，解决了传统农业带来的环境污染问题，为舰船远航食品物资供给提供了新思路。
附图说明
[0012]图1是本专利技术整体结构示意图；
[0013]图2是本专利技术循环功能示意图；
[0014]图3是本专利技术太阳能海水淡化装置结构示意图；
[0015]图4是本专利技术浮板毛管水培种植装置结构示意图；
[0016]其中：1、引水件；2、太阳能吸收器；3、玻璃板；4、棘状钉阵列冷凝器；5、雨水输送管；6、PVC基板；7、玻璃腔；8、淡水排液口；9、浓缩海水槽；10、水位传感器；11、浓缩海水排液管；12、自控排液阀；13、储水箱；14、饮用水龙头；15、调液池；16、营养罐；17、自动混合比例泵；18、太阳能电池板；19、太阳能控制器；20、蓄电池；21、空气泵；22、气石；23、微藻净化管；24、平衡通气口；25、滤纸；26、排液管；27、浮板毛管水培种植装置；271、种植槽；272、定植盖板；273、定植杯；274、浮板；275、亲水性织物；276、植株；28、流量计；29、太阳能海水淡化装置；30、废水循环装置；31、蓄水调节系统。
具体实施方式
[0017]为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术的做进一步详细的描述。
[0018]参照图1～图4所示，本专利技术的一种基于太阳能海水淡化联合水培系统的远航补给站，包括太阳能海水淡化装置29、废水循环装置30、蓄水调节系统31及浮板毛管水培种植装置27；所述太阳能海水淡化装置29用于将海水淡化提供饮用水，且为蓄水调节系统31提供水分，所述蓄水调节系统31、浮板毛管水培种植装置27和废水循环装置30三者循环流通，所述浮板毛管水培种植装置27通过接收蓄水调节系统31提供的营养液来培育新鲜果蔬，浮板毛管水培种植装置27的农业废水作为培养基为废水循环装置30的微藻提供养分，微藻净化农业废水后将滤液送入蓄水调节系统31，实现具有自净能力的循环养殖系统。
[0019]如图1、图3所示，所述太阳能海水淡化装置29采用背面式蒸发技术，包括引水件1、玻璃板3、棘状钉阵列冷凝器4、PVC基板6及玻璃腔7；所述玻璃腔7为上下两端敞口的长方体结构，并放置在海水内，所述PVC基板6水平铺设在玻璃腔7内部，将玻璃腔7分隔为上部的转化腔和下部的海水腔，所述玻璃板3安装在玻璃腔7上端用于密封转化腔，所述棘状钉阵列冷凝器4和引水件1均安装在PVC基板6上，两者均且一端在海水腔内另一端在转化腔内，太阳光透过玻璃板3将引水件1吸收的海水蒸发，蒸发的气体由棘状钉阵列冷凝器4冷凝后经过淡水排液口8排出，所述淡水排液口8设置在转化腔靠近PVC基板6处。
[0020]如图1、图3所示，所述玻璃板3和玻璃腔7均采用高透光率玻璃板制成，玻璃板3采用竖向截面为V型的结构，玻璃板3顶面和玻璃腔7之间形成V型腔，能够用于承接雨水，V型
腔与蓄水调节系统31连接，将雨水送入蓄水调节系统31内。
[0021]如图1、图3所示，所述玻璃板3和引水件1上表面之间平行设置有太阳能吸收器2，所述太阳能吸收器2由光热元件和高导热性金属板构成，所述高导热性金属板固定在玻璃腔7上，引水件1的上部分与高导热性金属板底面紧密接触，光热元件覆盖在高导热性金属板单侧表面，光热元件上表面正对玻璃板3。
[0022]光热元件吸收太阳光进行光热转化，并通过高导热性金属板将热量传递至引水件1进行界面蒸发，玻璃板3向内折叠成的V型能够充当对流罩，抑制由于热局域化引起的对流热损失；
[0023]如图3所示，所述引水件1采用超亲水材料制成，超亲水材料被动吸水，引水件1利用亲水性向上供给本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于太阳能海水淡化联合水培系统的远航补给站，其特征在于：包括太阳能海水淡化装置(29)、废水循环装置(30)、蓄水调节系统(31)及浮板毛管水培种植装置(27)；所述太阳能海水淡化装置(29)用于将海水淡化提供饮用水，且为蓄水调节系统(31)提供水分，所述蓄水调节系统(31)、浮板毛管水培种植装置(27)和废水循环装置(30)三者循环流通，所述浮板毛管水培种植装置(27)通过接收蓄水调节系统(31)提供的营养液来培育新鲜果蔬，浮板毛管水培种植装置(27)的农业废水作为培养基为废水循环装置(30)的微藻提供养分，微藻净化农业废水后将滤液送入蓄水调节系统(31)，实现具有自净能力的循环养殖系统。2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能海水淡化联合水培系统的远航补给站，其特征在于：所述太阳能海水淡化装置(29)包括引水件(1)、玻璃板(3)、棘状钉阵列冷凝器(4)、PVC基板(6)及玻璃腔(7)；所述玻璃腔(7)为上下两端敞口的长方体结构，并放置在海水内，所述PVC基板(6)水平铺设在玻璃腔(7)内部，将玻璃腔(7)分隔为上部的转化腔和下部的海水腔，所述玻璃板(3)安装在玻璃腔(7)上端用于密封转化腔，所述棘状钉阵列冷凝器(4)和引水件(1)均安装在PVC基板(6)上，两者均且一端在海水腔内另一端在转化腔内，太阳光透过玻璃板(3)将引水件(1)吸收的海水蒸发，蒸发的水蒸气由棘状钉阵列冷凝器(4)冷凝后经过淡水排液口(8)排出，所述淡水排液口(8)设置在转化腔靠近PVC基板(6)处。3.根据权利要求2所述的一种基于太阳能海水淡化联合水培系统的远航补给站，其特征在于：所述玻璃板(3)和玻璃腔(7)均采用高透光率玻璃板制成，玻璃板(3)采用竖向截面为V型的结构，玻璃板(3)顶面和玻璃腔(7)之间形成V型腔，能够用于承接雨水，V型腔与蓄水调节系统(31)连接，将雨水送入蓄水调节系统(31)内。4.根据权利要求3所述的一种基于太阳能海水淡化联合水培系统的远航补给站，其特征在于：所述玻璃板(3)和引水件(1)上表面之间平行设置有太阳能吸收器(2)，所述太阳能吸收器(2)由光热元件和高导热性金属板构成，所述高导热性金属板固定在玻璃腔(7)上，引水件(1)的上部分与高导热性金属板底面紧密接触，光热元件覆盖在高导热性金属板单侧表面，光热元件上表面正对玻璃板(3)。5.根据权利要求4所述的一种基于太阳能海水淡化联合水培系统的远航补给站，其特征在于：所述引水件(1)采用超亲水材料制成，引水件(1)主体呈Y型，且Y型上部两端自然下垂，并在引水件(1)自然下垂部分的下方设置两个浓缩海水槽(9)，所述两个浓缩海水槽(9)固定在玻璃腔(7)内部，承接从引水件(1)自然下垂部分滴落的浓缩海水，在两个浓缩海水槽(9)上均设置触发水位传感器(10)，每个浓缩海水槽(9)上均外接多个浓缩海水排液管(11)，当积液量达到设定值后，液位触发水位传感器(10)，浓缩海水排液管(11)上的自控排液阀(12)开启，积液通过浓缩海水排液管(11)排放至海水层中。6.根据权利要求2所述的一种基于太阳能海水淡化联合水培系统的远航补给站，其特征在于：所述棘状钉阵列冷凝器(4)为由高导热性材料制成的多个棘状钉结构。7.根据权利要求1所述的一种基于太阳能海水淡化联合水培系统的远航补给站，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李浩然，王蕊，郭泉志，牟军迪，孙欣日，洪文鹏，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：