太阳能净水器.doc

太阳能净水器 （第八届“明日科技之星”） 二零一零年二月 08085 目 录 目录……………………………………………………………………..1 摘要……………………………………………………………………..2 绪论 …………………………………………………………..3 1．1 论文选题的意义…………………………………………………3 1．2 净水处理的基本原理和常用方式………………………………5 1．2．1 净水处理的基本原理………………………………………..5 1．2．2 净水器的主要方式…………………………………………..6 1．3 小结………………………………………………………………9 选择太阳能净水器的依据………………………………… 10 新型太阳能净水器的原理……………………………………11 太阳能净水器工作流程与方式………………….…………...13 关于单位日照面积的净水量计算……………………………14 结论……………………………………………………………16 总结与体会……………………………………………………17 致 谢…………………………………………………………………… 19 参考文献……………………………………………………………… 19 摘 要 本文介绍了一种新型单凹面镜蒸发式太阳能热水器，其以太阳能为输入能源，利用太阳能光聚焦发热的基本原理，通过单凹面式反射镜的反射，聚焦太阳光的热量至蒸发集水管，使管内水受热沸腾，形成水蒸气，然后流入到冷凝管内形成蒸馏水，在净水储存箱成为直接饮用水。 该太阳能蒸发型净水装置，所获得洁净清洁饮用水的方法，采用了清洁的太阳能，具有节能、环保和可持续发展的特点，符合低碳和零碳排放的社会发展需求，同时其结构简单，便于设计、生产、制造、安装和日常维护。特别适用偏远落后自来水供应缺乏，但阳光充足的地区的洁净水制取，适合于水中机械类杂质含量高的水处理和净化。 关键词： 净水器，单凹面镜，太阳能，蒸发式 第一章 绪 论 1.1 论文选题的意义 水是人类生存的基本保障。但是，自人类社会大规模的工业化以来，由于对资源的大量使用和城市化等造成的环境污染，使得可供人类安全饮用的水资源日趋减少。同时，在一些水资源匮乏和贫困落后地区，符合标准的合格饮用水，就更无保障。本研究所萌发的太阳能净水器的发明，即源于对洁净饮用水问题的调查。 一直听父亲说甘肃省某地的中学一年四季喝储存的雨水，而且，水中的杂质很多，经常喝的是混汤水，应设法帮助那里实现饮用水的净化。2009年暑期中考过后，终于有机会随父亲到兰州开会期间去实地考察。到了地点知道这里是位于兰州市200余公里之外的通渭县常河镇中学，如图1。该地区所处祖国的中西部，由于历史和特殊的地势与地形造成了目前的长年缺水状态，其日常的饮用水都是由其所开凿的地下井（地窖）储存一年中夏季雨期的雨水所提供。这样的雨水不仅水质不好，含有较多的杂质，而且能够提供的储存量也因地下井容积的限制而有限。据了解，兰州附近目前有几个县还没有实现城市化的自来水供应。尽管实地考察之前就进行了有关净水装置的原理调查，但是如何因地制宜的结合当地情况，制造一个适用于如此环境的净水装置，还需要现场考察。 在常河镇中学校长陪同下，我们考察了该校用于储水的地下井设施（如图2），了解了学校的用水情况。据介绍，用于该地区没有自然河水和湖泊资源，以黄土高坡为特点（如图3），加之地下水资源匮乏，且常年缺乏降雨，年平均降雨量不足400毫米。因此，水资源匮乏已成为常态。对于地下水资源，曾经打过几个地下深井，但也未发现有地下水资源，个别有水井的水，也因水中含有过多的盐和碱等，无法直接饮用，包括一些山涧间的小溪水有同类特点，如图4。为解决住校学生和教师的用水问题，学校只能利用建造地下储水窖的方式，在每年夏季，将几场暴雨的雨收集水，用于全年的日常用水。由于储水量有限，实施限水供应，每人每周30升水，主要保证学生餐饮和日常饮水。尽快如此，一般每年春季通常会出现水荒，届时，不得不花钱买远处运来的河水。由于当地的雨水和河水中含有大量的杂质，包括土、灰等颗粒物。目前采用的净水方式是，在储水窖投入一定量的净水剂，使水中的颗粒物沉积。饮用水只采用烧开水的方式。总体来讲，没有现代的净水处理设施。 鉴于对常河中学的饮用水调查，可以基本了解到该地区的自然条件是雨水缺乏，即干旱少雨；同时因没有可利用的湖泊、河流和地下水资源。该地区民用水不论是家庭和学校用水，均来自收集和储存的雨水。水的净化方式以净水剂沉降形式去除主要大的颗粒物等。 因此，如何结合当地的自然状况，开发一种可以实用的净水器，解决住校师生和当地饮用水净化的问题，成为本研究的目的。 (a)储水窖雨水收集入水口