ОПРЕСНИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС
DESALTING COMPLEX

Изобретение относится к устройствам для опреснения воды и предназначено для использования в аридных и других зонах, где ощущается дефицит пресной воды.
Известен тепличный комплекс для опреснения воды, в котором совмещены функции опреснения воды, выращивания растений и получения электроэнергии, раскрытый в патенте RU 2185052 С2, 20.07.2002.
Однако в этом комплексе имеются недостатки. В частности, не учтена возможность чрезмерного роста растений, что может потребовать значительного увеличения диаметра вегетационных труб, соответствующего высоте растений, а следовательно, при этом возрастает отапливаемый объем устройства. Не учтен здесь различный химический состав добываемой с разных горизонтов соленой воды, а также не решены вопросы утилизации рассола, остающегося в результате опреснения воды.
Задача изобретения - создание опреснительного комплекса, обеспечивающего улучшение экологии окружающей среды при снижении энергетических затрат.
Технический результат обеспечивается тем, что опреснительный комплекс, включающий теплицы-опреснители с вегетационными трубами и площадку для вертолетов для снабжения теплиц-опреснителей морепродуктами, снабжен артезианским сектором и опреснительными прудами, в которых установлены прудовые опреснители, а площадка для вертолетов выполнена на водонапорной башне для накопления, хранения и распределения пресной воды, при этом прудовые опреснители оборудованы аккумуляторами энергии, питающимися от двухслойной трансформирующейся солнечной панели, установленной над ними, а также отсеком, функционирующим с использованием метода вымораживания, и отсеком солнечного опреснения, при этом солнечная панель выполнена с возможностью увеличения своей поверхности в холодное время года путем накрывания своим верхним слоем остекления солнечного опреснителя, причем отсек прудового опреснителя, функционирующий по методу вымораживания, оборудован лазерной установкой, питающейся от аккумуляторов и выполненной с возможностью приведения в действие струйных насосов, снабжающих опреснитель жидким хладагентом и смесью кристаллольда с рассолом путем направления чередующихся лазерных лучей через поворотное зеркало на светочувствительные пластинки. Кроме того, вегетационные трубы теплиц-опреснителей оборудованы колесами с отверстиями для управления ростом растений в нужном направлении, приводимыми во вращательное движение от светочувствительных пластинок, периодический изгиб и выпрямление которых осуществляют путем направления на них лучей от лазерных установок, установленных на душевых поддонах на шаровых шарнирах.
Опреснительный комплекс показан на чертежах.
На фиг.1 представлен план опреснительного комплекса; на фиг.2 - разрез комплекса по А-А на фиг.1; на фиг.3 - план теплицы-опреснителя на уровне С-С на фиг.4; на фиг.4 - разрез теплицы-опреснителя по В-В на фиг.3; на фиг.5 - план вегетационной трубы теплицы-опреснителя; на фиг.6 - продольный разрез вегетационной трубы на фиг.5; на фиг.7 - фрагмент продольного разреза на фиг.6; на фиг.8 - план фрагмента на уровне D-D на фиг.7; на фиг.9 - схема взаимодействия лазерной установки и зеркала в разрезе на фиг.7 и плане на фиг.8 на этапе вхождения растения в зону душевой установки и удлинения связи между растениями; на фиг.10 - то же, на этапе включения душевой установки; на фиг.11 - то же, на этапе нагрева гибкой пластинки; на фиг.12 - то же, на этапе охлаждения гибкой пластинки; на фиг.13 - то же, на этапе выхождения растения из зоны душевой установки; на фиг.14 - то же, на этапе включения сопла газовой смеси; на фиг.15 - гибкая пластинка в вертикальном положении; на фиг.16 - то же, при воздействии на пластинку лазерным лучом; на фиг.17 - схема взаимодействия лазерного луча и колеса, расположенного под светопрозрачным поддоном растения; на фиг.18 - общий вид прудового опреснителя (аксонометрия, частичный разрез); на фиг.19 - схема взаимодействия лазерной установки и струйного насоса; на фиг.20 - схема размещения колеса между лазерной установкой и растением (аксонометрия); на фиг.21 - схема поэтапного закручивания проростка; на фиг.22 - разрез бортика жесткого поддона (фрагмент).
Опреснительный комплекс включает водонапорную башню 1, теплицы-опреснители 2, опреснительные пруды 3 с расположенными на них прудовыми опреснителями 4, артезианский сектор 5, энергетический сектор 6, питомник морепродуктов 7, а также в него могут входить предприятие по переработке рассола 8, курортно-оздоровительный сектор 9 и агропромышленный сектор 10. Теплицы опреснители содержат вегетационно-вырастные башни 11, включающие в себя расположенные друг над другом полусферы 12, на поверхности которых спиралевидно уложены светопрозрачные кольцевые трубы 13, внутри которых размещены вегетационные трубы 14.
Внутри вегетационных труб 14 проложены конвейеры с растениями 15, уложенными в эластичные сетки 16, установленные в держатели 17, объединенные телескопическими связями 18. Вегетационная труба 14 оборудована душевыми установками 19 и поддонами 20, на которых вмонтированы лазерные установки 21 на шаровых шарнирах 22, поворотные зеркала 23, а на вертикальной оси душевой установки находится стержень 24, к основанию которого крепится гибкая двухслойная пластинка 25, включающая светочувствительный полимерный материал. На верхней части стержня установлено колесо 26 с отверстиями 27. Растения 15 установлены корнем вверх с возможностью их полива питательным раствором из душевой установки, на которой имеются фотоэлементы 28, срабатывающие после воздействия лазерного луча 29 из лазерной установки 21 через зеркало 23. После полива корни растения обдувают из сопла газопровода 30, где также установлен фотоэлемент 28. Под растением в эластичной сетке 16 установлен жесткий светопрозрачный поддон 31, удерживающий растение в пределах спиралевидной формы. На нижней плоскости колеса 26 установлены штыри 32, ударяя о которые распрямляющаяся пластинка 25 приводит колесо 26 во вращательное движение.
Пластинка 25 выполнена двухслойной, каждый слой которой включает неизотропный полимерный светочувствительный материал, имеющий свой тепловой коэффициент линейного расширения. Поскольку оба слоя установлены на едином основании 33 и скреплены между собой, то при воздействии на нее лучей 29 из лазерной установки 21 пластинка реагирует на это воздействие изменением размера и биморфной деформацией (фиг.16). На фиг.17 приведено в аксонометрии размещение взаимодействующих: лазерного луча 29, пластинки 25, колеса 26 и ростка растения 15.
На фиг.7-14 показаны отдельные этапы прохождения растения под душевой установкой 19, этап удлинения связи 18 между растениями, этап включения душевой установки 19, нагрева гибкой пластинки 25, остывания пластинки, включение душевой установки и обдувание корней растения из сопла 30.
В комплексе установлены прудовые опреснители, каждый из которых 4 включает отсек замораживания 34, отсек солнечного парникового опреснения 35, разделенные теплоизолирующей перегородкой 36, и двухслойную солнечную панель 37. Прудовый опреснитель установлен в опреснительном пруду 3 и погружен на уровень 38, позволяющий соленой воде из пруда, попадая через водозаборную воронку 39, направляться в отсек 34, при этом в отсеке замораживания 34 соленая вода смешивается в реакторе 40 с хладагентом (бутан, изобутан или фреон), которые практически не растворимы в воде и которые подаются из компрессора 41. Вода, превращаясь в кристаллолед, смешанный с рассолом, подается в разделительную колонну 42, где происходит разделение воды на лед и рассол, который стекает в теплообменник 43, а затем через рассолопровод 44 выводится за пределы прудового опреснителя. Лед, оставшийся в разделительной колонне 42, при помощи транспортера 45 подается в конденсатор 46, где установлен плавильник 47 и затем, превращаясь в пресную воду, через водный отсек теплообменника 43 подается в водопровод пресной воды 48 и выводится за пределы прудового опреснителя 4. В этом же отсеке 34 установлен аккумулятор 49, который снабжает электроэнергией солнечная панель 37. В свою очередь аккумулятор 49 снабжает электроэнергией установленную здесь лазерную установку 50, луч из которой, попадая на поворотное зеркало с трансформатором 51, установленное на шарнире 52, направляется поочередно на площадку 53, покрытую светочувствительным материалом струйного насоса 54, подающего смесь кристаллольда с рассолом в разделительную колонну 42 и затем на аналогичную площадку насоса 55 такого же типа, подающего легкокипящий жидкий хладагент.
В отсеке солнечного опреснителя 35 соленая вода попадает через водозаборную воронку 56 в корытообразный лоток 57, покрытый темной краской. Вода, испаряясь, конденсируется на поверхности стеклянной крыши 58, затем, стекая, в водосборный желоб 59, попадает в общий водопровод пресной воды 48, а остающийся на дне лотка рассол через трап 60 попадает в общий рассолопровод 44 и выводится из прудового опреснителя.
На фиг.19 приведена схема взаимодействия пульсирующего лазерного луча 29 и струйного насоса 54, включающего площадку 53 из неизотропного двухслойного светочувствительного материала, благодаря которому насос способен подавать воду из полости 61 к выходному отверстию 62 по трубам, которые, как и остальные трубы, оборудованы запорной арматурой, функционирование которой может регулироваться АСУ (на чертеже не показана), которая расположена в основании башни 1.
Нужное направление и высоту растения обеспечивают следующим образом.
При вращении колеса 26 свет от лазерного луча попадает на растение через отверстие 27а в колесе и растение изгибается в направлении света в соответствии с его яркостью, при этом растение, стремясь к свету в направлении лазерного луча 29 (позиция I на фиг.21), натыкается на жесткий светопрозрачный поддон, имеющий бортик 64, выполненный во избежание повреждения сетки 16 овальным (фиг.22 и позиция II фиг.21 ), преодолеть который он не может. При дальнейшем повороте колеса 26 луч света выводится через следующее отверстие 276 и проросток поворачивается на поддоне 31 в сторону, противоположную круговому движению колеса 26 (фиг.20 и поз.III фиг.21), и изменить в дальнейшем это направление ему не дает жесткий бортик (поз.IV фиг.21). В последующем проросток продолжает свой рост в этом направлении, изгибаясь вдоль бортика 64 поддона по окружности по дну поддона, отодвигая от бортика во внутрь поддона предыдущие ветки растения, постепенно закручивая его в спираль (фиг.22).