一種太陽池濃海水綜合利用系統的製作方法
2023-10-10 15:51:19
一種太陽池濃海水綜合利用系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種太陽池濃海水綜合利用系統，該系統包括太陽池部分與海水淡化部分，將濃縮後的海水輸送至太陽池部分，海水淡化部分採用蒸餾法對海水進行淡化；太陽池部分中的海水鹽梯度交換1-2月後將下對流層的海水引入底部換熱器，通過底部換熱器與海水淡化部分進行熱交換，海水淡化部分得到的淡水分別注入淡水池與太陽池的上對流層。太陽池與海水淡化部分的結合，實現了太陽池能源的有效利用，解決了蒸餾法海水淡化的能量來源，降低了海水淡化的成本，經海水淡化部分的淡水和濃海水，經處理後又可以作為太陽池的補充用水及鹽業生產用水，最大程度的實現了能量和水資源的有效利用，降低了系統的運行成本。
【專利說明】一種太陽池濃海水綜合利用系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及海水淡化領域，尤其涉及一種環保、降低成本、循環利用的太陽池濃海水綜合利用系統。
[0002]
【背景技術】
[0003]隨著我國經濟社會的發展，淡水資源的缺乏已經成為制約沿海經濟發展的重要因素之一，海水淡化技術成為我國沿海地區解決淡水資源不足的重要手段，在海水淡化工程規模不斷增大的同時，其濃海水的排放問題一直是社會關注的焦點。目前，國內的海水淡化工程除了少數幾個工程有濃海水綜合利用的項目之外，大多數的海水淡化廠的濃海水還是直接排放的，它將對海洋環境產生一系列的負面影響，高鹽廢水對海洋生物生存具有潛在的威脅。
[0004]太陽能的開發利用是當今時代研究的熱點之一，鹽梯度太陽池技術因其廉價的建造成本和對太陽能儲存的長期連續性而備受關注。將海水淡化排放的濃鹽水與太陽池熱能的利用結合起來，一方面提供了建造太陽池所必須的鹽資源，另一方面也解決了濃海水利用的問題，實現了節約能源、降低汙染和減少排放的目的。
[0005]中國專利公布號CN102849887A，公布日2013年I月2日，名稱為一種海水淡化方法，該申請案公開了一種海水淡化方法，將原海水經過前處理後的過濾水，進入海水淡化系統的熱排放段換熱器，用於冷凝蒸汽並回收排放段的熱量，得到溫度較高的換熱後溫海水；將溫海水經過低壓泵輸送進入超濾裝置，超濾產水經過高壓泵輸送進入納濾裝置，選擇性去除海水中的成垢離子得到納濾軟化水，經過高壓泵輸入反滲透裝置，製得反滲透產水和反滲透濃水；反滲透濃 水經回收能量後直接作為MED或MSF裝置熱回收段的進水；將經過MED或MSF裝置淡化產水與反滲透產水混合作為飲用水，納濾濃水經回收能量後與濃水混合排放或綜合利用。其不足之處在於，淡化後的濃水鹽度高，直接排放影響環境，且海水對裝置腐蝕較大。
[0006]
【發明內容】
[0007]本發明的目的在於為了解決現有海水淡化系統中淡化後的海水鹽度高，直接排放影響環境，且海水對裝置腐蝕較大的缺陷而提供一種環保、降低成本、循環利用的太陽池濃海水綜合利用系統。
[0008]為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案:
一種太陽池濃海水綜合利用系統，該系統包括太陽池部分與海水淡化部分，將經淡化系統得到的海水濃縮至鹽度為15 --Be/ -25--Be/的海水，然後將濃縮後的海水輸送至太陽池部分，太陽池部分包括太陽池池體與底部換熱器，太陽池由上至下依次分為上對流層、非對流層與下對流層，非對流層與下對流層分別注入濃縮後的海水，上對流層注入淡水，非對流層注入鹽度為15-20 --Be/的海水，下對流層注入鹽度為21-25--Be'的海水；海水淡化部分採用蒸餾法對海水進行淡化；太陽池部分中的海水鹽梯度交換1-2月，待下對流層溫度穩定後，將下對流層的高溫海水通過底部換熱器與海水淡化部分進行熱交換，海水淡化部分得到的淡水分別注入淡水池與太陽池的上對流層。
[0009]在本技術方案中，海水淡化後得到的濃海水直接排放會對海洋環境產生較大的負面影響，高鹽度廢水對海洋生物生存具有潛在的威脅；將海水淡化後的濃海水先進行濃縮至鹽度為15 --Be/ -25--Be/，然後將其引入太陽池，太陽池底部安裝蛇形管式換熱器，換熱器據地面5cm以上，高度低於50cm，換熱器的材質為316L不鏽鋼；太陽池的下對流層的溫度較高，可以為海水淡化部分提供高溫熱水，太陽池通過內部不同濃度鹽溶液的交換形成鹽梯度；海水淡化部分採用現有海水淡化系統得到的濃海水，與太陽池的底部換熱器進行熱交換以使濃海水蒸發，海水淡化部分得到淡水一部分進入淡水池，另一部分注入太陽池的上對流層，用於補充因蒸發造成的太陽池上對流層的減少；海水淡化部分中濃海水池得到的濃海水經泵送至鹽田，用於日曬製鹽；將淡化系統淡化後的濃海水與太陽池的結合，不僅實現了海水淡化濃縮海水的有效利用，減少了其對海洋環境的影響，而且解決了鹽梯度太陽池建造過程中大量鹽產品的使用，降低了太陽池的建造成本；太陽池與海水淡化部分的結合，實現了太陽池能源的有效利用，解決了蒸餾法海水淡化的能量來源，降低了海水淡化的成本，經海水淡化部分的淡水和濃海水，經處理後又可以作為太陽池的補充用水及鹽業生產用水，最大程度的實現了能量和水資源的有效利用，降低了系統的運行成本。
[0010]作為優選，海水淡化部分為真空泵、冷凝器、汽水分離器、淡水收集裝置、淡水池、噴淋裝置、蒸發器與濃海水池。
[0011]在本技術方案中，冷凝器為管式換熱器結構，材質為316L不鏽鋼，在海水淡化部分的上部，主要作用是對進料海水進行預熱，同時對海水蒸發產生的蒸汽進行冷凝；
淡水收集裝置，主要作用是收集冷凝下滴淡水，其下部連接泵和管路，將冷凝的淡水及時收集並送入淡水池；
淡水池為矩形水池，主要 作用是用來存放海水淡化裝置的淡水，淡水池的水一部分進入淡水網，另一部分作為太陽池上對流層的補充用水；
汽水分離器為擋板式汽水分離器，材質為316L不鏽鋼，主要作用是將飽和蒸汽與水進行分離；
噴淋裝置由管路和噴嘴構成，位於汽水分離器的下方，噴嘴的布置均勻分布在蒸發器的上方，管路材質為316L不鏽鋼，噴嘴材質為黃銅，為實心錐形噴嘴。經噴嘴噴淋的海水能均勻分布在蒸發器換熱管的上方。
[0012]蒸發器位於噴淋裝置的下方，為列管式換熱器，材質為鋁黃銅，管外為噴淋海水，管內為與太陽池底部進行熱交換而得到的熱水；
濃海水池位於海水淡化裝置的底部，作用是收集未蒸發的濃海水，濃海水池由泵連接至鹽田，進一步濃縮的海水進行日曬製鹽；
真空泵為水環真空泵，主要作用是保持海水淡化裝置內部一定的真空度，使熱交換的海水能進行真空蒸發。
[0013]作為優選，在進行海水淡化時，先用真空泵將壓力降至10_20Kpa，然後將經過現有海水淡化系統得到的濃海水送入海水淡化部分的冷凝器。[0014]作為優選，在海水濃縮時使用的濃縮池分為三層，最底層為12-18cm的土層，中間層為4-6cm的鋼筋混凝土層，最上層為黑色塑料薄膜層。在本技術方案中，黑色塑料薄膜用於增強太陽能的吸收。
[0015]作為優選，所述太陽池部分的池體結構為倒四稜台形狀，底部與側面成40° -50°角，池體底部由下至上依次為10-15cm的厚洛層、8-12cm黃泥墊層、3-6cm的膨潤土層、8-12cm的C2tl細石5仝層、0.4-0.6cm防水塗料層與l_3cm的C2tl細石5仝保護層,太陽池池體高度1.5-2.5mο
[0016]作為優選,海水淡化部分濃海水池內的海水用於日曬製鹽。
[0017]作為優選，在海水濃縮時，第一天在海水表面噴灑240-275ppm的磷酸鹽緩蝕劑，然後每隔5-10天在海水表面噴灑120-150ppm的雙氧水溶液，直至海水鹽度達到15 --Be/-25--Be'。在本技術方案中，由於海水中含有不同的物質比如氯化鎂、氯化鈣、各種微生物，會對金屬造成不同程度的腐蝕，所以在海水濃縮時，先噴灑磷酸鹽緩蝕劑，然後在濃縮過程中，然後每隔5-10天在海水表面噴灑120-150ppm的雙氧水溶液,用以消毒殺菌。
[0018]作為優選，注入太陽池的濃海水分次注入，首先對下對流層注入60-70cm鹽度為21-25--Be/的海水，然後對非對流層注入5cm的鹽度為15_20--Be'的海水，待水層穩定後繼續注入5cm的海水，直至非對流層的海水高度至40cm ;最後在上對流層注入5cm的淡水，待水層穩定後繼續注入5cm的淡水，直至上對流層的淡水高度至25cm。
[0019]本發明的有益效果是:1)將淡化系統淡化後的濃海水與太陽池的結合，不僅實現了海水淡化濃縮海水的有效利用，減少了其對海洋環境的影響，而且解決了鹽梯度太陽池建造過程中大量鹽產品的使用，降低了太陽池的建造成本；
2)太陽池與海水淡化部分的結合，實現了太陽池能源的有效利用，解決了蒸餾法海水淡化的能量來源，降低了海水淡化的成本，經海水淡化部分的淡水和濃海水，經處理後又可以作為太陽池的補充用水及鹽業生產用`水，最大程度的實現了能量和水資源的有效利用，降低了系統的運行成本。
[0020]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明的太陽池濃海水綜合利用系統的結構示意圖。
[0022]圖2是本發明太陽池池體的結構示意圖。
[0023]圖中，1、真空泵；2、冷凝器；3、淡水收集裝置；4、汽水分離器；5、噴淋裝置；6、蒸發器；7、濃海水池；8、淡水池；9、太陽池；10、底部換熱器；11、上對流層；12、非對流層；13、下對流層。
[0024]
【具體實施方式】
[0025]以下結合具體實施例與附圖，對本發明做進一步的解釋:
參照圖1與圖2，海水淡化部分分為真空泵1、冷凝器2、汽水分離器4、淡水收集裝置3、淡水池8、噴淋裝置5、蒸發器6與濃海水池7 ；
太陽池9分為太陽池池體與底部換熱器10，太陽池9由上至下依次分為上對流層11、非對流層12與下對流層13。
[0026]實施例1
首先通過真空泵I將壓力降至lOKpa，然後將現有海水淡化系統得到的濃海水經泵打入冷凝器2內，換熱後濃海水進入噴淋裝置5，噴淋的濃海水在蒸發器6管子外表面由上到下降膜蒸發，水蒸汽在上升過程中，經過汽水分離器4後與冷凝器2接觸，凝結成淡水，冷凝後的淡水由淡水收集裝置3收集後進入淡水池8 ;未蒸發的海水則變為進一步濃縮的濃海水進入濃海水池，經泵送至鹽田用於日曬製鹽。
[0027]太陽池的構建:太陽池部分的池體結構為倒四稜台形狀，底部與側面成40°角，池體底部由下至上依次為IOcm的厚洛層、8cm黃泥墊層、3cm的膨潤土層、8cm的C2tl細石5仝層、0.4cm防水塗料層與Icm的C2tl細石輪保護層，太陽池池體高度1.5m,太陽池9由上至下依次分為上對流層11、非對流層12與下對流層13，非對流層12與下對流層13分別注入濃縮後的海水，上對流層11注入淡水，非對流層12注入鹽度為15--Be'的海水，下對流層13注入鹽度為21--Be'的海水；注入太陽池的海水分次注入，首先對下對流層注入60cm鹽度為21--Be'的海水，然後對非對流層注入5cm的鹽度為15--Be'的海水，待水層穩定後繼續注入5cm的海水，直至非對流層的海水高度至40cm ;最後在上對流層注入5cm的淡水，待水層穩定後繼續注入5cm的淡水 ，直至上對流層的淡水高度至25cm ；
海水濃縮所用的濃縮池分為三層，最底層為12cm的土層，中間層為4cm的鋼筋混凝土層，最上層為黑色塑料薄膜層；在海水濃縮時，第一天在海水表面噴灑240ppm的磷酸鹽緩蝕劑，然後每隔5天在海水表面噴灑120ppm的雙氧水溶液，直至海水鹽度達到15 --Be/-25--Be/ 。
[0028]待注水完成後，太陽池通過內部不同濃度鹽溶液的交換形成鹽梯度，時間為I個月。然後轉入運行階段，底部下對流層的溫度一般可達到50-60°C，待底部溫度穩定以後即可通過換熱器為海水淡化部分提供熱源。
[0029]實施例2
首先通過真空泵I將壓力降至17kPa，然後將現有海水淡化系統得到的濃海水經泵打入冷凝器2內，換熱後濃海水進入噴淋裝置5，噴淋的濃海水在蒸發器6管子外表面由上到下降膜蒸發，水蒸汽在上升過程中，經過汽水分離器4後與冷凝器2接觸，凝結成淡水，冷凝後的淡水由淡水收集裝置3收集後進入淡水池8 ;未蒸發的海水則變為進一步濃縮的濃海水進入濃海水池，經泵送至鹽田用於日曬製鹽。
[0030]太陽池的構建:太陽池部分的池體結構為倒四稜台形狀，底部與側面成45°角，池體底部由下至上依次為12cm的厚洛層、IOcm黃泥墊層、4cm的膨潤土層、IOcm的C2tl細石5仝層、0.5cm防水塗料層與2cm的C2tl細石輪保護層,太陽池池體高度2m,太陽池9由上至下依次分為上對流層11、非對流層12與下對流層13，非對流層12與下對流層13分別注入濃縮後的海水，上對流層11注入淡水，非對流層12注入鹽度為18--Be'的海水，下對流層13注入鹽度為23--Be'的海水；注入太陽池的海水分次注入，首先對下對流層注入65cm鹽度為23--Be'的海水，然後對非對流層注入5cm的鹽度為16--Be'的海水，待水層穩定後繼續注入5cm的海水，直至非對流層的海水高度至40cm ;最後在上對流層注入5cm的淡水，待水層穩定後繼續注入5cm的淡水，直至上對流層的淡水高度至25cm ；
海水濃縮所用的濃縮池分為三層，最底層為15cm的土層，中間層為5cm的鋼筋混凝土層，最上層為黑色塑料薄膜層；在海水濃縮時，第一天在海水表面噴灑255ppm的磷酸鹽緩蝕劑，然後每隔8天在海水表面噴灑135ppm的雙氧水溶液，直至海水鹽度達到15 --Be/-25--Be/ 。
[0031]待注水完成後，太陽池通過內部不同濃度鹽溶液的交換形成鹽梯度，時間為I個月。然後轉入運行階段，底部下對流層的溫度一般可達到50-60°C，待底部溫度穩定以後即可通過換熱器為海水淡化部分提供熱源。
[0032]實施例3
首先通過真空泵I將壓力降至20kPa，然後將現有海水淡化系統得到的濃海水經泵打入冷凝器2內，換熱後濃海水進入噴淋裝置5，噴淋的濃海水在蒸發器6管子外表面由上到下降膜蒸發，水蒸汽在上升過程中，經過汽水分離器4後與冷凝器2接觸，凝結成淡水，冷凝後的淡水由淡水收集裝置3收集後進入淡水池8 ;未蒸發的海水則變為進一步濃縮的濃海水進入濃海水池，經泵送至鹽田用於日曬製鹽。
[0033]太陽池的構建:太陽池部分的池體結構為倒四稜台形狀，底部與側面成50°角，池體底部由下至上依次為15cm的厚洛層、12cm黃泥墊層、6cm的膨潤土層、12cm的C2tl細石5仝層、0.6cm防水塗料層與3cm的C2tl細石輪保護層,太陽池池體高度2.5m,太陽池9由上至下依次分為上對流層11、非對流層12與下對流層13，非對流層12與下對流層13分別注入濃縮後的海水，上對流層11注入淡水，非對流層12注入鹽度為20--Be'的海水，下對流層13注入鹽度為25--Be'的海水；注入太陽池的海水分次注入，首先對下對流層注入70cm鹽度為25--Be'的海水，然後對非對流層注入5cm的鹽度為20--Be'的海水，待水層穩定後繼續注入5cm的海水，直至非對流層的海水高度至40cm ;最後在上對流層注入5cm的淡水，待水層穩定後繼續注入5 cm的淡水，直至上對流層的淡水高度至25cm ；
海水濃縮所用的濃縮池分為三層，最底層為18cm的土層，中間層為3cm的鋼筋混凝土層，最上層為黑色塑料薄膜層；在海水濃縮時，第一天在海水表面噴灑275ppm的磷酸鹽緩蝕劑，然後每隔5天在海水表面噴灑150ppm的雙氧水溶液，直至海水鹽度達到15 --Be/-25--Be/ 。
[0034]待注水完成後，太陽池通過內部不同濃度鹽溶液的交換形成鹽梯度，時間為2個月。然後轉入運行階段，底部下對流層的溫度一般可達到50-60°C，待底部溫度穩定以後即可通過熱交換器為海水淡化部分提供熱源。
【權利要求】
1.一種太陽池濃海水綜合利用系統，該系統包括太陽池部分與海水淡化部分，其特徵在於，將經淡化系統得到的濃海水進一步濃縮至鹽度為15 --Be' -25--Be/的海水，然後將濃縮後的海水輸送至太陽池部分，太陽池部分包括太陽池池體與底部換熱器，太陽池由上至下依次分為上對流層、非對流層與下對流層，非對流層與下對流層分別注入濃縮後的海水，上對流層注入淡水，非對流層注入鹽度為15-20 --Be/的海水，下對流層注入鹽度為21-25--Be/的海水；海水淡化部分採用蒸餾法對海水進行淡化；太陽池部分中的海水鹽梯度交換1-2月，待下對流層溫度穩定以後，將下對流層的高溫海水通過底部換熱器與海水淡化部分進行熱交換，海水淡化部分得到的淡水分別注入淡水池與太陽池的上對流層。
2.根據權利要求1所述的一種太陽池濃海水綜合利用系統，其特徵在於，海水淡化部分為真空泵、冷凝器、汽水分離器、淡水收集裝置、淡水池、噴淋裝置、蒸發器與濃海水池。
3.根據權利要求1或2所述的一種太陽池濃海水綜合利用系統，其特徵在於，在進行海水淡化時，先用真空泵將壓力降至10-20Kpa，然後將經過現有海水淡化系統得到的濃海水送入海水淡化部分的冷凝器。
4.根據權利要求1所述的一種太陽池濃海水綜合利用系統，其特徵在於，在海水濃縮時使用的濃縮池分為三層，最底層為12-18cm的土層，中間層為4-6cm的鋼筋混凝土層，最上層為黑色塑料薄膜層。
5.根據權利要求1所述的一種太陽池濃海水綜合利用系統，其特徵在於，所述太陽池部分的池體結構為倒四稜台形狀，底部與側面成40° -50°角，池體底部由下至上依次為10-15cm的厚洛層、8_12cm黃泥墊層、3_6cm的膨潤土層、8_12cm的C2tl細石5仝層、0.4-0.6cm防水塗料層與l_3cm的C2tl細石砼保護層，太陽池池體高度1.5-2.5m。
6.根據權利要求1所述 的一種太陽池濃海水綜合利用系統，其特徵在於，海水淡化部分濃海水池內的海水用於日曬製鹽。
7.根據權利要求1或4所述的一種太陽池濃海水綜合利用系統，其特徵在於，在海水濃縮時，第一天在海水表面噴灑240-275ppm的磷酸鹽緩蝕劑，然後每隔5_10天在海水表面噴灑120-150ppm的雙氧水溶液，直至海水鹽度達到15 --Be' -25--Be/。
8.根據權利要求1所述的一種太陽池濃海水綜合利用系統，其特徵在於，注入太陽池的海水分次注入，首先對下對流層注入60-70cm鹽度為21-2577ΒΘ'的海水，然後對非對流層注入5cm的鹽度為15-2077ΒΘ'的海水，待水層穩定後繼續注入5cm的海水，直至非對流層的海水高度至40cm ;最後在上對流層注入5cm的淡水，待水層穩定後繼續注入5cm的淡水，直至上對流層的淡水高度至25cm。
【文檔編號】C02F103/08GK103449546SQ201310243817
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年6月19日 優先權日:2013年6月19日
【發明者】張海春, 王波, 鬱小芬, 範會生, 孫保庫, 陸阿定 申請人:浙江省海洋開發研究院