海洋深層水提取濃縮液的系統及其提取工藝的製作方法

2023-07-02 04:52:36

專利名稱：海洋深層水提取濃縮液的系統及其提取工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種海洋深層水的綜合利用。具體涉及一種海洋深層 水提取濃縮液的系統。本發明還涉及一種海洋深層水提取濃縮液的提 取工藝。
背景技術：
深海健康飲用水水源的補給必須來自海水。而且深海健康飲用水 主要利用及其功效主要來源於海水中礦物元素。因此我們首先對海水 的礦物鹽組成大致有所了解。海水中溶解各種鹽分，以其來源看，海水應含有地球上所有的元素，但限於分析技術水平，目前僅測定了80多種，這些元素構成海 水中各種有機物和無機物。溶於海水的化學元素雖多，但其含量差別 極大。除了組成水的氫和氧以外，每千克海水中含量在lmg以上的元 素有氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、溴、碳、鍶、硼、矽和氟一共12種。 它們約佔海水中全部元素的99.9%，它們形成了5種陽離子Na十、k+ 、 Ca2+、 Mg2+和Sr2+,以及6種陰離子C1誦、S042- 、 Br- 、 HC03- 、 C032-和F-,共ll種離子成分，分別稱為海水中大量元素和主要成分。 由於這些成分在海水中的含量較大，各成分濃度間的比值近似恆定， 生物活動對其濃度影響不大，在海水中性質比較穩定，又稱為保守元 素。但其中的Si雖然含量超過lmg/kg,但由於其含量受生物活動的 影響較大，性質也不穩定，不屬於保守元素。除12種大量元素之外的 幾十種元素， 一般稱為微量元素。磷、氮、矽等對海洋植物生長有關 的元素，稱為營養元素，當其含量很低時，會限制植物的正常生長， 研究這些元素分布變化對海洋綜合利用有重要意義。海水中主要離 子組成見表l。表l海水中主要離子(S=35)離子含量/氯度比值離子含量/氯度比值g * kg-lg kg_lci-19.3540.9989Na+10. 770. 5560S042-2. 7120. 1400Mg2+1. 2900. 0665Br-0. 06730.003 47Ca2+0.41210.021 27F-0. 00130. 000 067k+0. 3990. 0206HC03-0.1420.007 35Sr2+0. 00790.000 41B (總量)0. 00450. 000 232主S為鹽度工業用海水淡化工程對海水水源選擇一般不嚴格，深海健康飲用 水用途對海水源的水質要求嚴格。 一是要求乾淨，沒有汙染。二是水 質穩定。而所取水源要遠離城巿、遠離港口、遠離汙染工廠，其周圍海域常年沒有汙染。囯際上作為深海健康飲取水點有二種方法第一 是直接取自200米以下海水。國際上有標準，低於200米以下的海水稱 為深海水，其水源乾淨汙染程度小，甚至病源微生物均不生長，水溫 低且水質穩定。第二是沿海岸打深井取海水。源水礦物元素組成與海 水相同。經過海水向陸地橫向自然巖層過濾，和深井的巖石垂直自然過 濾，經過二次自然過濾，水質天然潔淨溫度低，沒有微生物、藻類生 長及其它有機與無機有害物質存在，而且常年平均水溫低於1(TC以下。所以打深井取海水是值得提倡的方法，但打井不是越深越好，而 且一定防止把深井中淡水誤當成海水。目前海水的綜合利用，是採用自然曬鹽的方法製備食鹽，然後再 對鹽滷等用一些化學、電化學、離子交換和吸附或加入藥品、進行化 學反應等方法提取鹽滷中的固體物質。因此現有的技術不能有效地去 除海水中的有機汙染物，在海水加工時常常加入一些物質，提取海水的固形物。如投加混凝劑和氯消毒劑，影響了海水的質量。 發明內容本發明的目的是提供一種不使用化學物質，能有效降低海洋深層 水中的有機汙染物的海洋深層水提取濃縮液的系統。本發明的目的還 提供一種海洋深層水提取濃縮液的提取工藝。為了達到上述目的，本發明有如下技術方案本發明的一種海洋深層水提取濃縮液的系統，包括預處理淨化設 備、高濃度濃縮液處理設備、低濃度濃縮液處理設備、鍋爐、消毒設 備、灌裝設備，所述預處理淨化設備與高濃度濃縮液處理設備連接， 高濃度濃縮液處理設備與低濃度濃縮液處理設備連接，高濃度濃縮液 處理設備、低濃度濃縮液處理設備通過消毒設備與灌裝設備連接，鍋 爐分別與高濃度濃縮液處理設備和消毒設備連接。其中，所述預處理淨化設備包括貯水罐、原水泵、機械過濾器、 臭氧發生器、活性炭過濾器、保安過濾器、高壓泵、反滲透過濾器， 所述貯水罐通過原水泵與機械過濾器連接，機械過濾器與活性炭過濾 器連接，臭氧發生器與機械過濾器、活性炭過濾器之間的水管連接， 活性炭過濾器與保安過濾器連接，保安過濾器通過高壓泵與反滲透過 濾器連接。其中，所述高濃度濃縮液處理設備包括濃水罐、超濾器、四級減 壓蒸餾器、離心機、高濃度的濃縮液儲罐、淡水罐、真空泵，其中， 濃水罐通過濃水泵與超濾器連接，超濾器與四級減壓蒸僧器連接，四 級減壓蒸餾器與離心機連接，離心機與高濃度的濃縮液儲罐連接，淡水罐與真空泵連接，真空泵位於超濾器和四級減壓蒸僧器之間。其中，所述低濃度濃縮液處理設備包括除氯化鈉的電滲析裝置、 低濃度的濃縮液儲罐，除氯化鈉的電滲析裝置與低濃度的濃縮液儲罐 連接。本發明的一種海洋深層水提取濃縮液的提取工藝，有如下步驟1) 、海洋深層水預處理a將低於200米以下的海洋深層水放入 貯水罐中，由原水泵加壓後經過機械過濾器粗過濾，除去水中的可見 顆粒和一些膠體顆粒；b臭氧發生器產生臭氧加入到粗過濾的水中， 殺滅水中的原生動物和微生物，促進水中的有機物的分解以及鐵和錳 的氧化；c釆用活性炭過濾器過濾，去除原水中的懸浮雜質、有機物、 細菌、鐵和錳，除去多餘的臭氧和還原溴酸鹽；d釆用保安過濾器過 濾，其過濾精度小於lnm,再通過高壓泵進入反滲透裝置，其分離 出來的淡水作為冷卻水，進入淡水貯水灌，其分離出來的濃水進入濃 水貯水灌；2) 、高濃度濃縮液處理經過步驟l)反滲透裝置出來的濃水經 過超濾器去除水中的5000—10000分子量的物質，經過四級減壓蒸餾 器負壓低溫蒸餾，用離心機，將水中的氯化鈉去除，得到的高濃縮的 濃縮液經過消毒設備的8(TC溫度消毒後罐裝即為高濃度濃縮液成品；3) 低濃度濃縮液處理經過步驟1)反滲透裝置出來的濃水經 過超濾器去除水中的5000—10000分子量的物質，採用除氯化鈉的電 滲析裝置，除去濃水中的80%以上的氯化鈉和部分溴化物，即得到低 濃度的濃縮液，同樣也用消毒設備的8(TC的溫度進行消毒處理，罐 裝後即為低濃度濃縮液成品。由於釆取了以上技術方案，本發明的優點在於1、 本發明的海洋深層水預處理淨化，釆用了臭氧發生器、活性 炭過濾器， 一方面可以殺滅水中的各種生物，另一方面臭氧可以將海 水中的一些有機物分解，以利於活性炭吸附和去除，能做到不添加化 學物質，保證了海洋深層水提取的濃縮液的質量。2、 本發明的高濃度濃縮液處理採用了過濾精度高的超濾器對濃 縮水進行過濾，可以截留分子量為103~106的物質，與常規的處理相 比，設計易於標準化，操作易於自動化，節省能耗和人力，特別是可 以有效地降低濃縮水的膠體物質。3、本發明能最大限度地保留海水中的微量元素。


圖l為本發明總體結構的方框示意圖。圖中1、貯水罐；2、原水泵；3、機械過濾器；4、臭氧發生器; 5、活性炭過濾器；6、保安過濾器；7、反滲透過濾器；8、高壓泵； 9、濃水罐；10、超濾器；11、四級減壓整流器；12、離心機；13、 高濃度的濃縮液儲罐；14、淡水罐；15、泵；16、真空泵；17、鍋爐； 18、濃水泵；19、除氯化鈉的電滲析裝置；20、低濃度的濃縮液儲罐; 21、消毒設備；22、灌裝設備。
具體實施方式
以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。 參見圖l,本發明的一種海洋深層水提取濃縮液的系統由貯水罐 1、原水泵2、機械過濾器3、臭氧發生器4、活性炭過濾器5、保安過 濾器6、高壓泵8、反滲透過濾器7、濃水罐9、超濾器IO、四級減壓蒸 餾器ll、離心機12、高濃度的濃縮液儲罐13、淡水罐14、真空泵16、 除氯化鈉的電滲析裝置19、低濃度的濃縮液儲罐20、鍋爐17、消毒設 備21、灌裝設備22，其中，貯水罐1通過原水泵2與機械過濾器3連接， 機械過濾器3與活性炭過濾器5連接，臭氧發生器4與機械過濾器3、活 性炭過濾器5之間的水管連接，活性炭過濾器5與保安過濾器6連接， 保安過濾器6通過高壓泵8與反滲透過濾器7連接；濃水罐9通過濃水泵 18與超濾器10連接，超濾器10與四級減壓蒸餾器11連接，四級減壓蒸 餾器11與離心機12連接，離心機12與高濃度的濃縮液儲罐13連接，淡 水罐14與真空泵16連接，真空泵16位於超濾器10和四級減壓蒸餾器11 之間；除氯化鈉的電滲析裝置19與低濃度的濃縮液儲罐20連接；所述 反滲透過濾器7分別與濃水罐9和淡水罐14連接，所述鍋爐17分別與四 級減壓蒸餾器11和消毒設備21連接，高濃度的濃縮液儲罐13和低濃度 的濃縮液儲罐20通過消毒設備21與灌裝設備22連接。海水有害物質從其存在形態分為顆粒狀和溶解狀。通常以0.45ja m濾膜過濾。通過物質稱為溶解態，而被截流的物質稱顆粒物質。顆 粒物質包括無機和的機不溶物，例如懸浮物膠體、活的細菌植物藻類、 原生動物、後生動物等。水體中菌類和藻類小的尺寸小於0.2jum,大 的可達十幾lim，它們容易在水體中、管道中、膜表面和淡化設備中 大量繁殖，與水體中懸浮顆粒物一起堵塞膜和管道，影響出水質量和 減小出水量。參見圖l,針對上述情況，本發明的一種海洋深層水提取濃縮液 的提取工藝如下(1 )海洋深層水預處理一淨化處理海洋深層水放入貯水罐l中，由原水泵2加壓後經過機械過濾器3 粗過濾，除去水中的可見顆粒和一些膠體顆粒；臭氧發生器產生臭氧 加入到水中， 一方面殺滅水中的原生動物和微生物，另外促進水中的 有機物的分解、鐵和錳的氧化，經過活性炭過濾器5後才能增強過濾 效果和除去多餘的臭氧和還原溴酸鹽；海水進一步經過保安過濾器6 其過濾精度小於lMm，再通過高壓泵進入反滲透過濾器7，其分離出 來的淡水作為冷卻水，進入淡水灌14;而濃水進入濃水灌9。(2) 高濃度濃縮液處理反滲透出來的濃水經過超濾器10去除水中的5000—10000分子量 的物質，經過四級減壓蒸餾器ll負壓低溫蒸餾，用離心機12，將水中 的氯化鈉去除，得到的高濃縮的濃縮液經過8(TC溫度消毒後罐裝即為 成品。(3) 低濃度濃縮液處理反滲透出來的濃水經過超濾器IO去除水中的5000— IOOOO分子量 的物質，用專門化的除氯化鈉的電滲析裝置19,除去濃水中的80%以 上的氯化鈉和部分溴化物，即得到低濃度的濃縮液，同樣也用80。C的 溫度進行消毒處理，罐裝後即為成品。機械過濾器3主要針對水中的懸浮顆粒物、部分有機物、膠體物 質截留除去。因此機械過濾器3中的濾料主要釆用大理石、石英砂、 鈦沙、陶麗材料對水進行處理，其選用的顆粒要求機械強度高，化學 性質穩定、抗海水的腐蝕、抗衝擊負荷能力強。由於海水中含有一些原生動物、藻類、各種微生物，因此在對海 洋深層水進行處理時殺生處理是一個很重要的步驟。傳統的海水處理 工藝常常向海水中投加混凝劑和氯消毒劑，由於這些物質對海洋深層 水的水質具有不利的作用，所以本工藝主要釆用臭氧發生器4和活性 炭過濾器5， 一方面可以殺滅水中的各種生物，另一方面臭氧可以將 海水中的一些有機物分解，以利於活性炭吸附和去除。保安過濾器7屬於微濾，它是使用壓力為動力的篩分過程，它屬 於精密過濾，即釆用微濾膜，其孔徑範圍一般0.05 10jum，其特點是 過濾精密度高、濾速快、吸附量小、天介質脫落等。由於預處理的過濾精度較差， 一些大分子的有機物或水處理設備 和管道形成的二次汙染物也隨著淡化的過程進入到濃縮水中，因此採 用過濾精度高的超濾器10對濃縮水進行過濾。超濾器10釆用超濾膜， 該超濾膜一般可以截留分子量為103 - 106的物質，與常規的處理相 比，設計易於標準化，操作易於自動化，節省能耗和人力等優點，特 別是可以將濃縮液的膠體物質有效地降低，有些礦物鹽的顆粒有效地 去除。消毒設備一為滅菌器，海洋深層水在電加熱容器中加熱到85 90 。C保持20 30min。四級減壓蒸餾器一每一級的減壓蒸餾器都釆用水冷卻，抽真空的 來達到負壓狀態進行蒸僧。因此真空泵在工作時，需要冷卻水才能最 大程度地進行工作， 一般循環水的溫度控制在10 2(TC除氯化鈉電滲析裝置一主要原理是以直流電為推動力，利用陰離 子交換膜和陽離子交換膜對海洋深層水中的鈉離子和氯離子、硫酸根離子進行脫除。這種除氯化鈉的電滲析器對水中的氯化鈉有較強的針對性，水中的Na+向陰極方向遷移，與水分解出來的lT形成NaOH從 陰極流出；而水中的cr和soZ+與水分解出來的OIT成為HC1和HS04 從陽極中流出來。經過反覆循環後，水中的Na+、 Cr、和8042+逐漸降反滲透過濾器一反滲透是將水和離子分離，從而達到純化和濃縮 的目的。海洋深層水釆用單極反滲透，反滲透過濾器包括保安過濾 器、高壓泵和膜組件。水經過保安過濾器後，經過高壓泵，使水進入 反滲透膜，產出的濃水，大約為原海水的1/3，收集後進入下一個工 序，而淡水進入冷卻水罐，作為冷卻水使用。顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉 例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術 人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變 動。這裡無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬於本發明的技術方 案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之列。
權利要求
1、一種海洋深層水提取濃縮液的系統，其特徵在於包括預處理淨化設備、高濃度濃縮液處理設備、低濃度濃縮液處理設備、鍋爐、消毒設備、灌裝設備，所述預處理淨化設備與高濃度濃縮液處理設備連接，高濃度濃縮液處理設備與低濃度濃縮液處理設備連接，高濃度濃縮液處理設備、低濃度濃縮液處理設備通過消毒設備與灌裝設備連接，鍋爐分別與高濃度濃縮液處理設備和消毒設備連接。
2、 如權利要求l所述的一種海洋深層水提取濃縮液的系統，其特 徵在於所述預處理淨化設備包括貯水罐、原水泵、機械過濾器、臭 氧發生器、活性炭過濾器、保安過濾器、高壓泵、反滲透過濾器，所 述貯水罐通過原水泵與機械過濾器連接，機械過濾器與活性炭過濾器 連接，臭氧發生器與機械過濾器、活性炭過濾器之間的水管連接，活 性炭過濾器與保安過濾器連接，保安過濾器通過高壓泵與反滲透過濾 器連接。
3、 如權利要求l所述的一種海洋深層水提取濃縮液的系統，其特 徵在於所述高濃度濃縮液處理設備包括濃水罐、超濾器、四級減壓 蒸餾器、離心機、高濃度的濃縮液儲罐、淡水罐、真空泵，其中，濃 水罐通過濃水泵與超濾器連接，超濾器與四級減壓蒸餾器連接，四級 減壓蒸餾器與離心機連接，離心機與高濃度的濃縮液儲罐連接，淡水 罐與真空泵連接，真空泵位於超濾器和四級減壓蒸餾器之間。
4、 如權利要求1所述的一種海洋深層水提取濃縮液的系統，其 特徵在於所述低濃度濃縮液處理設備包括除氯化鈉的電滲析裝置、 低濃度的濃縮液儲罐，除氯化鈉的電滲析裝置與低濃度的濃縮液儲罐 連接。
5、 一種海洋深層水提取濃縮液的提取工藝，其特徵在於有鄰下 1)、海洋深層水預處理a將低於200米以下的海洋深層水放入貯水罐中，由原水泵加壓後經過機械過濾器粗過濾，除去水中的可見 顆粒和一些膠體顆粒；b臭氧發生器產生臭氧加入到粗過濾的水中， 殺滅水中的原生動物和微生物，促進水中的有機物的分解以及鐵和錳的氧化；c釆用活性炭過濾器過濾，去除原水中的懸浮雜質、有機物、 細菌、鐵和錳，除去多餘的臭氧和還原溴酸鹽；d釆用保安過濾器過 濾，其過濾精度小於ljum，再通過高壓泵進入反滲透裝置，其分離 出來的淡水作為冷卻水，進入淡水貯水灌，其分離出來的濃水進入濃 水貯水灌；2) 、高濃度濃縮液處理經過步驟l)反滲透裝置出來的濃水經 過超濾器去除水中的5000—10000分子量的物質，經過四級減壓蒸餾 器負壓低溫蒸餾，用離心機，將水中的氯化鈉去除，得到的高濃縮的 濃縮液經過消毒設備的8(TC溫度消毒後罐裝即為高濃度濃縮液成品；3) 低濃度濃縮液處理經過步驟1)反滲透裝置出來的濃水經 過超濾器去除水中的5000—10000分子量的物質，釆用除氯化鈉的電 滲析裝置，除去濃水中的80%以上的氯化鈉和部分溴化物，即得到低 濃度的濃縮液，同樣也用消毒設備的8(TC的溫度進行消毒處理，罐 裝後即為低濃度濃縮液成品。
全文摘要
本發明涉及一種海洋深層水的綜合利用。本發明公開了一種海洋深層水提取濃縮液的系統及其提取工藝，系統包括預處理淨化設備、高濃度濃縮液處理設備、低濃度濃縮液處理設備、鍋爐、消毒設備、灌裝設備；工藝1)海洋深層水預處理；2)高濃度濃縮液處理；3)低濃度濃縮液處理；本發明能做到不添加化學物質，保證了海洋深層水提取的濃縮液的質量；本發明可以有效地降低濃縮水的膠體物質，能最大限度地保留海水中的微量元素。
文檔編號C02F1/04GK101402494SQ20081022565
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月3日 優先權日2008年11月3日
發明者李復興, 趙飛虹 申請人:趙飛虹;李復興