一种太阳池浓海水综合利用系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种太阳池浓海水综合利用系统，该系统包括太阳池部分与海水淡化部分，将浓缩后的海水输送至太阳池部分，海水淡化部分采用蒸馏法对海水进行淡化；太阳池部分中的海水盐梯度交换1-2月后将下对流层的海水引入底部换热器，通过底部换热器与海水淡化部分进行热交换，海水淡化部分得到的淡水分别注入淡水池与太阳池的上对流层。太阳池与海水淡化部分的结合，实现了太阳池能源的有效利用，解决了蒸馏法海水淡化的能量来源，降低了海水淡化的成本，经海水淡化部分的淡水和浓海水，经处理后又可以作为太阳池的补充用水及盐业生产用水，最大程度的实现了能量和水资源的有效利用，降低了系统的运行成本。
【专利说明】一种太阳池浓海水综合利用系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及海水淡化领域，尤其涉及一种环保、降低成本、循环利用的太阳池浓海水综合利用系统。
[0002]
【背景技术】
[0003]随着我国经济社会的发展，淡水资源的缺乏已经成为制约沿海经济发展的重要因素之一，海水淡化技术成为我国沿海地区解决淡水资源不足的重要手段，在海水淡化工程规模不断增大的同时，其浓海水的排放问题一直是社会关注的焦点。目前，国内的海水淡化工程除了少数几个工程有浓海水综合利用的项目之外，大多数的海水淡化厂的浓海水还是直接排放的，它将对海洋环境产生一系列的负面影响，高盐废水对海洋生物生存具有潜在的威胁。
[0004]太阳能的开发利用是当今时代研究的热点之一，盐梯度太阳池技术因其廉价的建造成本和对太阳能储存的长期连续性而备受关注。将海水淡化排放的浓盐水与太阳池热能的利用结合起来，一方面提供了建造太阳池所必须的盐资源，另一方面也解决了浓海水利用的问题，实现了节约能源、降低污染和减少排放的目的。
[0005]中国专利公布号CN102849887A，公布日2013年I月2日，名称为一种海水淡化方法，该申请案公开了一种海水淡化方法，将原海水经过前处理后的过滤水，进入海水淡化系统的热排放段换热器，用于冷凝蒸汽并回收排放段的热量，得到温度较高的换热后温海水；将温海水经过低压泵输送进入超滤装置，超滤产水经过高压泵输送进入纳滤装置，选择性去除海水中的成垢离子得到纳滤软化水，经过高压泵输入反渗透装置，制得反渗透产水和反渗透浓水；反渗透浓 水经回收能量后直接作为MED或MSF装置热回收段的进水；将经过MED或MSF装置淡化产水与反渗透产水混合作为饮用水，纳滤浓水经回收能量后与浓水混合排放或综合利用。其不足之处在于，淡化后的浓水盐度高，直接排放影响环境，且海水对装置腐蚀较大。
[0006]
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于为了解决现有海水淡化系统中淡化后的海水盐度高，直接排放影响环境，且海水对装置腐蚀较大的缺陷而提供一种环保、降低成本、循环利用的太阳池浓海水综合利用系统。
[0008]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
一种太阳池浓海水综合利用系统，该系统包括太阳池部分与海水淡化部分，将经淡化系统得到的海水浓缩至盐度为15 --Be/ -25--Be/的海水，然后将浓缩后的海水输送至太阳池部分，太阳池部分包括太阳池池体与底部换热器，太阳池由上至下依次分为上对流层、非对流层与下对流层，非对流层与下对流层分别注入浓缩后的海水，上对流层注入淡水，非对流层注入盐度为15-20 --Be/的海水，下对流层注入盐度为21-25--Be'的海水；海水淡化部分采用蒸馏法对海水进行淡化；太阳池部分中的海水盐梯度交换1-2月，待下对流层温度稳定后，将下对流层的高温海水通过底部换热器与海水淡化部分进行热交换，海水淡化部分得到的淡水分别注入淡水池与太阳池的上对流层。
[0009]在本技术方案中，海水淡化后得到的浓海水直接排放会对海洋环境产生较大的负面影响，高盐度废水对海洋生物生存具有潜在的威胁；将海水淡化后的浓海水先进行浓缩至盐度为15 --Be/ -25--Be/，然后将其引入太阳池，太阳池底部安装蛇形管式换热器，换热器据地面5cm以上，高度低于50cm，换热器的材质为316L不锈钢；太阳池的下对流层的温度较高，可以为海水淡化部分提供高温热水，太阳池通过内部不同浓度盐溶液的交换形成盐梯度；海水淡化部分采用现有海水淡化系统得到的浓海水，与太阳池的底部换热器进行热交换以使浓海水蒸发，海水淡化部分得到淡水一部分进入淡水池，另一部分注入太阳池的上对流层，用于补充因蒸发造成的太阳池上对流层的减少；海水淡化部分中浓海水池得到的浓海水经泵送至盐田，用于日晒制盐；将淡化系统淡化后的浓海水与太阳池的结合，不仅实现了海水淡化浓缩海水的有效利用，减少了其对海洋环境的影响，而且解决了盐梯度太阳池建造过程中大量盐产品的使用，降低了太阳池的建造成本；太阳池与海水淡化部分的结合，实现了太阳池能源的有效利用，解决了蒸馏法海水淡化的能量来源，降低了海水淡化的成本，经海水淡化部分的淡水和浓海水，经处理后又可以作为太阳池的补充用水及盐业生产用水，最大程度的实现了能量和水资源的有效利用，降低了系统的运行成本。
[0010]作为优选，海水淡化部分为真空泵、冷凝器、汽水分离器、淡水收集装置、淡水池、喷淋装置、蒸发器与浓海水池。
[0011]在本技术方案中，冷凝器为管式换热器结构，材质为316L不锈钢，在海水淡化部分的上部，主要作用是对进料海水进行预热，同时对海水蒸发产生的蒸汽进行冷凝；
淡水收集装置，主要作用是收集冷凝下滴淡水，其下部连接泵和管路，将冷凝的淡水及时收集并送入淡水池；
淡水池为矩形水池，主要 作用是用来存放海水淡化装置的淡水，淡水池的水一部分进入淡水网，另一部分作为太阳池上对流层的补充用水；
汽水分离器为挡板式汽水分离器，材质为316L不锈钢，主要作用是将饱和蒸汽与水进行分离；
喷淋装置由管路和喷嘴构成，位于汽水分离器的下方，喷嘴的布置均匀分布在蒸发器的上方，管路材质为316L不锈钢，喷嘴材质为黄铜，为实心锥形喷嘴。经喷嘴喷淋的海水能均匀分布在蒸发器换热管的上方。
[0012]蒸发器位于喷淋装置的下方，为列管式换热器，材质为铝黄铜，管外为喷淋海水，管内为与太阳池底部进行热交换而得到的热水；
浓海水池位于海水淡化装置的底部，作用是收集未蒸发的浓海水，浓海水池由泵连接至盐田，进一步浓缩的海水进行日晒制盐；
真空泵为水环真空泵，主要作用是保持海水淡化装置内部一定的真空度，使热交换的海水能进行真空蒸发。
[0013]作为优选，在进行海水淡化时，先用真空泵将压力降至10_20Kpa，然后将经过现有海水淡化系统得到的浓海水送入海水淡化部分的冷凝器。[0014]作为优选，在海水浓缩时使用的浓缩池分为三层，最底层为12-18cm的土层，中间层为4-6cm的钢筋混凝土层，最上层为黑色塑料薄膜层。在本技术方案中，黑色塑料薄膜用于增强太阳能的吸收。
[0015]作为优选，所述太阳池部分的池体结构为倒四棱台形状，底部与侧面成40° -50°角，池体底部由下至上依次为10-15cm的厚洛层、8-12cm黄泥垫层、3-6cm的膨润土层、8-12cm的C2tl细石5仝层、0.4-0.6cm防水涂料层与l_3cm的C2tl细石5仝保护层,太阳池池体高度1.5-2.5mο
[0016]作为优选,海水淡化部分浓海水池内的海水用于日晒制盐。
[0017]作为优选，在海水浓缩时，第一天在海水表面喷洒240-275ppm的磷酸盐缓蚀剂，然后每隔5-10天在海水表面喷洒120-150ppm的双氧水溶液，直至海水盐度达到15 --Be/-25--Be'。在本技术方案中，由于海水中含有不同的物质比如氯化镁、氯化钙、各种微生物，会对金属造成不同程度的腐蚀，所以在海水浓缩时，先喷洒磷酸盐缓蚀剂，然后在浓缩过程中，然后每隔5-10天在海水表面喷洒120-150ppm的双氧水溶液,用以消毒杀菌。
[0018]作为优选，注入太阳池的浓海水分次注入，首先对下对流层注入60-70cm盐度为21-25--Be/的海水，然后对非对流层注入5cm的盐度为15_20--Be'的海水，待水层稳定后继续注入5cm的海水，直至非对流层的海水高度至40cm ;最后在上对流层注入5cm的淡水，待水层稳定后继续注入5cm的淡水，直至上对流层的淡水高度至25cm。
[0019]本发明的有益效果是:1)将淡化系统淡化后的浓海水与太阳池的结合，不仅实现了海水淡化浓缩海水的有效利用，减少了其对海洋环境的影响，而且解决了盐梯度太阳池建造过程中大量盐产品的使用，降低了太阳池的建造成本；
2)太阳池与海水淡化部分的结合，实现了太阳池能源的有效利用，解决了蒸馏法海水淡化的能量来源，降低了海水淡化的成本，经海水淡化部分的淡水和浓海水，经处理后又可以作为太阳池的补充用水及盐业生产用`水，最大程度的实现了能量和水资源的有效利用，降低了系统的运行成本。
[0020]
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明的太阳池浓海水综合利用系统的结构示意图。
[0022]图2是本发明太阳池池体的结构示意图。
[0023]图中，1、真空泵；2、冷凝器；3、淡水收集装置；4、汽水分离器；5、喷淋装置；6、蒸发器；7、浓海水池；8、淡水池；9、太阳池；10、底部换热器；11、上对流层；12、非对流层；13、下对流层。
[0024]
【具体实施方式】
[0025]以下结合具体实施例与附图，对本发明做进一步的解释:
参照图1与图2，海水淡化部分分为真空泵1、冷凝器2、汽水分离器4、淡水收集装置3、淡水池8、喷淋装置5、蒸发器6与浓海水池7 ；
太阳池9分为太阳池池体与底部换热器10，太阳池9由上至下依次分为上对流层11、非对流层12与下对流层13。
[0026]实施例1
首先通过真空泵I将压力降至lOKpa，然后将现有海水淡化系统得到的浓海水经泵打入冷凝器2内，换热后浓海水进入喷淋装置5，喷淋的浓海水在蒸发器6管子外表面由上到下降膜蒸发，水蒸汽在上升过程中，经过汽水分离器4后与冷凝器2接触，凝结成淡水，冷凝后的淡水由淡水收集装置3收集后进入淡水池8 ;未蒸发的海水则变为进一步浓缩的浓海水进入浓海水池，经泵送至盐田用于日晒制盐。
[0027]太阳池的构建:太阳池部分的池体结构为倒四棱台形状，底部与侧面成40°角，池体底部由下至上依次为IOcm的厚洛层、8cm黄泥垫层、3cm的膨润土层、8cm的C2tl细石5仝层、0.4cm防水涂料层与Icm的C2tl细石轮保护层，太阳池池体高度1.5m,太阳池9由上至下依次分为上对流层11、非对流层12与下对流层13，非对流层12与下对流层13分别注入浓缩后的海水，上对流层11注入淡水，非对流层12注入盐度为15--Be'的海水，下对流层13注入盐度为21--Be'的海水；注入太阳池的海水分次注入，首先对下对流层注入60cm盐度为21--Be'的海水，然后对非对流层注入5cm的盐度为15--Be'的海水，待水层稳定后继续注入5cm的海水，直至非对流层的海水高度至40cm ;最后在上对流层注入5cm的淡水，待水层稳定后继续注入5cm的淡水 ，直至上对流层的淡水高度至25cm ；
海水浓缩所用的浓缩池分为三层，最底层为12cm的土层，中间层为4cm的钢筋混凝土层，最上层为黑色塑料薄膜层；在海水浓缩时，第一天在海水表面喷洒240ppm的磷酸盐缓蚀剂，然后每隔5天在海水表面喷洒120ppm的双氧水溶液，直至海水盐度达到15 --Be/-25--Be/ 。
[0028]待注水完成后，太阳池通过内部不同浓度盐溶液的交换形成盐梯度，时间为I个月。然后转入运行阶段，底部下对流层的温度一般可达到50-60°C，待底部温度稳定以后即可通过换热器为海水淡化部分提供热源。
[0029]实施例2
首先通过真空泵I将压力降至17kPa，然后将现有海水淡化系统得到的浓海水经泵打入冷凝器2内，换热后浓海水进入喷淋装置5，喷淋的浓海水在蒸发器6管子外表面由上到下降膜蒸发，水蒸汽在上升过程中，经过汽水分离器4后与冷凝器2接触，凝结成淡水，冷凝后的淡水由淡水收集装置3收集后进入淡水池8 ;未蒸发的海水则变为进一步浓缩的浓海水进入浓海水池，经泵送至盐田用于日晒制盐。
[0030]太阳池的构建:太阳池部分的池体结构为倒四棱台形状，底部与侧面成45°角，池体底部由下至上依次为12cm的厚洛层、IOcm黄泥垫层、4cm的膨润土层、IOcm的C2tl细石5仝层、0.5cm防水涂料层与2cm的C2tl细石轮保护层,太阳池池体高度2m,太阳池9由上至下依次分为上对流层11、非对流层12与下对流层13，非对流层12与下对流层13分别注入浓缩后的海水，上对流层11注入淡水，非对流层12注入盐度为18--Be'的海水，下对流层13注入盐度为23--Be'的海水；注入太阳池的海水分次注入，首先对下对流层注入65cm盐度为23--Be'的海水，然后对非对流层注入5cm的盐度为16--Be'的海水，待水层稳定后继续注入5cm的海水，直至非对流层的海水高度至40cm ;最后在上对流层注入5cm的淡水，待水层稳定后继续注入5cm的淡水，直至上对流层的淡水高度至25cm ；
海水浓缩所用的浓缩池分为三层，最底层为15cm的土层，中间层为5cm的钢筋混凝土层，最上层为黑色塑料薄膜层；在海水浓缩时，第一天在海水表面喷洒255ppm的磷酸盐缓蚀剂，然后每隔8天在海水表面喷洒135ppm的双氧水溶液，直至海水盐度达到15 --Be/-25--Be/ 。
[0031]待注水完成后，太阳池通过内部不同浓度盐溶液的交换形成盐梯度，时间为I个月。然后转入运行阶段，底部下对流层的温度一般可达到50-60°C，待底部温度稳定以后即可通过换热器为海水淡化部分提供热源。
[0032]实施例3
首先通过真空泵I将压力降至20kPa，然后将现有海水淡化系统得到的浓海水经泵打入冷凝器2内，换热后浓海水进入喷淋装置5，喷淋的浓海水在蒸发器6管子外表面由上到下降膜蒸发，水蒸汽在上升过程中，经过汽水分离器4后与冷凝器2接触，凝结成淡水，冷凝后的淡水由淡水收集装置3收集后进入淡水池8 ;未蒸发的海水则变为进一步浓缩的浓海水进入浓海水池，经泵送至盐田用于日晒制盐。
[0033]太阳池的构建:太阳池部分的池体结构为倒四棱台形状，底部与侧面成50°角，池体底部由下至上依次为15cm的厚洛层、12cm黄泥垫层、6cm的膨润土层、12cm的C2tl细石5仝层、0.6cm防水涂料层与3cm的C2tl细石轮保护层,太阳池池体高度2.5m,太阳池9由上至下依次分为上对流层11、非对流层12与下对流层13，非对流层12与下对流层13分别注入浓缩后的海水，上对流层11注入淡水，非对流层12注入盐度为20--Be'的海水，下对流层13注入盐度为25--Be'的海水；注入太阳池的海水分次注入，首先对下对流层注入70cm盐度为25--Be'的海水，然后对非对流层注入5cm的盐度为20--Be'的海水，待水层稳定后继续注入5cm的海水，直至非对流层的海水高度至40cm ;最后在上对流层注入5cm的淡水，待水层稳定后继续注入5 cm的淡水，直至上对流层的淡水高度至25cm ；
海水浓缩所用的浓缩池分为三层，最底层为18cm的土层，中间层为3cm的钢筋混凝土层，最上层为黑色塑料薄膜层；在海水浓缩时，第一天在海水表面喷洒275ppm的磷酸盐缓蚀剂，然后每隔5天在海水表面喷洒150ppm的双氧水溶液，直至海水盐度达到15 --Be/-25--Be/ 。
[0034]待注水完成后，太阳池通过内部不同浓度盐溶液的交换形成盐梯度，时间为2个月。然后转入运行阶段，底部下对流层的温度一般可达到50-60°C，待底部温度稳定以后即可通过热交换器为海水淡化部分提供热源。
【权利要求】
1.一种太阳池浓海水综合利用系统，该系统包括太阳池部分与海水淡化部分，其特征在于，将经淡化系统得到的浓海水进一步浓缩至盐度为15 --Be' -25--Be/的海水，然后将浓缩后的海水输送至太阳池部分，太阳池部分包括太阳池池体与底部换热器，太阳池由上至下依次分为上对流层、非对流层与下对流层，非对流层与下对流层分别注入浓缩后的海水，上对流层注入淡水，非对流层注入盐度为15-20 --Be/的海水，下对流层注入盐度为21-25--Be/的海水；海水淡化部分采用蒸馏法对海水进行淡化；太阳池部分中的海水盐梯度交换1-2月，待下对流层温度稳定以后，将下对流层的高温海水通过底部换热器与海水淡化部分进行热交换，海水淡化部分得到的淡水分别注入淡水池与太阳池的上对流层。
2.根据权利要求1所述的一种太阳池浓海水综合利用系统，其特征在于，海水淡化部分为真空泵、冷凝器、汽水分离器、淡水收集装置、淡水池、喷淋装置、蒸发器与浓海水池。
3.根据权利要求1或2所述的一种太阳池浓海水综合利用系统，其特征在于，在进行海水淡化时，先用真空泵将压力降至10-20Kpa，然后将经过现有海水淡化系统得到的浓海水送入海水淡化部分的冷凝器。
4.根据权利要求1所述的一种太阳池浓海水综合利用系统，其特征在于，在海水浓缩时使用的浓缩池分为三层，最底层为12-18cm的土层，中间层为4-6cm的钢筋混凝土层，最上层为黑色塑料薄膜层。
5.根据权利要求1所述的一种太阳池浓海水综合利用系统，其特征在于，所述太阳池部分的池体结构为倒四棱台形状，底部与侧面成40° -50°角，池体底部由下至上依次为10-15cm的厚洛层、8_12cm黄泥垫层、3_6cm的膨润土层、8_12cm的C2tl细石5仝层、0.4-0.6cm防水涂料层与l_3cm的C2tl细石砼保护层，太阳池池体高度1.5-2.5m。
6.根据权利要求1所述 的一种太阳池浓海水综合利用系统，其特征在于，海水淡化部分浓海水池内的海水用于日晒制盐。
7.根据权利要求1或4所述的一种太阳池浓海水综合利用系统，其特征在于，在海水浓缩时，第一天在海水表面喷洒240-275ppm的磷酸盐缓蚀剂，然后每隔5_10天在海水表面喷洒120-150ppm的双氧水溶液，直至海水盐度达到15 --Be' -25--Be/。
8.根据权利要求1所述的一种太阳池浓海水综合利用系统，其特征在于，注入太阳池的海水分次注入，首先对下对流层注入60-70cm盐度为21-2577ΒΘ'的海水，然后对非对流层注入5cm的盐度为15-2077ΒΘ'的海水，待水层稳定后继续注入5cm的海水，直至非对流层的海水高度至40cm ;最后在上对流层注入5cm的淡水，待水层稳定后继续注入5cm的淡水，直至上对流层的淡水高度至25cm。
【文档编号】C02F103/08GK103449546SQ201310243817
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年6月19日 优先权日:2013年6月19日
【发明者】张海春, 王波, 郁小芬, 范会生, 孙保库, 陆阿定 申请人:浙江省海洋开发研究院