一種苦咸水淡化處理設備的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種苦咸水淡化處理設備，包括原料水箱、第一加壓泵、砂濾器、超濾器、直流電源、一級電容去離子模塊、中間水箱、第二加壓泵、二級電容去離子模塊和產品水箱，所述原料水箱、第一加壓泵、砂濾器、超濾器、一級電容去離子模塊、中間水箱、第二加壓泵、二級電容去離子模塊和產品水箱依次連接，所述一級電容去離子模塊和二級電容去離子模塊分別連接直流電源，所述超濾器、一級電容去離子模塊和二級電容去離子模塊上分別設有排污口，所述二級電容去離子模塊上的排污口通過管道與原料水箱連接。本實用新型所述的苦咸水淡化處理設備提高了淡化水的利用率，降低了苦咸水淡化的成本。
【專利說明】
一種苦咸水淡化處理設備
技術領域
[0001]本實用新型屬于咸水淡化技術領域，尤其是涉及一種苦咸水淡化處理設備。
【背景技術】
[0002]水資源嚴重短缺已成為制約我國缺水地區，特別是西北地區經濟發展的重要因素。以西北地區為例，其土地面積占全國的1/3，但單位面積水資源總量僅為全國平均值的1/5，且大量的水為高中鹽度苦咸水，無法直接飲用。而膜分離技術因其高效、無污染、適應性強、工藝簡單、維護方便等特點，已成為苦咸水淡化的主流，在我國水資源持續發展戰略中起著越來越重要的作用。
[0003]通常把水中總溶解固體(TDS)含量在1000mg/L?10000mg/L的天然水稱為苦咸水。現有膜法苦咸水淡化技術主要包括反滲透和納濾均為壓力驅動，隨著苦咸水的TDS含量越高，對苦咸水進行淡化的操作壓力就越大，必然要求使用耐高壓的容器和管道系統，為了節能，還需配備能量回收裝置，其結果是提高了設備整體投資；其次，苦咸水的高含鹽量所具有的腐蝕性，對管道材質有苛刻要求，需要采用特殊耐腐蝕的材質，管道系統的投資最高可占淡化系統投資的30 %左右;最后，在水利用率方面，反滲透和納濾膜法的水利用率一般僅為45%?50%，排放的濃水量很大，上述因素導致苦咸水淡化設備的投資和造水成本較高。研發新的、低成本苦咸水淡化技術，突破現有技術瓶頸，降低苦咸水淡化系統對管道材質的要求，降低噸水耗電量，提高淡化的水利用率成為發展趨勢和迫切需求。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本實用新型旨在提出一種苦咸水淡化處理設備，以提高淡化水的利用率，降低苦咸水淡化的成本。
[0005]為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的:
[0006]相對于現有技術，本實用新型所述的一種苦咸水淡化處理設備具有以下優勢:
[0007]—種苦咸水淡化處理設備，包括原料水箱、第一加壓栗、砂濾器、超濾器、直流電源、一級電容去離子模塊、中間水箱、第二加壓栗、二級電容去離子模塊和產品水箱，所述原料水箱、第一加壓栗、砂濾器、超濾器、一級電容去離子模塊、中間水箱、第二加壓栗、二級電容去離子模塊和產品水箱依次連接，所述一級電容去離子模塊和二級電容去離子模塊分別連接直流電源，所述超濾器、一級電容去離子模塊和二級電容去離子模塊上分別設有排污口，所述二級電容去離子模塊上的排污口通過管道與原料水箱連接。
[0008]進一步的，所述管道為PVC塑料材質。
[0009]進一步的，所述一級電容去離子模塊和二級電容去離子模塊分別由兩個相對的正負集電極、多孔碳、離子隔柵和網布重復排列組成，所述正集電極的多孔碳上設有負離子隔柵，負極電極的多孔碳上設有正離子隔柵。
[0010]更進一步的，所述網布的厚度為0.lmm-lmm。
[0011]更進一步的，所述集電極的材質是鈦或石墨。
[0012]更進一步的，所述多孔碳包括石墨、活性炭、活性碳纖維、碳氣凝膠、碳納米管和石墨稀。
[0013]更進一步的，所述離子隔柵為聚乙烯、聚丙烯和活性基團三者的共聚物，所述離子隔柵的厚度為15nm-50nm，交換容量為1.2mol/kg_2.2mol/kg，面電阻為3Ω.cm2-5 Ω.cm2,選擇透過率>90 %。
[0014]更進一步的，所述網布為聚丙烯網布、滌綸或丙綸無紡布。
[0015]相對于現有技術，本實用新型所述的一種苦咸水淡化處理設備具有以下優勢:
[0016]本實用新型所述的該設備操作電壓低，可利用太陽能、風能、潮汐能等自然綠色能源;操作水壓低，無需耐高壓耐腐蝕的金屬和機械設備，使用廉價的塑料管道即可滿足要求，無需防腐，降低設備成本;對苦咸水的預處理要求寬松;此種設備淡化處理水的利用率顯著高于反滲透和納濾膜法，系統壓力的降低還省去了昂貴的反滲透和納膜濾法濃縮水能量回收裝置的成本;其設備結構簡單，操作簡便，耗電量低，極大的減少維護。
【附圖說明】
[0017]構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0018]圖1為本實用新型實施例所述的苦咸水淡化處理設備整體結構示意圖；
[0019]圖2為本實用新型實施例所述的電容去離子模塊組成結構示意圖。
[0020]附圖標記說明:
[0021 ] 1-原料水箱;2-第一加壓栗;3-砂濾器;4-超濾器;5-直流電源;6_—級電容去離子模塊;7-中間水箱;8-第二加壓栗;9-二級電容去離子模塊;10-產品水箱；11-管道;21-集電極;22-多孔碳;23-離子隔柵;24-網布。
【具體實施方式】
[0022]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0023]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0024]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0025]下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。
[0026]如圖1所示，含鹽量為1000mg/L?10000mg/L的苦咸水先進入原料水箱1，由第一加壓栗2輸送至砂濾器3和超濾器4，干凈的水進入一級電容去離子模塊6脫鹽，由直流電源5提供0.8V?1.2V直流電壓，通過閥組的切換，含鹽量為200mg//L?4000mg/L的水進入中間水箱7，而反充電脫附時的高濃度濃水則排放掉，由第二加壓栗8輸送進入二級電容去離子模塊9脫鹽，由直流電源5提供0.8V?1.0V直流電壓，通過閥組的切換，含鹽量低于400mg/L的脫鹽水進入產品水箱10，達到國家生活飲用水總溶解固體含量的標準，二級電容去離子模塊9反充電脫附時的高濃度的濃水則重新進入原料水箱I再利用。
[0027]該裝置中的電容去離子模塊與常規的不同地方就是在多孔炭22電極表面，增加了一對離子隔柵23即離子交換膜，正集電體21多孔炭22上覆蓋負離子隔柵23，在負集電極21多孔炭22上覆蓋正離子隔柵23，網布24起到分隔兩個相對的集電體21、多孔炭22、離子隔柵23的作用，并形成水流通道，還可以增加湍流程度，網布24的厚度，即電容去離子模塊的陰、陽電極的極間距離為0.1mm?1mm，這與現有的技術的極間距離達數mm、甚至1mm以上的具有顯著的進步，極間距小可以使離子向帶相反電荷的電極表面定向迀移的路徑短，而且水流容易達到湍流程度，減小了迀移擴散的阻力。
[0028]當電容去離子模塊在反充電脫附時，即電極施加反向電壓，陽離子交換膜方向的集電體21由負變正，與陽離子形成排斥，吸附在多孔炭22上的陽離子脫離并穿過陽離子交換膜回到溶液中；陰離子交換膜方向的集電體21由正變負，與陰離子形成排斥，吸附在多孔炭22上的陰離子脫離并穿過陰離子交換膜回到溶液中，這些回到溶液中的陽、陰離子，由于相對的陰、陽離子交換膜的阻擋而無法吸附到對面的多孔炭22上，只能留在溶液中，這時流出溶液中的離子濃度極度地提高形成濃縮，電容去離子模塊得到清洗和再生，準備進行下次吸附，離子隔柵23的應用最大的好處就是使電容去離子模塊反充電脫附時能夠再生的更徹底，最大限度地減少了人為用酸、堿清洗模塊的工作，有利于保護水資源和環境。
[0029]實施例1:
[0030]采用本實用新型處理含鹽量為2000mg/L的原料苦咸水處理，處理的效果如下:
[0031]原料苦咸水含鹽量2000mg/L，pH約6.8，色度352PCU，鈉離子625mg/L，硬度200mg/L(以CaC03計)，氯離子 1125mg/L，硫酸鹽 190mg/L;
[0032]經過單級電容去離子模塊近300h的連續運行除鹽，所得脫鹽水的含鹽量為200mg/L，pH約7.4，色度12P⑶，全套工藝的總能耗為0.8kWh/m3，水回收率則為65%。
[0033]實施例2:
[0034]采用本實用新型提出的處理含鹽量為9000mg/L的原料苦咸水處理，處理的效果如下:
[0035]原料苦咸水含鹽量9000mg/L，pH約7.0，色度280PCU，鈉離子2300mg/L，硬度1000mg/L(以CaC03計)，氯離子4400mg/L，硫酸鹽700mg/L；
[0036]經過兩級電容去離子模塊近200h的連續運行除鹽，所得脫鹽水的含鹽量為350mg/L，pH約7.2，色度10?^。全套工藝的總能耗為2.01^11/1113，水回收率則為60%。
[0037]因此，采用本實用新型的苦咸水淡化處理的方法和裝置，處理含鹽量為1000mg/L?10000mg/L的苦咸水，可直接制取含鹽量低于400mg/L的脫鹽水，達到國家飲用水的標準。
[0038]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種苦咸水淡化處理設備，其特征在于:包括原料水箱、第一加壓栗、砂濾器、超濾器、直流電源、一級電容去離子模塊、中間水箱、第二加壓栗、二級電容去離子模塊和產品水箱，所述原料水箱、第一加壓栗、砂濾器、超濾器、一級電容去離子模塊、中間水箱、第二加壓栗、二級電容去離子模塊和產品水箱依次連接，所述一級電容去離子模塊和二級電容去離子模塊分別連接直流電源，所述超濾器、一級電容去離子模塊和二級電容去離子模塊上分別設有排污口，所述二級電容去離子模塊上的排污口通過管道與原料水箱連接。2.根據權利要求1所述的一種苦咸水淡化處理設備，其特征在于:所述一級電容去離子模塊和二級電容去離子模塊分別由兩個相對的正負集電極、多孔碳、離子隔柵和網布重復排列組成，所述正集電極的多孔碳上設有負離子隔柵，負極電極的多孔碳上設有正離子隔柵。3.根據權利要求2所述的一種苦咸水淡化處理設備，其特征在于:所述網布的厚度為0.1mm-1mm04.根據權利要求2所述的一種苦咸水淡化處理設備，其特征在于:所述集電極的材質是鈦或石墨。5.根據權利要求2所述的一種苦咸水淡化處理設備，其特征在于:所述多孔碳包括石墨、活性炭、活性碳纖維、碳氣凝膠、碳納米管和石墨烯。6.根據權利要求2所述的一種苦咸水淡化處理設備，其特征在于:所述離子隔柵為聚乙烯、聚丙烯和活性基團三者的共聚物，所述離子隔柵的厚度為15nm-50nm，交換容量為I.2mol/kg_2.2mol/kg，面電阻為3 Ω.cm2_5 Ω.cm2，選擇透過率>90%。7.根據權利要求2所述的一種苦咸水淡化處理設備，其特征在于:所述網布為聚丙烯網布、滌綸或丙綸無紡布。8.根據權利要求1所述的一種苦咸水淡化處理設備，其特征在于:所述管道為PVC塑料材質。
【文檔編號】C02F9/06GK205442901SQ201521105771
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月24日
【發明人】劉紅斌, 馬軍
【申請人】天津厚普德科技有限公司, 中國人民解放軍軍事醫學科學院衛生裝備研究所