CN203768159U - 一种小型海水淡化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种新型海水淡化装置。包括流化床结晶器、保安过滤器、电渗析设备及其相关连接设备。所述流化床结晶器包括结晶器主体、原水储槽、沉淀剂储槽及相应离心泵。结晶器主体通过2个进水口、1个出水管和一个排污管与外界连接。进水口与原水水槽（或沉淀储槽）之间通过管道、离心泵连接。所述保安过滤器进口与流化床结晶器出水口相连，保安过滤器出水口通过循环水泵、管道与中间储水槽相接。所述电渗析设备包括浓水储槽、淡水储槽、极水储槽、整流器、循环水泵和膜堆，其中浓水储槽和淡水储槽一端与中间储水槽连接，浓水储槽、淡水储槽、极水储槽、整流器同时与膜堆连接。本实用新型结构紧凑、操作简单、成本低、过程能耗低、回收率可以达到80%以上，脱盐率在98%以上。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是一种海水淡化装置，尤其涉及一种将流化床结晶技术与电渗析技术结合的高效海水淡化装置。
背景技术
海水淡化及苦咸水淡化是解决我国淡水资源不足，分布不均的一种有效方法。目前广泛应用的淡化方法有多级闪蒸、低温多效、反渗透和电渗析。尤其是电渗析技术由于其成本低、运行时间长、清洗和维修方便、出水水质稳定、脱盐率高、回收率高等特点，特别适合小型淡化领域的应用，如船用海水淡化装置。然而海水及苦咸水中均含有大量的钙、镁、碳酸氢根和硫酸根离子。且随着电渗析过程中的进行在浓水室中钙、镁等离子的含量越来越高，在浓水室容易形成CaSO4和CaCO3和Mg(OH)2等水垢，水垢沉积在离子交换膜表面（特别是阳离子交换膜），导致膜的交换容量和选择透过性下降，机械强度降低，缩短膜的使用寿命，且限制了过程中对原水的利用率和脱盐率。为了保证电渗析过程的高效安全运行，电渗析前的预处理阶段需要去除Ca2+、Mg2+等离子，即软化处理。然而现有的电渗析海水淡化装备的预处理系统一般由机械过滤器、保安过滤器组成，没有特定去除钙镁离子的设备，造成了现有电渗析淡化设备处理能力低、脱盐效率不高的局面。
传统的水质软化处理方法有化学反应沉淀法、离子交换法、酸化法和加入掩蔽剂等方法。然而传统软化法存在工艺复杂、占地面积大、消耗大量化学药品且处理效率低等问题，不适合小型海水淡化装备的使用。
发明内容
本实用新型一种小型海水淡化装置，将流化床结晶技术用于电渗析过程的预处理。流化床结晶技术将传统的化学沉淀过程与结晶过程有效结合。过程根据常温下Mg(OH)2、CaCO3和MgCO3的溶度积均较低，容易形成沉淀。通过加入氢氧化钠调节海水的pH值，协同碳酸钠与溶液中的Ca2+ 、Mg2+、HCO3 离子发生如下反应。
反应生成的碳酸钙、氢氧化镁等在预先添加晶种的作用下快速沉淀，并在流化床反应器中与液体分离。
综上，本实用新型旨在解决传统小型电渗析海水淡化装备使用中膜污染严重、脱盐率及回收率低的问题；提供一种将搅拌沉淀、固液分离、泥渣处理等阶段合为一体，具有占地面积小、反应快、去除率高等优点的小型淡化海水装置。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种小型海水淡化装置，特殊之处在于在现有的机械过滤器和保安过滤器之间加设有用于处理钙镁离子的流化床结晶器，所述机械过滤器输出连接流化床结晶器，海水经由流化床结晶器处理后输出至保安过滤器，由所述保安过滤器输出至电渗析装置；
所述流化床结晶器包括流化床结晶器主体3，所述流化床结晶器主体3的底部分别经由原水进水泵2、沉淀剂进水泵5与原水储槽1、沉淀剂储槽相连通，所述流化床结晶器主体3的顶部出水口与所述保安过滤器6相连通；
所述保安过滤器6的出水口经由中间水泵7连通至中间储水槽8，所述中间储水槽8与所述电渗析装置相连通；
所述电渗析设备包括浓水储槽11、淡水储槽12，极水储槽16、整流器18、浓水循环泵13、淡水循环泵14、极水循环泵17和膜堆15；其中所述浓水储槽11和淡水储槽12的一端经由中间水泵与中间储水槽8相连通，所述浓水储槽11、淡水储槽12、极水储槽16分别经由浓水循环泵13、淡水循环泵14、极水循环泵17与所述膜堆15相连，所述整流器15通过导线与所述膜堆15相连。
本实用新型将流化床结晶器应用于海水软化过程、提高了软化处理过程的处理效率、降低了海水结垢趋势，过程中电渗析设备的回收可达80%以上，脱盐率98%以上。且通过合理的设计，海水淡化装备结构紧凑，成本低，过程能耗低，特备适合小型化应用。该技术将搅拌沉淀、固液分离、泥渣处理等阶段合为一体，具有占地面积小、反应快、去除率高等优点。
附图说明
图1：本实用新型一种小型海水淡化装置结构示意图。
具体实施方式
以下参照附图，给出本实用新型的具体实施方式，用来对本实用新型的结构进行进一步说明。
实施例1
本实施例的一种小型海水淡化装置，如图1所示，其主体包括：原水储槽1、原水进水泵2、流化床结晶器主体3、沉淀剂储槽4、沉淀剂进水泵5、保安过滤器6、中间水泵7（9,10）、中间储水槽8、浓水储槽11、淡水储槽12、浓水循环泵13、淡水循环泵14、膜堆15、极水储槽16、极水循环泵17、整流器18。具体地，所述结晶器主体3通过两个进水口A、B，一个出水口C和一个排污管与外界连接。进水口A与原水储槽1之间通过管道和原水进水泵2相连，进水口B与沉淀储槽4之间通过管道和沉淀剂进水泵5连接。所述保安过滤器进口D与流化床结晶器主体3的出水口C相连，保安过滤器出水口E通过中间水泵7、管道与中间储水槽8相接。所述电渗析设备包括浓水储槽11，淡水储槽12，极水储槽16，整流器18，浓水循环泵13、淡水循环泵14、极水循环泵17，和膜堆15。其中浓水储槽11和淡水储槽12一端与中间储水槽8连接，浓水储槽11、淡水储槽12和极水储槽16，分别通过浓水循环泵13、淡水循环泵14和极水循环泵15与膜堆15连接。导线将整流器18与膜堆15相连。
本实施例对海水（如表1）进行处理，将原水储槽1中含盐量为30500mg/L的海水和沉淀剂储槽4中氢氧化钠和碳酸钠混合沉淀剂按照一定比例通过原水进水泵2和沉淀剂进水泵5加入到流化床结晶器主体3中。过程中维持液体在结晶器中的上升的速度为0.03m/s，停留时间为30min，溶液pH控制在11左右。结果表明：流化床产水速度为20L/h，钙离子脱除率为87.9%，镁离子脱除率为76.4%，含盐量降低到28900mg/L，出水水质满足电渗析进水水质要求。将中间储水槽8中含盐量为28900mg/L的出水通入电渗析浓水储槽11和淡水储槽12。所用电渗析膜堆中隔板大小为270mm×110mm，有效面积为200cm2，膜堆两侧分别为一对涂钌铱钛阴阳电极，内部阴离子交换膜和阳离子交换膜交替放置，分别构成浓缩室和淡水室，装置共6个重复单元。通过整流器18稳定过程电流密度在25mA/cm2，浓水循环泵13、淡水循环泵14和极水循环泵15维持浓水室、淡水室和极室流量在10L/h，运行4h后，淡水室出水含盐量减低到483mg/L。过程脱盐率在98%以上，能耗在12.6kWh/kg。
表1海水水质
Claims (4)
1.一种小型海水淡化装置，特征在于在现有的机械过滤器和保安过滤器之间加设有用于处理钙镁离子的流化床结晶器，所述机械过滤器输出连接流化床结晶器，海水经由流化床结晶器处理后输出至保安过滤器，由所述保安过滤器输出至电渗析装置。
2.如权利要求1所述一种小型淡化海水装置，其特征在于所述流化床结晶器包括流化床结晶器主体（3），所述流化床结晶器主体（3）的底部分别经由原水进水泵（2）、沉淀剂进水泵（5）与原水储槽（1）、沉淀剂储槽相连通，所述流化床结晶器主体（3）的顶部出水口与所述保安过滤器6相连通。
3.如权利要求2所述一种小型海水淡化装置，其特征在于所述保安过滤器（6）的出水口经由中间水泵（7）连通至中间储水槽（8），所述中间储水槽（8）与所述电渗析装置相连通。
4.如权利要求3所述一种小型海水淡化装置，其特征在于所述电渗析设备包括浓水储槽（11）、淡水储槽（12）、极水储槽（16）、整流器（18）、浓水循环泵（13）、淡水循环泵（14）、极水循环泵（17）和膜堆（15）；其中所述浓水储槽（11）和淡水储槽（12）的一端经由中间水泵与中间储水槽（8）相连通，所述浓水储槽（11）、淡水储槽（12）、极水储槽（16）分别经由浓水循环泵（13）、淡水循环泵（14）、极水循环泵（17）与所述膜堆（15）相连，所述整流器（15）通过导线与所述膜堆（15）相连。
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