海水浅滩鼓泡晒盐的方法
【专利摘要】本发明提供了一种海水浅滩鼓泡晒盐的方法。该方法包括：盐田蓄水步骤和鼓泡晒盐步骤，所述鼓泡晒盐步骤具体如下：当日照强度、风速、空气温度、空气湿度和海水温度均符合要求时，开启鼓风设备通过输气管路向设置于盐田中的鼓泡管阵输送空气，输送的空气自鼓泡管阵上的曝气孔中排出以使盐田中的海水表面不断产生气泡，从而海水进入鼓泡滩晒状态；当日照强度、风速、空气温度、空气湿度和海水温度均不符合要求时，关闭鼓风设备，海水进入自然摊晒状态。采用本发明方法能够缩短晒盐周期，提高盐田产量，增强盐田应对恶劣气候的适应能力，可使传统海水晒盐的速率提高2至4倍。
【专利说明】海水浅滩鼓泡晒盐的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海水蒸发晒盐领域，特别涉及一种海水浅滩鼓泡晒盐的方法，该方法将传统的鼓泡操作过程应用于海水浓缩晒盐中，通过鼓出大量的微型气泡以及气泡在破碎过程中迸射出的许多微小液滴，增加了空气与海水的接触面积，进而加速了海水蒸发晒盐的速率。
【背景技术】
[0002]我国拥有漫长的海岸线，在沿海地区海水晒盐是一项传统产业，食盐不仅是人民生活必须的重要生活物质，而且是氯碱工业重要的原材料，用于生产烧碱、纯碱、氯气等大宗化工原料。从晒盐后的副产物苦卤中还可提取钾、溴、镁等矿物质。由于盐田占地面积广、经济效益差、气候影响大、劳动条件艰苦等诸多原因，目前我国沿海一些省份晒盐产量正逐年下滑，盐田面积也日益萎缩。
[0003]盐场晒盐的方法一般是利用太阳光进行平面蒸发晒盐，在海边的泥滩上围筑蒸发池，将海水提取上来后流入第一个蒸发池，一般第一个蒸发池的齒度保持在10度左右，然后将自然蒸发后的卤水流入第二蒸发池中，第二蒸发池的卤度保持在13度左右，按照这种方式依次类推，逐渐增加卤度，直至符合结晶要求，比如现有的七步或九步晒盐法。该方法存在晒盐周期长、受气象条件影响大以及产盐率低等缺点，由于蒸发效率低，所以蒸发过程在白天进行，走水过程在晚上进行。
[0004]我国海水晒盐时空差异较大，时间集中在7-9月份，北方地区海水晒盐产业更为发达。虽然，南方地区仍有海水滩晒产业，但是其规模小，机械化、自动化程度不高，产品自身附加值不高。
[0005]为了缩短晒盐周期 ，提高盐田产量，目前已开始使用海水淡化后的浓海水进行晒盐，如舟山六横红卫盐场，天津长芦盐业集团等，浓海水含盐量高，可以显著提高盐田产量，通过对盐田合理改造，还可提高盐的品质。此前已有关于晒盐的专利和文献，例如:卤虫晒盐、喷淋法晒盐、碳纳米管晒盐等。虽然上述方法在一定程度上能提高晒盐速率，但是上述方法都存在明显的缺点。卤虫需要喂食饵料，在浓海水中生长缺少养分。喷淋法晒盐动力消耗大、喷淋孔易堵，使用碳纳米管虽然可使海水蒸发速度提高约30%，但是碳纳米管处理、分离和回收都很困难，若不对碳纳米管进行处理，碳纳米管易被风刮跑。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种海水浅滩鼓泡晒盐的方法。该方法具有动力消耗少、海水蒸发速率快、操作维护简便、资金回流速率快等优点，是一种简便可行的海水晒盐新方法。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0008]一种海水浅滩鼓泡晒盐的方法，包括如下步骤:
[0009]盐田蓄水步骤:通过注入阀门将海水注入到盐田中，注至既定液位后关闭所述注入阀门；
[0010]鼓泡晒盐步骤:当日照强度、风速、空气温度、空气湿度、海水波美度和海水温度均符合要求时，开启鼓风设备通过输气管路向设置于盐田中的鼓泡管阵输送空气，输送的空气自鼓泡管阵上的曝气孔中排出以使盐田中的海水表面不断产生气泡，从而海水进入鼓泡滩晒状态；当日照强度、风速、空气温度、空气湿度、海水波美度和海水温度均不符合要求时，关闭鼓风设备，海水进入自然摊晒状态；
[0011]其中:所述鼓泡管阵均匀铺设于所述盐田中，由多排布气管和多排与所述布气管垂直相交且在交点处相通的鼓泡管构成，所述鼓泡管上均匀分布有多个曝气孔；所述输气管路与所述多排布气管连接；所述鼓风设备与所述输气管路入口连接。
[0012]在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述既定液位是指曝气孔距离海水液面的高度，所述既定液位为l-16cm,更优选2-8cm。
[0013]在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述日照强度、风速、空气温度、空气湿度、海水波美度和海水温度均符合要求是指水蒸气分压与海水表面水蒸气压力差大于500Pa，所述风速达到3m/s以上，所述日照强度达到1500W/m2以上；所述日照强度、风速、空气温度、空气湿度、海水波美度和海水温度均不符合要求是指水蒸气分压与海水表面水蒸气压力差不大于500Pa，所述风速为3m/s以下，所述日照强度为1500W/m2以下。
[0014]在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述多个曝气孔中均插入有填料，所述填料作为小型微泡发生器起作用，所述填料的材质可以选取醋酸纤维、海绵、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维或聚氯乙烯纤维，更优选醋酸纤维。
[0015]在上述方法中，作为一种优选方式，所述开启鼓风设备和关闭鼓风设备由环境自动监测与控制系统完成，所述环境自动监测与控制系统:包括设置在盐田鼓泡管阵中的温度传感器、空气中的温度传感器和湿度传感器、风速传感器、日照强度传感器、设置于海水中的波美度计以及信号处理器，所述信号处理器用于收集并处理如下参数:日照强度、风速、空气温度、空气湿度、海水波美度和海水温度，以便当日照强度、风速、空气温度、空气湿度、海水波美度和海水温度均满足要求时通过信号处理器自动开启鼓风设备并控制鼓风设备的输出风量，当日照强度、风速、空气温度、空气湿度、海水波美度和海水温度均不符合要求时通过信号处理器自动关闭鼓风设备。
[0016]在上述方法中，作为一种优选方式，所述盐田的底部至少铺设有一层防渗黑膜，以防止海水渗入盐田并提高光照利用率；更优选地，所述防渗黑膜是黑色高密度聚乙烯防渗膜。
[0017]在上述方法中，作为一种优选方式，所述气泡在盐田表面的覆盖率达到70-100%，更优选为90-100% ；
[0018]在上述方法中，作为一种优选方式，所述气泡的直径为1-1Omm,更优选为l_5mm。
[0019]在上述方法中，所述盐田为蒸发池、调节池和/或结晶池。
[0020]在上述方法中，所述海水可以是天然海水、海水淡化厂副产的浓海水或者盐湖水，所述海水还可以由其他采用光照浓缩的各种溶液替代。
[0021]本发明可以有效地增加气液两相传质面积，从而显著加快海水的蒸发速率，在条件好的情况下可以做到蒸发与走水同步进行。更具体而言，本发明的优势在于:第一，由于海水不停地鼓泡，使蒸发表层快速地更新；第二，由于气泡呈半球状，半球的表面积比圆的表面积正好增加一倍，因此，气泡覆盖区域的气液两相接触面积比没有气泡覆盖的区域增加了一倍；第三，气泡破碎过程中向空中迸射出大量微小液滴，实验发现迸射的小液滴量与气泡的大小关系不明显，而与气泡的数量基本成正比，由于大量小液滴的生成使原先的表面蒸发变为立体蒸发，蒸发速率显著加快。
[0022]采用本发明方法能够缩短晒盐周期，提高盐田产量，增强盐田应对恶劣气候的适应能力，可使传统海水晒盐的速率提高2至4倍；另外，该方法对原始盐田改动小，并且易实现自动化操作与控制，具有很强的可行性。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是位于盐田中实现本发明方法的海水浅滩鼓泡晒盐装置的俯视图；
[0024]图2是图1中局部A的放大图；
[0025]图3是微泡晒盐过程中产生的大量微泡的照片。
[0026]其中，附图标记说明如下:1-防渗黑膜；2_盐田围墙(即盐池的池壁)；3_鼓泡单兀;31_鼓风设备；32_输气管路；33_布气管；331_布气管单兀；34_鼓泡管；341_鼓泡管单元；35_曝气孔；36_连接件；37_软管
【具体实施方式】
[0027]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0028]参见图1，其是位于盐田中实现本发明方法的海水浅滩鼓泡晒盐装置的俯视图，其包括鼓泡管阵、输气管32、鼓风设备31、环境自动监测与控制系统(图中未不出)、至少一层防渗黑膜1、填料等，下面对以上部件一一进行说明。
[0029]防渗黑膜1，铺设于盐田底部，用于防止海水渗入盐田并提高光照利用率，其可以铺设多层，比如两层或三层。在本实施例中，该防渗黑膜I为黑色高密度聚乙烯防渗膜。
[0030]鼓泡管阵，均匀铺设于所述盐田中并位于防渗黑膜I上方，由多排布气管33和多排与布气管33垂直相交且在交点处相通的鼓泡管34构成，鼓泡管34上均匀分布有多个曝气孔35 ;鼓泡管34和布气管33的排数、曝气孔间距、曝气孔直径、填料以及液位高度(即曝气孔距离海水液面的高度)需满足气泡在液面的直径分布在1-1Omm范围内，气泡覆盖率达到70-100%，优选满足气泡在液面的直径分布在l-5mm范围内，气泡覆盖率达到90_100%。
[0031]布气管33与鼓泡管34管材可选择陶瓷或塑料管材，优选为黑色的塑料管材，可采用PVC、UPVC、PE、PPR、PE-X等，更优选为黑色的PVC管。在该实施例中，参见图1和图2，每排布气管33是由多个布气管单元331连接而成的；每排鼓泡管34是由多个鼓泡管单元341连接而成的，各排布气管33之间通过多排鼓泡管单元341连通，各排鼓泡管34之间通过多排布气管单元331连通 ，用于连接各布气管单元331、各鼓泡管单元341以及布气管单元331和鼓泡管单元341之间的连接可以采用三通阀、双通阀、弯头等连接件36，由于鼓泡管阵长期需浸泡在浓海水中，故管阵中所有连接件36最好也选用塑料材质。
[0032]具体而言，为了满足气泡在液面的直径分布在1-1Omm范围内，气泡覆盖率达到70-100%的要求，在本实施例中，鼓泡管34和布气管33直径可选用DN16、20、25或32mm，优选20mm ;鼓泡管单元341的长度可以在0.5m_3m之间，优选为l_2m ;布气管单元331的长度可在5_20cm之间,优选为5-10cm ;相邻曝气孔35间距可以在5_15cm之间,优选为5_10cm ；曝气孔35直径范围在l_15mm之间，优选2_5mm ;液位高度范围可以选择在l_16cm内，优选2-8cm。以上参数的选择并不局限于上述方案，但必须满足漂浮在盐田中海水表面气泡的覆盖率达到70-100%，优选为90-100%。[0033]为了进一步提高鼓泡传质的效率，多个曝气孔35中分别插入有填料，该填料作为小型微泡发生器起作用，从而提高气泡在盐田表面的覆盖率，即曝气孔35中插有小型微泡发生器(图中未不出)，该小型微泡发生器可鼓出大量直径在1-1Omm范围内的微泡覆盖在海水表面，甚至鼓出大量直径在l-5mm范围内的微泡。该小型微泡发生器是一块具有多孔结构的材料，其材质优选为陶瓷和塑料，塑料材质可以选择醋酸纤维、海绵、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维等，优选为醋酸纤维。通过本发明小型微泡发生器而产生的微泡，具有表面覆盖率高、耗气量低、寿命短、迸射的小液滴密度高等优点。因此，本发明的鼓泡晒盐更优选为微泡晒盐，该微泡的直径范围界定在Imm至IOmm之间，更优选为1mm至5mm之间。
[0034]输气管路32，与所述多排布气管33连接；气体输送管即输气管路32可以使用塑料材质，也可以选用金属材质，如无缝钢管、PVC管、PPR管等，优选PVC管。其可以设置于盐田的围墙2上，通过多根软管37与所述多排布气管33相通。
[0035]鼓风设备31，与输气管路32的入口连接，并通过输气管路32向鼓泡管阵供气。
[0036]由于鼓泡过程需要动力消耗，而晒盐过程受气象条件的影响非常显著，这些气象条件主要包括:日照强度、风速、空气温/湿度的影响，在气象条件不佳的状态下进行鼓泡法晒盐比传统晒盐效果并不明显，而白白浪费了动力能耗。一般情况下，在一天当中，通常是每天中午11点至下午2点时间段进行鼓泡晒盐效果最佳，但当有云彩遮蔽太阳时，鼓泡晒盐的效果也会大为降低。为此，本发明的晒盐装置中还包括环境自动监测与控制系统，包括设置在盐田鼓泡管阵中的温度传感器、空气中的温度传感器和湿度传感器、风速传感器、日照强度传感器、设置于海水中的波美度计以及信号处理器，所述信号处理器用于收集并处理如下参数:日照强度、风速、空气温度、空气湿度、海水波美度和海水温度，以便当空气中的水蒸气分压与海水表面水蒸气压力差大于设定值且风速和日照强度均满足要求时通过信号处理器自动开启鼓风设备并控制鼓风设备的输出风量。优选地，所述空气中的水蒸气分压与海水表面水蒸气压力差大于500Pa，风速达到3m/s以上，日照强度达到1500W/m2以上时信号处理器自动开启鼓风设备。水蒸气分压与海水表面水蒸气压力差不大于500Pa,风速为3m/s以下，日照强度为1500W/m2以下时信号处理器自动关闭鼓风设备。空气中的水蒸气分压和海水表面水蒸气压力的计算均为本领域公知技术，即通过测定空气温度和湿度可以得知空气中的水蒸气分压；通过测定海水波美度和海水温度可以得知海水表面水蒸气压力。
[0037]以上装置可以布设于现有用于晒盐的蒸发池、调节池和/或结晶池中。用于晒盐的海水可以是天然海水、海水淡化厂副产的浓海水或者盐湖水，另外，本发明的海水还可以由其他采用光照浓缩的溶液替代。
[0038]采用上述装置进行海水浅滩鼓泡浓缩晒盐的方法如下:
[0039]盐田蓄水步骤:通过注入阀门将海水注入到盐田中，注至既定液位后关闭注入阀门；[0040]鼓泡晒盐步骤:当日照强度、风速、空气温度、空气湿度、海水波美度和海水温度均符合要求时，开启鼓风设备通过输气管路向设置于盐田中的鼓泡管阵输送空气，输送的空气自鼓泡管阵上的曝气孔中排出以使盐田中的海水表面不断产生气泡，从而海水进入鼓泡滩晒状态；当日照强度、风速、空气温度、空气湿度、海水波美度和海水温度均不符合要求时，关闭鼓风设备，海水进入自然摊晒状态。
[0041]在盐田蓄水步骤中所述的既定液位是指曝气孔距离海水液面的高度，所述既定液位为 l-16cm,优选 2_8cm。
[0042]本发明的海水浅滩鼓泡浓缩晒盐方法可以很好的保证盐田走水方式保持不变，SP仍是从蒸发池到调节池，再到结晶池，可以在这三类池子中同时进行。通过采用该鼓泡浓缩滩晒的方法，可使传统海水晒盐的速率提高2至4倍，能显著提高海水晒盐的经济效益。
[0043]下面依托我国东部沿海一淡水缺乏城市的海水淡化厂，采用本发明的技术方案，对该海水淡化厂生产的浓海水(含盐量为淡化前海水含盐量的2倍左右，约为4-5° Be)进行浅滩鼓泡浓缩晒盐。
[0044]在海水淡化厂区内搭建了 7个120m2的试验盐池，模拟传统的七步法晒盐。以第一步盐田为例。试验盐池四周用砖块、水泥垒砌高度为30cm，在池底部铺设两层黑色高密度聚乙烯防渗膜I,鼓泡单兀3包括鼓风机31、气体输送管32与鼓泡管阵。横向排列的是鼓泡管34,每个鼓泡管单兀341长Im,顶部打曝气孔35,每隔5cm打直径为5mm的曝气孔35,曝气孔35内填有醋酸纤维即小型微泡发生器；纵向排布的都是布气管33，每个布气管单元331长20cm。鼓泡池管阵中所有管子外径均为20mm，管阵中共有9120个小型微泡发生器。使用重物支撑鼓泡管阵，使曝气孔距离盐田底部7cm。气体输送管32是一根总长度12m、直径50mm钢管，通过多个三通和塑料软管与鼓泡管阵中的多排布气管33相连接。在鼓风机31的出口处接有量程为2500mm水柱的气压计，在盐田鼓泡管阵中设置有8个热电偶温度传感器，盐田附近的阴凉处设置有I个热电偶温度传感器和I个湿度传感器，并且这些传感器和气压计与信号处理器连接。本实施例选用格凌牌鼓风机，其具体参数如表1。
[0045]表1格凌牌鼓风机的参数情况
[0046]
【权利要求】
1.一种海水浅滩鼓泡晒盐的方法，其特征在于，包括如下步骤: 盐田蓄水步骤:通过注入阀门将海水注入到盐田中，注至既定液位后关闭所述注入阀门； 鼓泡晒盐步骤:当日照强度、风速、空气温度、空气湿度、海水波美度和海水温度均符合要求时，开启鼓风设备通过输气管路向设置于盐田中的鼓泡管阵输送空气，输送的空气自鼓泡管阵上的曝气孔中排出以使盐田中的海水表面不断产生气泡，从而海水进入鼓泡滩晒状态；当日照强度、风速、空气温度、空气湿度、海水波美度和海水温度均不符合要求时，关闭鼓风设备，海水进入自然摊晒状态； 其中:所述鼓泡管阵均匀铺设于所述盐田中，由多排布气管和多排与所述布气管垂直相交且在交点处相通的鼓泡管构成，所述鼓泡管上均匀分布有多个曝气孔；所述输气管路与所述多排布气管连接；所述鼓风设备与所述输气管路入口连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述既定液位是指曝气孔距离海水液面的高度，所述既定液位为l_16cm,优选2-8cm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述日照强度、风速、空气温度、空气湿度、海水波美度和海水温度均符合要求是指水蒸气分压与海水表面水蒸气压力差大于500Pa，所述风速达到3m/s以上，所述日照强度达到1500W/m2以上；所述日照强度、风速、空气温度、空气湿度、海水波美度和海水温度均不符合要求是指水蒸气分压与海水表面水蒸气压力差不大于500Pa，所述风速为3m/s以下，所述日照强度为1500W/m2以下。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个曝气孔中均插入有填料，所述填料作为小型微泡发生器起作用，所述填料的材质可以选取醋酸纤维、海绵、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维或聚氯乙烯纤维，更优选醋酸纤维。`
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开启鼓风设备和关闭鼓风设备由环境自动监测与控制系统完成，所述环境自动监测与控制系统:包括设置在盐田鼓泡管阵中的温度传感器、空气中的温度传感器和湿度传感器、风速传感器、日照强度传感器、设置于海水中的波美度计以及信号处理器，所述信号处理器用于收集并处理如下参数:日照强度、风速、空气温度、空气湿度、海水波美度和海水温度，以便当日照强度、风速、空气温度、空气湿度、海水波美度和海水温度均满足要求时通过信号处理器自动开启鼓风设备并控制鼓风设备的输出风量，当日照强度、风速、空气温度、空气湿度、海水波美度和海水温度均不符合要求时通过信号处理器自动关闭鼓风设备。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气泡在盐田表面的覆盖率达到70-100%,更优选为 90-100%。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气泡的直径为1mm-lOmm，更优选为
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述盐田的底部至少铺设有一层防渗黑膜，以防止海水渗入盐田并提高光照利用率。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述海水是天然海水、海水淡化厂副产的浓海水或者盐湖水。
【文档编号】C01D3/06GK103663503SQ201310702932
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】竺柏康, 王东光, 陶亨聪, 张乐, 丁波 申请人:浙江海洋学院