一种苦咸水淡化处理设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种苦咸水淡化处理设备，包括原料水箱、第一加压泵、砂滤器、超滤器、直流电源、一级电容去离子模块、中间水箱、第二加压泵、二级电容去离子模块和产品水箱，所述原料水箱、第一加压泵、砂滤器、超滤器、一级电容去离子模块、中间水箱、第二加压泵、二级电容去离子模块和产品水箱依次连接，所述一级电容去离子模块和二级电容去离子模块分别连接直流电源，所述超滤器、一级电容去离子模块和二级电容去离子模块上分别设有排污口，所述二级电容去离子模块上的排污口通过管道与原料水箱连接。本实用新型所述的苦咸水淡化处理设备提高了淡化水的利用率，降低了苦咸水淡化的成本。
【专利说明】
一种苦咸水淡化处理设备
技术领域
[0001]本实用新型属于咸水淡化技术领域，尤其是涉及一种苦咸水淡化处理设备。
【背景技术】
[0002]水资源严重短缺已成为制约我国缺水地区，特别是西北地区经济发展的重要因素。以西北地区为例，其土地面积占全国的1/3，但单位面积水资源总量仅为全国平均值的1/5，且大量的水为高中盐度苦咸水，无法直接饮用。而膜分离技术因其高效、无污染、适应性强、工艺简单、维护方便等特点，已成为苦咸水淡化的主流，在我国水资源持续发展战略中起着越来越重要的作用。
[0003]通常把水中总溶解固体(TDS)含量在1000mg/L?10000mg/L的天然水称为苦咸水。现有膜法苦咸水淡化技术主要包括反渗透和纳滤均为压力驱动，随着苦咸水的TDS含量越高，对苦咸水进行淡化的操作压力就越大，必然要求使用耐高压的容器和管道系统，为了节能，还需配备能量回收装置，其结果是提高了设备整体投资；其次，苦咸水的高含盐量所具有的腐蚀性，对管道材质有苛刻要求，需要采用特殊耐腐蚀的材质，管道系统的投资最高可占淡化系统投资的30 %左右;最后，在水利用率方面，反渗透和纳滤膜法的水利用率一般仅为45%?50%，排放的浓水量很大，上述因素导致苦咸水淡化设备的投资和造水成本较高。研发新的、低成本苦咸水淡化技术，突破现有技术瓶颈，降低苦咸水淡化系统对管道材质的要求，降低吨水耗电量，提高淡化的水利用率成为发展趋势和迫切需求。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本实用新型旨在提出一种苦咸水淡化处理设备，以提高淡化水的利用率，降低苦咸水淡化的成本。
[0005]为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0006]相对于现有技术，本实用新型所述的一种苦咸水淡化处理设备具有以下优势:
[0007]—种苦咸水淡化处理设备，包括原料水箱、第一加压栗、砂滤器、超滤器、直流电源、一级电容去离子模块、中间水箱、第二加压栗、二级电容去离子模块和产品水箱，所述原料水箱、第一加压栗、砂滤器、超滤器、一级电容去离子模块、中间水箱、第二加压栗、二级电容去离子模块和产品水箱依次连接，所述一级电容去离子模块和二级电容去离子模块分别连接直流电源，所述超滤器、一级电容去离子模块和二级电容去离子模块上分别设有排污口，所述二级电容去离子模块上的排污口通过管道与原料水箱连接。
[0008]进一步的，所述管道为PVC塑料材质。
[0009]进一步的，所述一级电容去离子模块和二级电容去离子模块分别由两个相对的正负集电极、多孔碳、离子隔栅和网布重复排列组成，所述正集电极的多孔碳上设有负离子隔栅，负极电极的多孔碳上设有正离子隔栅。
[0010]更进一步的，所述网布的厚度为0.lmm-lmm。
[0011]更进一步的，所述集电极的材质是钛或石墨。
[0012]更进一步的，所述多孔碳包括石墨、活性炭、活性碳纤维、碳气凝胶、碳纳米管和石墨稀。
[0013]更进一步的，所述离子隔栅为聚乙烯、聚丙烯和活性基团三者的共聚物，所述离子隔栅的厚度为15nm-50nm，交换容量为1.2mol/kg_2.2mol/kg，面电阻为3Ω.cm2-5 Ω.cm2,选择透过率>90 %。
[0014]更进一步的，所述网布为聚丙烯网布、涤纶或丙纶无纺布。
[0015]相对于现有技术，本实用新型所述的一种苦咸水淡化处理设备具有以下优势:
[0016]本实用新型所述的该设备操作电压低，可利用太阳能、风能、潮汐能等自然绿色能源;操作水压低，无需耐高压耐腐蚀的金属和机械设备，使用廉价的塑料管道即可满足要求，无需防腐，降低设备成本;对苦咸水的预处理要求宽松;此种设备淡化处理水的利用率显著高于反渗透和纳滤膜法，系统压力的降低还省去了昂贵的反渗透和纳膜滤法浓缩水能量回收装置的成本;其设备结构简单，操作简便，耗电量低，极大的减少维护。
【附图说明】
[0017]构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0018]图1为本实用新型实施例所述的苦咸水淡化处理设备整体结构示意图；
[0019]图2为本实用新型实施例所述的电容去离子模块组成结构示意图。
[0020]附图标记说明:
[0021 ] 1-原料水箱;2-第一加压栗;3-砂滤器;4-超滤器;5-直流电源;6_—级电容去离子模块;7-中间水箱;8-第二加压栗;9-二级电容去离子模块;10-产品水箱；11-管道;21-集电极;22-多孔碳;23-离子隔栅;24-网布。
【具体实施方式】
[0022]需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0023]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0024]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0025]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0026]如图1所示，含盐量为1000mg/L?10000mg/L的苦咸水先进入原料水箱1，由第一加压栗2输送至砂滤器3和超滤器4，干净的水进入一级电容去离子模块6脱盐，由直流电源5提供0.8V?1.2V直流电压，通过阀组的切换，含盐量为200mg//L?4000mg/L的水进入中间水箱7，而反充电脱附时的高浓度浓水则排放掉，由第二加压栗8输送进入二级电容去离子模块9脱盐，由直流电源5提供0.8V?1.0V直流电压，通过阀组的切换，含盐量低于400mg/L的脱盐水进入产品水箱10，达到国家生活饮用水总溶解固体含量的标准，二级电容去离子模块9反充电脱附时的高浓度的浓水则重新进入原料水箱I再利用。
[0027]该装置中的电容去离子模块与常规的不同地方就是在多孔炭22电极表面，增加了一对离子隔栅23即离子交换膜，正集电体21多孔炭22上覆盖负离子隔栅23，在负集电极21多孔炭22上覆盖正离子隔栅23，网布24起到分隔两个相对的集电体21、多孔炭22、离子隔栅23的作用，并形成水流通道，还可以增加湍流程度，网布24的厚度，即电容去离子模块的阴、阳电极的极间距离为0.1mm?1mm，这与现有的技术的极间距离达数mm、甚至1mm以上的具有显著的进步，极间距小可以使离子向带相反电荷的电极表面定向迀移的路径短，而且水流容易达到湍流程度，减小了迀移扩散的阻力。
[0028]当电容去离子模块在反充电脱附时，即电极施加反向电压，阳离子交换膜方向的集电体21由负变正，与阳离子形成排斥，吸附在多孔炭22上的阳离子脱离并穿过阳离子交换膜回到溶液中；阴离子交换膜方向的集电体21由正变负，与阴离子形成排斥，吸附在多孔炭22上的阴离子脱离并穿过阴离子交换膜回到溶液中，这些回到溶液中的阳、阴离子，由于相对的阴、阳离子交换膜的阻挡而无法吸附到对面的多孔炭22上，只能留在溶液中，这时流出溶液中的离子浓度极度地提高形成浓缩，电容去离子模块得到清洗和再生，准备进行下次吸附，离子隔栅23的应用最大的好处就是使电容去离子模块反充电脱附时能够再生的更彻底，最大限度地减少了人为用酸、碱清洗模块的工作，有利于保护水资源和环境。
[0029]实施例1:
[0030]采用本实用新型处理含盐量为2000mg/L的原料苦咸水处理，处理的效果如下:
[0031]原料苦咸水含盐量2000mg/L，pH约6.8，色度352PCU，钠离子625mg/L，硬度200mg/L(以CaC03计)，氯离子 1125mg/L，硫酸盐 190mg/L;
[0032]经过单级电容去离子模块近300h的连续运行除盐，所得脱盐水的含盐量为200mg/L，pH约7.4，色度12P⑶，全套工艺的总能耗为0.8kWh/m3，水回收率则为65%。
[0033]实施例2:
[0034]采用本实用新型提出的处理含盐量为9000mg/L的原料苦咸水处理，处理的效果如下:
[0035]原料苦咸水含盐量9000mg/L，pH约7.0，色度280PCU，钠离子2300mg/L，硬度1000mg/L(以CaC03计)，氯离子4400mg/L，硫酸盐700mg/L；
[0036]经过两级电容去离子模块近200h的连续运行除盐，所得脱盐水的含盐量为350mg/L，pH约7.2，色度10?^。全套工艺的总能耗为2.01^11/1113，水回收率则为60%。
[0037]因此，采用本实用新型的苦咸水淡化处理的方法和装置，处理含盐量为1000mg/L?10000mg/L的苦咸水，可直接制取含盐量低于400mg/L的脱盐水，达到国家饮用水的标准。
[0038]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种苦咸水淡化处理设备，其特征在于:包括原料水箱、第一加压栗、砂滤器、超滤器、直流电源、一级电容去离子模块、中间水箱、第二加压栗、二级电容去离子模块和产品水箱，所述原料水箱、第一加压栗、砂滤器、超滤器、一级电容去离子模块、中间水箱、第二加压栗、二级电容去离子模块和产品水箱依次连接，所述一级电容去离子模块和二级电容去离子模块分别连接直流电源，所述超滤器、一级电容去离子模块和二级电容去离子模块上分别设有排污口，所述二级电容去离子模块上的排污口通过管道与原料水箱连接。2.根据权利要求1所述的一种苦咸水淡化处理设备，其特征在于:所述一级电容去离子模块和二级电容去离子模块分别由两个相对的正负集电极、多孔碳、离子隔栅和网布重复排列组成，所述正集电极的多孔碳上设有负离子隔栅，负极电极的多孔碳上设有正离子隔栅。3.根据权利要求2所述的一种苦咸水淡化处理设备，其特征在于:所述网布的厚度为0.1mm-1mm04.根据权利要求2所述的一种苦咸水淡化处理设备，其特征在于:所述集电极的材质是钛或石墨。5.根据权利要求2所述的一种苦咸水淡化处理设备，其特征在于:所述多孔碳包括石墨、活性炭、活性碳纤维、碳气凝胶、碳纳米管和石墨烯。6.根据权利要求2所述的一种苦咸水淡化处理设备，其特征在于:所述离子隔栅为聚乙烯、聚丙烯和活性基团三者的共聚物，所述离子隔栅的厚度为15nm-50nm，交换容量为I.2mol/kg_2.2mol/kg，面电阻为3 Ω.cm2_5 Ω.cm2，选择透过率>90%。7.根据权利要求2所述的一种苦咸水淡化处理设备，其特征在于:所述网布为聚丙烯网布、涤纶或丙纶无纺布。8.根据权利要求1所述的一种苦咸水淡化处理设备，其特征在于:所述管道为PVC塑料材质。
【文档编号】C02F9/06GK205442901SQ201521105771
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月24日
【发明人】刘红斌, 马军
【申请人】天津厚普德科技有限公司, 中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所