一种淡化海砂的淡化池及方法
【专利摘要】本发明公开一种淡化海砂的淡化池及方法，所述淡化池包括至少一初级过滤架以及设置在所述初级过滤架下方的至少一终级过滤架，所述初级过滤架设置第一道过滤板用于过滤粗海砂，所述终级过滤架设置第三道过滤板用于透过细海砂及海水，在所述第三道过滤板下方设置用于排出细海砂及海水的排水排污管，在所述第一道过滤板及第三道过滤板之间设置用于排出淡化后的海砂的排砂管。通过本发明所提供的一种淡化海砂的方法和淡化池，可以有效降低海砂中的氯离子含量，以达到建筑用砂的标准。该淡化池装置简单易实现，通过利用天然资源进行海砂的淡化，在降低生产成本的同时提高了经济效益和社会效益，具有良好的市场前景。
【专利说明】一种淡化海砂的淡化池及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海砂处理领域，具体涉及一种淡化海砂的淡化池及方法。
【背景技术】
[0002]随着我国大规模的经济社会建设，建筑领域所使用的河砂面临着日益严峻的匮乏局面，在沿海地区寻求一种经济效益显著的海砂淡化方法和装置显得迫在眉睫。世界上一些国家很早就有将海砂用于建筑领域的实例，特别是一些滨海的岛国，其绝大部分建筑用砂都来自于海砂，但由于海砂中所含氯离子含量过高，容易腐蚀建筑中的钢筋等材料，并且过粗或过细的海砂均不适用于房屋建筑，因此应对海砂进行淡化处理，并除去其中的氯离子等有害介质以符合建筑用砂的标准。目前，关于海砂淡化的技术种类可分为散水自然清洗法、自然放置法和机械法。如果单一使用一种方法，经济效益并不明显，因此，可以考虑利用一种综合的方法和装置来为海砂淡化。目前，我国关于海砂处理的公开专利并不多见，从已公开的中国发明专利CN 101288872 A，CN 101905955 B，CN 103303439 A可知，现有的海砂处理方法实际成本偏高，普遍存在耗能大，消耗淡水较多且工序多和装置复杂等缺陷。
[0003]因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0004]鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种淡化海砂的淡化池及方法，旨在解决海砂中含氯量过高及海砂颗粒不符合标准的问题。
[0005]本发明的技术方案如下:
一种淡化海砂的淡化池，其中，所述淡化池包括至少一初级过滤架以及设置在所述初级过滤架下方的至少一终级过滤架，所述初级过滤架设置有用于过滤粗海砂的第一道过滤板，所述终级过滤架设置有助于透过细海砂及海水的第三道过滤板，在所述第三道过滤板下方设置有用于排出细海砂及海水的排水排污管，在所述第一道过滤板及第三道过滤板之间设置有用于排出淡化后的海砂的排砂管，所述排水排污管以及排砂管均设置在淡化池的池壁上。
[0006]所述的淡化海砂的淡化池，其中，所述初级过滤架还包括设置在第一道过滤板下方用于支撑所述第一道过滤板的第一 V字形支架，所述终级过滤架还包括设置在第三道过滤板下方用于支撑所述第三道过滤板的第三V字形支架。
[0007]所述的淡化海砂的淡化池，其中，所述终级过滤架还包括设置在所述第三道过滤板上方的第二道过滤板，所述第二道过滤板的过滤网孔径比第三道过滤板的过滤网孔径大。
[0008]所述的淡化海砂的淡化池，其中，所述排砂管设置有两层，第一层设置在第一道过滤板与第二道过滤板之间，第二层设置在第二道过滤板与第三道过滤板之间。
[0009]所述的淡化海砂的淡化池，其中，所述淡化池内部还设置有一级排水管，所述一级排水管从第三道过滤板开始向上设置并贯穿所述第二道过滤板。
[0010]所述的淡化海砂的淡化池，其中，所述淡化池内部还设置有二级排水管，所述二级排水管从第三道过滤板开始向上设置并未贯穿所述第二道过滤板。
[0011]所述的淡化海砂的淡化池，其中，所述一级排水管及二级排水管包括骨架及设置在骨架上的第三道过滤板。
[0012]所述的淡化海砂的淡化池，其中，所述初级过滤架设置有I个，所述终级过滤架设置有2个，所述初级过滤架的上部外边缘与淡化池池壁相连，所述初级过滤架底部与下方的2个终级过滤架的中间连接部分相连，终级过滤架的上部外边缘与淡化池池壁相连，终级过滤架底部与淡化池池底相连。
[0013]所述的淡化海砂的淡化池，其中，所述淡化池的底部通过吊绳连接有配重装置。
[0014]本发明还提供了一种淡化池淡化海砂的方法，其中，包括步骤:
将海砂和表层海水或淡水注入到淡化池的第一道过滤板上，并使水面高于海砂，同时将淡化池置于海面上，利用海浪波动的能量使海砂和表层海水或淡水充分混合一段时间，然后通过排水排污管将海水及细海砂排出；
向淡化池内注入淡水，使水面高于海砂，使海砂和淡水充分混合一段时间，然后通过排水排污管将水及污泥排出，然后通过排砂管将淡化后的海砂抽出。
[0015]有益效果:本发明中提供的一种淡化海砂的方法及淡化池，装置简单易实现，其充分利用了海水资源和海浪潮汐等清洁能源，具有耗能低，无污染，淡化成本低的优点，且将多种海砂清洗方法结合一起提高了生产效率，在保护生态环境的同时，有效地提高了经济效益和社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明一种淡化海砂的淡化池的截面图。
[0017]图2为本发明一种淡化海砂的淡化池的俯视图。
[0018]图3为本发明一种淡化海砂的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0019]本发明提供一种淡化海砂的淡化池及方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020]本发明提供了一种淡化海砂的淡化池及方法，其结合清水过滤、自然静置及机械清洗的方法，使海砂在淡化池中充分清洗，除去其中的氯离子，并能将海砂进行分级，过滤出粒度大小不同的海砂。本发明充分利用淡水和海浪机械能等清洁环保的资源，具有生产效率高、能耗低、无污染、淡化成本低、装置简单易实现等特点，同时还能实现环境友好，具有良好的经济效益和社会效益。
[0021]结合图1和图2所示，图1为一种海砂淡化池的截面图，图2为一种海砂淡化池的俯视图。如图1及图2所示，所述淡化池为立体梯形结构，其包括至少一初级过滤架以及设置在所述初级过滤架下方的至少一终级过滤架，所述初级过滤架设置有用于过滤粗海砂的第一道过滤板1，所述终级过滤架设置有助于透过细海砂及海水的第三道过滤板4，在所述第三道过滤板4下方设置有用于排出细海砂及海水的排水排污管7，在所述第一道过滤板I及第三道过滤板4之间设置有用于排出淡化后的海砂的排砂管15，所述排水排污管7以及排砂管15均设置在淡化池的池壁2上。
[0022]在本实施例中，通过将海砂放入淡化池的初级过滤架上，并注入表层海水或淡水，使海砂通过淡化池在海面上波浪波动的能量作用下清洗过滤，随后进入到终级过滤架上继续清洗过滤，并分别从排砂管15和排水排污管7中排出洗净的海砂和海水、污泥等，实现了清洗海砂并能将海砂按颗粒大小进行分类的方法。通过本发明，可以将海砂经过多层过滤，除去其中所含的氯离子，并对海砂进行颗粒大小分类，使得所制备的海砂符合标准，可以应用于房屋建筑中。
[0023]所述的淡化海砂的淡化池，其中，所述的初级过滤架上的第一道过滤板I为骨架和过滤网所组成，其中的骨架是第一道过滤板I的主体结构，过滤网分布设置在骨架上，利用骨架来固定过滤网。通过初级过滤架可以将海砂进行初级清洗，除去其中的氯离子，并能将粒径过大的海砂或其他杂质排除在初级过滤架上。
[0024]优选地，所述第一道过滤板I上的过滤网孔径(直径下同)为9.0-10.0mm。过滤网的孔径影响所制备的海砂粒径大小，粒径超过10.0mm的海砂由于颗粒过大，应将其排除；将第一道过滤板I上的过滤网孔径设置为9.0-10.0mm，还可以有效清除粒径大的杂质，对海砂进行初步清洗，以获得较纯净的海砂；并将粒径(直径下同)小于9.0-10.0mm通过过滤网落入到终级过滤架上进行进一步清洗。更优选地，所述第一道过滤板I上的过滤网孔径为 9.5mmο
[0025]所述初级过滤架还包括设置在第一道过滤板I下方用于支撑所述第一道过滤板的第一 V字形支架3。
[0026]优选地，所述第一道过滤板I下方为两个第一 V字形支架3以90°交叉而成，其与第一道过滤板I形成一倒置的正四棱锥体结构。该结构具有顶面面积大、结构稳定的优点，能有效增强初级过滤架的强度，提高淡化池的整体结构稳定性，防止其在海浪波动时脱落。
[0027]优选地，所述第一 V字形支架3为两根通管连接而成，所述通管包括铝、铜、镍、无机玻璃等在海水中不易腐蚀的材料。
[0028]本实施例中的第一 V字形支架3中间部分并未设置过滤网，因为在同一过滤架上的第一 V字形支架3，由于其为上宽下窄的V字形结构，若设置过滤网会导致过滤海砂不充分、效率降低，并且容易堵塞过滤网，不利于海砂的淡化，本发明中的淡化池设置的过滤板，足以对海砂进行清洗除氯和粒径分层，因此第一 V字形支架3中间部分并未设置过滤网，可以减少第一 V字形支架3在淡化池中所占的空间，使海砂淡化速度提高，且能将海砂充分洗涤过滤。
[0029]更优选地，本发明中的第一道过滤板I也可以不设置在第一 V字形支架3上，而是直接固定在淡化池的池壁2上，以减少海砂在第一 V字形支架3上的附着，同时减少海砂下沉阻力。
[0030]所述的淡化海砂的淡化池，其中，所述终级过滤架上的第三道过滤板4为骨架和过滤网所组成，该骨架同样是第三道过滤板4的主体结构，过滤网则分布设置在骨架上。
[0031]优选地，所述第三道过滤板4上的过滤网孔径为0.06-0.0Smm0本发明中的第三道过滤板4上的过滤网可以将污泥和粒径过细的海砂过滤出去，粒径小于0.06-0.08mm的海砂由于比表面积过大，会导致使用时消耗水泥过多，增加成本。因此，将第三道过滤板4上的过滤网孔径为0.06-0.08mm，使粒径过细的海砂和污泥等其他杂质排出淡化池外，同时该过滤网可以透过氯离子，使海砂中清洗出的氯离子可以透过并随着杂质等一起排出。更优选地，所述第三道过滤板4上的过滤网孔径为0.075mm。
[0032]所述终级过滤架还包括设置在所述第三道过滤板4上方的第二道过滤板5。所述第二道过滤板5的过滤网孔径比第三道过滤板4的过滤网孔径大。设置这样的多层过滤板结构是为了对海砂进行进一步的分级处理，从而得到不同粒径大小的海砂，同时也可提高海砂淡化清洗效果。
[0033]优选地，所述第二道过滤板5上的过滤网孔径为0.5-0.7mm。所述第二道过滤板5上的过滤网孔径大小介于第一道过滤板I和第三道过滤板4上的过滤网孔径之间，其可以对第一道过滤板I上的过滤网所通过的海砂进行进一步清洗过滤，将粒径小于0.5-0.7mm的海砂过滤并进入到第三道过滤板4上,使粒径在0.5-0.7mm到9.0-10.0mm之间的海砂清洗后留在第二道过滤板5上。更优选地，所述第二道过滤板5上的过滤网孔径为0.6mm。
[0034]另外，所述终级过滤架还包括设置在第三道过滤板5下方用于支撑所述第三道过滤板5的第三V字形支架11。其结构如第一道过滤板I的第三V字形支架3，上面已详细描述，此处不再赘述。
[0035]由于在第一道过滤板I以及第三道过滤板4之间还设置了第二道过滤板5，所以可将本发明所述的排砂管15设置为两层，且均设置在淡化池的池壁2上，第一层设置在第一道过滤板I与第二道过滤板5之间，第二层设置在第二道过滤板5与第三道过滤板4之间，这样排砂管15可以将清洗完毕并按不同粒径分开的海砂排出，第一层排砂管15用来排出粒径较大的海砂，例如粒径在0.6^9.5mm之间的海砂，而第二层排砂管15则用来排出粒径较小的海砂，例如粒径在0.075、.6mm之间的海砂，用于满足不同粒径海砂的制备。较佳的是，在所述排砂管15上连接一抽砂泵，便于将不同粒径的海砂从淡化池抽出。
[0036]另外，在所述排砂管15上设置有排砂管开关16，该排砂管开关16可设置在淡化池外靠近池壁2的位置，在进行淡化操作时，可关闭排砂管开关16，当海砂淡化后且满足排出要求时，可打开排砂管开关16，从淡化池中排出海砂。同样，在所述排水排污管7上也可设置相应的排水排污管开关6，当打开排水排污管开关6时，可将细海砂、海水及污泥等排出淡化池，在进行淡化操作时，可将其关闭，该排水排污管开关6同样设置在淡化池外靠近池壁2的位置。
[0037]优选地，第一层排砂管15位于淡化池池壁2上距离第二道过滤板5上表面10cm处，第二层排砂管15位于淡化池池壁2上距离第三道过滤板4上表面50cm处，以便分别将第二道过滤板5以及第三道过滤板4上部空间的海砂分别排出，同时可保证抽出的海砂粒径的一致性，避免将相邻空间内的其他粒径不一致的海砂同时抽出，例如对于第一层排砂管15，其只会排出第一道过滤板I与第二道过滤板5之间形成的空间内的海砂，而不会排出第二道过滤板5与第三道过滤板4之间的海砂。
[0038]所述的淡化海砂的淡化池，其中，所述淡化池内部还设置有一级排水管13，其从第三道过滤板4开始向上设置并贯穿所述第二道过滤板5。所述一级排水管13的管口位于第二道过滤板5和第一道过滤板I之间，可以将第三道过滤板4与淡化池池底12之间和第二道过滤板5与第一道过滤板I之间的表层海水或淡水进行交换流动,使表层海水或淡水充分清洗海砂。
[0039]所述的淡化海砂的淡化池，其中，所述淡化池内部还设置有二级排水管14，其从第三道过滤板4开始向上设置并未贯穿所述第二道过滤板5。所述二级排水管14的管口位于第二道过滤板5和第三道过滤板4之间,可以将第三道过滤板4与淡化池池底12之间和第二道过滤板5与第三道过滤板4之间的表层海水或淡水进行交换流动,使表层海水或淡水充分清洗海砂。
[0040]其中，所述一级排水管13及二级排水管14包括骨架及设置在骨架上的第三道过滤板4，即一级排水管13及二级排水管14其支撑结构由骨架组成，而表面结构则由第三道过滤板4构成，以防止第一道过滤板I与第二道过滤板5或第二道过滤板5与第三道过滤板4之间的粗海砂进入到第三道过滤板4与淡化池池底12之间。因为第二道过滤板5和第三道过滤板4上的过滤网孔径比较小，容易造成堵塞，而设置一级排水管13和二级排水管14，将下面的表层海水往上倒流，防止在淡化过滤海砂过程中过滤网被海砂堵塞而影响淡化池中水流的流动。优选地，一级排水管13及二级排水管14的管壁和管口上都设置有第三道过滤板4上的过滤网。
[0041]作为本发明更优选的实施例，所述的淡化海砂的淡化池中的初级过滤架设置有I个，终级过滤架设置有2个，所述初级过滤架的上部外边缘与淡化池池壁2相连，所述初级过滤架底部与下方的2个终级过滤架的中间连接部分相连，终级过滤架的上部外边缘与淡化池池壁2相连，终级过滤架底部与淡化池池底12相连，因为本发明多采用V字形结构和对称结构，使得淡化池内部受力比较均衡，淡化池结构整体稳定性较好，可以抵抗海面上海浪的波动。
[0042]优选地，所述淡化池的底部通过吊绳8连接有配重装置。配重装置为一配重袋9及配重袋中的海砂10所组成，其具有平衡淡化池的作用。较佳实施例中，所述配重装置连接在淡化池池底12的四个角上，以使淡化池的四个角受力更均匀。
[0043]如图3所示，本发明还提供了一种淡化池淡化海砂的方法，其中，包括步骤:
S100、将海砂和表层海水或淡水注入到淡化池的第一道过滤板上，并
使水面高于海砂；
S200、将淡化池置于海面上，利用海浪波动的能量使海砂和表层海水或淡水充分混合一段时间，然后通过排水排污管将海水及细海砂排出；
S300、向淡化池内注入淡水，使水面高于海砂，使海砂和淡水充分混合一段时间；
S400、通过排水排污管将水及污泥排出，然后通过排砂管将淡化后的海砂抽出。
[0044]作为本发明更优的实施例，在步骤SlOO中，先将海砂通过淡化池的上部平铺在第一道过滤板上，并注入表层海水或淡水，当注入的表层海水或淡水水面超过第一道过滤板上平铺海砂的上表面一定距离时，停止注入，保证海砂完全浸没在水中，并且可以充分的清洗,除去较多的氯离子并且过滤掉粒径过大的海砂。
[0045]优选地,所述表层海水或淡水水面超过所平铺的海砂3_7cm。水面过低会导致海砂清洗不彻底，所制成的海砂不符合含氯量和粒径大小的标准；水面过高会导致淡化池在晃动的过程中将其和海砂溢出，造成产量的损失。而在3-7cm的高度下，既能保证海砂充分清洗，也能保证不被溢出造成损失。优选的，当表层海水或淡水水面超过所平铺的海砂5cm时，停止注入表层海水或淡水，既保证清洗效果又能避免溢出。
[0046]在步骤S200中，将上述注入海砂和表层海水的淡化池放置于海面上，利用海浪波动的能量使海砂和表层海水充分混合4-12小时。海浪波动的能量带动淡化池晃动，从而使淡化池中的表层海水或淡水与海砂充分混合。在此过程中，海砂中的氯离子会被表层海水或淡水洗漆出来进入水中，而通过第一道过滤板、第二道过滤板和第三道过滤板上的过滤网，还能过滤出粒径大小不同的海砂，停留在相应的过滤板上，并通过排水排污管将海水及细海砂排出。
[0047]如果超过12小时，淡化池中的海砂氯离子含量还达不到规定的要求，就需要将淡化池中的水排出，重新注入淡水，直到海砂中的氯离子含量达到要求时为止。所述淡化池能利用天然环保的海洋资源来进行清洗，在降低生产费用的同时还能保证对环境不造成污染。
[0048]在初级清洗完海砂之后，进入步骤S300，即向淡化池内注入淡水，重复步骤SlOO和S200的操作，但注入的淡水水面高于第一道过滤板上的海砂3cm即可，因为此时海砂已清洗过一遍，所以该条件可满足清洗海砂的要求，然后对海砂进行二次清洗，即将淡化池放置于海面上，利用海浪波动的能量使海砂和表层海水继续充分混合4-12小时，直到清洗出的海砂含氯量符合建筑用砂标准。在此过程中，每隔一定时间检测海砂中的氯离子含量，当海砂中的氯离子含量小于0.02% (质量百分比)时为符合标准的海砂。
[0049]经检测海砂中的氯离子含量达到要求时，可以进行步骤S400，即打开排水排污管开关通过排水排污管将水及污泥排出，使淡化池内的海水以及小于0.075mm的海砂颗粒排出，同时将第一道过滤网上大于9.5mm的海砂颗粒清理掉，然后打开两层排砂管的排砂管开关，通过抽砂泵将淡化后的海砂抽出，获得具有两种粒径等级的海砂。当超过12小时，淡化池中的海砂氯离子含量还达不到要求时，则将淡化池中的水从排水排污管中排出，然后重新注入淡水，再次进行淡化，直至海砂中的氯离子含量达到要求。
[0050]优选地，当淡化池内的表层海水或淡水低于排水排污管时，通过在排水排污泵上设置一排污泵，将淡化池池底剩余的海水和污泥抽出。
[0051]本发明实施例先使用表层海水来对海砂进行淡化处理，再使用淡水进行淡化处理，是利用了表层海水含盐量低的特性，利用其进行初步的淡化，以节约淡水资源。
[0052]通过本发明所提供的一种淡化海砂的方法和淡化池，可以有效降低海砂中的氯离子含量，以达到建筑用砂的标准。该淡化池装置简单易实现，通过利用天然资源进行海砂的淡化，在降低生产成本的同时提高了经济效益和社会效益，具有良好的市场前景。
[0053]应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种淡化海砂的淡化池，其特征在于，所述淡化池包括至少一初级过滤架以及设置在所述初级过滤架下方的至少一终级过滤架，所述初级过滤架设置有用于过滤粗海砂的第一道过滤板，所述终级过滤架设置有用于透过细海砂及海水的第三道过滤板，在所述第三道过滤板下方设置有用于排出细海砂及海水的排水排污管，在所述第一道过滤板及第三道过滤板之间设置有用于排出淡化后的海砂的排砂管，所述排水排污管以及排砂管均设置在淡化池的池壁上。
2.根据权利要求1所述的淡化海砂的淡化池，其特征在于，所述初级过滤架还包括设置在第一道过滤板下方用于支撑所述第一道过滤板的第一 V字形支架，所述终级过滤架还包括设置在第三道过滤板下方用于支撑所述第三道过滤板的第三V字形支架。
3.根据权利要求1所述的淡化海砂的淡化池，其特征在于，所述终级过滤架还包括设置在所述第三道过滤板上方的第二道过滤板，所述第二道过滤板的过滤网孔径比第三道过滤板的过滤网孔径大。
4.根据权利要求3所述的淡化海砂的淡化池，其特征在于，所述排砂管设置有两层，第一层设置在第一道过滤板与第二道过滤板之间，第二层设置在第二道过滤板与第三道过滤板之间。
5.根据权利要求3所述的淡化海砂的淡化池，其特征在于，所述淡化池内部还设置有一级排水管，所述一级排水管从第三道过滤板开始向上设置并贯穿所述第二道过滤板。
6.根据权利要求5所述的淡化海砂的淡化池，其特征在于，所述淡化池内部还设置有二级排水管，所述二级排水管从第三道过滤板开始向上设置并未贯穿所述第二道过滤板。
7.根据权利要求6所述的淡化海砂的淡化池，其特征在于，所述一级排水管及二级排水管包括骨架及设置在骨架上的第三道过滤板。
8.根据权利要求6所述的淡化海砂的淡化池，其特征在于，所述初级过滤架设置有I个，所述终级过滤架设置有2个，所述初级过滤架的上部外边缘与淡化池池壁相连，所述初级过滤架底部与下方的2个终级过滤架的中间连接部分相连，终级过滤架的上部外边缘与淡化池池壁相连，终级过滤架底部与淡化池池底相连。
9.根据权利要求6所述的淡化海砂的淡化池，其特征在于，所述淡化池的底部通过吊绳连接有配重装置。
10.一种利用如权利要求1所述的淡化池淡化海砂的方法，其特征在于，包括步骤: 将海砂和表层海水或淡水注入到淡化池的第一道过滤板上，并使水面高于海砂，同时将淡化池置于海面上，利用海浪波动的能量使海砂和表层海水或淡水充分混合一段时间，然后通过排水排污管将海水及细海砂排出； 向淡化池内注入淡水，使水面高于海砂，使海砂和淡水充分混合一段时间，然后通过排水排污管将水及污泥排出，然后通过排砂管将淡化后的海砂抽出。
【文档编号】C04B14/06GK104261710SQ201410480394
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】丁铸, 崔棚, 焦阳, 吴凌壹, 董志君, 刘建 申请人:深圳大学