专利名称：一种家用海水淡化方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明属海水淡化领域，具体地说时一种小型家用海水淡化方法及设备。
背景技术：
水是生命的摇篮，是人类赖以生存和生产的不可缺少的基本物质，是地球上不可替代的宝贵基础自然资源，是生态环境的控制性要素之一，同时也是战略性的经济资源，水资源是一个国家综合国力的有机组成部分。
联合国有关机构指出“水将成为世界最严重的资源问题，缺水问题严重制约世纪经济和社会发展并可能导致国家间的冲突，供水不足将成为一个深刻的社会危机，世界上在石油危机之后的下一危机便是水的危机”。
海水淡化技术将成为解决水源危机各项措施的有效补充。目前全球的海水淡化产量已超过3000万m3/d，占世界用水的1％，预计下个20年的产量将增加一倍，有700亿美元的市场，近5年有约100亿美元的订货，产淡水530万m3/d，随着水资源的匮乏，水源的污染，要求的增加等，海水淡化技术的应用会越来越广。
我国水资源总量，占世界人均的1/4，在153个国家和地区的统计中，排名121位。我国特别是北方地区，耕地面积占全国的59.2％，人口占全国的44.3％，而水资源仅占全国的14.7％，全国有300多个城市缺水，尤其是北方地区，几乎所有城市都出现严重缺水问题。全国占地面积大于500m2岛屿有6500多个，其中绝大部分严重缺水。
而我省的烟台、威海、青岛地区的用水出现明显不足。威海市面对严重缺水的局面，出台了月供水6吨，超出指标以每吨40元收费的限制措施。
随着经济的迅速发展和我国人民生活行气的不断提高，淡水资源日趋紧张，海水淡化技术的重要性越来越突出，通过海水(包括苦咸水)淡化获得的淡水，已经成为解决海岛、调水困难的沿海城市以及北方、西北地区居民的重要补充水源和应急水源。
目前共有12种海水淡化的方法，真正得到广泛应用的有3种，它们分别为蒸馏法占市场的42.2％，反渗透法占市场的41.1％，电渗析法占市场的4.1％。但是，现行的海水淡化装置规模较庞大，投资费用高，设备复杂，运行周期长，不适合家庭或野外流动性小型作业团体应有。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种适用于家庭、个体生产或野外流动性小型作业团体应用的海水淡化方法和设备。
本发明所述家用海水淡化方法是利用海水(或苦咸水，以下同)与纯水的结冰速度不同的原理，通过冷冻将海水中的盐分和其他杂质与纯水进行分离。
本发明所述家用海水淡化方法的技术方案是采用冷冻分离和离心分离二次分离法。第一次分离为冷冻分离，将海水冷冻后，使冰块与未结冰的浓海水进行固液分离；第二次分离为离心分离，通过离心作用，使冰块和冰隙中残留的海水(或称低温盐水)进一步分离；所得冰块融化后即为淡水。
本发明所述家用海水淡化方法的技术方案的主要操作步骤如下冷冻分离先将海水或苦咸水原水倒入冰盒内，放入冰柜中冷冻，冷冻温度范围为-10～-20℃，冷冻时间范围为5～10h，结冰率要求达到60～95％，冷冻结束后，取出冰盒，将冰块与未结冰的浓海水一并倒入分离网膜或筛网内，所得冰块如过大时，应将其打碎，为方便下步分离，冰块的大小应控制在直径5cm以内。
离心分离将冰块放入离心机中，利用离心作用，分离出冰和冰隙中残留的海水(或称低温盐水)，所得冰块融化后即为淡水。
但是，只经一次离心分离处理，所制得的淡水含盐量偏高。本发明人经反复试验后确认，采用离心—融溶—离心—融溶—离心，即离心3次、融溶2次的3+2的处理方式，可得到理想的处理效果。
具体操作步骤为将经第一次离心甩干后的冰块，在常温下使其表面融溶，使其中夹杂的少量盐分溶于融化的水中(低温盐水)，进行第二次离心甩干，然后再次融溶，再次离心甩干，所得冰块融化后制得的淡水，完全达到国家生活饮用水标准。
上述离心分离的控制条件为离心时间每次离心1～10min离心机转速600～2000r/s；融化时间每次融化10～60min；融化温度16～35℃；冰块融化后，即可得到淡水。根据所得淡水水质的实际情况，可选用砂滤或活性炭过滤处理。
本发明所述家用海水淡化方法的流程如下 本发明所述家用海水淡化方法所使用的设备，如图1和图2所示，它包括箱体，箱体依次设置有降温水槽(13)、冷冻室(11)、离心机(5)。在降温水槽(13)内设置有海水或苦咸水原水储水箱(3)，在储水箱(3)的下方设置有沉淀物排除阀(1)和降温盐水排水阀(2)。在冷冻室(11)的上方设置有融化冰盘(4)，融化冰盘(4)覆盖冷冻室(11)的上部面积，具体可以采用三个融化冰盘(4)，在冷冻室(11)前壁设置有可推拉开合的门(7)，冷冻室(11)内放置有带有行走轮(10)的冰盒架(9)，在冰盒架(9)的上壁悬挂有条状的冰盒(8)，冰盒(8)可以取下更换。离心机(5)包括离心内筒(12)，离心机(5)带有低温盐水排水管(6)。本设备的未经描述的装备方式可采用常规技术实现。
本发明所述家用海水淡化方法的淡水收率海水为原水的淡水收率为45％左右，苦咸水为原水的淡水收率为65％左右。本发明所述设备一天可以生产18～30升的淡水，足够一家3～4口人的生活饮用水使用。综合成本约在2.2～3.7元。可根据需要随时生产淡水。
本发明所述家用海水淡化方法的淡水水质与现有技术的比较海水淡化水质比较本发明二次分离法与电渗析海水淡化水水质比较
苦咸水淡化水质比较
本发明二次分离法与其它方法淡化水水质比较
本发明所述家用海水淡化方法的淡水收率与现有技术的比较蒸馏法多级闪蒸法125m3/h、淡水收率为16.7％；低温低蒸汽法60m3/日、淡水收率为50％。
反渗透法海水淡化，2000m3/d、淡水收率为38～40％，3m3/d、淡水收率为14～18％；苦咸水淡化，15m3/h、淡水收率为60％，0.5m3/h、淡水收率为30％。
冷冻法海水淡化实际收率20％。
本发明方法海水淡化收率在45％左右，苦咸水淡化收率在65％左右。
与其它方法相比本方法的优点如下对原水不需要做预处理；不需要复杂的辅助设备，操作简单；不存在堵塞管道问题；本方法不需要用淡水冲洗洗涤冰粒；本方法生产的淡水无异味；本发明的生产设备，可根据需要随时生产淡水，并可一机多用，闲置时可用作冰柜和甩干机的代用品。
本方法最大的特性就是将原由国家或大型专业机构才能进行的海水淡化处理工程，转变为家庭或小型团体自行操作生产淡水的一项专业技术。适用于沿海、船舶、海岛、钻井、矿井和内陆苦咸水地区及严重缺水地区的家庭和小型部门的生活和救生用水使用。
图1为本发明中家用海水淡化设备的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图中，1.沉淀物排除阀，2.降温盐水排水阀，3.储水箱，4.融化冰盘，5.离心机，6.低温盐水排水管，7.门，8.冰盒，9.冰盒架，10.行走轮，11.冷冻室，12.离心内筒，13.降温水槽。
具体实施例方式实施例1.海水淡化先将玻美度为3±0.2的海水12L倒入冰盒内，冰盒中水层厚度2cm，放入冰柜中冷冻，冷冻温度为-18℃，冷冻时间为8h，结冰率达85％，冷冻结束后，取出冰盒，将冰块与未结冰的浓海水一并倒入分离网膜内，滤出浓海水，所得冰块打碎，大小控制在直径5cm以内。
将冰块放入离心机中，进行第一次离心分离，分离出冰和冰隙中残留的海水，离心时间8min；离心机转速1500r/s；在室温下使冰块表面融溶，使其中夹杂的少量盐分溶于融化的水中，融化时间30min；融化温度25℃；然后按上述条件进行第二次离心甩干分离，然后再次融溶，再次离心甩干分离；所得冰块融化后制得淡水5L，淡水收率为45％
淡水水质海水淡化后的水质检验结果
实施例2.苦咸水淡化先将玻美度为2.5±0.2的苦咸水12L倒入冰盒内，冰盒中水层厚度2.55cm，放入冰柜中冷冻，冷冻温度为-15℃，冷冻时间为6h，结冰率达90％，冷冻结束后，取出冰盒，将冰块与未结冰的浓海水一并倒入分离网膜内，滤出浓海水，所得冰块打碎，大小控制在直径5cm以内。
将冰块放入离心机中，进行第一次离心分离，分离出冰和冰隙中残留的海水，离心时间10min；离心机转速1200r/s；在室温下使冰块表面融溶，使其中夹杂的少量盐分溶于融化的水中，融化时间20min；融化温度25℃；然后按上述条件进行第二次离心甩干分离，然后再次融溶，再次离心甩干分离；所得冰块融化后制得淡水7.8L；淡水收率为65％
苦成水淡化后的水质检验结果
权利要求
1.一种家用海水淡化方法，其特征为采用冷冻分离和离心分离二次分离法；冷冻分离将海水冷冻，使冰块与未结冰的浓海水进行固液分离；离心分离通过离心作用，使冰块和冰隙中残留的海水进一步分离；所得冰块融化后即为淡水。
2.如权利要求1所述的一种家用海水淡化方法，其特征为所说的离心分离采用离心—融溶—离心—融溶—离心，即离心3次、融溶2次的3+2的处理方式。
3.如权利要求1所述的一种家用海水淡化方法，其特征为冷冻分离的操作条件为冷冻温度范围为-10～-20℃，冷冻时间范围为5～10h，结冰率要求达到60～95％；离心分离的操作条件为离心时间每次离心1～10min；离心机转速600～2000r/s；融化时间每次融化10～60min；融化温度16～35℃。
4.一种家用海水淡化的设备，其特征在于它包括箱体，它包括箱体，箱体依次设置有降温水槽、冷冻室、离心机；在降温水槽内设置有海水或苦咸水原水储水箱，在冷冻室的上方设置有融化冰盘，冷冻室内放置有带有行走轮的冰盒架，在冰盒架的上壁悬挂有条状的冰盒。
全文摘要
本发明为家用海水淡化方法，采用冷冻和离心二次分离。先将海水冷冻，使冰块与未结冰的浓海水分离；再通过离心作用，使冰块和冰隙中残留的海水进一步分离；所得冰块融化后即为淡水。本发明海水淡化收率在45％左右，苦咸水淡化收率在65％左右。适用于沿海、船舶、海岛、钻井、矿井和内陆苦咸水地区及严重缺水地区的家庭和小型部门的生活和救生用水使用。
文档编号C02F1/38GK1803638SQ200610042220
公开日2006年7月19日 申请日期2006年1月24日 优先权日2006年1月24日
发明者曲保恩, 孙月华, 王莉, 徐龙进, 冯宁, 王凤鸣, 魏庆刚, 李刚, 谢玮, 程东, 曲宝泉, 胡军, 张东新 申请人:张东新