专利名称：海洋深层水提取浓缩液的系统及其提取工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种海洋深层水的综合利用。具体涉及一种海洋深层 水提取浓缩液的系统。本发明还涉及一种海洋深层水提取浓缩液的提 取工艺。
背景技术：
深海健康饮用水水源的补给必须来自海水。而且深海健康饮用水 主要利用及其功效主要来源于海水中矿物元素。因此我们首先对海水 的矿物盐组成大致有所了解。海水中溶解各种盐分，以其来源看，海水应含有地球上所有的元素，但限于分析技术水平，目前仅测定了80多种，这些元素构成海 水中各种有机物和无机物。溶于海水的化学元素虽多，但其含量差别 极大。除了组成水的氢和氧以外，每千克海水中含量在lmg以上的元 素有氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴、碳、锶、硼、硅和氟一共12种。 它们约占海水中全部元素的99.9%，它们形成了5种阳离子Na十、k+ 、 Ca2+、 Mg2+和Sr2+,以及6种阴离子C1誦、S042- 、 Br- 、 HC03- 、 C032-和F-,共ll种离子成分，分别称为海水中大量元素和主要成分。 由于这些成分在海水中的含量较大，各成分浓度间的比值近似恒定， 生物活动对其浓度影响不大，在海水中性质比较稳定，又称为保守元 素。但其中的Si虽然含量超过lmg/kg,但由于其含量受生物活动的 影响较大，性质也不稳定，不属于保守元素。除12种大量元素之外的 几十种元素， 一般称为微量元素。磷、氮、硅等对海洋植物生长有关 的元素，称为营养元素，当其含量很低时，会限制植物的正常生长， 研究这些元素分布变化对海洋综合利用有重要意义。海水中主要离 子组成见表l。表l海水中主要离子(S=35)离子含量/氯度比值离子含量/氯度比值g * kg-lg kg_lci-19.3540.9989Na+10. 770. 5560S042-2. 7120. 1400Mg2+1. 2900. 0665Br-0. 06730.003 47Ca2+0.41210.021 27F-0. 00130. 000 067k+0. 3990. 0206HC03-0.1420.007 35Sr2+0. 00790.000 41B (总量)0. 00450. 000 232主S为盐度工业用海水淡化工程对海水水源选择一般不严格，深海健康饮用 水用途对海水源的水质要求严格。 一是要求干净，没有污染。二是水 质稳定。而所取水源要远离城巿、远离港口、远离污染工厂，其周围海域常年没有污染。囯际上作为深海健康饮取水点有二种方法第一 是直接取自200米以下海水。国际上有标准，低于200米以下的海水称 为深海水，其水源干净污染程度小，甚至病源微生物均不生长，水温 低且水质稳定。第二是沿海岸打深井取海水。源水矿物元素组成与海 水相同。经过海水向陆地横向自然岩层过滤，和深井的岩石垂直自然过 滤，经过二次自然过滤，水质天然洁净温度低，没有微生物、藻类生 长及其它有机与无机有害物质存在，而且常年平均水温低于1(TC以下。所以打深井取海水是值得提倡的方法，但打井不是越深越好，而 且一定防止把深井中淡水误当成海水。目前海水的综合利用，是采用自然晒盐的方法制备食盐，然后再 对盐卤等用一些化学、电化学、离子交换和吸附或加入药品、进行化 学反应等方法提取盐卤中的固体物质。因此现有的技术不能有效地去 除海水中的有机污染物，在海水加工时常常加入一些物质，提取海水的固形物。如投加混凝剂和氯消毒剂，影响了海水的质量。 发明内容本发明的目的是提供一种不使用化学物质，能有效降低海洋深层 水中的有机污染物的海洋深层水提取浓缩液的系统。本发明的目的还 提供一种海洋深层水提取浓缩液的提取工艺。为了达到上述目的，本发明有如下技术方案本发明的一种海洋深层水提取浓縮液的系统，包括预处理净化设 备、高浓度浓缩液处理设备、低浓度浓缩液处理设备、锅炉、消毒设 备、灌装设备，所述预处理净化设备与高浓度浓缩液处理设备连接， 高浓度浓缩液处理设备与低浓度浓缩液处理设备连接，高浓度浓缩液 处理设备、低浓度浓缩液处理设备通过消毒设备与灌装设备连接，锅 炉分别与高浓度浓缩液处理设备和消毒设备连接。其中，所述预处理净化设备包括贮水罐、原水泵、机械过滤器、 臭氧发生器、活性炭过滤器、保安过滤器、高压泵、反渗透过滤器， 所述贮水罐通过原水泵与机械过滤器连接，机械过滤器与活性炭过滤 器连接，臭氧发生器与机械过滤器、活性炭过滤器之间的水管连接， 活性炭过滤器与保安过滤器连接，保安过滤器通过高压泵与反渗透过 滤器连接。其中，所述高浓度浓缩液处理设备包括浓水罐、超滤器、四级减 压蒸馏器、离心机、高浓度的浓缩液储罐、淡水罐、真空泵，其中， 浓水罐通过浓水泵与超滤器连接，超滤器与四级减压蒸僧器连接，四 级减压蒸馏器与离心机连接，离心机与高浓度的浓缩液储罐连接，淡水罐与真空泵连接，真空泵位于超滤器和四级减压蒸僧器之间。其中，所述低浓度浓缩液处理设备包括除氯化钠的电渗析装置、 低浓度的浓縮液储罐，除氯化钠的电渗析装置与低浓度的浓缩液储罐 连接。本发明的一种海洋深层水提取浓缩液的提取工艺，有如下步骤1) 、海洋深层水预处理a将低于200米以下的海洋深层水放入 贮水罐中，由原水泵加压后经过机械过滤器粗过滤，除去水中的可见 颗粒和一些胶体颗粒；b臭氧发生器产生臭氧加入到粗过滤的水中， 杀灭水中的原生动物和微生物，促进水中的有机物的分解以及铁和锰 的氧化；c釆用活性炭过滤器过滤，去除原水中的悬浮杂质、有机物、 细菌、铁和锰，除去多余的臭氧和还原溴酸盐；d釆用保安过滤器过 滤，其过滤精度小于lnm,再通过高压泵进入反渗透装置，其分离 出来的淡水作为冷却水，进入淡水贮水灌，其分离出来的浓水进入浓 水贮水灌；2) 、高浓度浓缩液处理经过步骤l)反渗透装置出来的浓水经 过超滤器去除水中的5000—10000分子量的物质，经过四级减压蒸馏 器负压低温蒸馏，用离心机，将水中的氯化钠去除，得到的高浓缩的 浓缩液经过消毒设备的8(TC温度消毒后罐装即为高浓度浓缩液成品；3) 低浓度浓缩液处理经过步骤1)反渗透装置出来的浓水经 过超滤器去除水中的5000—10000分子量的物质，采用除氯化钠的电 渗析装置，除去浓水中的80%以上的氯化钠和部分溴化物，即得到低 浓度的浓缩液，同样也用消毒设备的8(TC的温度进行消毒处理，罐 装后即为低浓度浓缩液成品。由于釆取了以上技术方案，本发明的优点在于1、 本发明的海洋深层水预处理净化，釆用了臭氧发生器、活性 炭过滤器， 一方面可以杀灭水中的各种生物，另一方面臭氧可以将海 水中的一些有机物分解，以利于活性炭吸附和去除，能做到不添加化 学物质，保证了海洋深层水提取的浓缩液的质量。2、 本发明的高浓度浓缩液处理采用了过滤精度高的超滤器对浓 缩水进行过滤，可以截留分子量为103~106的物质，与常规的处理相 比，设计易于标准化，操作易于自动化，节省能耗和人力，特别是可 以有效地降低浓缩水的胶体物质。3、本发明能最大限度地保留海水中的微量元素。
图l为本发明总体结构的方框示意图。图中1、贮水罐；2、原水泵；3、机械过滤器；4、臭氧发生器; 5、活性炭过滤器；6、保安过滤器；7、反渗透过滤器；8、高压泵； 9、浓水罐；10、超滤器；11、四级减压整流器；12、离心机；13、 高浓度的浓缩液储罐；14、淡水罐；15、泵；16、真空泵；17、锅炉； 18、浓水泵；19、除氯化钠的电渗析装置；20、低浓度的浓缩液储罐; 21、消毒设备；22、灌装设备。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 参见图l,本发明的一种海洋深层水提取浓缩液的系统由贮水罐 1、原水泵2、机械过滤器3、臭氧发生器4、活性炭过滤器5、保安过 滤器6、高压泵8、反渗透过滤器7、浓水罐9、超滤器IO、四级减压蒸 馏器ll、离心机12、高浓度的浓缩液储罐13、淡水罐14、真空泵16、 除氯化钠的电渗析装置19、低浓度的浓缩液储罐20、锅炉17、消毒设 备21、灌装设备22，其中，贮水罐1通过原水泵2与机械过滤器3连接， 机械过滤器3与活性炭过滤器5连接，臭氧发生器4与机械过滤器3、活 性炭过滤器5之间的水管连接，活性炭过滤器5与保安过滤器6连接， 保安过滤器6通过高压泵8与反渗透过滤器7连接；浓水罐9通过浓水泵 18与超滤器10连接，超滤器10与四级减压蒸馏器11连接，四级减压蒸 馏器11与离心机12连接，离心机12与高浓度的浓缩液储罐13连接，淡 水罐14与真空泵16连接，真空泵16位于超滤器10和四级减压蒸馏器11 之间；除氯化钠的电渗析装置19与低浓度的浓缩液储罐20连接；所述 反渗透过滤器7分别与浓水罐9和淡水罐14连接，所述锅炉17分别与四 级减压蒸馏器11和消毒设备21连接，高浓度的浓缩液储罐13和低浓度 的浓缩液储罐20通过消毒设备21与灌装设备22连接。海水有害物质从其存在形态分为颗粒状和溶解状。通常以0.45ja m滤膜过滤。通过物质称为溶解态，而被截流的物质称颗粒物质。颗 粒物质包括无机和的机不溶物，例如悬浮物胶体、活的细菌植物藻类、 原生动物、后生动物等。水体中菌类和藻类小的尺寸小于0.2jum,大 的可达十几lim，它们容易在水体中、管道中、膜表面和淡化设备中 大量繁殖，与水体中悬浮颗粒物一起堵塞膜和管道，影响出水质量和 减小出水量。参见图l,针对上述情况，本发明的一种海洋深层水提取浓缩液 的提取工艺如下(1 )海洋深层水预处理一净化处理海洋深层水放入贮水罐l中，由原水泵2加压后经过机械过滤器3 粗过滤，除去水中的可见颗粒和一些胶体颗粒；臭氧发生器产生臭氧 加入到水中， 一方面杀灭水中的原生动物和微生物，另外促进水中的 有机物的分解、铁和锰的氧化，经过活性炭过滤器5后才能增强过滤 效果和除去多余的臭氧和还原溴酸盐；海水进一步经过保安过滤器6 其过滤精度小于lMm，再通过高压泵进入反渗透过滤器7，其分离出 来的淡水作为冷却水，进入淡水灌14;而浓水进入浓水灌9。(2) 高浓度浓缩液处理反渗透出来的浓水经过超滤器10去除水中的5000—10000分子量 的物质，经过四级减压蒸馏器ll负压低温蒸馏，用离心机12，将水中 的氯化钠去除，得到的高浓缩的浓缩液经过8(TC温度消毒后罐装即为 成品。(3) 低浓度浓缩液处理反渗透出来的浓水经过超滤器IO去除水中的5000— IOOOO分子量 的物质，用专门化的除氯化钠的电渗析装置19,除去浓水中的80%以 上的氯化钠和部分溴化物，即得到低浓度的浓缩液，同样也用80。C的 温度进行消毒处理，罐装后即为成品。机械过滤器3主要针对水中的悬浮颗粒物、部分有机物、胶体物 质截留除去。因此机械过滤器3中的滤料主要釆用大理石、石英砂、 钛沙、陶丽材料对水进行处理，其选用的颗粒要求机械强度高，化学 性质稳定、抗海水的腐蚀、抗冲击负荷能力强。由于海水中含有一些原生动物、藻类、各种微生物，因此在对海 洋深层水进行处理时杀生处理是一个很重要的步骤。传统的海水处理 工艺常常向海水中投加混凝剂和氯消毒剂，由于这些物质对海洋深层 水的水质具有不利的作用，所以本工艺主要釆用臭氧发生器4和活性 炭过滤器5， 一方面可以杀灭水中的各种生物，另一方面臭氧可以将 海水中的一些有机物分解，以利于活性炭吸附和去除。保安过滤器7属于微滤，它是使用压力为动力的筛分过程，它属 于精密过滤，即釆用微滤膜，其孔径范围一般0.05 10jum，其特点是 过滤精密度高、滤速快、吸附量小、天介质脱落等。由于预处理的过滤精度较差， 一些大分子的有机物或水处理设备 和管道形成的二次污染物也随着淡化的过程进入到浓缩水中，因此采 用过滤精度高的超滤器10对浓缩水进行过滤。超滤器10釆用超滤膜， 该超滤膜一般可以截留分子量为103 - 106的物质，与常规的处理相 比，设计易于标准化，操作易于自动化，节省能耗和人力等优点，特 别是可以将浓缩液的胶体物质有效地降低，有些矿物盐的颗粒有效地 去除。消毒设备一为灭菌器，海洋深层水在电加热容器中加热到85 90 。C保持20 30min。四级减压蒸馏器一每一级的减压蒸馏器都釆用水冷却，抽真空的 来达到负压状态进行蒸僧。因此真空泵在工作时，需要冷却水才能最 大程度地进行工作， 一般循环水的温度控制在10 2(TC除氯化钠电渗析装置一主要原理是以直流电为推动力，利用阴离 子交换膜和阳离子交换膜对海洋深层水中的钠离子和氯离子、硫酸根离子进行脱除。这种除氯化钠的电渗析器对水中的氯化钠有较强的针对性，水中的Na+向阴极方向迁移，与水分解出来的lT形成NaOH从 阴极流出；而水中的cr和soZ+与水分解出来的OIT成为HC1和HS04 从阳极中流出来。经过反复循环后，水中的Na+、 Cr、和8042+逐渐降反渗透过滤器一反渗透是将水和离子分离，从而达到纯化和浓缩 的目的。海洋深层水釆用单极反渗透，反渗透过滤器包括保安过滤 器、高压泵和膜组件。水经过保安过滤器后，经过高压泵，使水进入 反渗透膜，产出的浓水，大约为原海水的1/3，收集后进入下一个工 序，而淡水进入冷却水罐，作为冷却水使用。显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举 例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术 人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变 动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方 案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
权利要求
1、一种海洋深层水提取浓缩液的系统，其特征在于包括预处理净化设备、高浓度浓缩液处理设备、低浓度浓缩液处理设备、锅炉、消毒设备、灌装设备，所述预处理净化设备与高浓度浓缩液处理设备连接，高浓度浓缩液处理设备与低浓度浓缩液处理设备连接，高浓度浓缩液处理设备、低浓度浓缩液处理设备通过消毒设备与灌装设备连接，锅炉分别与高浓度浓缩液处理设备和消毒设备连接。
2、 如权利要求l所述的一种海洋深层水提取浓缩液的系统，其特 征在于所述预处理净化设备包括贮水罐、原水泵、机械过滤器、臭 氧发生器、活性炭过滤器、保安过滤器、高压泵、反渗透过滤器，所 述贮水罐通过原水泵与机械过滤器连接，机械过滤器与活性炭过滤器 连接，臭氧发生器与机械过滤器、活性炭过滤器之间的水管连接，活 性炭过滤器与保安过滤器连接，保安过滤器通过高压泵与反渗透过滤 器连接。
3、 如权利要求l所述的一种海洋深层水提取浓缩液的系统，其特 征在于所述高浓度浓缩液处理设备包括浓水罐、超滤器、四级减压 蒸馏器、离心机、高浓度的浓缩液储罐、淡水罐、真空泵，其中，浓 水罐通过浓水泵与超滤器连接，超滤器与四级减压蒸馏器连接，四级 减压蒸馏器与离心机连接，离心机与高浓度的浓缩液储罐连接，淡水 罐与真空泵连接，真空泵位于超滤器和四级减压蒸馏器之间。
4、 如权利要求1所述的一种海洋深层水提取浓缩液的系统，其 特征在于所述低浓度浓缩液处理设备包括除氯化钠的电渗析装置、 低浓度的浓缩液储罐，除氯化钠的电渗析装置与低浓度的浓缩液储罐 连接。
5、 一种海洋深层水提取浓缩液的提取工艺，其特征在于有邻下 1)、海洋深层水预处理a将低于200米以下的海洋深层水放入贮水罐中，由原水泵加压后经过机械过滤器粗过滤，除去水中的可见 颗粒和一些胶体颗粒；b臭氧发生器产生臭氧加入到粗过滤的水中， 杀灭水中的原生动物和微生物，促进水中的有机物的分解以及铁和锰的氧化；c釆用活性炭过滤器过滤，去除原水中的悬浮杂质、有机物、 细菌、铁和锰，除去多余的臭氧和还原溴酸盐；d釆用保安过滤器过 滤，其过滤精度小于ljum，再通过高压泵进入反渗透装置，其分离 出来的淡水作为冷却水，进入淡水贮水灌，其分离出来的浓水进入浓 水贮水灌；2) 、高浓度浓缩液处理经过步骤l)反渗透装置出来的浓水经 过超滤器去除水中的5000—10000分子量的物质，经过四级减压蒸馏 器负压低温蒸馏，用离心机，将水中的氯化钠去除，得到的高浓缩的 浓缩液经过消毒设备的8(TC温度消毒后罐装即为高浓度浓缩液成品；3) 低浓度浓縮液处理经过步骤1)反渗透装置出来的浓水经 过超滤器去除水中的5000—10000分子量的物质，釆用除氯化钠的电 渗析装置，除去浓水中的80%以上的氯化钠和部分溴化物，即得到低 浓度的浓缩液，同样也用消毒设备的8(TC的温度进行消毒处理，罐 装后即为低浓度浓缩液成品。
全文摘要
本发明涉及一种海洋深层水的综合利用。本发明公开了一种海洋深层水提取浓缩液的系统及其提取工艺，系统包括预处理净化设备、高浓度浓缩液处理设备、低浓度浓缩液处理设备、锅炉、消毒设备、灌装设备；工艺1)海洋深层水预处理；2)高浓度浓缩液处理；3)低浓度浓缩液处理；本发明能做到不添加化学物质，保证了海洋深层水提取的浓缩液的质量；本发明可以有效地降低浓缩水的胶体物质，能最大限度地保留海水中的微量元素。
文档编号C02F1/04GK101402494SQ20081022565
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月3日 优先权日2008年11月3日
发明者李复兴, 赵飞虹 申请人:赵飞虹;李复兴