專利名稱：一種家用海水淡化方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬海水淡化領(lǐng)域，具體地說時(shí)一種小型家用海水淡化方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
水是生命的搖籃，是人類賴以生存和生產(chǎn)的不可缺少的基本物質(zhì)，是地球上不可替代的寶貴基礎(chǔ)自然資源，是生態(tài)環(huán)境的控制性要素之一，同時(shí)也是戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源，水資源是一個(gè)國家綜合國力的有機(jī)組成部分。
聯(lián)合國有關(guān)機(jī)構(gòu)指出“水將成為世界最嚴(yán)重的資源問題，缺水問題嚴(yán)重制約世紀(jì)經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展并可能導(dǎo)致國家間的沖突，供水不足將成為一個(gè)深刻的社會危機(jī)，世界上在石油危機(jī)之后的下一危機(jī)便是水的危機(jī)”。
海水淡化技術(shù)將成為解決水源危機(jī)各項(xiàng)措施的有效補(bǔ)充。目前全球的海水淡化產(chǎn)量已超過3000萬m3/d，占世界用水的1％，預(yù)計(jì)下個(gè)20年的產(chǎn)量將增加一倍，有700億美元的市場，近5年有約100億美元的訂貨，產(chǎn)淡水530萬m3/d，隨著水資源的匱乏，水源的污染，要求的增加等，海水淡化技術(shù)的應(yīng)用會越來越廣。
我國水資源總量，占世界人均的1/4，在153個(gè)國家和地區(qū)的統(tǒng)計(jì)中，排名121位。我國特別是北方地區(qū)，耕地面積占全國的59.2％，人口占全國的44.3％，而水資源僅占全國的14.7％，全國有300多個(gè)城市缺水，尤其是北方地區(qū)，幾乎所有城市都出現(xiàn)嚴(yán)重缺水問題。全國占地面積大于500m2島嶼有6500多個(gè)，其中絕大部分嚴(yán)重缺水。
而我省的煙臺、威海、青島地區(qū)的用水出現(xiàn)明顯不足。威海市面對嚴(yán)重缺水的局面，出臺了月供水6噸，超出指標(biāo)以每噸40元收費(fèi)的限制措施。
隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和我國人民生活行氣的不斷提高，淡水資源日趨緊張，海水淡化技術(shù)的重要性越來越突出，通過海水(包括苦咸水)淡化獲得的淡水，已經(jīng)成為解決海島、調(diào)水困難的沿海城市以及北方、西北地區(qū)居民的重要補(bǔ)充水源和應(yīng)急水源。
目前共有12種海水淡化的方法，真正得到廣泛應(yīng)用的有3種，它們分別為蒸餾法占市場的42.2％，反滲透法占市場的41.1％，電滲析法占市場的4.1％。但是，現(xiàn)行的海水淡化裝置規(guī)模較龐大，投資費(fèi)用高，設(shè)備復(fù)雜，運(yùn)行周期長，不適合家庭或野外流動性小型作業(yè)團(tuán)體應(yīng)有。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種適用于家庭、個(gè)體生產(chǎn)或野外流動性小型作業(yè)團(tuán)體應(yīng)用的海水淡化方法和設(shè)備。
本發(fā)明所述家用海水淡化方法是利用海水(或苦咸水，以下同)與純水的結(jié)冰速度不同的原理，通過冷凍將海水中的鹽分和其他雜質(zhì)與純水進(jìn)行分離。
本發(fā)明所述家用海水淡化方法的技術(shù)方案是采用冷凍分離和離心分離二次分離法。第一次分離為冷凍分離，將海水冷凍后，使冰塊與未結(jié)冰的濃海水進(jìn)行固液分離；第二次分離為離心分離，通過離心作用，使冰塊和冰隙中殘留的海水(或稱低溫鹽水)進(jìn)一步分離；所得冰塊融化后即為淡水。
本發(fā)明所述家用海水淡化方法的技術(shù)方案的主要操作步驟如下冷凍分離先將海水或苦咸水原水倒入冰盒內(nèi)，放入冰柜中冷凍，冷凍溫度范圍為-10～-20℃，冷凍時(shí)間范圍為5～10h，結(jié)冰率要求達(dá)到60～95％，冷凍結(jié)束后，取出冰盒，將冰塊與未結(jié)冰的濃海水一并倒入分離網(wǎng)膜或篩網(wǎng)內(nèi)，所得冰塊如過大時(shí)，應(yīng)將其打碎，為方便下步分離，冰塊的大小應(yīng)控制在直徑5cm以內(nèi)。
離心分離將冰塊放入離心機(jī)中，利用離心作用，分離出冰和冰隙中殘留的海水(或稱低溫鹽水)，所得冰塊融化后即為淡水。
但是，只經(jīng)一次離心分離處理，所制得的淡水含鹽量偏高。本發(fā)明人經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)后確認(rèn)，采用離心—融溶—離心—融溶—離心，即離心3次、融溶2次的3+2的處理方式，可得到理想的處理效果。
具體操作步驟為將經(jīng)第一次離心甩干后的冰塊，在常溫下使其表面融溶，使其中夾雜的少量鹽分溶于融化的水中(低溫鹽水)，進(jìn)行第二次離心甩干，然后再次融溶，再次離心甩干，所得冰塊融化后制得的淡水，完全達(dá)到國家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
上述離心分離的控制條件為離心時(shí)間每次離心1～10min離心機(jī)轉(zhuǎn)速600～2000r/s；融化時(shí)間每次融化10～60min；融化溫度16～35℃；冰塊融化后，即可得到淡水。根據(jù)所得淡水水質(zhì)的實(shí)際情況，可選用砂濾或活性炭過濾處理。
本發(fā)明所述家用海水淡化方法的流程如下 本發(fā)明所述家用海水淡化方法所使用的設(shè)備，如圖1和圖2所示，它包括箱體，箱體依次設(shè)置有降溫水槽(13)、冷凍室(11)、離心機(jī)(5)。在降溫水槽(13)內(nèi)設(shè)置有海水或苦咸水原水儲水箱(3)，在儲水箱(3)的下方設(shè)置有沉淀物排除閥(1)和降溫鹽水排水閥(2)。在冷凍室(11)的上方設(shè)置有融化冰盤(4)，融化冰盤(4)覆蓋冷凍室(11)的上部面積，具體可以采用三個(gè)融化冰盤(4)，在冷凍室(11)前壁設(shè)置有可推拉開合的門(7)，冷凍室(11)內(nèi)放置有帶有行走輪(10)的冰盒架(9)，在冰盒架(9)的上壁懸掛有條狀的冰盒(8)，冰盒(8)可以取下更換。離心機(jī)(5)包括離心內(nèi)筒(12)，離心機(jī)(5)帶有低溫鹽水排水管(6)。本設(shè)備的未經(jīng)描述的裝備方式可采用常規(guī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明所述家用海水淡化方法的淡水收率海水為原水的淡水收率為45％左右，苦咸水為原水的淡水收率為65％左右。本發(fā)明所述設(shè)備一天可以生產(chǎn)18～30升的淡水，足夠一家3～4口人的生活飲用水使用。綜合成本約在2.2～3.7元?？筛鶕?jù)需要隨時(shí)生產(chǎn)淡水。
本發(fā)明所述家用海水淡化方法的淡水水質(zhì)與現(xiàn)有技術(shù)的比較海水淡化水質(zhì)比較本發(fā)明二次分離法與電滲析海水淡化水水質(zhì)比較

苦咸水淡化水質(zhì)比較
本發(fā)明二次分離法與其它方法淡化水水質(zhì)比較

本發(fā)明所述家用海水淡化方法的淡水收率與現(xiàn)有技術(shù)的比較蒸餾法多級閃蒸法125m3/h、淡水收率為16.7％；低溫低蒸汽法60m3/日、淡水收率為50％。
反滲透法海水淡化，2000m3/d、淡水收率為38～40％，3m3/d、淡水收率為14～18％；苦咸水淡化，15m3/h、淡水收率為60％，0.5m3/h、淡水收率為30％。
冷凍法海水淡化實(shí)際收率20％。
本發(fā)明方法海水淡化收率在45％左右，苦咸水淡化收率在65％左右。
與其它方法相比本方法的優(yōu)點(diǎn)如下對原水不需要做預(yù)處理；不需要復(fù)雜的輔助設(shè)備，操作簡單；不存在堵塞管道問題；本方法不需要用淡水沖洗洗滌冰粒；本方法生產(chǎn)的淡水無異味；本發(fā)明的生產(chǎn)設(shè)備，可根據(jù)需要隨時(shí)生產(chǎn)淡水，并可一機(jī)多用，閑置時(shí)可用作冰柜和甩干機(jī)的代用品。
本方法最大的特性就是將原由國家或大型專業(yè)機(jī)構(gòu)才能進(jìn)行的海水淡化處理工程，轉(zhuǎn)變?yōu)榧彝セ蛐⌒蛨F(tuán)體自行操作生產(chǎn)淡水的一項(xiàng)專業(yè)技術(shù)。適用于沿海、船舶、海島、鉆井、礦井和內(nèi)陸苦咸水地區(qū)及嚴(yán)重缺水地區(qū)的家庭和小型部門的生活和救生用水使用。


圖1為本發(fā)明中家用海水淡化設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的A-A剖視圖。
圖中，1.沉淀物排除閥，2.降溫鹽水排水閥，3.儲水箱，4.融化冰盤，5.離心機(jī)，6.低溫鹽水排水管，7.門，8.冰盒，9.冰盒架，10.行走輪，11.冷凍室，12.離心內(nèi)筒，13.降溫水槽。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1.海水淡化先將玻美度為3±0.2的海水12L倒入冰盒內(nèi)，冰盒中水層厚度2cm，放入冰柜中冷凍，冷凍溫度為-18℃，冷凍時(shí)間為8h，結(jié)冰率達(dá)85％，冷凍結(jié)束后，取出冰盒，將冰塊與未結(jié)冰的濃海水一并倒入分離網(wǎng)膜內(nèi)，濾出濃海水，所得冰塊打碎，大小控制在直徑5cm以內(nèi)。
將冰塊放入離心機(jī)中，進(jìn)行第一次離心分離，分離出冰和冰隙中殘留的海水，離心時(shí)間8min；離心機(jī)轉(zhuǎn)速1500r/s；在室溫下使冰塊表面融溶，使其中夾雜的少量鹽分溶于融化的水中，融化時(shí)間30min；融化溫度25℃；然后按上述條件進(jìn)行第二次離心甩干分離，然后再次融溶，再次離心甩干分離；所得冰塊融化后制得淡水5L，淡水收率為45％
淡水水質(zhì)海水淡化后的水質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果

實(shí)施例2.苦咸水淡化先將玻美度為2.5±0.2的苦咸水12L倒入冰盒內(nèi)，冰盒中水層厚度2.55cm，放入冰柜中冷凍，冷凍溫度為-15℃，冷凍時(shí)間為6h，結(jié)冰率達(dá)90％，冷凍結(jié)束后，取出冰盒，將冰塊與未結(jié)冰的濃海水一并倒入分離網(wǎng)膜內(nèi)，濾出濃海水，所得冰塊打碎，大小控制在直徑5cm以內(nèi)。
將冰塊放入離心機(jī)中，進(jìn)行第一次離心分離，分離出冰和冰隙中殘留的海水，離心時(shí)間10min；離心機(jī)轉(zhuǎn)速1200r/s；在室溫下使冰塊表面融溶，使其中夾雜的少量鹽分溶于融化的水中，融化時(shí)間20min；融化溫度25℃；然后按上述條件進(jìn)行第二次離心甩干分離，然后再次融溶，再次離心甩干分離；所得冰塊融化后制得淡水7.8L；淡水收率為65％
苦成水淡化后的水質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種家用海水淡化方法，其特征為采用冷凍分離和離心分離二次分離法；冷凍分離將海水冷凍，使冰塊與未結(jié)冰的濃海水進(jìn)行固液分離；離心分離通過離心作用，使冰塊和冰隙中殘留的海水進(jìn)一步分離；所得冰塊融化后即為淡水。
2.如權(quán)利要求1所述的一種家用海水淡化方法，其特征為所說的離心分離采用離心—融溶—離心—融溶—離心，即離心3次、融溶2次的3+2的處理方式。
3.如權(quán)利要求1所述的一種家用海水淡化方法，其特征為冷凍分離的操作條件為冷凍溫度范圍為-10～-20℃，冷凍時(shí)間范圍為5～10h，結(jié)冰率要求達(dá)到60～95％；離心分離的操作條件為離心時(shí)間每次離心1～10min；離心機(jī)轉(zhuǎn)速600～2000r/s；融化時(shí)間每次融化10～60min；融化溫度16～35℃。
4.一種家用海水淡化的設(shè)備，其特征在于它包括箱體，它包括箱體，箱體依次設(shè)置有降溫水槽、冷凍室、離心機(jī)；在降溫水槽內(nèi)設(shè)置有海水或苦咸水原水儲水箱，在冷凍室的上方設(shè)置有融化冰盤，冷凍室內(nèi)放置有帶有行走輪的冰盒架，在冰盒架的上壁懸掛有條狀的冰盒。
全文摘要
本發(fā)明為家用海水淡化方法，采用冷凍和離心二次分離。先將海水冷凍，使冰塊與未結(jié)冰的濃海水分離；再通過離心作用，使冰塊和冰隙中殘留的海水進(jìn)一步分離；所得冰塊融化后即為淡水。本發(fā)明海水淡化收率在45％左右，苦咸水淡化收率在65％左右。適用于沿海、船舶、海島、鉆井、礦井和內(nèi)陸苦咸水地區(qū)及嚴(yán)重缺水地區(qū)的家庭和小型部門的生活和救生用水使用。
文檔編號C02F1/38GK1803638SQ200610042220
公開日2006年7月19日 申請日期2006年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月24日
發(fā)明者曲保恩, 孫月華, 王莉, 徐龍進(jìn), 馮寧, 王鳳鳴, 魏慶剛, 李剛, 謝瑋, 程東, 曲寶泉, 胡軍, 張東新 申請人:張東新