CN102180527B - 水掺混装置和包括该装置的海水淡化系统 - Google Patents
水掺混装置和包括该装置的海水淡化系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于海水淡化领域，涉及一种水掺混装置和包括该装置的海水淡化系统。所述水掺混装置包括天然水供水水管、蒸馏水供水水管、管道混合器和智能混合控制器；天然水供水水管与管道混合器相连，其上设置有天然水电导率仪、天然水供水泵、天然水调节阀；蒸馏水供水水管与管道混合器相连，其上设置有蒸馏水电导率仪、蒸馏水供水泵和蒸馏水流量计；管道混合器将从天然水供水水管流入的天然水与从蒸馏水供水水管流入的蒸馏水进行掺混；智能混合控制器与所述天然水电导率仪、天然水调节阀、蒸馏水电导率仪和蒸馏水流量计分别相连。本发明的水掺混装置调节海水淡化蒸馏水水质，增加可饮用淡水总量。
Description
技术领域
本发明属于海水淡化领域，涉及一种水掺混装置和包括该装置的海水淡化系统。
背景技术
海水淡化作为一种补足性的方案，在当今世界严重缺水的局面下，其重要性日益凸显。其中，低温多效蒸馏淡化是近年来较快发展的海水淡化技术之一。低温多效蒸馏淡化技术是指最高蒸发温度不超过70℃的蒸馏淡化技术，因工作温度较低，在控制结垢和腐蚀、降低材料成本等方面有明显优势。它的原理是：采用水平降膜蒸发器，将多个蒸发器串连起来；蒸发过程中，换热管内流动的是蒸汽，海水在管外降膜流动，吸收换热管内的加热蒸汽的热量，使得部分海水被蒸发；海水蒸发产生的蒸汽在下一效冷凝，每效的蒸馏水收集起来即为装置产生的淡水。低温多效海水淡化装置产生的淡水品质高，含盐量＜5mg/L。
低温多效海水淡化装置产生的蒸馏产品水可以用于生活用水和工业用水。但目前国内低温多效蒸馏海水淡化装置产生的蒸馏产品水直接供生活用水尚有不足之处，表现为：
(1)产品水纯度太高，没有足够的矿物质，不适于用作长期饮用水；
(2)产品水pH值偏低(一般6.5～7.0)，对金属材质的用水设备、管道有侵蚀性；
(3)供水成本高。
因此若作为饮用水，产品水应根据其处理工艺、用途进行进一步的处理和水质调整，包括消毒杀菌，并进行水质矿化处理，使处理后的水质满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749)的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种水掺混装置，调节海水淡化蒸馏水水质，以满足生活用水要求。
本发明的水掺混装置包括天然水供水水管、蒸馏水供水水管、管道混合器和智能混合控制器；
所述天然水供水水管与管道混合器相连，其上设置有天然水电导率仪、天然水供水泵、天然水调节阀；
所述蒸馏水供水水管与管道混合器相连，其上设置有蒸馏水电导率仪、蒸馏水供水泵和蒸馏水流量计；
管道混合器将从天然水供水水管流入的天然水与从蒸馏水供水水管流入的蒸馏水进行掺混；
所述智能混合控制器与所述天然水电导率仪、天然水调节阀、蒸馏水电导率仪和蒸馏水流量计分别相连，根据预设的混合水导电率和检测到的天然水导电率、蒸馏水导电率及蒸馏水流量，通过控制所述天然水调节阀的开度，控制天然水的掺混流量。
优选地，所述智能混合控制器中设定有掺混天然水量计算公式：
F天＝F蒸×(DD混-DD蒸)/(DD天-DD混)
其中：F天为掺混天然水量，F蒸为检测到的蒸馏水流量，DD混为设定的混合水电导率，DD蒸为检测到的蒸馏水电导率，DD天为检测到的天然水电导率；其中优选地，DD混≤3000μs/cm。
优选地，本发明的水掺混装置中，所述天然水供水水管上进一步设置有与所述智能混合控制器相连的天然水流量计；
所述智能混合控制器进一步根据检测到的天然水流量调节天然水调节阀的开度。
优选地，本发明的水掺混装置进一步包括天然水储水设备、不合格混合水水管、混合水储水设备和混合水水管；
所述混合水水管上设置有混合水电导率仪和混合水供水阀；
所述天然水储水设备存储天然水，其输出端与所述天然水供水水管相连，输入端连接天然水水源且与不合格混合水水管的一端相连；
所述不合格混合水水管上设置有不合格混合水排放阀，其另一端与所述混合水水管相连，其与混合水水管的连接点位于混合水电导率仪和混合水供水阀之间；
所述混合水储水设备存储混合水，其通过混合水水管与所述管道混合器相连；
所述不合格混合水排放阀、混合水电导率仪和混合水供水阀分别与智能混合控制器相连；
所述智能混合控制器进一步根据检测到的混合水电导率控制所述不合格混合水排放阀和混合水供水阀的开关。
优选地，所述天然水电导率仪、天然水调节阀、蒸馏水电导率仪、蒸馏水流量计、天然水流量计、不合格混合水排放阀、混合水电导率仪和混合水供水阀分别通过通讯电缆与所述智能混合控制器相连。
在本发明的水掺混装置中，天然水电导率仪和蒸馏水电导率仪分别检测天然水和蒸馏水的电导率，并将电导率信号传输至智能混合控制器；蒸馏水流量计检测蒸馏水量并将流量信号传输到智能混合控制器；智能混合控制器根据检测到的天然水电导率、蒸馏水电导率、蒸馏水流量和预先设定的混合水电导率、掺混天然水量计算公式，计算需要掺混的天然水流量，控制天然水调节阀开度。天然水流量计用于检测天然水流量，并传输至智能混合控制器，智能混合控制器比较需要的天然水流量和实际检测到的天然水流量，计算调节阀开度调整量，转化为调整信号传输到天然水调节阀，进一步自动调节天然水调节阀的开度，达到需要掺混的天然水流量，实现闭环调节。混合水电导率仪用于检测得到的混合水的电导率，并将检测信号传输至智能混合控制器；智能混合控制器将检测到的混合水电导率与设定的混合水电导率比较：如果检测到混合水电导率超过预设的混合水电导率，则智能混合控制器发出信号打开不合格混合水排放阀、关闭混合水供水阀，将不合格混合水排放到天然水供水设备中；如果检测到的混合水电导率没有超过预设的混合水电导率，则智能混合控制器发出信号打开混合水供水阀，关闭不合格混合水排放阀，将合格混合水储存在混合水储水设备中。
本发明的另一个目的是提供一种海水淡化系统，包括上述的水掺混装置以及蒸馏水供水设备；
所述蒸馏水供水设备的输入端连接海水水源，输出端与所述蒸馏水供水水管相连。
优选地，所述海水淡化系统中，所述蒸馏水供水设备为低温多效蒸馏装置。
优选地，所述海水淡化系统中，所述智能混合控制器中设定有掺混天然水量计算公式：
F天＝F蒸×(DD混-DD蒸)/(DD天-DD混)
其中：F天为掺混天然水量，F蒸为检测到的蒸馏水流量，DD混为设定的混合水电导率，DD蒸为检测到的蒸馏水电导率，DD天为检测到的天然水电导率；其中DD混≤3000μs/cm。
优选地，所述海水淡化系统中，所述天然水供水水管上进一步设置有与所述智能混合控制器相连的天然水流量计；
所述智能混合控制器，进一步根据检测到的天然水流量，控制天然水调节阀的开度。
优选地，所述海水淡化系统进一步包括天然水储水设备、不合格混合水水管、混合水储水设备和混合水水管；
所述混合水水管上设置有混合水电导率仪和混合水供水阀；
所述天然水储水设备存储天然水，其输出端与所述天然水供水水管相连，输入端连接天然水水源且与不合格混合水水管的一端相连；
所述不合格混合水水管上设置有不合格混合水排放阀，其另一端与所述混合水水管相连，其与混合水水管的连接点位于混合水电导率仪和混合水供水阀之间；
所述混合水储水设备存储混合水，其通过混合水水管与所述管道混合器相连；
所述不合格混合水排放阀、混合水电导率仪和混合水供水阀分别与智能混合控制器相连；
所述智能混合控制器进一步根据检测到的混合水电导率控制所述不合格混合水排放阀和混合水供水阀的开关。
本发明所使用的天然水可以是天然存在的任何水源，包括海水、苦咸水、淡水等。
本发明的优点在于：
(1)通过智能混合控制器，自动控制掺混天然水和蒸馏水量，保证混合后水质满足饮用水标准，以用于生活饮用水；
(2)增加可饮用淡水资源总量，降低低温多效海水淡化产品水供水成本；特别是当天然水是苦咸水等盐或碱含量较高的水时，通过将天然水与低含盐量的低温多效海水淡化产品水掺混，将不能饮用的天然水转化为生活饮用水；
(3)本发明不添加化学药剂，节省调节水质所需要的加药设备投资和运行费用。
附图说明
图1是带有智能控制天然水掺混装置的低温多效蒸馏海水淡化系统。
具体实施方式
根据具体实施方式和附图说明本发明，但本发明并不限于该具体实施方式。
如图1所示，一种带有水掺混装置的海水淡化系统，包括低温多效蒸馏装置1、天然水储水箱2、混合水储水箱3、管道混合器4、智能混合控制器5、蒸馏水供水泵6、天然水供水泵7、生活用水供水泵8、蒸馏水电导率仪9、天然水电导率仪10、混合水电导率仪11、蒸馏水流量计12、天然水流量计13、天然水调节阀14、混合水供水阀15、不合格混合水排放阀16、天然水供水水管17、蒸馏水供水水管18、混合水水管19和不合格水管20。
天然水储水箱2输入端连接天然水水源，输出端通过天然水供水水管17与管道混合器4连接，天然水供水水管17上依次设有天然水电导率仪10、天然水供水泵7、天然水调节阀14和天然水流量计13；低温多效蒸馏装置1通过蒸馏水供水水管18与管道混合器4连接，蒸馏水供水水管18上依次设有蒸馏水电导率仪9、蒸馏水供水泵6和蒸馏水流量计12；混合水储水箱3通过混合水水管19与管道混合器4连接；混合水水管19上还设置有混合水电导率仪11和混合水供水阀15；不合格混合水水管20连接天然水储水箱2和混合水水管19，不合格混合水水管20与混合水水管19的连接点位于混合水电导率仪11和混合水供水阀15之间，不合格混合水水管20上设置有不合格混合水排放阀16；天然水电导率仪10、天然水调节阀14、天然水流量计13、蒸馏水电导率仪9、蒸馏水流量计12、混合水供水阀15和不合格混合水排放阀16分别通过通讯电缆与智能混合控制器5连接。
天然水电导率仪10和蒸馏水电导率仪9分别检测天然水和蒸馏水的电导率，并将电导率信号通过通讯电缆传输至智能混合控制器5；蒸馏水流量计12检测蒸馏水量并通过通讯电缆将流量信号传输到智能混合控制器5；智能混合控制器5根据检测到的天然水电导率、蒸馏水电导率、蒸馏水流量和预先设定的混合水电导率、掺混天然水量计算公式，计算需要掺混的天然水流量，控制天然水调节阀14开度。天然水流量计13检测天然水流量并将流量信号传输至智能混合控制器5，智能混合控制器5比较需要的天然水流量和实际检测到的天然水流量，计算调节阀14开度调整量，转化为调整信号传输到天然水调节阀14，自动调节天然水阀门14的开度，达到需要掺混的天然水流量。其中，
掺混天然水量计算公式如下：
F天＝F蒸×(DD混-DD蒸)/(DD天-DD混)
其中：F天为掺混天然水量，F蒸为检测到的蒸馏水流量，DD混为设定的混合水电导率，通常小于3000μs/cm，DD蒸为检测到的蒸馏水电导率，DD天为检测到的天然水电导率。
混合水电导率仪11用于检测实际混合水的电导率，并将检测信号传输至智能混合控制器5。智能混合控制器5将检测到的实际混合水电导率与预设的混合水电导率比较，当测到实际混合水的电导率超过预设的混合水电导率时，则智能混合控制器5发出信号打开不合格混合水排放阀16、关闭混合水供水阀15，将不合格混合水排放到天然水储水箱2。若检测到实际混合水的电导率未超过预设的混合水电导率时，则智能混合控制器5发出信号打开混合水供水阀15，关闭不合格混合水排放阀16，将合格的掺混水储存在混合储水设备3中，通过生活用水供水泵8输送至用水用户。
实施例：国内北方某海水淡化项目：
●项目条件：
采用2台低温多效蒸馏海水淡化装置，日产蒸馏水量2万吨/日，蒸馏水含盐量小于5mg/L，电导率近似小于10μs/cm，pH值6.8左右。
当地天然水除海水外只有苦咸水，其含盐量超过1500mg/L，电导率近似小于3000μs/cm，pH值7.5左右。
引黄河水到当地的自来水供水价为5.5元/吨，当地苦咸水水价为1.0元/吨。
●实施方案：
将天然水和海水淡化装置的蒸馏水引入水掺混系统，水掺混系统根据分别检测到的两种水源的电导率和预先设置的混合水电导率1000μs/cm调节天然水和蒸馏水的混合比例。得到的混合水电导率约为1000μs/cm，含盐量约为500mg/L；混合后总淡水供水量达到3万吨/日，较原2台低温多效蒸馏海水淡化装置的日产淡水量增加1万吨/日，混合水的pH值在7.0以上。
●效益：
(1)经过掺混后，日产淡水量供水量增加1万吨/日，节约了使用海水淡化装置设备生产1万吨淡水所需要的设备投资和运行费用；
(2)增加1万吨/日淡水供应量，每天获得直接经济效益4.5万元；
(3)混合水的pH值大于7.0，降低了对城市供水系统管道的侵蚀，因而不需要为提高供水管路防腐等级而对原城市供水系统进行改造，节约大量费用；
(4)有效利用不能作为生活饮用水的苦咸水源，增加可饮用淡水资源总量，符合国家的节能政策，社会效益显著。
Claims (6)
1.一种水掺混装置，其特征在于：包括天然水供水水管、蒸馏水供水水管、管道混合器和智能混合控制器；
所述天然水供水水管与管道混合器相连，其上设置有天然水电导率仪、天然水供水泵、天然水调节阀；
所述蒸馏水供水水管与管道混合器相连，其上设置有蒸馏水电导率仪、蒸馏水供水泵和蒸馏水流量计；
管道混合器将从天然水供水水管流入的天然水与从蒸馏水供水水管流入的蒸馏水进行掺混；
所述智能混合控制器与所述天然水电导率仪、天然水调节阀、蒸馏水电导率仪和蒸馏水流量计分别相连，根据预设的混合水导电率和检测到的天然水导电率、蒸馏水导电率及蒸馏水流量，通过控制所述天然水调节阀的开度，控制天然水的掺混流量；
所述水掺混装置进一步包括天然水储水设备、不合格混合水水管、混合水储水设备和混合水水管；
所述混合水水管上设置有混合水电导率仪和混合水供水阀；
所述天然水储水设备存储天然水，其输出端与所述天然水供水水管相连，输入端连接天然水水源且与不合格混合水水管的一端相连；
所述不合格混合水水管上设置有不合格混合水排放阀，其另一端与所述混合水水管相连，其与混合水水管的连接点位于混合水电导率仪和混合水供水阀之间；
所述混合水储水设备存储混合水，其通过混合水水管与所述管道混合器相连；
所述不合格混合水排放阀、混合水电导率仪和混合水供水阀分别与智能混合控制器相连；
所述智能混合控制器进一步根据检测到的混合水电导率控制所述不合格混合水排放阀和混合水供水阀的开关。
2.根据权利要求1所述的水掺混装置，其特征在于：所述智能混合控制器中设定有掺混天然水量计算公式：
F天=F蒸×(DD混-DD蒸)/(DD天-DD混)
其中：F天为掺混天然水量，F蒸为检测到的蒸馏水流量，DD混为设定的混合水电导率，DD蒸为检测到的蒸馏水电导率，DD天为检测到的天然水电导率；其中DD混≤3000μs/cm。
3.一种海水淡化系统，其特征在于：包括权利要求1所述的水掺混装置和蒸馏水供水设备；
所述蒸馏水供水设备的输入端连接海水水源，输出端与所述蒸馏水供水水管相连。
4.根据权利要求3所述的海水淡化系统，其特征在于：所述蒸馏水供水设备为低温多效蒸馏装置。
5.根据权利要求4所述的海水淡化系统，其特征在于：所述智能混合控制器中设定有掺混天然水量计算公式：
F天=F蒸×(DD混-DD蒸)/(DD天-DD混)
其中：F天为掺混天然水量，F蒸为检测到的蒸馏水流量，DD混为设定的混合水电导率，DD蒸为检测到的蒸馏水电导率；DD天为检测到的天然水电导率；其中DD混≤3000μs/cm。
6.根据权利要求5所述的海水淡化系统，其特征在于：所述天然水供水水管上进一步设置有与所述智能混合控制器相连的天然水流量计；
所述智能混合控制器进一步根据检测到的天然水流量调节天然水调节阀的开度。
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| JP特开2010-274214A 2010.12.09 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102180527A (zh) | 2011-09-14 |
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