CN103089039A - 一种将海水淡化后的浓海水用于游泳馆的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种将海水淡化后的浓海水用于游泳馆的方法，其包括：(1).盐田蓄水阶段，(2).泳池注水阶段，(3).盐田加热阶段，(4).泳池放热阶段和(5).泳池放水阶段。通过上述方法及使用合适的温度和操作控制方法，使得本发明充分有效地利用了海水淡化后的浓海水，不但解决了人民群众的锻炼需求，而且有利于加快发展海洋第三产业。

Description

一种将海水淡化后的浓海水用于游泳馆的方法

技术领域

本发明涉及一种海水淡化后浓海水的利用方法，尤其涉及将海水淡化后的浓海水用于游泳馆的方法，属于海洋资源的综合开发利用领域。

背景技术

虽然我国疆域辽阔，但在世界范围内属于淡水资源比较匮乏的国家，虽然淡水资源总量位居世界第六位,但由于人口众多，导致人均拥有量仅为2200立方米，仅为全世界人均水平的四分之一。更为严重的是，我国淡水资源分布、降水量分布严重不均，人口相对稀少的西南部分降雨量大，其降雨量及淡水资源保有量远远超过人口密集、工业发达的东部地区。

为了解决淡水资源分布不均及总体短缺的局面，人们采取了多种方法，例如对淡水资源的综合利用、节约利用等手段。而濒海国家，则将更多的注意力转移到海水淡化技术上，以在一定程度上解决淡水资源短缺的问题。目前，有些沿海国家的淡化水总量已经占到本国淡水使用量的70%以上，这有力地促进了海水淡化技术的发展及深入研究。而我国的海水淡化事业目前正处在蓬勃发展的初级阶段，占我国淡水使用量的比例很小，但发展的力度很大，前景良好，预计到2015年，我国海水淡化能力总体上将达到220万至260万立方米/日，对沿海缺水地区新增淡水供水量的贡献率达到15%以上。

目前海水淡化技术中，绝大部分采用膜法进行海水淡化，例如电渗析法、反渗透膜等。在这些处理过程中，每生产1立方米淡水的同时，会副产出1-1.5立方米的浓海水。与淡化前的海水相比，淡化后得到的该浓海水的特性在于盐含量更高(比淡化前的海水高出1倍左右)、纯净无毒。从其所含物质的角度而言，它既非废水更非污水。对于浓海水的后处理而言，目前海水淡化厂的最普通手段是将其重新排放入海，但这无疑造成了资源的严重浪费。而如何开发该浓海水的后续处理和更高附加值的利用，如何充分利用浓海水资源为人类生产、生活服务，业已成为目前广泛关注的问题和科研关注的焦点。

目前，已对浓海水的综合利用进行了大量研究，例如提取其中的钾盐、钠盐、镁盐以及溴素等，这一方面对其进行了有用物质的综合回收利用，但另一方面也在这些提取过程中产生了一定程度的污染和废水排放。如何在不产生污染的前提下，对浓海水进行清洁的利用，也是海洋资源开发领域面临的一个课题。

对于沿海地区而言，海水晒盐是一项传统产业，由于占地面积广、经济效益差、受气候影响大、劳动条件艰苦等诸多原因，目前在我国一些沿海省份晒盐产量正逐年下滑，盐田面积也日益萎缩。而采用浓海水晒盐，尤其含盐量更高，相同单位体积的海水含有更多的盐，因此可以提高盐田产量，同时通过对盐田进行合理改造，还可以进一步提高产盐的品质。

但由于气候原因，在冬令时节日照强度的降低和时间的缩短，导致盐田产盐量很低，所以在冬季期间，盐田通常都处于闲置状态。因此，如何科学改造盐田，提高盐田使用率、增加盐农收入、提高盐农生产积极性，也是目前沿海地区尤其是涉及海水制盐的地区所需要关注的问题。

随着经济的发展和人民生活水平的日益提高，对体育、文化、娱乐设施的需求越来越大，游泳场馆便是重要的组成部分。但目前的游泳场馆主要存在着如下问题和/或缺陷：

1.所使用的淡水循环时间长，对人体健康不适合。由于游泳场馆淡水使用量大，而淡水成本在我国东部淡水缺乏地区又相对较高，因此不得不循环往复使用，而在循环使用过程中为了净化水质，需要向水中多次投入大量杀菌剂和/或漂白剂，例如净化水质的硫酸铜等，这些物质虽然被控制在一定浓度范围内，但长期接触会对人体皮肤、黏膜组织造成一定程度的损害。

2.场馆开放的季节性强，冬季一般都会停止使用。游泳场馆通常都是在炎热的夏令时节开放，进入冬令时节后，由于天气寒冷，导致加热场馆用水需要更高能耗，经济效益微薄。因此上述场馆通常都会选择闭馆歇业。一方面，大众的精神需求无法得到满足，另一方面这些场所又不得不在无法有效利用资源的窘况下停止运营。

基于这些理由，如能提供大量清洁廉价的水源，并使水温在冬令时节保持在20℃以上，则势必能够很好解决上述问题，实现大众与营业者之间的“双赢”，并能产生非常可观的经济效益和社会效益。

综上所述，在淡水资源相对匮乏的东部沿海地区，存在着以下几点亟待解决的问题：

(1).浓海水直接排海，造成了严重的资源浪费；

(2).海水滩晒制盐经济效益相对差，土地利用季候性强，不能最大程度地加以利用；

(3).游泳池和海洋乐园耗用淡水量大，循环使用期长，水质中杀菌消毒成分对泳者眼睛和皮肤产生不适；

(4).游泳馆开放的时限季节性强，若冬季开放，则需要大量的辅助热量，增大了成本并提高了消费者的耗费。

发明内容

从上述的缺陷出发，本发明针对通过海水淡化获得淡水的海岛或沿海地区进行了调研和考察，以图实现海水淡化后浓海水资源的综合利用、盐田和太阳能的有效利用，并解决游泳场馆用水量大、用水成本高、循环水质差、季候性开放等长期普遍存在的难题。

本发明人通过潜心研究，在付出了大量创造性劳动后，成功地解决了上述公知难题。具体言之，本发明的技术方案是在上述地区兴建游泳场馆，以海水淡化后的纯净无毒的大规模浓海水为该设施提供廉价水源，在冬令时节利用闲置的盐田进行日晒加热海水淡化后得到的浓海水，使游泳场馆在天气晴朗的条件下获得廉价的适合游泳的浓海水，从而达到了照常开放营业的良好运营之目的。

除非另有指明或规定，本文自始至终所提及的“浓海水”是指海水经淡化技术处理而提取淡水后，海水被浓缩一倍左右的部分。

具体而言，本发明提供了将海水淡化后的浓海水用于游泳馆的方法，该方法包括：

(1).盐田蓄水阶段

将浓海水由海水淡化厂汇至铺设于盐田的加热管道中，当加热管道中充满浓海水时，关闭海水淡化厂与加热管道之间的注水阀门，通过日晒使管道中的浓海水升温。

(2).泳池注水阶段

将储热系统中的部分浓海水注入到泳池中，对泳池水进行预热，以保持泳池中的水温达到适宜游泳的温度。

(3).盐田加热阶段

当铺设于盐田的加热管道中的浓海水温度≥20℃时，停止步骤(2)中所述的将储热系统中的部分浓海水注入到泳池中的操作并开启循环泵，在加热管道和泳池水之间进行循环换热，以保持泳池水温度达到适宜游泳的温度。

而当铺设于盐田的加热管道中的浓海水温度≥40℃时，将浓海水分为两部分，一部分用于与泳池水的循环换热以保持泳池水温度达到适宜游泳的温度，另一部分注入并储存于储热系统中。

(4).泳池放热阶段

当日照强度逐渐降低，铺设于盐田的加热管道中的浓海水温度<20℃时，停止加热管道内浓海水与泳池水之间的循环换热，泳池水温度依靠浓海水自身的热量维持在适宜游泳的温度范围内。

另外，此阶段如果依靠池中浓海水温度不能满足需求时，也可以采用储热系统中的浓海水来维持池水温度达到需求温度，从而延长营业时间。

(5).泳池放水阶段

当泳池水温度<20℃时，泳池开始向海中排出部分浓海水。

更具体地，本发明提供了将海水淡化后的浓海水用于游泳池的方法，该方法包括：

(1).盐田蓄水阶段

该阶段通过在盐田中铺设加热管道，并将淡化后的浓海水注入到加热管道中而实现。为了充分利用盐田为了晒盐而筑起的围坝，而优选沿着围坝的方向平行铺设加热管道。

将海水淡化后的浓海水通入这些加热管道中，当加热管道中充满浓海水时，则关闭海水淡化厂与加热管道之间的注水阀门，通过日晒使管道中的浓海水升温。

其中所述加热管道优选为更易于吸收太阳光热量的深颜色管道，例如黑色。可使用黑色管道如橡胶导热管，优选为黑色硅橡胶导热管。当该管道的长度不足时，可多根管道进行顺次连接，直至达到所需的长度如100-300米，包括110米、120米、130米、140米、150米、160米、170米、180米、190米、200米、210米、220米、230米、240米、250米、260米、270米、280米、290米和300米，所述连接方式并无特别的限制，只要能顺次相连即可，示例性地可使用零部件连接中常规使用的双通进行连接，例如可使用塑料双通，更进一步地，其材质例如可为PVC(聚氯乙烯)、PE(聚乙烯)或PP(聚丙烯)等。

为了更好地对管道中的浓海水进行加热升温并加强其储热能力，可在管道下面铺设隔热层，即管道直接置于隔热层之上。更进一步地，可在盐田围坝的内表面与管道之间夹持有隔热层，以最大程度的进行保温和加强储热。所述隔热层可使用具有隔热功能的任何材料，例如挤塑板、普通泡沫板、硬泡聚氨酯或岩棉。优选地，在所述隔热层之上或之下，更优选同时在上面和下面铺设防水层，即此时加热管道直接置于上层防水层上，该防水层下为隔热层，该隔热层下为下层防水层。所述防水层可为SBS自粘防水层、APP防水层、PVC防水层、PET自粘防水层、APF自粘防水层等；优选SBS自粘防水层、PET自粘防水层或APF自粘防水层。

为了更快地进行加热升温，以及确保在更低的冬天温度下也能实现浓海水的保温和储热，可进一步地在上述浓海水通道的顶部架设保温塑料薄膜大棚，以防止冷风带走浓海水管道的热量。所述大棚的支撑结构可由多组水平或支弧形撑架组成，为了防止雨水积累而优选支弧形撑架。撑架的材质并无特别的限制，只要其具有一定的强度即可，例如为铁材、钢材等，但为了成本考虑和架设方便考虑，可选用更为轻便的玻璃纤维材料、PVC(聚氯乙烯)棒等。在该撑架上固定有保温塑料薄膜，示例性地，所述保温塑料薄膜可选用聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜，优选为聚乙烯薄膜。

为了防止雨水流入围坝中降低管道内浓海水的温度，在盐田之间设有溢水口，雨水经溢水口最终流至盐田外。

(2).泳池注水阶段

将储热系统中的部分浓海水注入到泳池中，对泳池水进行预热，以保持泳池中的水温达到适宜游泳的温度，所述“适宜游泳的温度”例如为20-30℃，示例性地如20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃和30℃。。

其中所述“部分浓海水”的量可为泳池容量的1/4-2/5，储热系统中的浓海水在该用量范围内基本上就可以保证泳池水温度达到适宜游泳的温度，通常可以通过调节储热系统中浓海水的流量来控制部分浓海水的用量，具体如下：在开始预热泳池水时可以采用最大流量例如400-600m³/h向泳池中加入储热系统中的浓海水以便尽可以快的使泳池水温度达到适宜游泳的温度，然后再采用较小的流量比如50-150m³/h来保持泳池水温度在适宜游泳的温度范围内。

所述储热系统是能够用来储存加热后浓海水热量、实现浓海水保温的任何装置，其形状并无特别的限制。

从设计、施工和容积效率的角度出发，优选使用立式储罐。

为了实现保温储热的目的，所述立式储罐的罐体外面包覆有保温层，即所述保温层位于储罐的外表面上并包覆整个储热罐。其材质没有特别的限定，只要能提供保温性能即可，示例性地，可为岩棉、聚氨酯或泡沫塑料。

因为浓海水盐度较高，长期使用具有一定的腐蚀性，所述储罐的罐体内壁可涂有防腐层。所述防腐层材料的具体种类并没有特别的限制，可使用现有技术中任何已知的防腐材料。

为了保护储罐免于外力冲击、雨水浸蚀保温层等，所述保温层外面可包覆有保护层，示例性地，可为镀锌铁皮、彩钢板、薄铁片等。

如上所述，作为一种示例性举例，所述立式储罐由外到内的结构为保护层、保温层、罐体、防腐层。

根据所处地区一年中的最低温度，可合适地选择保温层的厚度，以尽可能地提高保温性能，例如使夜间浓海水在该储热系统中的降温不超过3℃，优选不超过2℃。

当长时间不使用时，所述储罐可通过管道将其中的浓海水排放入海。

(3).盐田加热阶段

当盐田加热管道中浓海水温度≥20℃以上时，停止步骤（2）中所述的将储热系统中的部分浓海水注入到泳池中的操作并开启循环泵，在加热管道和池水之间进行循环换热，以保持泳池水温度达到适宜游泳的温度。

具体而言，将加热管道中20℃以上而不高于40℃的浓海水直接注入到游泳池中同时储热系统中的浓海水不再注入到泳池中，并通过循环泵实现加热管道中浓海水与泳池中温度较低浓海水(例如低于20℃)之间的换热，使其温度达到人体感触到舒适、放松的温度即适宜游泳的温度，例如20-30℃，示例性地如20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃和30℃。

在我国广大的东部沿海地区，即便是日照强度最低的月份，通过采用本发明的盐田加热方法，冬季太阳光透过塑料大棚晒到所述黑色橡胶加热管表面上的加热功率也可达300W/m²左右，选择热导率不低于0.6W/m·K的黑色橡胶加热管，与浓海水热导率接近，黑色橡胶加热管厚度为2毫米，浓海水层的传热厚度为5厘米，足以使管道内水温≥20℃。

而当盐田加热后浓海水温度达到更高温度如≥40℃时，将其分为两部分，一部分用于与泳池水的循环换热以保持泳池水温度达到适宜游泳的温度，另一部分注入并储存于储热系统中，以备池水温度过低、快速换热时使用。

其中注入并储存到储热系统中的浓海水量可为将储热系统全部充满所需的量。

(4).泳池放热阶段

当日照强度逐渐降低，盐田加热管道内浓海水的温度<20℃时，停止盐田加热管道内浓海水与泳池水之间的循环，池水温度依靠浓海水自身的热量维持在≥20℃。

(5).泳池放水阶段

当池水温度<20℃时，泳池开始向海中排出部分浓海水。

例如，所述“部分浓海水”的量可为泳池容量的1/2-2/3，在第二天，泳池中剩余的部分浓海水可通过储热系统中的高温浓海水(例如温度为40-50℃)进行预热，即为本发明的步骤(2)。

通过本发明的该海水淡化后浓海水的利用方法，可将盐田加热、储罐储存并保温有机地结合起来，并通过合适的温度和操作流程控制而实现了气温较低时节的游泳馆内泳池水温的恒定和快速换热。一方面满足了人民群众的精神文化需求，另一方面合理利用了闲置盐田和海水淡化后的浓海水，取得了非常可观的经济效益。

附图说明

图1是本发明带有隔热层和玻璃纤维支撑架保温大棚的改造后盐田示意图，其中浓海水在黑色橡胶管道内进行加热升温。

图2是本发明黑色橡胶管道在端口处使用PVC双通进行连接的示意图。

图3是本发明改造后盐田的侧视图。

图4是本发明带有围坝的改造后盐田的侧视图。

图5是本发明海水淡化后浓海水的综合利用流程示意图。

其中，在这些图中，各个标号分别指代如下具体含义、元件和/或部件。

10.盐田              20.注水阀门         100.加热管道

110.隔热层           120.双通            200.支撑结构

210.保温塑料薄膜     310.盐田围坝

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的详细描述，但应当理解，这只是对本发明技术方案做出的示例性描述，其意图是用来解释/阐述本发明的实施方式与过程，而非用来限制本发明。

依托我国东部沿海某淡水缺乏城市的海水淡化厂，如下实施根据本发明的技术方案，该海水淡化厂日产淡化水2万吨，大约产生3万吨左右的浓海水，其含盐量为淡化前海水含盐量的2倍左右，约为5%重量。

本发明的海水淡化后的浓海水的综合利用流程参见图5，具体如下：

1、盐田的结构及改造

盐田的结构参见图1、图2、图3和图4，具体如下：

盐田10的基本结构参数：盐田总面积为60-100亩，单块盐田面积为10m×20m，盐田围坝310的深度80cm(即围坝深度为80cm)。

在每块盐田上都设有四个支撑架，以架构起保温塑料大棚。所述支撑结构200选用复合玻璃纤维作为材料；保温塑料薄膜210选用材质为PE(聚乙烯)、厚度为6-12丝(1丝=0.01mm)的薄膜。

铺设在盐田中的加热管道100为黑色橡胶管道，直径为20cm，紧密排列，相互之间的连接双通120为塑料双通，加热管道的下面以及其与围坝之间铺设有隔热层110，隔热层为硬泡聚氨酯；所述黑色橡胶管道下铺设三层，从上到下依次为SBS自粘防水层、岩棉(为隔热层)和PET自粘防防水层(未显示)。

2、储热系统为储量3000m³的立式储罐，其中，保护层为镀锌铁皮，

保温层为8-10cm厚的岩棉或6-8cm厚的聚氨酯泡沫聚氨酯，防腐层为热喷塑层，喷塑材料选用聚乙烯，喷塑涂层厚度1-4mm。

待黑色橡胶管道中的浓海水加热到一定温度如≥20℃时，则将其注入到游泳池中并通过循环泵进行循环换热，当其温度远高于20℃，例如达到40-50℃时，则可将其分流一部分到储罐中以备急时之需。

而当时间临近傍晚或阴天时，由于盐田加热管道中的浓海水温度已不能达到合适的温度如20℃，此时停止加热管道与池水之间的循环换热，池水温度依靠浓海水自身的热量维持在≥20℃，或者将储罐中的适量水注入到游泳池中，从而维持游泳池的合适水温，以保证整个游泳馆的正常运营。

针对该东部城市而言，其一年中的日照强度分布如下表所示：

由此可见，在1-2月、11-12月日照强度全年最低，在11月期间，按照如下的温度与浓海水控制流程进行了操作。

温度和操作控制流程：

(1).盐田蓄水阶段

早4:30至7:30，浓海水由淡化水厂通过注水阀门20汇至盐田黑色橡胶加热管中，每根黑色橡胶加热管的长度为100米，总蓄水量为3000-3500m³，注满后则关闭淡化厂与加热管之间的注入阀门。

(2).泳池注水阶段

早上5:00至9:00，储罐向泳池注入浓海水，对泳池内前一天剩余的浓海水进行预热，其流量为400-600m³/h，到9:00左右时泳池水温度基本达到20℃，然后以50-150m³/h的流量继续向泳池中注入储罐中的浓海水同时泳池中的浓海水通过溢水槽排出一部分以维持泳池水的温度在20℃以上，直至11:30左右盐田加热管道中浓海水温度达到20℃以上时停止从储罐中向泳池中注入浓海水，此时从储罐中注入泳池中的浓海水的总量为泳池容量的1/4-2/5。

(3).盐田加热阶段

当盐田加热管道中浓海水温度在20℃以上而不高于40℃时，停止从储罐中向泳池中注入浓海水同时开启循环泵，在加热管道和池水之间进行循环换热，以保持池水温度≥20℃。

当盐田加热后浓海水温度≥40℃时，将其分为两部分，一部分用于与池水的循环换热，，以保持池水温度≥20℃，另一部分注入并储存于储热系统中。

(4).放热阶段

从下午4:30开始，此阶段日照强度显著降低。当加热管道中的水温已不足保持在20℃以上，此时关闭循环泵，停止加热管道与池水之间的循环，此后泳池温度的稳定主要依靠泳池中浓海水自身的热量，使温度维持在20℃以上可直至晚上6:30左右。

另外，此阶段如果依靠池中浓海水温度不能满足需求时，也可以采用储热系统中的浓海水来维持池水温度达到需求温度，此时上述提及的时间也不限晚上6:30左右，可以根据实际情况加以选择。

(5).放水阶段

晚上6:30至10:00，泳池为冬泳爱好者开放。晚上10:00起，游泳馆停止营业且泳池开始向海中排水，此时泳池底部的进水管道通过阀门切换而成为排水管道，将部分泳池水从排水管道排放入海，为第二天的该循环提前腾出泳池容量，优选排出体积分数为1/2-2/3的浓海水。

由此可见，当采用本发明的浓海水加热方法和温度与操作控制方法时，即便是在全年气温最低的季节，也能将游泳馆内的池水温度于早上9:00-下午6:30之间的长达9.5小时内均维持在20℃的合适温度之上，在为周边的人民群众提供了体育锻炼场所的同时，也产生了巨大的经济效益。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种将海水淡化后的浓海水用于游泳馆的方法，包括：

(1)盐田蓄水阶段

将浓海水由海水淡化厂汇至铺设于盐田的加热管道中，当加热管道中充满浓海水时，关闭海水淡化厂与加热管道之间的注水阀门，通过日晒使管道中的浓海水升温；

(2)泳池注水阶段

将储热系统中的部分浓海水注入到泳池中，对泳池水进行预热，以保持泳池中的水温达到适宜游泳的温度；

(3)盐田加热阶段

当铺设于盐田的加热管道中浓海水温度≥20℃时，停止步骤(2)中所述的将储热系统中的部分浓海水注入到泳池中的操作并开启循环泵，在加热管道和池水之间进行循环换热，以保持泳池水温度达到适宜游泳的温度；

当铺设于盐田的加热管道中浓海水温度≥40℃时，将浓海水分为两部分，一部分用于与泳池水的循环换热以保持泳池水温度达到适宜游泳的温度，另一部分注入并储存于储热系统中；

(4)泳池放热阶段

当日照强度逐渐降低，盐田加热管道内浓海水的温度<20℃时，停止盐田加热管道内浓海水与泳池水之间的循环，池水温度依靠泳池中浓海水自身的热量维持在适宜游泳的温度范围内或者将储热系统中的浓海水注入泳池中以维持泳池水温度在适宜游泳的温度范围内；

(5)泳池放水阶段

当泳池水温度<20℃时，泳池开始向海中排出部分浓海水。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述步骤(1)中的所述加热管道为热导率不低于0.6W/m·K的黑色橡胶加热管。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述加热管道下面铺设隔热层。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述隔热层的上面和/或下面铺设有防水层。

5.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：

在所述加热管道的顶部架设保温塑料薄膜大棚，所述保温塑料薄膜选自聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜或聚碳酸酯薄膜。

6.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：

所述步骤(2)中注入泳池中的部分浓海水的量为泳池容量的1/4-2/5。

7.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：

所述步骤(5)中排出的浓海水的量为泳池容量的1/2-2/3。

8.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：

所述步骤(3)中的储热系统为立式储罐。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：

所述立式储罐外面包覆有保温层，其罐体内壁设有防腐层，所述保温层外面包覆有保护层。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：

所述保温层为岩棉、聚氨酯或泡沫塑料。

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