CN104824606B - 地下卤水制备食用天然元素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种地下卤水制备食用天然元素的方法。用HVM膜过滤地下卤水,利用MVR机械压缩技术脱钠，对地下卤水进行浓缩并产生蒸馏水,利用双膜法分别对产生的蒸馏水和地下卤水进行精制，利用精制后的地下卤水和纯净水配制成相应的浓缩液,该浓缩液中富含食用天然元素。
Description
技术领域
本发明涉及一种地下卤水深加工领域，具体涉及地下卤水制备食用天然元素的方法。
背景技术
世界万物是由元素组成的，人体是由81种元素组成，人体健康生长必需五大营养：脂肪、蛋白质、碳水化合物、维生素及矿物元素。前三种被称作宏量元素，一般情况下通过日常饮食可以得到满足，且它们之间可以相互转化。而科学研究证明人类疾病、加速衰老，主要是由于维生素的缺失、矿物元素的不均衡摄取所引起，而现代医学研究结果表明矿物元素更加重要。科学家们发现尤其是慢性退行性疾病、心脑血管病、糖尿病、癌症等现代文明病都与矿物元素缺失与不均衡有密切的关系。另，科学家研究了世界上长寿村，发现那里人们健康长寿的最大秘密就是那里饮用水中所含的矿物元素比其他地区含量高且丰富。
2011年1月，中国的锦辉国际控股集团有限公司在湖北省荆州市松滋的富钾卤水矿区勘探钻井，其中岗钾1井在3581m深度时(实际沟通了地下近万米深部),井口异常高压(35兆帕),突然喷出大量浑浊水液，当时管口水液温度97℃,推测井底温度130℃。2012年至2013年间，富钾卤水被送往中国、日本、瑞士、美国等国家的权威检测机构与科研机构进行成分检测与商业应用开发研究。2013年8月，又经美国太空总署(NASA)埃姆斯研究中心的全一量子研究所的量子分析，发现其含有超过106种以上。
喜马拉雅矿盐是从喜马拉雅山脉600米深矿中开采出来的盐，是世界上藏量最大和纯度最高的水晶盐矿藏，也是一种稀缺的资源，随着时间的推移，这片矿藏将越来越珍贵。喜马拉雅矿盐是未受污染、100％纯天然、无着色，无加工的矿盐。具备释放对人体有益的负离子；放射与人体相同的天然频率；发放通过半透明晶体结构所产生的光谱三种自然功能。喜马拉雅矿盐成份含有碘、钾、钙、镁、铁等矿物质84种，是普通矿盐的十多倍，都是对人身体有益的元素。这84种元素是2亿8千万年前，首批单细胞生物的组成元素，是地球上生物生命的源头。
三亿多年前，喜马拉雅山从地下5000米开始隆起形成高山，地层中的矿物质与海盐经历了数亿年的高温挤压，沉淀并结晶成粉红色的岩盐。长期以来，被当地原住居民称为“生命之盐”，这就是喜马拉雅山粉红盐。它含有80多种细胞生存所必需的矿物质与微量元素。还可以加强与一氧化碳的承载与转换。
美国犹他州的大盐湖是几亿年前形成的内陆海，科学家研究发现它含有的矿物元素80余种非常接近人体含量，且元素之间的比例与人体吻合，而且是离子态活性矿物元素易吸收，溶于血液，比之市场胶态矿物元素更易于人体吸收利用。
盐的生产主要分为海盐和井矿盐。中国专利申请CN102396696A提供了一种精制自然营养盐的制法，该制法包括原料制备、预热和蒸发、分离和回流、二次结晶、干燥和筛分的步骤。该方法以海水为原料，应用二次结晶的理论，保留天然海水中所含的大量营养元素，富含对人有益的钙、镁、钾、铁、铜、锌等微量元素，产出多元素晶体营养盐。但近年来，由于大量的海盐滩涂资源被征用，海盐生产不断萎缩，而井矿盐行业随着岩盐矿藏资源的不断发现而快速发展，井矿盐占全国产盐总量的比例已接近50％。因此，井矿盐企业利用矿产资源生产天然含高钙食用盐产品具有十分重要意义。
发明内容
本发明用地下卤水为原料，给出了地下卤水综合利用的工业化生产工艺。
本发明涉及制备食用天然元素的方法，其特征是：
a用HVM膜过滤地下卤水,b利用MVR机械压缩技术脱钠，对地下卤水进行浓缩并产生蒸馏水,c利用双膜法分别对产生的蒸馏水和地下卤水进行精制，d利用精制后的地下卤水和纯净水配制成相应的浓缩液,该浓缩液中富含食用天然元素。
本发明的HVM膜过滤地下卤水的工艺的具体说明
本设计的HVM膜过滤器在地下卤水精制工序中为全自动运行，在酸洗时为手动操作。工艺流程如下。
原料水经过澄清池预沉淀后，顶部清液打入中间槽，通过过滤器进液泵送入HVM膜过滤器，过滤后的清液自流入过滤精卤水贮槽，再通过过滤精卤水泵送入精制水槽，完成地下卤水的一次精制。精制后的地下卤水用于脱钠工序和室内漂浮使用。
盐泥等悬浮物被阻隔在滤膜表面，过滤一段时间后过滤器自动反清洗数秒钟将盐泥推离膜表面沉入过滤器底部，当盐泥浆达到一定量后过滤器自动排出，经压滤回收液体后作为固体废弃物排出界区。HVM膜运行一段时间后，为了保持较高的处理能力和较低的过滤压力需进行清洗。
对HVM膜进行清洗:首先采用压缩气体推动10-40℃的清水进行反冲，反冲压力为0.1-2MPa，反冲时间为5-60s；再进行酸洗，盐酸的质量浓度为0.5-5％，酸洗温度为10-40℃，膜面流速为0.1-2m/s，跨膜压力为0.005-0.2MPa，酸洗时间为30-240min；使用膜清洗剂进行清洗，跨膜压差为0.005-0.2MMPa，膜面流速为0.1-2m/s，清洗温度为10-40℃，清洗时间为180-600min；采用压缩气体推动10-40℃的清水进行反冲，反冲压力为0.1-2MPa，反冲时间为5-60s。
对HVM膜进行清洗:首先采用压缩气体推动20℃的清水进行反冲，反冲压力为0.2MPa，反冲时间为15s；再进行酸洗，盐酸的质量浓度为2.5％，酸洗温度为15℃，膜面流速为0.5m/s，跨膜压力为0.01MPa，酸洗时间为90min；使用膜清洗剂进行清洗，跨膜压差为0.05MPa，膜面流速为0.5m/s，清洗温度为15℃，清洗时间为360min；采用压缩气体推动20℃的清水进行反冲，反冲压力为0.2MPa，反冲时间为15s。
一种膜清洗剂的组成及含量如下：
一种膜清洗剂的组成及含量如下：
一种膜清洗剂的组成及含量如下：
一种膜清洗剂的组成及含量如下：
10-40℃的清水,可由MVR蒸发器的蒸汽加热清水制备得到,
10-40℃的清水,可由MVR的冷凝水制备得到
保持清洗温度为10-40℃的能量,可以由MVR蒸发器的蒸汽加热制备得到,
清洗完毕后膜纯水通量恢复为新膜纯水通量的98.9-99.8％
HVMTM膜过滤属于纯粹的表面过滤，且因其光滑的PTFE表面不与滤饼发生物理或化学性粘连，决定了HVM过滤器可采用微压反冲形式，反冲时只需轻微的反冲压力(不大于0.15MPa)，短暂的反冲时间即可达到反冲目的。HVMTM膜的选择工艺参数F＝80m2，进液卤水中的悬浮物大于500mg/L，出液精盐水小于1mg/L。
膜清洗反应加入次氯酸钠消解原卤水带入的有机物，NaOH与Mg2+反应生成Mg(OH)2。反应后卤水经溶气加入FeCl3进入预处理器。溶气后的卤水在预处理器中经减压后释放出细小气泡，此时FeCl3生成有絮凝作用的Fe(OH)3可以捕捉汽泡、Mg(OH)2及有机物等轻质物质形成泡沫上浮于预处理器表面，卤水中重质的杂质沉入预处理器底部，上下部定时排泥。处理后的卤水进入后反应桶。在后反应桶中加入Na2CO3与Ca2+生成CaCO3，此时卤水中钙镁比远大于10，进入膜过滤器后CaCO3与剩余的Mg(OH)2及Fe(OH)3被阻隔在膜表面。
(1)本工艺简单，流程短，卤水中的悬浮物从1000～10000mg/L降低至1mg/L以下，可完全达到工艺要求；
(2)处理能力大，过滤精度稳定、出水质量稳定；
(3)操作简单，全自动控制，大大降低了工人的劳动量；
(4)与其它膜法相比，占地面积小，膜的使用寿命长，使用成本低，电耗少。
MVR脱钠系统的具体说明
冷凝水的净化工段的具体说明
物料流向：原料液经板式预热器与蒸发冷凝水换热红后送入MVR蒸发结晶器(硝蒸发器)进行高温蒸发(90～100℃)可析出硫酸钠晶体。MVR蒸发器内晶浆经稠厚器器增稠缓冲后送离心机进行过滤，可得硫酸钠固体。过滤后母液送入单效真空蒸发器，在真空低温(50～60℃)情况下(盐蒸发器)进行蒸发结晶可析出氯化钠晶体。真空蒸发器内晶浆经稠厚器器增稠缓冲后送离心机进行过滤，可得氯化钠固体。过滤后母液送前级MVR蒸发结晶器继续蒸发，系统母液形成闭路循环。
由进料泵打入换热器内与蒸发器中蒸汽冷凝水进行热交换，预热后的原料进入蒸发器进行蒸发浓缩。
浓缩液进入分离器，在分离器中进行汽液分离。从分离器出来的二次蒸汽，进入MVR压缩系统。二次蒸汽经压缩机压缩后，温度升高到100℃左右，压缩后的蒸汽再进入蒸发室现物料进行热交换放出潜热，变成冷凝成水后排出冷凝水槽备用。
浓缩液及结晶和二次蒸汽进入分离器，在分离器中进行汽液及汽液分离。从分离器分离浓缩液和NaCI晶体，当达到设计要求后，由晶浆泵排出到离心机进行固液分离，结晶打包，母液回到浓缩液罐备用
蒸汽及冷凝水流向：MVR蒸发器蒸发出的二次蒸汽经过压缩机进行压缩后送本级加热室壳程做为热源对进料进行加热，同时自身冷凝为水，经冷凝水罐缓存后对进料进行预热。MVR蒸发器欠缺的热量由生蒸汽进行补充。
在设计中根据蒸发所出二次蒸汽经冷凝所产生蒸馏水的性质，并做到产水达饮用级别的要求，在预处理部分中工艺设置了活性炭过滤、和保安过虑器等技术工段。预处理后的水满足RO膜进水水质的要求，可减少膜的堵塞，以延长膜系统的使用寿命。
该冷凝水的净化系统主要工艺过程为：冷凝水首先进入活性炭过滤，再由高压泵打入RO膜反渗透系统，透过液即为纯净水，浓液回流进入原液槽进行进一步提纯，以保证水的提取率。
冷凝水经泵打入活性炭过滤器，罐内装20#净水炭，利用活性炭比表面积大和晶格结构有吸附作用的特点，使原水中的异味和颜色得以吸附和去除，同时吸附水中的有机物，使进入RO膜的水质进一步提高。适配润新多路手动控制阀。实现产水、反洗等工序。
经活性炭过滤出来的冷凝水再经过精密过滤器以防止预处理过程中,活性炭及细小粒子进入RO膜，确保RO膜的正常运转。其过滤精度为5μm；材质为304不锈钢即可。
反渗透是本系统设计中的核心内容，反渗透膜选择陶氏化学低压反渗透膜，在追求反渗透具有系统回收率高、产水水质高、制水成本低的基础上，并能有效去除冷凝水中夹带而出的各类盐份物质。全套系统生产过程采用DCS电脑控制。
本发明的优点
1、本发明方法以地下卤水为原料，原料廉价。
2、本发明方法不包括任何化学处理和外加物料的工艺，适当减少钠的含量，富集对人有益的营养元素钙、镁、钾、铁、铜、锌等微量元素。
3、本发明节能、节水，生产成本低,请按照如下顺序分别进行解释
a用HVM膜过滤地下卤水,
b利用MVR机械压缩技术脱钠，对地下卤水进行浓缩并产生蒸馏水,
c利用双膜法分别对产生的蒸馏水和地下卤水进行精制,
4、本发明方法制得的天然元素液。能用于调味、腌制食品。腌制咸菜味道好，保鲜效果好绿色的不变黄，不仅是好的调味品，而且是廉价的营养品。天然元素液含钠＞2000、钙＞1000、镁＞1500、钾＞3000、铁＞10、铜＞0.8、锌＞0.2(mg/kg)，有利降低高血压心血菅等病症的发病率。
附图说明
图1：工艺流程图
具体实施方式
实施例1
原料水经过澄清池预沉淀后，顶部清液打入中间槽，通过过滤器进液泵送入HVM膜过滤器，过滤后的清液自流入过滤精卤水贮槽，再通过过滤精卤水泵送入精制水槽，完成地下卤水的一次精制。精制后的地下卤水用于脱钠工序和室内漂浮使用。
盐泥等悬浮物被阻隔在滤膜表面，过滤一段时间后过滤器自动反清洗数秒钟将盐泥推离膜表面沉入过滤器底部，当盐泥浆达到一定量后过滤器自动排出，经压滤回收液体后作为固体废弃物排出界区。HVM膜运行一段时间后，为了保持较高的处理能力和较低的过滤压力需进行清洗。
实施例2
对HVM膜进行清洗，首先采用压缩气体推动20℃的清水进行反冲，反冲压力为0.2MPa，反冲时间为15s；再进行酸洗，盐酸的质量浓度为2.5％，酸洗温度为15℃，膜面流速为0.5m/s，跨膜压力为0.01MPa，酸洗时间为90min；使用膜清洗剂进行清洗，跨膜压差为0.05MPa，膜面流速为0.5m/s，清洗温度为15℃，清洗时间为360min；采用压缩气体推动20℃的清水进行反冲，反冲压力为0.2MPa，反冲时间为15s。
实施例3
一种膜清洗剂的组成及含量如下：
对HVM膜进行清洗，首先采用压缩气体推动20℃的清水进行反冲，反冲压力为0.2MPa，反冲时间为15s；再进行酸洗，盐酸的质量浓度为2.5％，酸洗温度为15℃，膜面流速为0.5m/s，跨膜压力为0.01MPa，酸洗时间为90min；使用膜清洗剂进行清洗，跨膜压差为0.05MPa，膜面流速为0.5m/s，清洗温度为15℃，清洗时间为360min；采用压缩气体推动20℃的清水进行反冲，反冲压力为0.2MPa，反冲时间为15s。
清洗完毕后膜纯水通量为新膜纯水通量的99.5％。
实施例4
一种膜清洗剂的组成及含量如下：
对HVM膜进行清洗:首先采用压缩气体推动20℃的清水进行反冲，反冲压力为0.2MPa，反冲时间为15s；再进行酸洗，盐酸的质量浓度为2.5％，酸洗温度为15℃，膜面流速为0.5m/s，跨膜压力为0.01MPa，酸洗时间为90min；使用膜清洗剂进行清洗，跨膜压差为0.05MPa，膜面流速为0.5m/s，清洗温度为15℃，清洗时间为360min；采用压缩气体推动20℃的清水进行反冲，反冲压力为0.2MPa，反冲时间为15s。
清洗完毕后膜纯水通量为新膜纯水通量的99.8％。
实施例5
一种膜清洗剂的组成及含量如下：
对HVM膜进行清洗:首先采用压缩气体推动20℃的清水进行反冲，反冲压力为0.2MPa，反冲时间为15s；再进行酸洗，盐酸的质量浓度为2.5％，酸洗温度为15℃，膜面流速为0.5m/s，跨膜压力为0.01MPa，酸洗时间为90min；使用膜清洗剂进行清洗，跨膜压差为0.05MPa，膜面流速为0.5m/s，清洗温度为15℃，清洗时间为360min；采用压缩气体推动20℃的清水进行反冲，反冲压力为0.2MPa，反冲时间为15s。
清洗完毕后膜纯水通量为新膜纯水通量的78.9％。
实施例5
对HVM膜进行清洗:首先采用压缩气体推动20℃的清水进行反冲，反冲压力为0.2MPa，反冲时间为15s；再进行酸洗，盐酸的质量浓度为2.5％，酸洗温度为15℃，膜面流速为0.5m/s，跨膜压力为0.01MPa，酸洗时间为90min；采用压缩气体推动20℃的清水进行反冲，反冲压力为0.2MPa，反冲时间为15s。
清洗完毕后膜纯水通量为新膜纯水通量的27.5％。
实施例7
物料流向：原料液经板式预热器与蒸发冷凝水换热红后送入MVR蒸发结晶器(硝蒸发器)进行高温蒸发(100℃)可析出硫酸钠晶体。MVR蒸发器内晶浆经稠厚器器增稠缓冲后送离心机进行过滤，可得硫酸钠固体。过滤后母液送入单效真空蒸发器，在真空低温(60℃)情况下(盐蒸发器)进行蒸发结晶可析出氯化钠晶体。真空蒸发器内晶浆经稠厚器器增稠缓冲后送离心机进行过滤，可得氯化钠固体。过滤后母液送前级MVR蒸发结晶器继续蒸发，系统母液形成闭路循环。
由进料泵打入换热器内与蒸发器中蒸汽冷凝水进行热交换，预热后的原料进入蒸发器进行蒸发浓缩。
浓缩液进入分离器，在分离器中进行汽液分离。从分离器出来的二次蒸汽，进入MVR压缩系统。二次蒸汽经压缩机压缩后，温度升高到100℃左右，压缩后的蒸汽再进入蒸发室现物料进行热交换放出潜热，变成冷凝成水后排出冷凝水槽备用。
浓缩液及结晶和二次蒸汽进入分离器，在分离器中进行汽液及汽液分离。从分离器分离浓缩液和NaCI晶体，当达到设计要求后，由晶浆泵排出到离心机进行固液分离，结晶打包，母液回到浓缩液罐备用
蒸汽及冷凝水流向：MVR蒸发器蒸发出的二次蒸汽经过压缩机进行压缩后送本级加热室壳程做为热源对进料进行加热，同时自身冷凝为水，经冷凝水罐缓存后对进料进行预热。MVR蒸发器欠缺的热量由生蒸汽进行补充。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种地下卤水制备食用天然元素的方法，其特征是:步骤如下:
a用HVM膜过滤地下卤水,b利用MVR机械压缩技术脱钠，对地下卤水进行浓缩并产生蒸馏水,c利用双膜法分别对产生的蒸馏水和地下卤水进行精制，d利用精制后的地下卤水和纯净水配制成相应的浓缩液,该浓缩液中富含食用天然元素；
步骤如下：
对HVM膜进行清洗，首先采用压缩气体推动20℃的清水进行反冲，反冲压力为0.2MPa，反冲时间为15s；再进行酸洗，盐酸的质量浓度为2.5％，酸洗温度为15℃，膜面流速为0.5m/s，跨膜压力为0.01MPa，酸洗时间为90min；使用膜清洗剂进行清洗，跨膜压差为0.05MPa，膜面流速为0.5m/s，清洗温度为15℃，清洗时间为360min；采用压缩气体推动20℃的清水进行反冲，反冲压力为0.2MPa，反冲时间为15s；清洗完毕后膜纯水通量恢复为新膜纯水通量的99.8％；
一种膜清洗剂的组成及含量如下：
2.根据权利要求1的一种地下卤水制备食用天然元素的方法，其特征是所述的一种膜清洗剂的组成及含量如下：
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