CN106495514B - 一种海砂淡化装置及其淡化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海砂淡化装置及其淡化方法，包括上方开口的淡化池、水平嵌设于淡化池的隔板，隔板与淡化池内壁紧密配合，隔板与淡化池内底面之间形成排水通道，淡化池底部开设有一排水口，排水口与排水通道相连通，排水口处配合套设有一排水管，排水管上设有第二电磁阀；隔板上均匀布设有若干个出水孔，隔板的下方由上至下叠设有若干层透水膜，淡化池的上方还设有淡水输入管，淡水输入管上设有第一电磁阀，淡化池上还设有液位传感器；液位传感器、第一电磁阀和第二电磁阀与控制单元电连。本发明的有益效果在于：通过智能控制淡水输入，保证海砂完全浸入淡水中，淡水液面高出海砂表面进行淡化，提高海砂淡化效果以及淡化效率。

Description

一种海砂淡化装置及其淡化方法

技术领域

本发明涉及海砂淡化领域，尤其涉及一种海砂淡化装置及其淡化方法。

背景技术

海砂，顾名思义就是海中的砂石，作为仅次于石油天然气的第二大海洋矿产，海砂有着众多用途，其中最主要的用途之一就是作为工程建设的原材料，因为海砂当中的盐分氯离子会侵蚀钢筋，给工程带来安全隐患。JGJ206-2010《海砂混凝土技术应用规范》规定用于配制混凝土的海砂应作淡化处理，我国现有标准中，氯离子含量的指标范围在0.01～0.06%之间。

国内外现有海砂淡化处理方法有：自然放置雨淋法、淡水冲洗（喷洒）法、淡水淘洗法、淡水浸泡法、综合法、机械法等。目前我国海砂淡化处理技术及其设备工艺总体上处于一个无序的状态，淡化后的海砂氯离子含量不稳定，不同生产线处理的海砂氯离子含量差异大，造成淡水资源浪费严重。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种海砂淡化装置及其淡化方法，提高淡化效果。

本发明解决技术问题所采用的方案是：一种海砂淡化装置，包括一上方开口的淡化池、水平嵌设于淡化池内下部用于放置海砂的隔板，所述隔板与淡化池内壁紧密配合，所述隔板与淡化池内底面之间形成一排水通道，所述淡化池底部开设有一排水口，所述排水口与排水通道相连通，所述排水口处配合套设有一排水管，所述排水管上设有一第二电磁阀；所述隔板上均匀布设有若干个出水孔，所述隔板的下方由上至下叠设有若干层用于分离海砂和氯离子的透水膜，所述淡化池的上方还设有一淡水输入管，所述淡水输入管上设有一用于调节淡水输入的第一电磁阀，所述淡化池上还设有一用于测量输入淡水液位的液位传感器；所述液位传感器、第一电磁阀和第二电磁阀与一控制单元电连。

进一步的，所述淡化池下部内壁沿周侧设有一向内凹的环槽，所述隔板对应嵌设于所述环槽内。

进一步的，所述隔板下方还设有一支撑板，所述支撑板周侧嵌设与环槽内，并且所述透水膜设置于隔板与支撑板之间，所述支撑板上均匀布设有若干用于出水的通孔，所述通孔与出水孔交错设置。

进一步的，所述淡化池的一侧还沿竖向开设有一进出砂口，所述进出砂口处滑动配合设有一升降闸门，所述升降闸门经一液压气缸驱动沿进出砂口上下升降，所述液压气缸与所述控制单元电连。

进一步的，所述淡水输入管的出水端延伸至淡水池内，所述淡水输入管的进水端延伸至淡化池外与一淡水储蓄桶相连通，所述淡水储蓄桶内还设有一抽水泵，所述抽水泵的出水端与所述淡水输入管的进水端相连通，所述抽水泵与所述控制单元电连。

进一步的，所述淡水输入管上还设有一水表，所述水表设置于淡水输入管的出水端与第一电磁阀之间。

进一步的，所述排水管一端与排水口相连通，另一端延伸至淡化池外与一排水桶相连通。

进一步的，还包括一抽水泵，所述抽水泵的进水端与排水管相连通，所述排水泵的输出端与排水桶相连通。

进一步的，所述控制单元为单片机或PLC控制单元。

本发明还提供一种如上述所述的海砂淡化装置及其淡化方法，包括以下步骤：

步骤S1:将海砂水平铺设于隔板上，海砂铺设厚度为H1，其中H1大于0；

步骤S2：关闭第二电磁阀，同时开启第一电磁阀，淡水经淡水输入管输入至淡化池，进行海砂初步淡化；

步骤S3：通过液位传感器监测淡水液面变化，使得输入的淡水液面高度高于海砂的铺设表面；

步骤S4：待输入的淡水液面高度达到特定高度H2后，其中H2大于H1，转入步骤S5，否则继续向淡化池中输入淡水；

步骤S5：将海砂在淡水中浸泡特定时间T，其中T大于0；

步骤S6：浸泡完成后，关闭第一电磁阀，同时开启第二电磁阀，位于海砂上方的淡水逐步向下渗入至海砂进行进一步淡化，后经排水通道流出；

步骤S7：待淡化池中的淡水经排水通道全部排出后，将淡化后海砂移出淡化池；

步骤S8：转入步骤S1，进行下一次淡化。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：为了达到更好的淡化海砂和分离海砂中氯离子的效果，本发明提供的淡化装置采用渗滤（diafiltration）法进行淡化，渗滤法的基本原理是：采用溶剂（如淡水）不断稀释而将氯离子逐渐乃至完全冲走的操作方法。本发明开始淡化时，先将一层以上的透水膜固定安装于隔板下方，然后将海砂铺设于隔板上方；由于透水膜对海砂颗粒和淡化水之间的选择性透过，氯离子则随着淡化水透过膜而被不断去除，提高了被截海砂和透过氯离子的分离度。可以根据输入淡水的液面高度，控制第一电磁阀，从而控制淡水的输入量，保证淡水高出海砂上表面特定高度后停止注水，输入的淡水量可以根据海砂的铺设厚度进行设置，通过水表测量输入的淡水量，提高海砂淡化的效果，通过控制单元调节第一电磁阀和第二电磁阀，更好的控制海砂淡化的效率。

在海砂淡化操作过程中，淡水不断稀释海砂中氯离子，当被处理海砂经过透水膜时，由于透水膜对海砂颗粒和淡水之间的选择性透过，氯离子则随着淡水透过透水膜而被不断去除，提高了海砂和氯离子的分离度。通过上述渗滤法与之前的淡水淘洗法、淡水浸泡法最大不同点是水和海砂不能完全搅拌混合，而是要求海砂体注水过程中当水注满海砂中空隙后，高于海砂上部的水一定要保持净水（不能搅浑），浸泡一段时间后进行初步淡化，然后进行经海砂底部进行排水，此时位于海砂上部的淡水一层一层地不断下渗，对海砂进行进一步的淡化，对于海砂颗粒来说不断有上层的淡化水来冲洗和稀释其表面的氯离子，开始时海砂颗粒表面的氯离子浓度会较高，然后被不断下渗的淡化水冲洗，表面的氯离子浓度就会越来越低，从而达到对海砂淡化的目的。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例的电路结构框图。

图中：1-淡化池；2-透水膜；3-液位传感器；4-淡水输入管；5-排水管；6-第一电磁阀；7-第二电磁阀；8-水表；9-淡水储蓄桶；10-排水桶；11-隔板；12-支撑板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1～2所示，本实施例的一种海砂淡化装置，包括一上方开口的淡化池1、水平嵌设于淡化池1内下部用于放置海砂的隔板11，所述隔板11与淡化池1内壁紧密配合，所述隔板11与淡化池1内底面之间形成一排水通道，所述淡化池1底部开设有一排水口，所述排水口与排水通道相连通，所述排水口处配合套设有一排水管5，所述排水管5上设有一第二电磁阀7；所述隔板11上均匀布设有若干个出水孔，所述隔板11的下方由上至下叠设有若干层用于分离海砂和氯离子的透水膜2，所述淡化池1的上方还设有一淡水输入管4，所述淡水输入管4上设有一用于调节淡水输入的第一电磁阀6，所述淡化池1上还设有一用于测量输入淡水液位的液位传感器3；所述液位传感器3、第一电磁阀6和第二电磁阀7与一控制单元电连。

从上述可知，本发明的有益效果在于：根据输入淡水的液面高度，控制第一电磁阀6，从而控制淡水的输入量，保证淡水保持高出海砂上表面特定高度，提高海砂淡化的效果。所述的液位传感器3可以为光电式液位传感器3或者超声波液位传感器3，用于测量淡水液位的高低变化，根据海砂铺设的高度改变输入淡水量。所述的透水膜2可以用土工布进行过滤。所述排水通道内还可以设置于支撑板12上通孔对应的沟槽，进行集中排水，提高排水效率。

在本实施例中，所述淡化池1下部内壁沿周侧设有一向内凹的环槽，所述隔板11对应嵌设于所述环槽内。将隔板11、支撑板12以及透水膜2均设置于环槽内，安装简单方法，稳定性好。

在本实施例中，所述隔板11下方还设有一支撑板12，所述支撑板12周侧嵌设与环槽内，并且所述透水膜2设置于隔板11与支撑板12之间，所述支撑板12上均匀布设有若干用于出水的通孔，所述通孔与出水孔交错设置。

在本实施例中，所述淡化池1的一侧还沿竖向开设有一进出砂口，所述进出砂口处滑动配合设有一升降闸门，所述升降闸门经一液压气缸驱动沿进出砂口上下升降，所述液压气缸与所述控制单元电连。通过进出砂口可以实现通过铲车进行装砂或者人工装砂，装砂完成后，降下升降闸门，保证淡化池1的密封性；待海砂淡化完成之后，升上升降闸门，通过铲车或人工将淡化后的海砂移出淡化池，提高整体的工作效率。

在本实施例中，所述淡水输入管4的出水端延伸至淡水池内，所述淡水输入管4的进水端延伸至淡化池1外与一淡水储蓄桶9相连通，所述淡水储蓄桶9内还设有一抽水泵，所述抽水泵的出水端与所述淡水输入管4的进水端相连通，所述抽水泵与所述控制单元电连。

在本实施例中，所述淡水输入管4上还设有一水表8，所述水表8设置于淡水输入管4的出水端与第一电磁阀6之间。

在本实施例中，所述排水管5一端与排水口相连通，另一端延伸至淡化池1外与一排水桶10相连通。

在本实施例中，还包括一抽水泵，所述抽水泵的进水端与排水管5相连通，所述排水泵的输出端与排水桶10相连通。

在本实施例中，所述控制单元为单片机或PLC控制单元。

本发明还提供一种如上述所述的海砂淡化装置及其淡化方法，包括以下步骤：

步骤S1:将海砂水平铺设于隔板11上，海砂铺设厚度为H1，其中H1大于0；

步骤S2：关闭第二电磁阀7，同时开启第一电磁阀6，淡水经淡水输入管4输入至淡化池1，进行海砂初步淡化；

步骤S3：通过液位传感器3监测淡水液面变化，使得输入的淡水液面高度高于海砂的铺设表面；

步骤S4：待输入的淡水液面高度达到特定高度H2后，其中H2大于H1，转入步骤S5，否则继续向淡化池1中输入淡水；

步骤S5：将海砂在淡水中浸泡特定时间T，其中T大于0；

步骤S6：浸泡完成后，关闭第一电磁阀6，同时开启第二电磁阀7，位于海砂上方的淡水逐步向下渗入至海砂进行进一步淡化，后经排水通道流出；

步骤S7：待淡化池1中的淡水经排水通道全部排出后，将淡化后海砂移出淡化池1；

步骤S8：转入步骤S1，进行下一次淡化。

在实际淡化过程中发现在注水过程中上部淡水区接近海砂表面3-5cm区间不可避免会有水砂浑浊区，这部分淡水含有少量海砂释放出的氯离子，另外海砂体表面多少会存在着高低差，这部分的淡水区都属于过渡区。淡化过程中下渗的淡水不是绝对往海砂体垂直方向流出，而是跟海砂体各部位的密实度、渗透性、底部排水口设置的位置有关，通过试验测试，发现当海砂上部淡水高度低于30cm时，淡化后的海砂氯离子测试值离散性较大，均质性差。一般来说浸泡时间越长海砂中氯离子释放越充分，浸泡时间过长不利于淡化池1的周转，影响生产效益。通过试验研究：浸泡时间低于30分钟，海砂中的氯离子释放不够充分；浸泡时间达到30分钟以上时，海砂中的氯离子释放较为充分，氯离子含量测试值相对稳定。试验研究表明，采用渗滤法技术对海砂进行淡化处理，淡化后海砂中氯离子含量随着水砂比的增大而减小，当淡水和海砂的质量比大于0.5时，氯离子含量的下降趋势开始减缓。当淡水和海砂的质量比在0.5~0.7时，已可以将海砂中的氯离子含量降低到0.001~0.003%，比目前我国有关规范要求低十几倍。因此，在步骤S2中，通过第一电磁阀根据海砂装入的质量控制淡水的输入量，实现将淡水和海砂的质量比控制在0.5~0.7，提高海砂的淡化效率。

综上所述，本发明提供的一种海砂淡化装置及其淡化方法，操作方便，提高了海砂淡化效果和淡化效率。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海砂淡化装置，其特征在于：包括一上方开口的淡化池、水平嵌设于淡化池内下部用于放置海砂的隔板，所述隔板与淡化池内壁紧密配合，所述隔板与淡化池内底面之间形成一排水通道，所述淡化池底部开设有一排水口，所述排水口与排水通道相连通，所述排水口处配合套设有一排水管，所述排水管上设有一第二电磁阀；所述隔板上均匀布设有若干个出水孔，所述隔板的下方由上至下叠设有若干层用于分离海砂和氯离子的透水膜，所述淡化池的上方还设有一淡水输入管，所述淡水输入管上设有一用于调节淡水输入的第一电磁阀，所述淡化池上还设有一用于测量输入淡水液位的液位传感器；所述液位传感器、第一电磁阀和第二电磁阀与一控制单元电连；所述淡化池的一侧还沿竖向开设有一进出砂口，所述进出砂口处滑动配合设有一升降闸门，所述升降闸门经一液压气缸驱动沿进出砂口上下升降，所述液压气缸与所述控制单元电连。

2.根据权利要求1所述的一种海砂淡化装置，其特征在于：所述淡化池下部内壁沿周侧设有一向内凹的环槽，所述隔板对应嵌设于所述环槽内。

3.根据权利要求2所述的一种海砂淡化装置，其特征在于：所述隔板下方还设有一支撑板，所述支撑板周侧嵌设于环槽内，并且所述透水膜设置于隔板与支撑板之间，所述支撑板上均匀布设有若干用于出水的通孔，所述通孔与出水孔交错设置。

4.根据权利要求1所述的一种海砂淡化装置，其特征在于：所述淡水输入管的出水端延伸至淡化池内，所述淡水输入管的进水端延伸至淡化池外与一淡水储蓄桶相连通，所述淡水储蓄桶内还设有一抽水泵，所述抽水泵的出水端与所述淡水输入管的进水端相连通，所述抽水泵与所述控制单元电连。

5.据权利要求4所述的一种海砂淡化装置，其特征在于：所述淡水输入管上还设有一水表，所述水表设置于淡水输入管的出水端与第一电磁阀之间。

6.根据权利要求1所述的一种海砂淡化装置，其特征在于：所述排水管一端与排水口相连通，另一端延伸至淡化池外与一排水桶相连通。

7.根据权利要求6所述的一种海砂淡化装置，其特征在于：还包括一抽水泵，所述抽水泵的进水端与排水管相连通，所述排水泵的输出端与排水桶相连通。

8.根据权利要求1所述的一种海砂淡化装置，其特征在于：所述控制单元为单片机或PLC控制单元。

9.一种采用如权利要求1-8任一项所述的海砂淡化装置的淡化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1:将海砂水平铺设于隔板上，海砂铺设厚度为H1，其中H1大于0；

步骤S2：关闭第二电磁阀，同时开启第一电磁阀，淡水经淡水输入管输入至淡化池，进行海砂初步淡化；

步骤S3：通过液位传感器监测淡水液面变化，使得输入的淡水液面高度高于海砂的铺设表面；

步骤S4：待输入的淡水液面高度达到特定高度H2后，其中H2大于H1，转入步骤S5，否则继续向淡化池中输入淡水；

步骤S5：将海砂在淡水中浸泡特定时间T，其中T大于0；

步骤S6：浸泡完成后，关闭第一电磁阀，同时开启第二电磁阀，位于海砂上方的淡水逐步向下渗入至海砂进行进一步淡化，后经排水通道流出；

步骤S7：待淡化池中的淡水经排水通道全部排出后，将淡化后海砂移出淡化池；

步骤S8：转入步骤S1，进行下一次淡化。