CN106977020B - 苦咸水处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种苦咸水处理系统，其包括浓水泵、浓差电池、废液箱、淡水箱、反渗透装置和控制箱，浓水泵的出水口通过浓水管与浓差电池的浓水室连通，浓差电池的出水管通过废水管与废液箱顶部连通，废液箱底部通过反渗透管与反渗透装置的内筒体内部连通；反渗透装置的外筒体通过淡水管与浓差电池的淡水室连通，淡水泵与淡水补水电磁阀之间的淡水管通过储水管与淡水箱连通。优点：与传统的苦咸水处理工艺相比，该系统进行了两次浓缩脱盐，提高苦咸水利用率，节约能源；在对苦咸水进行处理的同时浓差电池能够持续正常发电，在消耗能源的同时产生电能，改变了传统苦咸水处理过程仅耗能不产能的特点，有效降低了处理过程成本。

Description

苦咸水处理系统
技术领域：
本发明涉及水处理技术领域，具体地说涉及一种苦咸水处理系统。
背景技术：
苦咸水是一类由于矿化度较高而无法直接利用的劣质地下水，通常，我们把矿化度大于等于1.0g/L的水称之为苦咸水，其形成与气候条件、地形地貌、构造运动、人类活动等因素有较大关系。我国苦咸水可开采量约200亿m3/a，因此，利用苦咸水淡化，以提供安全、可靠的生产、生活用水，是缓解水危机的主要途径之一。目前，苦咸水的处理方法有反渗透、电渗析、纳滤、蒸馏等，但是在处理苦咸水的同时会消耗大量的电能，处理成本较高，且大多是对苦咸水进行了一次处理，废水比例较高，苦咸水的利用率较低，浪费能源。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种能够有效提高苦咸水利用率、降低处理成本的苦咸水处理系统。
本发明由如下技术方案实施：苦咸水处理系统，其包括浓水泵、浓差电池、废液箱、淡水箱、反渗透装置和控制箱，所述浓水泵的出水口通过浓水管与所述浓差电池的浓水室连通，所述浓差电池的出水管通过废水管与所述废液箱连通，所述废液箱通过反渗透管与所述反渗透装置的内筒体内部连通，在所述反渗透管上设有增压泵；所述反 渗透装置的外筒体通过淡水管与所述浓差电池的淡水室连通，在所述淡水管上设有淡水补水电磁阀，所述淡水补水电磁阀与所述反渗透装置之间的所述淡水管上设有淡水泵，所述淡水泵与所述淡水补水电磁阀之间的所述淡水管通过储水管与所述淡水箱连通；所述控制箱的控制器与所述浓水泵、所述增压泵、所述淡水补水电磁阀、所述淡水泵连接，所述控制器控制所述浓水泵、所述增压泵、所述淡水补水电磁阀、所述淡水泵的启闭。
所述浓差电池包括壳体，在所述壳体内部均匀的间隔设有离子交换膜；所述离子交换膜将所述壳体分割成间隔设置的所述浓水室和所述淡水室；每个所述淡水室两侧的所述离子交换膜均为阳离子交换膜或阴离子交换膜；在由阳离子交换膜构成的所述淡水室内设有阳极，在由阴离子交换膜构成的所述淡水室内设有阴极；所述浓水室一侧的所述离子交换膜为阴离子交换膜，所述浓水室另一侧的所述离子交换膜为阳离子交换膜；在每个所述浓水室和所述淡水室的底部均设有所述出水管，在所述出水管上设有排废电磁阀，所述排废电磁阀与所述控制器连接，所述控制器控制所述排废电磁阀的启闭。
其还包括蓄电池，所述阳极通过导线与所述蓄电池的正极连接，所述阴极通过导线与所述蓄电池的负极连接。
所述反渗透装置包括所述外筒体，在所述外筒体内部设有由半透膜制成的所述内筒体；在所述外筒体外部设有排废泵和离子浓度检测仪，所述排废泵的进水口通过排废管与所述内筒体内部连通，所述离子浓度检测仪的检测探头至于所述内筒体内部；所述排废泵和所述离 子浓度检测仪均与所述控制器连接，所述控制器控制所述排废泵的启闭。
所述控制箱包括箱体、设置在所述箱体内部所述控制器和设置在所述箱体侧壁上的显示频和调控按钮，所述显示频和所述调控按钮与所述控制器连接。
所述控制器为PLC或单片机。
本发明的优点：结构简单，使用方便，自动化程度高；该系统对苦咸水进行了两次浓缩脱盐，增强了苦咸水处理效果，提高了苦咸水利用率，节约能源；在对苦咸水进行处理的同时浓差电池能够持续正常发电，在消耗能源的同时产生电能，改变了传统苦咸水处理过程仅耗能不产能的特点，有效降低了处理成本。
附图说明：
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的连接示意图。
浓水泵1、浓差电池2、废液箱3、淡水箱4、反渗透装置5、控制箱6、浓水管7、废水管8、反渗透管9、增压泵10、淡水管11、淡水补水电磁阀12、淡水泵13、储水管14、壳体21、离子交换膜22、浓水室23、淡水室24、阳极25、导线26、出水管27、排废电磁阀28、蓄电池29、阴极210、外筒体51、内筒体52、排废泵53、离子浓度检测仪54、排废管55、箱体61、控制器62、显示频63、调控按钮64。
具体实施方式：
如图1和图2所示，苦咸水处理系统，其包括浓水泵1、浓差电池2、废液箱3、淡水箱4、反渗透装置5和控制箱6，浓水泵1的出水口通过浓水管7与浓差电池2的浓水室23连通，浓差电池2包括壳体21，在壳体21内部均匀的间隔设有离子交换膜22；离子交换膜22将壳体21分割成间隔设置的浓水室23和淡水室24；每个淡水室24两侧的离子交换膜22均为阳离子交换膜或阴离子交换膜；在由阳离子交换膜构成的淡水室24内设有阳极25，在由阴离子交换膜构成的淡水室24内设有阴极210；其还包括蓄电池29，阳极25通过导线26与蓄电池29的正极连接，阴极210通过导线26与蓄电池29的负极连接；浓水室23一侧的离子交换膜22为阴离子交换膜，浓水室23另一侧的离子交换膜22为阳离子交换膜；浓水室23与淡水室24中的阴离子透过阴离子交换膜运动到相邻的阴极210、阳离子则透过阳离子交换膜运动到相邻的阳极25形成稳定的电势差，淡水室24中的中性溶液分别由阳极25和阴极210表面的氧化还原反应维持，当外接蓄电池29，电子由蓄电池29的负极运动到正极形成电流；浓差电池发电过程基本无污染物产生，符合人类对新能源开发所倡导的绿色理念；在每个浓水室23和淡水室24的底部均设有出水管27，在出水管27上设有排废电磁阀28，排废电磁阀28与控制器62连接，控制器62控制排废电磁阀28的启闭；浓差电池2的出水管27通过废水管8与废液箱3连通，废液箱3通过反渗透管9与反渗透装置5的内筒体52内部连通，在反渗透管9上设有增压泵10；反渗透装置5包括外筒体51，在外筒51体内部设有由半透膜制成的内筒体52； 废液箱3内的废液被增压泵10泵入到内筒体52内部；外筒体51内部的淡水会自然的透过半透膜内筒体52进入到内筒体52内，此时内筒体52内部液体液面高于外筒体51内的液面，形成渗透压力差；通过增压泵10给内筒体52内液体施加大于渗透压力差的压力时，内筒体52内的溶剂(淡水)透过半透膜内筒体52进入到外筒体51内部，从而达到进一步脱盐的目的；在外筒体51外部设有排废泵53和离子浓度检测仪54，排废泵53的进水口通过排废管55与内筒体52内部连通，离子浓度检测仪54的检测探头至于内筒体52内部；排废泵53和离子浓度检测仪54均与控制器62连接，离子浓度检测仪54将检测到的离子浓度信号发送到控制器，控制器62控制排废泵53的启闭；反渗透装置5的外筒体51通过淡水管11与浓差电池2的淡水室24连通，在淡水管11上设有淡水补水电磁阀12，淡水补水电磁阀12与反渗透装置5之间的淡水管11上设有淡水泵13，淡水泵13与淡水补水电磁阀12之间的淡水管11通过储水管14与淡水箱4连通；控制箱6包括箱体61、设置在箱体61内部控制器62和设置在箱体61侧壁上的显示频63和调控按钮64，控制器62为单片机；显示频63和调控按钮64与控制器62连接，通过调节调控按钮64可设置浓差电池2的反应时间；控制箱6的控制器62与浓水泵1、增压泵10、淡水补水电磁阀12、淡水泵13连接，控制器62控制浓水泵1、增压泵10、淡水补水电磁阀12、淡水泵13的启闭。
工作原理：系统启动前，向各个淡水室24和向内筒体52外部的外筒体51内注入适量淡水，通过管路将浓水泵1的进水口与浓水水 源连接；按下启动按钮，此时排废电磁阀28、增压泵10、淡水泵13处于关闭状态，浓水泵1、淡水补水电磁阀12处于打开状态，浓水泵1能够将浓水泵入到浓水室23内，直至各个浓水室23被注满浓水时，浓水泵1停止工作；此时，蓄电池29(耗电原件)接通，浓水室23与淡水室24内的电子发生运动形成电流，并将电流储存(利用)；当到达设定时间且浓差电池2内产生的电流较弱时，排废电磁阀28、增压泵10、淡水泵13打开，浓差电池2反应产生的废液可被增压泵10泵入到内筒体52内部，内筒体52内的溶剂(淡水)在增压泵10的作用下透过半透膜内筒体52进入到外筒体51内部，淡水泵13可将外筒体51内的溶剂(淡水)泵出，由淡水泵13泵出的溶剂(淡水)一部分经淡水管11、储水管14进入淡水箱4供人们使用，另一部分经淡水管11进入淡水室24，直至淡水室24注满淡水时，淡水补水电磁阀12、排废电磁阀28、淡水泵13和增压泵10关闭，浓水泵1启动，浓水泵1再次将浓水泵入到浓水室23内，系统进入下一个循环；在苦咸水处理系统运行过程中，当离子浓度检测仪54检测到内筒体52内废液的离子浓度超过设定的上限值时，排废泵53开启将内筒体52内的废液排出，直至离子浓度低于设定的下限值时，排废泵53停止工作。经过多次实验，测得苦咸水经过该系统处理效果见表1：
表1：单位体积苦咸水经过反渗透处理与改用此装置处理效果对比
处理方式 传统反渗透处理 苦咸水处理系统
进水电导率(μS/cm) 704 704
出水电导率(μS/cm) 14 3.12
初始浓度(g/L) 10 10
处理后的浓度(g/L) 0.300 0.125
<![CDATA[能耗(KWh/m<sup>3</sup>)]]> 0.59 0.59 
注：实验温度为298k，压强为121KPa。

Claims (3)

1.苦咸水处理系统，其特征在于，其包括浓水泵、浓差电池、废液箱、淡水箱、反渗透装置和控制箱，所述浓水泵的出水口通过浓水管与所述浓差电池的浓水室连通，所述浓差电池的出水管通过废水管与所述废液箱连通，所述废液箱通过反渗透管与所述反渗透装置的内筒体内部连通，在所述反渗透管上设有增压泵；所述反渗透装置的外筒体通过淡水管与所述浓差电池的淡水室连通，在所述淡水管上设有淡水补水电磁阀，所述淡水补水电磁阀与所述反渗透装置之间的所述淡水管上设有淡水泵，所述淡水泵与所述淡水补水电磁阀之间的所述淡水管通过储水管与所述淡水箱连通；所述控制箱的控制器与所述浓水泵、所述增压泵、所述淡水补水电磁阀、所述淡水泵连接，所述控制器控制所述浓水泵、所述增压泵、所述淡水补水电磁阀、所述淡水泵的启闭；
所述浓差电池包括壳体，在所述壳体内部均匀的间隔设有离子交换膜；所述离子交换膜将所述壳体分割成间隔设置的所述浓水室和所述淡水室；每个所述淡水室两侧的所述离子交换膜均为阳离子交换膜或阴离子交换膜；在由阳离子交换膜构成的所述淡水室内设有阳极，在由阴离子交换膜构成的所述淡水室内设有阴极；所述浓水室一侧的所述离子交换膜为阴离子交换膜，所述浓水室另一侧的所述离子交换膜为阳离子交换膜；在每个所述浓水室和所述淡水室的底部均设有所述出水管，在所述出水管上设有排废电磁阀，所述排废电磁阀与所述控制器连接，所述控制器控制所述排废电磁阀的启闭；
其还包括蓄电池，所述阳极通过导线与所述蓄电池的正极连接，所述阴极通过导线与所述蓄电池的负极连接；
所述反渗透装置包括所述外筒体，在所述外筒体内部设有由半透膜制成的所述内筒体；在所述外筒体外部设有排废泵和离子浓度检测仪，所述排废泵的进水口通过排废管与所述内筒体内部连通，所述离子浓度检测仪的检测探头置于所述内筒体内部；所述排废泵和所述离子浓度检测仪均与所述控制器连接，所述控制器控制所述排废泵的启闭。
2.根据权利要求1所述的苦咸水处理系统，其特征在于，所述控制箱包括箱体、设置在所述箱体内部的所述控制器和设置在所述箱体侧壁上的显示屏和调控按钮，所述显示屏和所述调控按钮与所述控制器连接。
3.根据权利要求2所述的苦咸水处理系统，其特征在于，所述控制器为PLC或单片机。
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