CN109293054A - 一种海洋生物提取系统及提取工艺 - Google Patents

Abstract

一种海洋生物提取系统，包括依次连接的原水一次过滤器、海水原水罐、多介质二次过滤处理器、隔膜式不锈钢纳米过滤塔、多级混合处理塔、淡水混合精密陶瓷膜过滤塔和淡水收集罐；其提取工艺，包括：原水一次过滤；多介质二次过滤；隔膜过滤塔过滤；多级混合处理；精密陶瓷膜过滤。设备内装多种分子筛物料，经过压力抹渣过产生分子互相吸分过程中，将海水微量物质多元化聚集分解吸复排除法，将微量元素提取，纳提取后，余水分离后，经过再次分离就是直饮水。

Description

一种海洋生物提取系统及提取工艺

技术领域

本发明涉及海水处理技术领域，具体为一种海洋生物提取系统及提取工艺。

背景技术

随着社会不断发展所带来的环境污染问题已成为制约发展的重要因素。其中水污染所带来的水资源短缺等问题，使人们对水污染的治理颇为重视。海水净化和淡化作为一种能高效获取淡水资源的方法，引起了广泛关注。

世界上淡水资源短缺，很多国家处于严重缺水的状态，为了人类的生产、生活，将海水淡化、净化，供人类使用，提供生存水源，是人类生存的需要。而且当人们出海时，船上的淡水用光之后，人们就会处于没有淡水供求的困境，人们过度缺水就会产生生命危险，而海水又不能直接饮用，需要净化、淡化后才能饮用。海水淡化主要是为了提供饮用水和农业用水，有时食用盐也会作为副产品被生产出来。海水淡化在中东地区很流行，在某些岛屿和船只上也被使用。因此海水净化淡化技术在当今社会的应用越来越广泛。由于地球上的污水、废渣、废油和化学物质源源不断地流入大海，对海水淡化前还要对海水进行净化处理。

伴随着工业技术的不断发展，自然资源不断被消耗，这一过程中对淡水资源的污染尤其突出，而我国又是一个缺水大国，为解决区域性缺水问题，消耗大量人力物力进行如南水北调等大型工程，可见我国缺水问题非常严重。我国的海岸线长达几千公里，对海水淡化是解决缺水问题的有效手段之一。但是，传统海水淡化设备存在诸多缺陷：处理效率低无法满足大量用水，存在难降解的有害物质，处理效果差无法直接饮用，因而还无法实现大规模推广应用。

然而目前传统的海水淡化法，如多效蒸馏、渗透膜、多级闪蒸等，都存在体积庞大、耗能高、碳排放量大、淡化效率低等问题。利用太阳能光蒸馏的海水淡化技术低碳环保，但多年来一直受限于较低的光热转换效率与相对高的成本而无法大规模应用。

海水中存在大量微生物、细菌和藻类。海水中细菌、藻类的繁殖和微生物的生长不仅会给取水设施带来许多麻烦，而且会直接影响海水淡化设备及工艺管道的正常运转。现有的海水净化设备体积比较大，且净化效率低，仍有很多的有害物质存在，所以需要对海水进行处理。

发明内容

本发明是一种海洋生物提取系统及提取工艺，不仅能得到高质量的淡水，而且可有效回收多种微量元素。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种海洋生物提取系统，包括原水一次过滤器、海水原水罐、多介质二次过滤处理器、隔膜式不锈钢纳米过滤塔、多级混合处理塔、微量元素收集器、废水收集罐、淡水混合精密陶瓷膜过滤塔和淡水收集罐；其特征在于：所述的原水一次过滤器、海水原水罐、多介质二次过滤处理器、隔膜式不锈钢纳米过滤塔、多级混合处理塔、淡水混合精密陶瓷膜过滤塔和淡水收集罐依次通过管路连接；所述的多级混合处理塔还连接废水收集罐；所述的多级混合处理塔与淡水混合精密陶瓷膜过滤塔均与微量元素收集器连接；所述的管路中设置有多个水泵。

所述的多级混合处理塔，从入水口到出水口依次设置有微孔除钠陶瓷材料、银离子软水陶瓷材料、微纳米复合陶瓷材料、碳酸钙陶瓷材料、分层式固液处理器、离子交换材料、多组份金属材料、混合非金属材料、纳米圭铁材料。

功能材料处理原理：

微孔除钠陶瓷材料：

采用离子交换树脂混床处理原理，阳树脂中的氢离子与水中钠离子交换,从而去除钠离子,阴树脂中的氢氧根与水中的阴离子（酸根）交换,从而降低水中含盐量,保持pH中性7.0-7.5。

银离子软水陶瓷材料：

采用离子交换法，沸石和离子交换剂虽然都不溶于水，但其中的钠离子和氢离子可与硬水中的钙、镁离子发生交换反应，使钙、镁离子被沸石、人造沸石、离子交换剂吸附而被除去。长期使用后失效的沸石和离子交换剂可以通过再生而重复使用，故此法是既经济又先进的软水法。

CaSO₄＋Na₂CO₃=CaCO₃↓＋Na₂SO₄

碳酸钙陶瓷材料：

碳酸钙滤料陶瓷吸附力强，具有多孔性、巨大表面积的固体全部溶化作用，而发生化学的、物理的反应。碳酸钙作为触媒剂和水作用时，物理的吸附是把触剂（介质）表面吸附的原子吸过来，成为+离子和-离子的作用，吸附作用受粒度、离子化、温度三个因素影响。化学的吸附是分子间的溶剂作用，使其分解成为+离子和-离子。分解中的原子、离子，被吸附在其他物质上。碳酸钙滤料的作用: 这种吸附有一个中子耦合和二个电子耦合，碳酸钙是二个电子耦合，保持很强的吸附作用、交换作用。

纳米圭铁材料：

纳米圭铁具有丰富的物理化学性质，可以快速还原水体中有机物、重金属等，具有优越的电化学、配位化学和氧化还原特性的纳米圭铁是应用于环境修复领域的第一代纳米材料。纳米圭铁为具有丰富的物理化学性质的环境纳米材料。在水体中会发生一系列的物理化学性质变化，引起材料本身以及水体的物理化学指标改变。

纳米圭铁性质活泼，电负性很大。电极电位Eo(Fe₂+/Fe)= -0.44V，具有较强的还原能力，可将金属活动顺序表中排于其后的金属置换出来并沉积在铁表面，还可以将氧化性较强的离子或化合物及某些有机物还原。

特点: （1）吸附力强所谓吸附乃是具有多孔性、巨大表面积的固体全部溶化作用，而发生化学的、物理的反应。碳酸钙作为触媒剂和水作用时，有下面两种情况：物理的吸附是把触剂（介质）表面吸附的原子吸过来，成为+离子和-离子的作用，吸附作用受粒度、离子化、温度三个因素影响。化学的吸附是分子间的溶剂作用，使其分解成为+离子和-离子。分解中的原子、离子，被吸附在其他物质上，故始终保持很强的吸附作用、交换作用。

一种海洋生物提取工艺，其特征在于包括下述步骤：

一、原水一次过滤：

该阶段由石英砂、活性炭保安过滤器组成，主要目的是去除原水中含有的泥沙、铁锈、胶体物质、悬浮物、异味、细菌、藻类；

二、多介质二次过滤：

该阶段的主要任务是将原水进行精过滤，为进入隔膜过滤塔做准备，保证在进入隔膜过滤塔之前达到一定的水质，以保护隔膜的使用效果和使用寿命；该过程为将原水箱的海水经过细砂，活性炭及精密过滤器的过滤，将水中的杂质，有机物，胶体，悬浮物、细菌、藻类等再次去除，防止这些颗粒杂质进入隔膜后堵塞；经过粗过滤，水质有了一定的提高，并允许进入下一个环节；

三、隔膜过滤塔过滤：

经过精过滤的水再经过隔膜即为一级处理，能够阻止Ga²⁺，Mg²⁺，Fe^-2，SO₄ ^-2，Cl^-1，Na⁺等大离子通过，为保证反渗透的效果和保护反渗透膜，必须向隔膜塔容器中不断加入阻垢剂，同时必须保证水温在25℃以上，（冬季使用蒸汽热交换器）并保证一定的水压，（使用立泵）在一定的压力下，含离子水被挤压通过隔膜，从而形成两种水，凡是通过隔膜的水即成品水进入下一个环节，而未经过隔膜的水被排出，经过一级隔膜处理的水再进入下一个环节—多级混合处理塔。

四、多级混合处理：

多级混合处理，采用多种材料分离水离子，其作用是进一步去除水中的盐分，（Ga²⁺，Mg^{2 +}，Fe^-2，SO₄ ^-2，Cl^-1，Na⁺等离子）使得水质进一步提高，经过多级处理后，水质电导率可以接近1MΩ.CM。经过预处理后，形成35%废水，65%淡水，部分水中微量元素可收集；

五、精密陶瓷膜过滤：

经过三级处理的65%淡水，其99%以上的离子已经被除去，但要想进一步提高水质，除去溶解在水中的微量元素和CO2，利用混合陶瓷膜吸附给水中的阴阳离子，分别透过阴阳离子陶瓷膜而被去除。形成淡水，少部分微量元素可回收，并得到最终的淡水。

本发明的优势与特点在于：

设备内装多种分子筛物料，经过压力抹渣过产生分子互相吸分过程中，将海水微量物质多元化聚集分解吸复排除法，将微量元素提取，纳提取后，余水分离后，经过再次分离就是直饮水。

附图说明

图1为本发明的系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明未述及的零部件，均系现有技术或标准产品，不再赘述。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例：

一种海洋生物提取系统，包括原水一次过滤器、海水原水罐、多介质二次过滤处理器、隔膜式不锈钢纳米过滤塔、多级混合处理塔、微量元素收集器、废水收集罐、淡水混合精密陶瓷膜过滤塔和淡水收集罐；其特征在于：所述的原水一次过滤器、海水原水罐、多介质二次过滤处理器、隔膜式不锈钢纳米过滤塔、多级混合处理塔、淡水混合精密陶瓷膜过滤塔和淡水收集罐依次通过管路连接；所述的多级混合处理塔还连接废水收集罐；所述的多级混合处理塔与淡水混合精密陶瓷膜过滤塔均与微量元素收集器连接；所述的管路中设置有多个水泵。

所述的多级混合处理塔，从入水口到出水口依次设置有微孔除钠陶瓷材料、银离子软水陶瓷材料、微纳米复合陶瓷材料、碳酸钙陶瓷材料、分层式固液处理器、离子交换材料、多组份金属材料、混合非金属材料、纳米圭铁材料。

一种海洋生物提取工艺，其特征在于包括下述步骤：

一、原水一次过滤：

该阶段由石英砂、活性炭保安过滤器组成，主要目的是去除原水中含有的泥沙、铁锈、胶体物质、悬浮物、异味、细菌、藻类；

二、多介质二次过滤：

该阶段的主要任务是将原水进行精过滤，为进入隔膜过滤塔做准备，保证在进入隔膜过滤塔之前达到一定的水质，以保护隔膜的使用效果和使用寿命；该过程为将原水箱的海水经过细砂，活性炭及精密过滤器的过滤，将水中的杂质，有机物，胶体，悬浮物、细菌、藻类等再次去除，防止这些颗粒杂质进入隔膜后堵塞；经过粗过滤，水质有了一定的提高，并允许进入下一个环节；

三、隔膜过滤塔过滤：

经过精过滤的水再经过隔膜即为一级处理，能够阻止Ga²⁺，Mg²⁺，Fe^-2，SO₄ ^-2，Cl^-1，Na⁺等大离子通过，为保证反渗透的效果和保护反渗透膜，必须向隔膜塔容器中不断加入阻垢剂，同时必须保证水温在25℃以上，（冬季使用蒸汽热交换器）并保证一定的水压，（使用立泵）在一定的压力下，含离子水被挤压通过隔膜，从而形成两种水，凡是通过隔膜的水即成品水进入下一个环节，而未经过隔膜的水被排出，经过一级隔膜处理的水再进入下一个环节—多级混合处理塔。

四、多级混合处理：

多级混合处理，采用多种材料分离水离子，其作用是进一步去除水中的盐分，（Ga²⁺，Mg^{2 +}，Fe^-2，SO₄ ^-2，Cl^-1，Na⁺等离子）使得水质进一步提高，经过多级处理后，水质电导率可以接近1MΩ.CM。经过预处理后，形成35%废水，65%淡水，部分水中微量元素可收集；

五、精密陶瓷膜过滤：

经过三级处理的65%淡水，其99%以上的离子已经被除去，但要想进一步提高水质，除去溶解在水中的微量元素和CO2，利用混合陶瓷膜吸附给水中的阴阳离子，分别透过阴阳离子陶瓷膜而被去除。形成淡水，少部分微量元素可回收，并得到最终的淡水。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明的创造宗旨的情况下，不经创造者的允许设计出与该技术方案相似的结构方案与实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种海洋生物提取系统，包括原水一次过滤器、海水原水罐、多介质二次过滤处理器、隔膜式不锈钢纳米过滤塔、多级混合处理塔、微量元素收集器、废水收集罐、淡水混合精密陶瓷膜过滤塔和淡水收集罐；其特征在于：所述的原水一次过滤器、海水原水罐、多介质二次过滤处理器、隔膜式不锈钢纳米过滤塔、多级混合处理塔、淡水混合精密陶瓷膜过滤塔和淡水收集罐依次通过管路连接；所述的多级混合处理塔还连接废水收集罐；所述的多级混合处理塔与淡水混合精密陶瓷膜过滤塔均与微量元素收集器连接；所述的管路中设置有多个水泵；所述的多级混合处理塔，从入水口到出水口依次设置有微孔除钠陶瓷材料、银离子软水陶瓷材料、微纳米复合陶瓷材料、碳酸钙陶瓷材料、分层式固液处理器、离子交换材料、多组份金属材料、混合非金属材料、纳米圭铁材料。

2.一种海洋生物提取工艺，其特征在于包括下述步骤：

一、原水一次过滤：

该阶段由石英砂、活性炭保安过滤器组成，主要目的是去除原水中含有的泥沙、铁锈、胶体物质、悬浮物、异味、细菌、藻类；

二、多介质二次过滤：

该阶段的主要任务是将原水进行精过滤，为进入隔膜过滤塔做准备，保证在进入隔膜过滤塔之前达到一定的水质，以保护隔膜的使用效果和使用寿命；该过程为将原水箱的海水经过细砂，活性炭及精密过滤器的过滤，将水中的杂质，有机物，胶体，悬浮物、细菌、藻类等再次去除，防止这些颗粒杂质进入隔膜后堵塞；经过粗过滤，水质有了一定的提高，并允许进入下一个环节；

三、隔膜过滤塔过滤：

经过精过滤的水再经过隔膜即为一级处理，能够阻止Ga²⁺，Mg²⁺，Fe^-2，SO₄ ^-2，Cl^-1，Na⁺等大离子通过，为保证反渗透的效果和保护反渗透膜，必须向隔膜塔容器中不断加入阻垢剂，同时必须保证水温在25℃以上，（冬季使用蒸汽热交换器）并保证一定的水压，（使用立泵）在一定的压力下，含离子水被挤压通过隔膜，从而形成两种水，凡是通过隔膜的水即成品水进入下一个环节，而未经过隔膜的水被排出，经过一级隔膜处理的水再进入下一个环节—多级混合处理塔；

四、多级混合处理：

多级混合处理，采用多种材料分离水离子，其作用是进一步去除水中的盐分，（Ga²⁺，Mg^{2 +}，Fe^-2，SO₄ ^-2，Cl^-1，Na⁺等离子）使得水质进一步提高，经过多级处理后，水质电导率可以接近1MΩ.CM，经过预处理后，形成35%废水，65%淡水，部分水中微量元素可收集；

五、精密陶瓷膜过滤：

经过三级处理的65%淡水，其99%以上的离子已经被除去，但要想进一步提高水质，除去溶解在水中的微量元素和CO2，利用混合陶瓷膜吸附给水中的阴阳离子，分别透过阴阳离子陶瓷膜而被去除，形成淡水，少部分微量元素可回收，并得到最终的淡水。