[发明专利]咸水自然淡化装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于水资源高效利用领域，尤其涉及一种咸水自然淡化装置及其使用方法。

背景技术

我国是一个严重缺水的国家，人均占有水资源量约2400m³，仅为全球人均水量的1/4，而且时空分布不均匀，水环境污染较严重，原生劣质水分布面积广，尤其是西北干旱内陆地区，由于降水稀少，蒸发强烈，水资源天然匮乏，作为主要供水水源的地下水，普遍含盐、含氟量高，大部分地区又没有可替代的淡水资源。

目前咸水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法和反渗透法。a.蒸馏法就是把苦咸水加热使之沸腾蒸发，再把蒸汽冷凝成淡水的过程。蒸馏法是最早采用的淡化法，主要有多效蒸发、多级闪蒸、压气蒸馏、膜蒸馏等方法，其主要优点是设备结构简单、操作容易、所得淡水水质好，特别适合于淡化高浓度苦咸水和海水。但由于此种方法淡化过程中部分水不断浓缩，易在设备传热面上析出一些难溶盐类，形成垢物，对设备的腐蚀较严重些，因而限制了其工业化应用。b.电渗析法简称ED(Electrodialysis)，是利用离子交换膜在电场作用下分离盐水中的阴、阳离子，从而使淡水室中盐分浓度降低而得到淡水的一种膜分离技术。其工作原理是在外加直流电场的作用下，水中的离子作定向迁移，通过选择透过性的离子交换膜(阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过)以达到除盐目的。该方法具有工艺简单、除盐率高、制水成本低、操作方便、电极可以再生后重复使用、不污染环境等主要优点。电渗析过程的能耗与给水含盐量有密切关系，给水含盐量越高，能耗越大。苦咸水中离子的初始浓度对去除效果影响显著，但随着初始浓度的升高，去除率不断下降。因此，电渗析法比较适合低盐苦咸水的淡化，所以其在苦咸水淡化工程中的应用也受到了局限。c.反渗透法，是利用反渗透膜选择性的只能透过溶剂(通常是水)而截留离子物质的性质，以膜两侧静压差为推动力，克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而实现对液体混合物进行分离的膜过程。反渗透法可以从水中除去90％以上的溶解性盐类和99％以上的胶体微生物及有机物等。与其它水处理方法相比具有无相态变化、常温操作、设备简单、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、适应范围广、除盐率高和运行费用低等优点。尤其以风能、太阳能作动力的反渗透净化苦咸水装置，更是解决无电和常规能源短缺地区人们生活用水的既经济又可靠的途径。但反渗透应用于苦咸水的淡化也存在局限性，首先反渗透是一种广谱分离方法，产水为纯水，而纯水不能作为优质饮用水。其次，高运行压力带来较高的成本和运行费用。另外，预处理要求严格，系统庞杂。除以上3种方法外，离子交换法及改进型离子交换法(CARIX工艺)目前也得到了人们的关注。

前人对咸水淡化方法及装置进行了大量的研究，但这些研究主要集中在咸水淡化作为饮用水方面，规模较小，且需一定设备及能耗。针对咸水淡化作为灌溉用水的研究较少，且针对利用我国北方地区冬季咸水自然结冰进行咸水淡化装置的研究更未见涉及。

发明内容

本发明提供一种咸水自然淡化装置及其使用方法，它是针对滨海盐碱地区淡水资源比较缺乏，咸水资源却非常丰富，但利用率低，现有的咸水淡化方法成本高，不适于大面积农业及绿化用水的现状，发明一种利用冬季咸水自然结冰淡化咸水的装置，该发明可以有效解决盐碱区淡水资源缺乏的问题，提高咸水的利用率，降低咸水淡化成本，适于盐碱地区春旱时期农业灌溉及绿化用水。

本发明为实现以上目的，是通过以下技术方案实现的，

一种咸水自然淡化装置其特征如下：

1)蓄水池：

在农田边修建混凝土结构咸水池，水池大小可根据用水量的多少确定，一般面积100-200平米，池深1.2-1.5米；

2)渗滤层：

在水池底部铺设粗沙和砾石，厚度10-15cm；

3)排水管：

水池底部最低处安装排水管，管径8-10cm，通向池壁外侧，末端连接流量计及阀门。

所述蓄水池，底部及内壁四周做好防水，防止水分渗漏；底部坡度大于等于千分之三。

所述的咸水自然淡化装置的使用方法，其特征如下：

其使用方法为：

a.冬季将咸水泵入咸水池内，使咸水完全结冰。春季平均气温零度以上时，打开排水阀门，并在冰层上钻孔，平均每平米3-4个孔。冰层开始逐渐融化，将含盐量高的咸水先排出，然后关闭阀门。排水量依据原咸水矿化度确定。将咸水排出后，调节水质；

b.冬季采集咸水冰，将咸水冰堆积在蓄水池内，冰块开始融化时，打开排水管阀门，将高浓度咸水排出，关闭阀门。调节水质。