一種超純水制備裝置及其超純水制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超純水制備裝置及其超純水制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人類對(duì)資源的需求越來(lái)越大，自然資源本身所受的破壞和污染越來(lái)越大，淡水的供應(yīng)量日益緊張。除了資源性缺水之外，水質(zhì)性缺水地區(qū)日益擴(kuò)大，如何從海水，苦咸水或者其他廢水內(nèi)獲取可供人類使用的淡水資源成為人類目前需要解決的一個(gè)重大問(wèn)題。
[0003]目前主流的淡化技術(shù)主要有RO膜法滲透，電滲析，蒸餾等方式，蒸餾法以其來(lái)水質(zhì)量要求低，產(chǎn)水水質(zhì)高，耗能低等特點(diǎn)成為具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)路線。目前主要的蒸餾法淡化技術(shù)一般采用管殼式的換熱結(jié)構(gòu)，金屬需求量大，占地面積廣，設(shè)備笨重，而且不適用于對(duì)自重和占空有特殊要求的場(chǎng)所。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一是提供一種能源廣、啟動(dòng)快、產(chǎn)水高、水質(zhì)好、易拆卸清洗的超純水制備裝置。
[0005]本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種超純水制備裝置，包括殼體，所述殼體內(nèi)部通過(guò)一中隔板將殼體分隔成上腔和下腔，所述上腔內(nèi)設(shè)有一級(jí)淡水系統(tǒng)，所述下腔內(nèi)設(shè)有二級(jí)淡水系統(tǒng)，所述一級(jí)淡水系統(tǒng)包括橫向疊置的若干換熱板片，各相鄰換熱板片間交錯(cuò)形成第一換熱通道和第二換熱通道，所述第一換熱通道的上方設(shè)有集流通道一，所述集流通道一與冷水進(jìn)水管連通，所述第二換熱通道的下方設(shè)有集流通道二，所述集流通道二與熱媒進(jìn)口連接，所述第一換熱通道的下方和第二換熱通道的上方敞開(kāi)，所述第一換熱通道內(nèi)的中部分別設(shè)有布液成膜裝置，所述第二換熱通道內(nèi)的中部分別設(shè)有密封隔條將第二換熱通道分隔成上部通道和下部通道，所述上部通道的下側(cè)設(shè)有連通各通道的集流通道三，所述集流通道三與一級(jí)淡水出口連通，第二換熱通道的下部通道的上側(cè)設(shè)有連通各通道的集流通道四，所述集流通道四與熱媒出口連接，所述第一換熱通道的下方開(kāi)口與第二換熱通道的上方開(kāi)口之間設(shè)有連通腔，所述連通腔之間設(shè)有捕沫網(wǎng)；所述一級(jí)淡水出口與二級(jí)淡水進(jìn)水口連通。
[0006]為便于待蒸發(fā)的海水在換熱板片表面均勻成膜，所述布液成膜裝置包括固定設(shè)置在第一換熱通道的換熱板片之間的吸液金屬海綿，所述吸液金屬海綿與兩側(cè)的換熱板片之間分別通過(guò)密封膠條密封連接，所述密封膠條的相對(duì)面下側(cè)還對(duì)應(yīng)設(shè)有卡槽，所述卡槽內(nèi)卡裝有微孔金屬板，所述微孔金屬板與吸液金屬海綿緊密貼合，所述微孔金屬板上側(cè)的密封膠條上設(shè)有若干向外側(cè)延伸的導(dǎo)液微孔，所述換熱板片與密封膠條之間還設(shè)有與導(dǎo)液微孔連通的導(dǎo)液織物層。
[0007]為進(jìn)一步改進(jìn)本發(fā)明，所述換熱板片疊置在殼體的上腔中部一側(cè)，所述連通腔設(shè)置在上腔的另一側(cè)，所述上腔頂部設(shè)有蒸汽空間，底部設(shè)有濃水存貯空間，所述殼體頂部設(shè)有不凝汽體排放口和備用接口，所述上腔的底部設(shè)有濃水排放口，所述上腔的殼體側(cè)壁上還設(shè)有抽真空口。
[0008]作為本發(fā)明的二級(jí)淡水系統(tǒng)的改進(jìn)，所述二級(jí)淡水系統(tǒng)包括凈水室，所述凈水室交替通過(guò)陽(yáng)離子膜和陰離子膜分隔為陰極水室、超純水室一、濃水室、超純水室二和陽(yáng)極水室，所述陰極水室和陽(yáng)極水室內(nèi)分別設(shè)有陰極和陽(yáng)極，所述超純水室一和超純水室二的二級(jí)進(jìn)水口與一級(jí)淡水出口連接，所述超純水室一和超純水室二還設(shè)有超純水出口 ；所述陰極水室、陽(yáng)極水室和濃水室的進(jìn)水口與一級(jí)淡水系統(tǒng)的濃水排放口連接，所述陰極水室、陽(yáng)極水室和濃水室設(shè)還有二級(jí)濃水出口。
[0009]為便于準(zhǔn)確監(jiān)控裝置的運(yùn)行，所述一級(jí)淡水和二級(jí)淡水系統(tǒng)的各進(jìn)水口和出水口的連接管路上分別設(shè)有與控制系統(tǒng)連接流量計(jì)、控制閥和溫度計(jì)，所述集流通道三內(nèi)和濃水貯水空間內(nèi)分別設(shè)有與控制系統(tǒng)連接液位計(jì)。
[0010]本發(fā)明的超純水制備裝置具有如下有益效果:
1)本發(fā)明一級(jí)淡水系統(tǒng)的蒸發(fā)端和冷凝端的冷凝板片為一體的整體結(jié)構(gòu)，加工方便，定位準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)緊湊。蒸發(fā)冷凝過(guò)程分別在經(jīng)分隔的不同腔室內(nèi)進(jìn)行，淡水品質(zhì)高。疊加的換熱板片結(jié)構(gòu)拆裝和清洗方便。并且通過(guò)在第一換熱通道內(nèi)設(shè)置布液成膜裝置，可使海水在換熱板片表面均勻成膜，以便于蒸發(fā)的過(guò)程的快遞啟動(dòng)、并節(jié)約能源，降低蒸發(fā)系統(tǒng)對(duì)熱媒介質(zhì)的要求，并提高蒸發(fā)效率；
2)本發(fā)明二級(jí)淡水系統(tǒng)的離子交換系統(tǒng)的能耗低、無(wú)需化學(xué)再生、低電壓、低能耗、管路連接簡(jiǎn)單、安裝維護(hù)方便，產(chǎn)水水質(zhì)高；
3)本發(fā)明利用一級(jí)淡水系統(tǒng)的淡水產(chǎn)水，作為二級(jí)淡水系統(tǒng)的進(jìn)料水，進(jìn)一步純化，制備超純水，實(shí)現(xiàn)裝置的多元化產(chǎn)水；
[0011]4 )本發(fā)明的二級(jí)淡水系統(tǒng)的極水室和濃水室的進(jìn)水均采用一級(jí)淡水系統(tǒng)的排放濃水，無(wú)需外部輸入，實(shí)現(xiàn)水資源的充分利用，并可減少排放。
[0012]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種采用上述超純水制備裝置制備超純水的方法，包括一級(jí)淡化過(guò)程和二級(jí)淡化過(guò)程；所述一級(jí)淡化過(guò)程中，熱媒介質(zhì)由熱媒進(jìn)口進(jìn)入，經(jīng)第二換熱通道的下部通道，與第二換熱通道的各換熱板片熱交換后從熱媒出口排出，待淡化的海水從冷水進(jìn)水管經(jīng)集流通道一分別流入第一換熱通道，海水在第一換熱通道內(nèi)與換熱板片熱交換后，初步預(yù)熱，經(jīng)布液成膜裝置在第一換熱通道下部的換熱板表面均勻布液成膜，并與經(jīng)熱媒介質(zhì)加熱的換熱板片加熱，逐漸蒸發(fā)生成水蒸汽，未蒸發(fā)的濃水流入濃水存貯空間，定期排出，水蒸汽從下方開(kāi)口經(jīng)連通腔和捕沫網(wǎng)，向上部的蒸汽空間聚集，不凝汽體定期從不凝汽體排放口排出，其余的水蒸汽從第二換熱通道的上方開(kāi)口進(jìn)入第二換熱通道的上部通道，水蒸汽在第二換熱通道的上部通道內(nèi)與第二換熱通道的板片熱交換而冷凝成一級(jí)淡化水，匯集在集流通道三內(nèi)定期經(jīng)一級(jí)淡水口排出；所述二級(jí)淡化過(guò)程中，經(jīng)一級(jí)淡化的一級(jí)淡水從二級(jí)進(jìn)水口進(jìn)入超純水室，同時(shí)陰極水室、陽(yáng)極水室和濃水室的進(jìn)水口與一級(jí)淡水系統(tǒng)的濃水排放口連接，超純水室內(nèi)，一級(jí)淡水內(nèi)的陰離子和陽(yáng)離子雜質(zhì)經(jīng)陰極電極、陽(yáng)極電極、陰離子膜和陽(yáng)離子膜吸附和選擇性滲透作用下，逐漸凈化為二級(jí)超純水，定期從超純水出口排出，陰極水室、陽(yáng)極水室和濃水室的濃水定期從各自的出口排出。
[0013]本發(fā)明的超純水制備方法中，一級(jí)淡化過(guò)程采用整體結(jié)構(gòu)的換熱板片，海水既是進(jìn)料水，也是冷凝器的冷源，蒸發(fā)冷凝效率高，啟動(dòng)快，熱媒要求低。二級(jí)淡化過(guò)程中的淡水、濃水和極水均采用一級(jí)淡火過(guò)程的淡水和濃水產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)資源的充分利，并減少?gòu)U水排放。經(jīng)過(guò)兩級(jí)淡化處理的超純水，超度高，兩級(jí)用水可以分別滿足不同的用水需求。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的超純水制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為二級(jí)淡水系統(tǒng)的運(yùn)行原理圖。
[0016]圖3為布液成膜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]其中，I殼體；2冷水進(jìn)水管；3第一換熱通道；4第二換熱通道；5 —級(jí)淡水出口 ；6熱媒出口 ；7密封隔條；8布液成膜裝置；801吸液金屬海綿；802密封膠條；803微孔金屬板；804卡槽；805導(dǎo)液微孔；806導(dǎo)液織物層；9熱媒進(jìn)口 ；10濃水存貯空間；11濃水排放口 ；12中隔板；13捕沫網(wǎng)；14連通腔；15抽真空口 ；16換熱板片；17蒸汽空間；18不凝汽體排放口 ； 19備用接口 ；20凈水室；21陰極；22陰極水室；23超純水室一 ；24濃水室；25超純水室二 ；26陽(yáng)極水室；27陽(yáng)極；28陽(yáng)離水膜；29陰離子膜；30 二級(jí)淡水進(jìn)水口 ；31超純水出□。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1和圖2所示為本發(fā)明的超純水制備裝置，包括殼體1，殼體I內(nèi)部通過(guò)一中隔板12將殼體I分隔成上腔和下腔,上腔內(nèi)設(shè)有一級(jí)淡水系統(tǒng)，下腔內(nèi)設(shè)有二級(jí)淡水系統(tǒng)，一級(jí)淡水系統(tǒng)包括橫向疊置的若干換熱板片16,各相鄰換熱板片16間交錯(cuò)形成第一換熱通道3和第二換熱通道4，第一換熱通道3的上方設(shè)有集流通道一，集流通道一與冷水進(jìn)水管2連通，第二換熱通道4的下方設(shè)有集流通道二，集流通道二與熱媒進(jìn)口 9連接，第一換熱通道3的下方和第二換熱通道4的上方敞開(kāi)，第一換熱通道3內(nèi)的中部分別設(shè)有布液成膜裝置8，第二換熱通道4內(nèi)的中部分別設(shè)有密封隔條7將第二換熱通道4分隔成上部通道和下部通道，上部通道的下側(cè)設(shè)有連通各通道的集流通道三，集流通道三與一級(jí)淡水出口5連通，第二換熱通道4的下部通道的上側(cè)設(shè)有連通各通道的集流通道四，集流通道四與熱媒出口 6連接，第一換熱通道3的下方開(kāi)口與第二換熱通道4的上方開(kāi)口之間設(shè)有連通腔14，連通腔14之間設(shè)有捕沫網(wǎng)13 ； 一級(jí)淡水出口 5與二級(jí)淡水進(jìn)水口 30連通。
[0019]為便于待蒸發(fā)的海水在換熱板片16表面均勻成膜，布液成膜裝置8包括固定設(shè)置在第一換熱通道的換熱板片16之間的吸液金屬海綿801，吸液金屬海綿801與兩側(cè)的換熱板片16之間分別通過(guò)密封膠條802密封連接，密封膠條802的相對(duì)面下側(cè)還對(duì)應(yīng)設(shè)有卡槽804，卡