用于水净化的系统和方法技术方案

一种水净化系统包括高温水槽、无焰热源、筒形容器(水力旋流器巢)、第一泵、蒸汽产生计量仪、以及蒸汽冷凝器和热交换器。使用无焰热源对高温水槽中的污染水进行加热。加热的污染水使筒形容器和一组或多组水力旋流器受热。加热的污染水被泵送至筒形容器，使加热的污染水进入水力旋流器的切向进口，水力旋流器将加热的污染水分离为蒸汽和固体/浓缩物，蒸汽经水力旋流器的溢流口和筒形容器的第一出口离开，固体/浓缩物经水力旋流器的潜流口和筒形容器的第二出口离开。使用蒸汽冷凝器和热交换器将蒸汽冷凝为净化水。

System and method for water purification

A water purification system comprises a high temperature trough, a flameless heat source, a cylindrical container (a hydrocyclone nest), a first pump, a steam generating meter, and a steam condenser and a heat exchanger. Heating of contaminated water in a high temperature flume using flameless heat sources. Heated contaminated water causes a cylindrical vessel and a group or group of hydrocyclones to be heated. The pollution of heating water is pumped to the cylindrical container, so the pollution of heating water entering the hydrocyclone tangential inlet, the hydrocyclone will pollute the water heating separation of steam and solid / concentrate steam through the first outlet overflow of hydrocyclone and cylindrical containers leave, solid / concentrate the undercurrent of mouth of hydrocyclone and the cylindrical container second exit. Steam is condensed into purified water using a steam condenser and a heat exchanger.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于水净化的系统和方法
本专利技术总体涉及加热液体的领域，以及更具体地涉及用于净化水的系统和方法。关于联邦政府资助研究的声明没有。
技术介绍
如美国专利No.7,866,380和7,959,814中所述，全世界最迫切的需求之一是饮用水。每年有数以千计的人由于其饮用水受到污染而死亡。在一些地区，人们被迫花费大量时间从远处水源人工运送至其家中和村落，而不会冒险饮用附近未检测的水。存在很多净化水的方法。最常用的方法之一是反渗透(RO)。该工艺已使用很长时间，但它有它的缺陷。虽然RO系统可能较便宜，但对于过滤器的替换有着持续的维护需求。RO系统中的过滤器由于一直暴露于待净化的水源而变得堵塞和/或损坏。替换过滤器的成本和有效性以及执行该维护需求的技术水平可能成为问题。水净化的另一种方法包括向水中添加化学药品以杀菌。一般而言，化学药品应用于需要净化少量水的场合。虽然使用适当化学药品浓度时是有效的，但很难一直测量适当的量。此外，该净化系统不能处理水中可能存在的重金属问题。将水烧开是杀死水中病菌的另一方法。不幸地是，在污染水为主要问题的世界很多地方，没有用于加热水的可用材料，诸如木材等。在一些特殊领域或行业中，可能需要热水和/或蒸汽，但关键是没有明火用于加热水。一种这样的行业是油田服务业。在很多地理区域发现原油储藏，包含高浓度石蜡、蜡晶体烃。这种物质虽然在生产涂层、密封剂、蜡烛、橡胶配方、药物和化妆品方面商业可用，但在原油生产方面可能存在问题。悬浮在原油中的石蜡易于堵塞油井生产管柱中的孔并减慢原油至表面的流动。多年来已有几种技术用于将石蜡的不利影响最小化。这其中包括将热水、蒸汽或化学溶剂注射进井中，通过加热石蜡至其熔点之上或以化学方式改变其成分使石蜡液化来清洁井孔。虽然有效，但所有这些方法都存在其缺陷。当使用热水方法时，必须将水输送至井场，然后在挂载于卡车底盘或拖车中的液化石油气或柴油锅炉中加热。水的获得在井场是常见问题，并且当用于在锅炉容器中加热水或原油的明火位于井口附近时，井口附近可能大气中具有高浓度天然气，这存在不安全的状况。蒸汽方法通常需要电厂建设，其利用油田天然气发电并将废弃的蒸汽用管道输送至用于注射的各井口。虽然这消除了靠近井口的明火，但其涉及大量的资本支出，这使得其仅在相对较小区域具有高度集中的井时才变得经济上可行。用管道输送蒸汽至单独偏远的井有时是不可行的，由于在蒸汽到达井之前损失了太多热量。这可能导致仅蒸馏水被输送至井口。化学溶剂方法将溶剂容器位于井口附近，并且然后通过井的泵送单元的各冲程将其注射至井下。虽然该方法消除井口附近的明火并且不需要大量资本支出，但其在操作方面增加了大量成本。化学药品较昂贵，与运输相关联的成本和危险化学药品的处理较昂贵，并且将这些化学药品添加至原油中使得提炼过程更加昂贵。由于水力压裂所需大量水和公众对饮用水污染的关心，来自油气井的采出水和压裂水的处理和/或清理变成了越来越重要的另一问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种净化污染水(至饮用水标准)的系统和方法，其使用一种方法以通过离心力影响悬浮固体的分离和通过相变化以移除溶解的固体，污染水包括海水、油田压裂水、酸性矿井水、污水等。该方法还能够杀菌并且移除VOC’s(挥发性有机化合物)。不需要过滤器、过滤膜或化学药品。本专利技术的一个实施例提供一种水净化系统，其包括高温水槽、无焰热源、筒形容器(水力旋流器巢)、第一泵、蒸汽产生计量仪、以及蒸汽冷凝器和热交换器。高温水槽具有第一进水口、第二进水口、第一出水口和第二出水口。无焰热源具有进口和出口，进口连接至高温水槽的第二出水口，出口连接至高温水槽的第二进水口。筒形容器(水力旋流器巢)布置在高温水槽中，并具有溢流腔、潜流腔、布置在溢流腔与潜流腔之间的进入腔、连接至溢流腔的第一出口、连接至进入腔的进口、以及连接至潜流腔的第二出口。一组或多组水力旋流器布置在筒形容器中。各组水力旋流器中的水力旋流器以并联结构布置，并且每个水力旋流器具有布置在筒形容器的进入腔中的切向进口、布置在所述容器的溢流腔中的溢流口、以及布置在筒形容器的潜流腔中的潜流口。第一泵连接至高温水槽的第一出口和筒形容器的进口。蒸汽产生计量仪连接至筒形容器的第一出口。蒸汽冷凝器和热交换器具有蒸汽进口和净化水出口，其中蒸汽进口连接至蒸汽产生计量仪。本专利技术的另一实施例提供了一种水净化系统，其包括污染水源、油/固体分离器、第三泵、低温水槽、发动机、热交换器、第五泵、高温水槽、第二泵、无焰热源、热吸收阀、筒形容器(水力旋流器巢)、第一泵、蒸汽除雾器、蒸汽产生计量仪、蒸汽冷凝器和热交换器、以及第四泵。第三泵连接至污染水源和油/固体分离器。低温水槽具有液体/气体分离器、连接至油/固体分离器的第一进口、第二进口、第三进口、第四进口、第一出水口、第二出水口、第三出水口和出气口。发动机具有连接至燃料箱和低温水槽的出气口的燃料吸入口、以及连接至低温水槽的第二进口的排气口。热交换器热连接至发动机以冷却发动机，并具有进水口和连接至低温水槽的第三进口的出水口。第五泵连接至低温水槽的第三出水口和热交换器的进水口。高温水槽具有第一进水口、第二进水口、第一出水口和第二出水口。第二泵连接至低温水槽的第一出水口和高温水槽的第一进口。无焰热源具有连接至高温水槽的第二出水口的进口和连接至高温水槽的第二进水口的出口。热吸收阀连接在无焰热源和低温水槽之间。筒形容器(水力旋流器巢)布置在高温水槽内，并具有溢流腔、潜流腔、布置在溢流腔与潜流腔之间的进入腔、连接至溢流腔的第一出口、连接至进入腔的进口、以及连接至潜流腔的第二出口。一组或多组水力旋流器布置在筒形容器中。各组水力旋流器中的水力旋流器以并联结构布置，并且每个水力旋流器具有布置在筒形容器的进入腔中的切向进口、布置在筒形容器的溢流腔中的溢流口、以及布置在筒形容器的潜流腔中的潜流口。第一泵连接至高温水槽的第一出口和筒形容器的进口。蒸汽除雾器连接至筒形容器的第一出口和低温水槽的第四进水口。蒸汽产生计量仪连接至蒸汽除雾器。蒸汽冷凝器和热交换器具有蒸汽进口、净化水出口、进水口和出水口，其中，蒸汽进口连接至蒸汽产生计量仪，并且出水口连接至低温水槽的第二进口。第四泵连接至低温水槽的第二出水口和蒸汽冷凝器和热交换器的进水口。本专利技术的另一实施例提供了一种用于净化污染水的方法。使用无焰热源对高温水槽中的污染水进行加热，其中，加热的污染水使筒形容器和一组或多组水力旋流器受热。将加热的污染水泵送进入筒形容器的进口，使加热的污染水进入水力旋流器的切向进口，水力旋流器将加热的污染水分离为蒸汽和固体/浓缩物，蒸汽经水力旋流器的溢流口和筒形容器的第一出口离开，固体和浓缩物经水力旋流器的潜流口和筒形容器的第二出口离开。使用蒸汽冷凝器和热交换器将蒸汽冷凝为净化水。使用控制器将高温水槽中的加热的污染水保持在规定的温度范围内。本专利技术的又一实施例提供了一种用于净化污染水的方法。通过如下方式对低温水槽中的污染水进行预热：(1)将来自低温水槽的污染水泵送至蒸汽冷凝器和热交换器的进水口，在蒸汽冷凝器和热交换器中，来自蒸汽的第一热量传递至污染水；以及(2)将污染水从低温水槽泵送至热交换器的进口，热交换器热连接至发动机，在发动机处，来自发动机的第二热量传递至污染水。通过将来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水净化系统，包括：高温水槽，其具有第一进水口、第二进水口、第一出水口和第二出水口；无焰热源，其具有进口和出口，所述进口连接至所述高温水槽的第二出水口，所述出口连接至所述高温水槽的第二进水口；筒形容器，其布置在所述高温水槽中，所述筒形容器具有溢流腔、潜流腔、布置在所述溢流腔与所述潜流腔之间的进入腔、连接至所述溢流腔的第一出口、连接至所述进入腔的进口、以及连接至所述潜流腔的第二出口；一组或多组水力旋流器，其布置在所述筒形容器中，其中，各组水力旋流器中的所述水力旋流器以并联结构布置，并且每个水力旋流器具有布置在所述筒形容器的进入腔中的切向进口、布置在所述筒形容器的溢流腔中的溢流口、以及布置在所述筒形容器的潜流腔中的潜流口；第一泵，其连接至所述高温水槽的第一出口和所述筒形容器的进口；蒸汽产生计量仪，其连接至所述筒形容器的第一出口；以及蒸汽冷凝器和热交换器，其具有蒸汽进口和净化水出口，其中，所述蒸汽进口连接至所述蒸汽产生计量仪。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.21 US 62/083,1431.一种水净化系统，包括：高温水槽，其具有第一进水口、第二进水口、第一出水口和第二出水口；无焰热源，其具有进口和出口，所述进口连接至所述高温水槽的第二出水口，所述出口连接至所述高温水槽的第二进水口；筒形容器，其布置在所述高温水槽中，所述筒形容器具有溢流腔、潜流腔、布置在所述溢流腔与所述潜流腔之间的进入腔、连接至所述溢流腔的第一出口、连接至所述进入腔的进口、以及连接至所述潜流腔的第二出口；一组或多组水力旋流器，其布置在所述筒形容器中，其中，各组水力旋流器中的所述水力旋流器以并联结构布置，并且每个水力旋流器具有布置在所述筒形容器的进入腔中的切向进口、布置在所述筒形容器的溢流腔中的溢流口、以及布置在所述筒形容器的潜流腔中的潜流口；第一泵，其连接至所述高温水槽的第一出口和所述筒形容器的进口；蒸汽产生计量仪，其连接至所述筒形容器的第一出口；以及蒸汽冷凝器和热交换器，其具有蒸汽进口和净化水出口，其中，所述蒸汽进口连接至所述蒸汽产生计量仪。2.根据权利要求1所述的水净化系统，其中，所述污染水包括海水、咸水、废水、污水、径流水、雨水排水、采出水、压裂水、压载水、冷水机水或井水。3.根据权利要求1所述的水净化系统，其中，所述无焰热源包括动态热发生器、特斯拉发生器、地热热源、工业处理热源、电厂余热或其组合。4.根据权利要求1所述的水净化系统，还包括连接至所述蒸汽产生计量仪和所述无焰热源的控制器。5.根据权利要求1所述的水净化系统，还包括：污染水源；以及第二泵，其连接至所述污染水源和所述高温水槽的进口。6.根据权利要求1所述的水净化系统，其中，所述无焰热源对所述高温水槽中的所述污染水进行加热，所述第一泵将加热的污染水泵送进入所述筒形容器的进口，使加热的污染水进入所述水力旋流器的切向进口，所述水力旋流器将加热的污染水分离为浓缩污染水和蒸汽，所述蒸汽经所述水力旋流器的溢流口和所述筒形容器的第一出口离开，所述浓缩的污染水经所述水力旋流器的潜流口和所述筒形容器的第二出口离开，并且所述蒸汽冷凝器和热交换器将所述蒸汽转化为净化水。7.根据权利要求1所述的水净化系统，还包括连接在所述筒形容器的第一出口与所述蒸汽产生计量仪之间的蒸汽除雾器。8.根据权利要求1所述的水净化系统，还包括：水温阀，布置在所述第一泵和所述筒形容器的进口之间；可调节孔，连接至所述水温阀和所述高温水槽的第三进水口。9.根据权利要求1所述的水净化系统，还包括净化水槽，连接至所述蒸汽冷凝器和热交换器的净化水出口。10.根据权利要求1所述的水净化系统，还包括固体和浓缩物槽，其连接至所述筒形容器的第二出口。11.根据权利要求1所述的水净化系统，还包括：污染水源；第三泵和低温水槽，其布置在所述污染水源与所述第一泵之间，其中，所述第三泵连接至所述污染水源和所述低温水槽的第一进水口，并且所述低温水槽的第一出水口连接至所述第一泵；第四泵，布置所述低温水槽的第二出水口与所述蒸汽冷凝器和热交换器的进水口之间；以及所述蒸汽冷凝器和热交换器的出水口连接至所述低温水槽的第二进口。12.根据权利要求10所述的水净化系统，还包括热吸收阀，其连接在所述无焰热源和所述低温水槽之间。13.根据权利要求10所述的水净化系统，还包括：发动机，其具有燃料吸入口和排出口，所述排出口连接至所述低温水槽的第二进口和所述蒸汽冷凝器和热交换器的出水口；所述低温水槽具有液体/气体分离器和连接至所述发动机的燃料吸入口的出气口；发动机护套和热交换器，其热连接至所述发动机以冷却所述发动机，并且具有连接至所述低温水槽的第三进口的出口；以及第五泵，其连接至所述低温水槽的第三出水口和所述发动机护套和热交换器的进口。14.根据权利要求13所述的水净化系统，其中，所述液体/气体分离器包括一个或多个挡板。15.根据权利要求1所述的水净化系统，其中，所述一组或多组水力旋流器包括布置在所述筒形容器内并彼此串联连接第一组水力旋流器和第二组水力旋流器。16.根据权利要求1所述的水净化系统，其中，所述一组或多组水力旋流器布置在一个或多个同心圆中。17.根据权利要求1所述的水净化系统，其中：所述筒形容器包括布置在所述高温水槽中的第一筒形容器；所述一组或多组水力旋流器包括布置在所述第一筒形容器中的第一组水力旋流器和布置第二筒形容器中的第二组水力旋流器，所述第二筒形容器布置在所述高温水槽中；所述第一筒形容器的第二出口连接至所述第二筒形容器的进口；以及所述第二筒形容器的第一出口连接至所述蒸汽产生计量仪。18.根据权利要求17所述的水净化系统，还包括第六泵，其连接在所述第一筒形容器的第二出口与所述第二筒形容器的进口之间。19.根据权利要求1所述的水净化系统，其中，所述系统为可移动的。20.根据权利要求1所述的水净化系统，还包括连接至所述筒形容器的第二出口的喷射器。21.一种水净化系统，包括：污染水源；油/固体分离器；第三泵，连接至所述污染水源和所述油/固体分离器；低温水槽，具有液体/气体分离器、连接至所述油/固体分离器的第一进口、第二进口、第三进口、第四进口、第一出水口、第二出水口、第三出水口和出气口；发动机，具有连接至燃料箱和所述低温水槽的出气口的燃料吸入口、以及连接至所述低温水槽的第二进口的排气口；热交换器，热连接至所述发动机以冷却所述发动机，并具有进水口和连接至所述低温水槽的第三进口的出水口；第五泵，连接至所述低温水槽的第三出水口和所述热交换器的进水口；高温水槽，具有第一进水口、第二进水口、第一出水口和第二出水口；第二泵，连接至所述低温水槽的第一出水口和所述高温水槽的第一进口；无焰热源，具有连接至所述高温水槽的第二出水口的进口和连接至所述高温水槽的第二进水口的出口；热吸收阀，连接在所述无焰热源和所述低温水槽之间；筒形容器，布置在所述高温水槽内，所述筒形容器具有溢流腔、潜流腔、布置在所述溢流腔与所述潜流腔之间的进入腔、连接至所述溢流腔的第一出口、连接至所述进入腔的进口、以及连接至所述潜流腔的第二出口；一组或多组水力旋流器，其布置在所述筒形容器中，其中，各组水力旋流器中的所述水力旋流器以并联结构布置，并且每个水力旋流器具有布置在所述筒形容器的进入腔中的切向进口、布置在所述筒形容器的溢流腔中的溢流口、以及布置在所述筒形容器的潜流腔中的潜流口；第一泵，其连接至所述高温水槽的第一出水口和所述筒形容器的进口；蒸汽除雾器，其连接至所述筒形容器的第一出口和所述低温水槽的第四进水口；蒸汽产生计量仪，其连接至所述蒸汽除雾器；蒸汽冷凝器和热交换器，其具有蒸汽进口、净化水出口、进水口和出水口，其中，所述蒸汽进口连接至所述蒸汽产生计量仪，并且所述出水口连接至所述低温水槽的第二进口；以及第四泵，连接至所述低温水槽的第二出水口和所述蒸汽冷凝器和热交换器的进水口。22.根据权利要求21所述的水净化系统，其中，所述污染水包括海水、咸水、废水、污水、径流水、雨水排水、采出水、压裂水、压载水、冷水机水、或井水。23.根据权利要求21所述的水净化系统，其中，所述无焰热源包括动态热发生器、特斯拉发生器、地热热源、工业处...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·E·威尔逊，
申请(专利权)人：克劳德伯斯特方案有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US