节能的水净化和脱盐制造技术

一种脱盐系统，所述系统可包括入口、可选择的预热阶段、多个蒸发室和可选择的除雾器、产物冷凝器、废物出口、一个或多个产物出口、有利于热传递和回收的嵌套结构和控制系统。所述控制系统可允许净化系统持续运行，需要最低程度的用户干预或清洁。所述脱盐系统可以使用任意数量的用于除垢的预处理方法以及用于除去或减少烃类和溶解气体的脱气系统运行。所述系统能够从污水样品中除去多种污染物类型，包括微生物污染物、放射性污染物、金属和盐。

Energy saving water purification and desalination

A desalination system, the system can include entrance, can choose the preheating stage, a plurality of evaporation chamber and optional demister, condenser, waste outlet, one or more product export, is conducive to heat transfer and recovery of the nested structure and control system. The control system allows the purification system to continue running and requires minimal user intervention or cleaning. The desalination system may employ any number of pretreatment methods for descaling and the degassing system for removing or reducing hydrocarbons and dissolved gases. The system is capable of removing a variety of pollutant types from sewage samples, including microbial contaminants, radioactive contaminants, metals, and salts.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】节能的水净化和脱盐相关申请的交叉引用本申请要求于2014年12月3日递交的美国临时专利申请No.62/087,122的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本申请中。本专利技术涉及水净化和脱盐领域。尤其是，本专利技术的实施例涉及在自动化工业生产中基本去除水中的所有广谱杂质的系统和方法，该自动化工业生产几个月至几年的时间才需要最小限度的清洁或维护，且每单元的进水具有相对高的产物水产率，能量来源灵活，具有低的工业占地面积的紧凑设计，以及超低的能量需求。
技术介绍
由于传统水资源变得越来越稀少，饮用水的市政分配系统随着时间恶化，增长的用水量使水井和水库枯竭，引起海水污染，水净化技术迅速成为现代生活的必要方面。此外，由于各种活动，包括，例如，集约农业、汽油添加剂和有毒重金属，水源的进一步污染正在发生。这些事件导致水系统中的病菌、细菌和盐(例如，氯酸盐、高氯酸盐、砷、汞，甚至用于饮用水消毒的化学物质)处于上升和令人讨厌的水平。而且，尽管地球差不多四分之三被海洋覆盖，新鲜水源仅占所有地球上的水的约3％，并且由于人口增长和气候变化，水变得越来越稀少。大约69％的新鲜水储存在冰帽和冰川中，随着日渐的全球融化，这些冰帽和冰川变得不可恢复，所以实际上只有不到1％是可获取的，且大部分的(超过90％)水是位于含水层中的地下水，由于人类活动和海水入侵，这些地下水正在被逐渐污染。因此，亟需能够将盐水(包括海水和浓盐水)转换转变为新鲜水的技术，同时去除大范围的污染物。传统的脱盐和水处理技术，例如，反渗透(RO)过滤，如多效蒸馏(MED)的热蒸馏系统，多级闪蒸(MSF)，或蒸汽压缩蒸馏(VC)很少能够处理盐水环境中发现的各种各样的水污染物。此外，即使这些技术是可商业化获取的，它们经常需要多个处理阶段或各项技术的结合，以达到可接受的水质量。当盐含量上升时，RO系统有需要高水压的要求，这使得它们在商业化脱盐方面越来越昂贵，而且，它们通常会浪费大于50％的进料水(incomingfeedwater)，当水很稀少时，这使得它们越来越没有吸引力。而且，RO装置产生大量的废弃浓盐水，这些废弃浓盐水通常被倒进海里，从而造成高盐浓度，这对于鱼类和贝类是致命的。不太传统的技术，如紫外光(UV)辐照或臭氧处理，可以有效抵御病毒和细菌，但几乎不能去除其它污染物，如溶解的气体、盐、烃类和不溶性固体。此外，大多数蒸馏技术通常无法处理各种类型的污染物，虽然它们在去除某一类污染物的性能优越。由于商业化脱盐设备通常是复杂的工程项目，需要1到3年的时间构建，它们通常是资本密集型的，难以从一个地方迁移到另一个地方。它们在多项技术上的复杂性和依赖性也使得它们很可能需要高昂的维护费用。因此，由于RO设备是被设计成在稳定的压力和流速条件下持续运行的，大的压强波动或压力中断可能会毁坏膜，替换这些膜的成本很高，该项技术需要对进料水进行大量的预处理，以阻止RO膜的淤塞。
技术实现思路
本专利技术涉及改善的脱盐和水净化系统实施例。该系统包括脱盐部分，所述脱盐部分结合了入口、预热阶段、多个蒸发室和除雾器、产物冷凝器、废物出口、产物出口、用于热传递和回收的多个热管和控制系统。该控制系统可以允许净化系统持续地运行，需要最小程度的用户干预或清洗。脱盐系统可以使用任意数量的用于除垢的预处理方法以及用于去除或减少烃类和溶解气体的脱气系统运行。该系统能够从污水样品中去除多种类型的污染物，包括微生物污染、放射性污染物、金属和盐等，或它们的任意组合。在该系统的一些实施例，产生的水的体积位于进水的体积的20％和超过95％之间，这取决于进水流的盐度。该系统可以包括沸腾室、冷凝器和预热器管道的嵌套结构，其被压缩在每天1000加仑(gpd)到5000万gpd的产水量的范围内。该脱盐部分由沸腾器、冷凝器和带有外部预热管道的除雾器组成。该预热管道能够将进水的温度提高到接近沸点，并环绕沸腾器和冷凝器，因此能够大幅地减少热壁损失。存在于预热池中的水的温度为至少约90℃。进料水能够进入到预热池中，能够被热管和表面传导性联合起来逐渐预热，直到达到所需的温度，且能够通过可选的外部脱气装置和内部沸腾室排出预热池，或者，如果没有必要脱气的话，直接通过内部沸腾室排出。脱盐系统具有两个关键的特征：其是紧凑的，且占地面积非常小。在这种情况下，紧凑意味着比表面积被嵌套结构最小化，所述嵌套结构包括圆柱形或方形设计。由于蒸馏阶段彼此在内部相互配合，该系统的外表面积相对于其内部体积被最小化。取决于系统中蒸馏阶段的数目，嵌套结构比由垂直叠加或横向叠加的蒸馏系统构成的可比较的系统紧凑2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12或更多倍。类似地，工业系统的占地面积通常是指其部署所需要的表面积。而嵌套结构最小化了所需要的表面积，因为蒸馏和冷凝的各个阶段在内部彼此配合。自然地，系统的占地面积随着其工业产能而变化。在100,000加仑/天(gpd)到5000万gpd的产物水范围内，取决于蒸馏阶段的数目，嵌套结构的占地面积比由垂直叠加或横向叠加的蒸馏系统构成的可比较的系统的占地面积小2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12或更多倍。系统的生产力(表示为产物水的gpd)是指从污水流中产生的干净水的体积。因此，生产力是所供水中存在的污染物的水平的函数。因此，在海水和没有必要脱气的情况下，所回收的产物水的量可以高达所引入的海水的体积的86％。对于更高的盐度，产物水的回收可以明显降低，大约达到20％左右，对于盐度更轻的淡盐水，可以高达98～99％。嵌套结构的小的占地面积和紧凑属性与用于驱动系统的能量需求直接相关。因此，嵌套结构最小化了外部表面积，热壁损失(thermalwalllosses)也跟着最小化了。因此，取决于嵌套结构的规模，能量损失比由垂直叠加或横向叠加的蒸馏系统构成的可比较的系统少5％,10％,20％,30％,40％,50％,60％,70％,80％或更多。由于能量损失最小，能效主要变成蒸馏阶段的数目的函数。例如，有10个处理阶段，能效比单一的蒸馏阶段大10倍。脱气装置(紧邻着脱盐系统放置)通过进水的对流汽提可以去除气体以及挥发性的或非挥发性的有机污染物，以对抗低压蒸汽或热汽。脱气装置可以在任意方向，具有进口点和出口点。预热的水在其进口点可以进入脱气装置，被脱气的水从另一个点排出脱气装置。在该系统中，来自最高蒸汽室的蒸汽可以在距进水的进入点一定距离处进入脱气装置，且可以在进水的进入点附近从脱气装置排出。脱气装置包括适于促进水和蒸汽混合的基质，通过在脱气装置中与以气体流动相反的方向反流进水，汽提几乎所有有机物、挥发物和气体的进水。该气体可以是，例如，蒸汽，空气，氮气，天然气，CO2等或它们的组合。基质可包括基本上球形的颗粒。然而，基质也可以包括非球形颗粒。基质可包括具有可以在脱气装置内均衡填充的尺寸的颗粒。所述基质也可以包括尺寸不同的颗粒，这些颗粒在脱气装置中以大小梯度放置。水可以从脱气装置中排出，几乎不含有有机物和挥发性气体。嵌套结构的中心区域可以为整个系统提供能源，并且可由用低压废气控制的冷凝室组成，或者其可以是燃烧室，该燃烧室可以由任何类型的燃料、来自于例如地热或核能工厂的各类废热，或者可以从换热器、太阳能热水器或节能装置的工作流体吸收热量的管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水净化和脱盐系统，包括：沸腾器和冷凝器的嵌套结构，其中，所述系统能够从污染的水样中除去多种污染物类型，包括微生物污染物、放射性污染物、金属和盐，同时多次回收精馏的能量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.03 US 62/087,1221.一种水净化和脱盐系统，包括：沸腾器和冷凝器的嵌套结构，其中，所述系统能够从污染的水样中除去多种污染物类型，包括微生物污染物、放射性污染物、金属和盐，同时多次回收精馏的能量。2.根据权利要求1所述的系统，其中，来自选自由电力，地热，太阳能，蒸汽，煤，油，烃类，天然气，废热及其任意组合构成的组的能量源的能量被提供给系统。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述水样选自由自来水，污染的水溶液，工业废水，城市废水，海水和盐水构成的组。4.根据权利要求3所述的系统，其中，当对海水脱盐时，每立方米的产物水的能量消耗低于4.5KWh。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述脱盐部分包括入口，预热器，脱气装置，多个蒸发室，除雾器，产品冷凝器，废物出口，产物出口，加热室和控制系统，其中，冷凝热被回收并重新用于额外的蒸发。6.根据权利要求5所述的系统，其中，当污染的水具有的污染物类型的水平比表1所示水平高达20000倍时，在所述系统中纯化的水具有的所有污染物类型的水平低于表1所示水平。7.根据权利要求1所述的系统，其中，产生的水的体积为进水体积的约20％～约99％。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统在至少连续使用一个月的时间内不需要清洁。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统在至少连续使用一年的时间内不需要清洁。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统在连续使用五年以上的时间内不需要清洁。11.根据权利要求1所述的系统，包括同轴的圆形槽，方形槽，...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤金·梯也尔，布莱恩·贝利，加里·卢姆，
申请(专利权)人：西尔万资源公司，
类型：发明
国别省市：美国,US