海水淺灘鼓泡曬鹽的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種海水淺灘鼓泡曬鹽的裝置。該裝置包括：鼓泡單元，設置于鹽田中，以使鹽田中的海水表面不斷產(chǎn)生氣泡。采用本發(fā)明裝置能夠縮短曬鹽周期，提高鹽田產(chǎn)量，增強鹽田應對惡劣氣候的適應能力，可使傳統(tǒng)海水曬鹽的速率提高2至4倍；另外，該裝置可以布設在現(xiàn)有的鹽田中，對原始鹽田改動小，并且易實現(xiàn)自動化操作與控制，具有很強的可行性。
【專利說明】海水淺灘鼓泡曬鹽的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海水蒸發(fā)曬鹽領(lǐng)域，特別涉及一種海水淺灘鼓泡曬鹽的裝置，該方法將傳統(tǒng)的鼓泡操作過程應用于海水濃縮曬鹽中，通過鼓出大量的微型氣泡以及氣泡在破碎過程中迸射出的許多微小液滴，增加了空氣與海水的接觸面積，進而加速了海水蒸發(fā)曬鹽的速率。
【背景技術(shù)】
[0002]我國擁有漫長的海岸線，在沿海地區(qū)海水曬鹽是一項傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，食鹽不僅是人民生活必須的重要生活物質(zhì)，而且是氯堿工業(yè)重要的原材料，用于生產(chǎn)燒堿、純堿、氯氣等大宗化工原料。從曬鹽后的副產(chǎn)物苦鹵中還可提取鉀、溴、鎂等礦物質(zhì)。由于鹽田占地面積廣、經(jīng)濟效益差、氣候影響大、勞動條件艱苦等諸多原因，目前我國沿海一些省份曬鹽產(chǎn)量正逐年下滑，鹽田面積也日益萎縮。
[0003]鹽場曬鹽的方法一般是利用太陽光進行平面蒸發(fā)曬鹽，在海邊的泥灘上圍筑蒸發(fā)池，將海水提取上來后流入第一個蒸發(fā)池，一般第一個蒸發(fā)池的齒度保持在10度左右，然后將自然蒸發(fā)后的鹵水流入第二蒸發(fā)池中，第二蒸發(fā)池的鹵度保持在13度左右，按照這種方式依次類推，逐漸增加鹵度，直至符合結(jié)晶要求，比如現(xiàn)有的七步或九步曬鹽法。該方法存在曬鹽周期長、受氣象條件影響大以及產(chǎn)鹽率低等缺點，由于蒸發(fā)效率低，所以蒸發(fā)過程在白天進行，走水過程在晚上進行。
[0004]我國海水曬鹽時空差異較大，時間集中在7-9月份，北方地區(qū)海水曬鹽產(chǎn)業(yè)更為發(fā)達。雖然，南方地區(qū)仍有海水灘曬產(chǎn)業(yè)，但是其規(guī)模小，機械化、自動化程度不高，產(chǎn)品自身附加值不高。
[0005]為了縮短曬鹽周期，提高鹽田產(chǎn)量，目前已開始使用海水淡化后的濃海水進行曬鹽，如舟山六橫紅衛(wèi)鹽場，天`津長蘆鹽業(yè)集團等，濃海水含鹽量高，可以顯著提高鹽田產(chǎn)量，通過對鹽田合理改造，還可提高鹽的品質(zhì)。此前已有關(guān)于曬鹽的專利和文獻，例如:鹵蟲曬鹽、噴淋法曬鹽、碳納米管曬鹽等。雖然上述方法在一定程度上能提高曬鹽速率，但是上述方法都存在明顯的缺點。鹵蟲需要喂食餌料，在濃海水中生長缺少養(yǎng)分。噴淋法曬鹽動力消耗大、噴淋孔易堵，使用碳納米管雖然可使海水蒸發(fā)速度提高約30%，但是碳納米管處理、分離和回收都很困難，若不對碳納米管進行處理，碳納米管易被風刮跑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種海水淺灘鼓泡曬鹽的裝置。該方法具有動力消耗少、海水蒸發(fā)速率快、操作維護簡便、資金回流速率快等優(yōu)點，是一種簡便可行的海水曬鹽新方法。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0008]一種海水淺灘鼓泡曬鹽的裝置，包括:
[0009]鼓泡單元，設置于鹽田中，以使鹽田中的海水表面不斷產(chǎn)生氣泡。[0010]在上述裝置中，作為一種優(yōu)選方式，所述鼓泡單元包括:
[0011]鼓泡管陣，均勻鋪設于所述鹽田中，由多排布氣管和多排與所述布氣管垂直相交且在交點處相通的鼓泡管構(gòu)成，所述鼓泡管上均勻分布有多個曝氣孔；
[0012]輸氣管路，與所述多排布氣管連接；
[0013]鼓風設備，與所述輸氣管路入口連接，并通過輸氣管路向所述鼓泡管陣供氣。
[0014]在上述裝置中，作為一種優(yōu)選方式，所述裝置還包括:環(huán)境自動監(jiān)測與控制系統(tǒng)，包括設置在鹽田鼓泡管陣中的溫度傳感器、空氣中的溫度傳感器和濕度傳感器、風速傳感器、日照強度傳感器、設置于海水中的波美度計以及信號處理器，所述信號處理器用于收集并處理如下參數(shù):日照強度、風速、空氣溫度、空氣濕度、海水波美度和海水溫度，以便當空氣中的水蒸氣分壓與海水表面水蒸氣壓力差大于設定值且風速和日照強度均滿足要求時通過信號處理器自動開啟鼓風設備并控制鼓風設備的輸出風量。更優(yōu)選地，所述水蒸氣分壓與海水表面水蒸氣壓力差大于500Pa，所述風速達到3m/s以上，所述日照強度達到1500ff/m2以上時通過所述信號處理器自動開啟鼓風設備。
[0015]在上述裝置中，作為一種優(yōu)選方式，所述裝置還包括:至少一層防滲黑膜，鋪設于鹽田底部，以防止海水滲入鹽田并提高光照利用率；更優(yōu)選地，所述防滲黑膜是黑色高密度聚乙烯防滲膜。
[0016]在上述裝置中，作為一種優(yōu)選方式，所述氣泡在鹽田表面的覆蓋率達到70-100%，更優(yōu)選為90-100% ;所述氣泡的直徑為1-lOmm，更優(yōu)選為l_5mm。
[0017]在上述裝置中，作為一種優(yōu)選方式，所述多個曝氣孔中均插入有填料，所述填料作為小型微泡發(fā)生器起作用，所述填料的材質(zhì)可以選取醋酸纖維、海綿、聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙烯腈纖維、聚丙烯纖維或聚氯乙烯纖維，更優(yōu)選醋酸纖維。
`[0018]在上述裝置中，作為一種優(yōu)選方式，所述布氣管與鼓泡管均為黑色的PVC管。
[0019]在上述裝置中，所述鹽田為蒸發(fā)池、調(diào)節(jié)池和/或結(jié)晶池。
[0020]在上述裝置中，所述海水可以是天然海水、海水淡化廠副產(chǎn)的濃海水或者鹽湖水，所述海水還可以由其他采用光照濃縮的各種溶液替代。
[0021]本發(fā)明可以有效地增加氣液兩相傳質(zhì)面積，從而顯著加快海水的蒸發(fā)速率，在條件好的情況下可以做到蒸發(fā)與走水同步進行。更具體而言，本發(fā)明的優(yōu)勢在于:第一，由于海水不停地鼓泡，使蒸發(fā)表層快速地更新；第二，由于氣泡呈半球狀，半球的表面積比圓的表面積正好增加一倍，因此，氣泡覆蓋區(qū)域的氣液兩相接觸面積比沒有氣泡覆蓋的區(qū)域增加了一倍；第三，氣泡破碎過程中向空中迸射出大量微小液滴，實驗發(fā)現(xiàn)迸射的小液滴量與氣泡的大小關(guān)系不明顯，而與氣泡的數(shù)量基本成正比，由于大量小液滴的生成使原先的表面蒸發(fā)變?yōu)榱Ⅲw蒸發(fā)，蒸發(fā)速率顯著加快。
[0022]采用本發(fā)明的裝置能夠縮短曬鹽周期，提高鹽田產(chǎn)量，增強鹽田應對惡劣氣候的適應能力，可使傳統(tǒng)海水曬鹽的速率提高2至4倍；另外，該裝置可以布設在現(xiàn)有的鹽田中，對原始鹽田改動小，并且易實現(xiàn)自動化操作與控制，具有很強的可行性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是位于鹽田中的本發(fā)明實施例提供的海水淺灘鼓泡曬鹽裝置的俯視圖；
[0024]圖2是圖1中局部A的放大圖；[0025]圖3是微泡曬鹽過程中產(chǎn)生的大量微泡的照片。
[0026]其中，附圖標記說明如下:1-防滲黑膜；2_鹽田圍墻(即鹽池的池壁)；3_鼓泡單兀;31_鼓風設備；32_輸氣管路；33_布氣管；331_布氣管單兀；34_鼓泡管；341_鼓泡管單元；35_曝氣孔；36_連接件；37_軟管
【具體實施方式】
[0027]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0028]參見圖1，本發(fā)明實施例提供的海水淺灘鼓泡曬鹽的裝置是布置在現(xiàn)有的鹽田中使用的，其包括鼓泡管陣、輸氣管32、鼓風設備31、環(huán)境自動監(jiān)測與控制系統(tǒng)(圖中未示出)、至少一層防滲黑膜1、填料等，下面對以上部件一一進行說明。
[0029]防滲黑膜1，鋪設于鹽田底部，用于防止海水滲入鹽田并提高光照利用率，其可以鋪設多層，比如兩層或三層。在本實施例中，該防滲黑膜I為黑色高密度聚乙烯防滲膜。
[0030]鼓泡管陣，均勻鋪設于所述鹽田中并位于防滲黑膜I上方，由多排布氣管33和多排與布氣管33垂直相交且在交點處相通的鼓泡管34構(gòu)成，鼓泡管34上均勻分布有多個曝氣孔35 ;鼓泡管34和布氣管33的排數(shù)、曝氣孔間距、曝氣孔直徑、填料以及液位高度(即曝氣孔距離海水液面的高度)需滿足氣泡在液面的直徑分布在1-1Omm范圍內(nèi)，氣泡覆蓋率達到70-100%，優(yōu)選滿足氣泡在液面的直徑分布在l_5mm范圍內(nèi)，氣泡覆蓋率達到90_100%。
[0031]布氣管33與鼓泡管34管材可選擇陶瓷或塑料管材，優(yōu)選為黑色的塑料管材，可采用PVC、UPVC、PE、PPR、PE-X等，更優(yōu)選為黑色的PVC管。在該實施例中，參見圖1和圖2，每排布氣管33是由多個布氣管單元331連接而成的；每排鼓泡管34是由多個鼓泡管單元341連接而成的，各排布氣管`33之間通過多排鼓泡管單元341連通，各排鼓泡管34之間通過多排布氣管單元331連通，用于連接各布氣管單元331、各鼓泡管單元341以及布氣管單元331和鼓泡管單元341之間的連接可以采用三通閥、雙通閥、彎頭等連接件36，由于鼓泡管陣長期需浸泡在濃海水中，故管陣中所有連接件36最好也選用塑料材質(zhì)。
[0032]具體而言，為了滿足氣泡在液面的直徑分布在1-1Omm范圍內(nèi)，氣泡覆蓋率達到70-100%的要求，在本實施例中，鼓泡管34和布氣管33直徑可選用DN16、20、25或32mm，優(yōu)選20mm ;鼓泡管單元341的長度可以在0.5m_3m之間，優(yōu)選為l_2m ;布氣管單元331的長度可在5_20cm之間,優(yōu)選為5-10cm ;相鄰曝氣孔35間距可以在5_15cm之間,優(yōu)選為5_10cm ；曝氣孔35直徑范圍在l_15mm之間，優(yōu)選2_5mm ;液位高度范圍可以選擇在l_16cm內(nèi)，優(yōu)選2-8cm。以上參數(shù)的選擇并不局限于上述方案，但必須滿足漂浮在鹽田中海水表面氣泡的覆蓋率達到70-100%，優(yōu)選為90-100%。
[0033]為了進一步提高鼓泡傳質(zhì)的效率，多個曝氣孔35中分別插入有填料，該填料作為小型微泡發(fā)生器起作用，從而提高氣泡在鹽田表面的覆蓋率，即曝氣孔35中插有小型微泡發(fā)生器(圖中未不出)，該小型微泡發(fā)生器可鼓出大量直徑在1-1Omm范圍內(nèi)的微泡覆蓋在海水表面，甚至鼓出大量直徑在l-5mm范圍內(nèi)的微泡。該小型微泡發(fā)生器是一塊具有多孔結(jié)構(gòu)的材料，其材質(zhì)優(yōu)選為陶瓷和塑料，塑料材質(zhì)可以選擇醋酸纖維、海綿、聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙烯腈纖維、聚丙烯纖維、聚氯乙烯纖維等，優(yōu)選為醋酸纖維。通過本發(fā)明小型微泡發(fā)生器而產(chǎn)生的微泡，具有表面覆蓋率高、耗氣量低、壽命短、迸射的小液滴密度高等優(yōu)點。因此，本發(fā)明的鼓泡曬鹽更優(yōu)選為微泡曬鹽，該微泡的直徑范圍界定在Imm至IOmm之間，更優(yōu)選為1mm至5mm之間。
[0034]輸氣管路32，與所述多排布氣管33連接；氣體輸送管即輸氣管路32可以使用塑料材質(zhì)，也可以選用金屬材質(zhì)，如無縫鋼管、PVC管、PPR管等，優(yōu)選PVC管。其可以設置于鹽田的圍墻2上，通過多根軟管37與所述多排布氣管33相通。
[0035]鼓風設備31，與輸氣管路32的入口連接，并通過輸氣管路32向鼓泡管陣供氣。
[0036]由于鼓泡過程需要動力消耗，而曬鹽過程受氣象條件的影響非常顯著，這些氣象條件主要包括:日照強度、風速、空氣溫/濕度的影響，在氣象條件不佳的狀態(tài)下進行鼓泡法曬鹽比傳統(tǒng)曬鹽效果并不明顯，而白白浪費了動力能耗。一般情況下，在一天當中，通常是每天中午11點至下午2點時間段進行鼓泡曬鹽效果最佳，但當有云彩遮蔽太陽時，鼓泡曬鹽的效果也會大為降低。為此，本發(fā)明的曬鹽裝置中還包括環(huán)境自動監(jiān)測與控制系統(tǒng)，包括設置在鹽田鼓泡管陣中的溫度傳感器、空氣中的溫度傳感器和濕度傳感器、風速傳感器、日照強度傳感器、設置于海水中的波美度計以及信號處理器，所述信號處理器用于收集并處理如下參數(shù):日照強度、風速、空氣溫度、空氣濕度、海水波美度和海水溫度，以便當空氣中的水蒸氣分壓與海水表面水蒸氣壓力差大于設定值且風速和日照強度均滿足要求時通過信號處理器自動開啟鼓風設備并控制鼓風設備的輸出風量。優(yōu)選地，所述空氣中的水蒸氣分壓與海水表面水蒸氣壓力差大于500Pa，風速達到3m/s以上，日照強度達到1500W/m2以上時信號處理器自動開啟鼓風設備。空氣中的水蒸氣分壓和海水表面水蒸氣壓力的計算均為本領(lǐng)域公知技術(shù)，即通過測定空氣溫度和濕度可以得知空氣中的水蒸氣分壓；通過測定海水波美度和海水溫度可以得知海水表面水蒸氣壓力。
[0037]以上裝置可以布設于現(xiàn)有用于曬鹽的蒸發(fā)池、調(diào)節(jié)池和/或結(jié)晶池中。用于曬鹽的海水可以是天然海水、海水淡化廠副產(chǎn)的濃海水或者鹽湖水，另外，本發(fā)明的海水還可以由其他采用光照濃縮的溶液替代。
[0038]采用上述裝置進`行海水淺灘鼓泡濃縮曬鹽的方法如下:
[0039]鹽田蓄水步驟:通過注入閥門將海水注入到鹽田中，注至既定液位后關(guān)閉注入閥門；
[0040]鼓泡曬鹽步驟:當日照強度、風速、空氣溫度、空氣濕度和海水溫度均符合要求時，開啟鼓風設備通過輸氣管路向設置于鹽田中的鼓泡管陣輸送空氣，輸送的空氣自鼓泡管陣上的曝氣孔中排出以使鹽田中的海水表面不斷產(chǎn)生氣泡，從而海水進入鼓泡灘曬狀態(tài)；當日照強度、風速、空氣溫度、空氣濕度和海水溫度不符合要求時，關(guān)閉鼓風設備，海水進入自然攤曬狀態(tài)。
[0041]在鹽田蓄水步驟中所述的既定液位是指曝氣孔距離海水液面的高度，所述既定液位為 l-16cm,優(yōu)選 2_8cm。
[0042]采用上述裝置進行海水淺灘鼓泡濃縮曬鹽可以很好的保證鹽田走水方式保持不變，即仍是從蒸發(fā)池到調(diào)節(jié)池，再到結(jié)晶池，上述裝置可以在這三類池子中同時進行。在結(jié)晶池中使用該裝置時，當鼓泡管陣上方無鹽水時，可以將鼓泡管陣提出水面，待將析出的鹽分收集完后，再將鼓泡管陣放入鹽水中繼續(xù)進行鼓泡。通過采用該鼓泡濃縮灘曬的方法與裝置，可使傳統(tǒng)海水曬鹽的速率提高2至4倍，能顯著提高海水曬鹽的經(jīng)濟效益。
[0043]下面依托我國東部沿海一淡水缺乏城市的海水淡化廠，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，對該海水淡化廠生產(chǎn)的濃海水(含鹽量為淡化前海水含鹽量的2倍左右，約為4-5° Be)進行淺灘鼓泡濃縮曬鹽。
[0044]在海水淡化廠區(qū)內(nèi)搭建了 7個120m2的試驗鹽池，模擬傳統(tǒng)的七步法曬鹽。以第一步鹽田為例。試驗鹽池四周用磚塊、水泥壘砌高度為30cm，在池底部鋪設兩層黑色高密度聚乙烯防滲膜I,鼓泡單兀3包括鼓風機31、氣體輸送管32與鼓泡管陣。橫向排列的是鼓泡管34,每個鼓泡管單兀341長Im,頂部打曝氣孔35,每隔5cm打直徑為5mm的曝氣孔35,曝氣孔35內(nèi)填有醋酸纖維即小型微泡發(fā)生器；縱向排布的都是布氣管33，每個布氣管單元331長20cm。鼓泡池管陣中所有管子外徑均為20mm，管陣中共有9120個小型微泡發(fā)生器。使用重物支撐鼓泡管陣，使曝氣孔距離鹽田底部7cm。氣體輸送管32是一根總長度12m、直徑50mm鋼管，通過多個三通和塑料軟管與鼓泡管陣中的多排布氣管33相連接。在鼓風機31的出口處接有量程為2500mm水柱的氣壓計，在鹽田鼓泡管陣中設置有8個熱電偶溫度傳感器，鹽田附近的陰涼處設置有I個熱電偶溫度傳感器和I個濕度傳感器，并且這些傳感器和氣壓計與信號處理器連接。本實施例選用格凌牌鼓風機，其具體參數(shù)如表1。
[0045]表1格凌牌鼓風機的參數(shù)情況
[0046]
【權(quán)利要求】
1.一種海水淺灘鼓泡曬鹽的裝置，其特征在于，包括: 鼓泡單元，設置于鹽田中，以使鹽田中的海水表面不斷產(chǎn)生氣泡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述鼓泡單元包括: 鼓泡管陣，均勻鋪設于所述鹽田中，由多排布氣管和多排與所述布氣管垂直相交且在交點處相通的鼓泡管構(gòu)成，所述鼓泡管上均勻分布有多個曝氣孔； 輸氣管路，與所述多排布氣管連接； 鼓風設備，與所述輸氣管路入口連接，并通過輸氣管路向所述鼓泡管陣供氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述多個曝氣孔中均插入有填料，所述填料作為小型微泡發(fā)生器起作用，所述填料的材質(zhì)選取醋酸纖維、海綿、聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙烯腈纖維、聚丙烯纖維、聚氯乙烯纖維中的一種，優(yōu)選醋酸纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述布氣管與鼓泡管均為黑色的PVC管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括:環(huán)境自動監(jiān)測與控制系統(tǒng)，包括設置在鹽田鼓泡管陣中的溫度傳感器、空氣中的溫度傳感器和濕度傳感器、風速傳感器、日照強度傳感器、設置于海水中的波美度計以及信號處理器，所述信號處理器用于收集并處理如下參數(shù):日照強度、風速、空氣溫度、空氣濕度、海水波美度和海水溫度，以便當空氣中的水蒸氣分壓與海水表面水蒸氣壓力差大于設定值且風速和日照強度均滿足要求時通過信號處理器自動開啟鼓風設備并控制鼓風設備的輸出風量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述水蒸氣分壓與海水表面水蒸氣壓力差大于500Pa，所述風速達到3m/s以上，所述日照強度達到1500W/m2以上時通過所述信號處理器自動開啟鼓風設備。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括:至少一層防滲黑膜，鋪設于鹽田底部，以防止海水滲入鹽田并提高光照利用率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述氣泡在鹽田表面的覆蓋率達到70-100%,更優(yōu)選為 90-100%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述氣泡的直徑為1mm-lOmm，更優(yōu)選為 1mm-5mmn
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述鹽田為蒸發(fā)池、調(diào)節(jié)池和/或結(jié)晶池；所述海水是天然海水、海水淡化廠副產(chǎn)的濃海水或者鹽湖水。
【文檔編號】C01D3/06GK103754895SQ201310706607
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】王東光, 竺柏康, 陶亨聰, 張樂, 丁波 申請人:浙江海洋學院