利用海水结冰大规模制取淡水的方法及设施技术

一种利用海水结冰大规模制取淡水的方法及设施，其特征是该法包括从海上采海冰取淡水法，即在冬天结冰季节直接从海上采海冰融化后取淡水法、和／或海水内陆制冰取淡水法，即先将海水调运内陆在冬天结冰季节天然结冰后获取淡水的方法，利用海水结冰大规模制取淡水的设施，是指海水内陆储置设施，包括制成一种高位水池与低位水池相互串联配置的结构，高位水池的储水深度大于低位水池的深度，而低位水池的面积大于高位水池的面积，两者面积之比应大于２倍以上。本发明专利技术可获取大量淡水和冷源，有利节约能源。特别是采用高低位水池设施可以更多地获得海冰，即淡水，还有利促使荒原生态环境改观，并对当地工、农、林、牧、养殖业和社会发展产生积极深远的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术海水淡化及利用的技术，尤其是利用海水结冰大规模制取淡水的方法及设施(设备)，涉及海冰淡化水的采收或制取方法。
技术介绍
淡水是人类生存中最宝贵的资源，有关国计民生，但我国人均淡水资源量仅为世界的四分之一，而降水量的时空分布又严重不均，使我国北方和西北地区缺水情况极为严峻。甚至不少大城市也出现了缺水状况。据统计，全国610个中等以上城市，不同程度缺水的就达400多个。很多地区的缺水已经影响到其社会经济的可持续发展，如果缺水状况继续恶化，甚至会影响到人们在该地区的继续生存。总之，淡水资源在不少地方已经成为生存的关健。解决淡水资源最有效的方法是“开源”，而海水淡化、向陆地增加淡水的重要“开源”措施之一，深受全世界的重视。目前，以海水淡化制取淡水已工程化的技术有蒸馏法和膜法两类。蒸馏法中实用的技术可以用多级闪蒸(MSF)和多效蒸馏(MED)为代表，其技术成熟，运行安全。但基建投入大，运行费用贵，能耗特高。目前除特殊条件下采用以外少有问津。膜法中可以用反渗透法(RO)为代表，其运行费用和能耗都比蒸馏法低，是海水淡化技术中近二十年来发展最快的。但是，RO法淡化海水的能耗和成本仍嫌太高，难以在我国大规模推广。其适用地域范围和对象有限。另，海水淡化技术尽管已经有半个世纪的发展历史，而且在全球范围内取得了巨大成功，但随着社会的发展和人类的需求都对研究开发更新、成本更低廉的淡化技术提出了更高的要求，人类的确需要探索另外的影响更大的淡化技术，或新的技术集成出现，从而对人类的生存、发展产生更深远的影响。此外，值得一提的是还有另一类的天然淡化方法是指利用海水结冰来获取淡水的方法，其原理是由于海冰是海水的冰晶，它是海水在冬天寒冷季节被天然淡化的产物，海冰融化后即为淡水。在我国北方的沿海渔村和海岛上，人们曾习惯在冬天凿取海冰储存到了夏天以海冰来制冷或以融化的海冰获取淡水，但这种最原始简易的手工作业方式不可能获得大量淡水。所谓冷冻结冰法(不论是天然或人工的)是指将海水冷冻到冰点以下，淡水结冰、分离、再融化为淡水过程，由天津大学王世昌主编的《海水淡化工程》2003年2月由化学工业出版社出版)一书提到“冷冻法有利用天然冰法和人工冷冻法两种，但二者都尚处于研究中”，目前还未见到有利用海水大规模制取淡水的成熟技术的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以利用海水结冰大规模制取淡水的方法及设施，使得有利于发展海洋经济和利用海洋优势，开辟新的淡水来源，有利于从根本上解决或改善我国西北和北方地区缺乏淡水资源的严峻情况。实现本专利技术的技术方案是鉴于我国海域辽阔，每年寒冬季节在渤海和辽东半岛的黄海北部的沿岸区域，大部分近岸的海面上都会结海冰，有的甚至向海中延伸几十公里；海冰是海水在寒冷季节气温降低到-1.9℃以下的淡水结晶物，海冰在气温上升到冰点以上会天然融化成淡水；冰比水的密度小，因而海冰都结晶在海水表面，使得海冰和海水易于分离和开采。有鉴于上述思路，本专利技术方法的技术特征在于利用海水在寒冬季节冻结后被天然淡化的海冰进行大规模(或大量)制取淡水的方法，该法包括直接从海上采海冰取淡水法，即在冬天(-1.9℃以下)结冰季节直接从海上采收海冰融化后取淡水法，和/或海水内陆制冰取淡水法，即先将海水调运内陆在冬天(-1.9℃以下)结冰季节天然结冰后获取淡水的方法。本专利技术的上述技术解决方案还可进一步具体为以下几种技术特征一、所述的在冬天结冰季节直接从海上采收海冰融化后取淡水法，该法依序包括如下步骤对海冰进行分割、捞取和输送上岸、运输至目的地储存和保存。二、所述的对海冰进行分割步骤是指利用水刀、圆盘锯、皮带锯等机械设备进行切割以分割冰块。三、所述的对海冰进行分割步骤也可以是指在海冰上打眼埋炸药，以“定向爆破”技术对冰进行定形爆破的办法来分割冰块。四、所述的对海冰进行分割步骤还可以是指在海面即将结冰前，在近岸海域放置按规定的冰块尺寸制成的成形框架群以便让海水能结冰于框架的各腔孔中，在成形框架群的各腔孔内与冰接融的表面均覆以“高疏水”材料，框架内各腔孔的深度略大于当地海冰的厚度，框架内的各腔孔应制成上小下大的锥形孔结构，以便于向上提起框架时让成形冰块方便脱落和采收。五、所述的对分割后的海冰进行捞取和输送上岸步骤是指对近岸的冰块是采用滚子输送机(带)直接将近岸海冰冰块捞出输送至岸上，对远岸的冰块是先使用拖船大孔围网将冰块拖至近岸后再用输送机将冰块捞出输送至岸上。六、所述的先将海水调运到内陆地区后让其在冬天(-1.9℃以下)结冰季节天然结冰后获取淡水法，该法依序包括如下步骤修建大型海水储置设施，包括修建储置海水的大型浅底水池、小海、湖泊或水库，抽调海水上陆并调运至作为储置地设施的水池或小海、湖泊或水库中，在冬季天然结冰后，让冰与海水分离，海冰的储存和保存，剩余高浓度浓盐海水的处置和处理(可进一步浓缩和盐析后进行化工处理)等。七、所述的抽调(汲取)海水上陆并调运至储置地步骤是指将汲取抽调上陆的海水是通过输水管道或露天(明)渠道进行远距离大规模(廉价)调运输送至内陆储置地。所述的储置地设施可以是指修建位于北京西部和西北部或更远的远离海滨的内陆沙漠、戈壁或干旱地区的荒原地带的储存海水的大型水池、水库、湖泊或小海。旦这些大型水池、水库、湖泊或小海其储水的深度平均应在1.5～3m之间为宜，且这些储置地每年必须有足够冷的温度和足够长的寒冷时间冻结海水，使能得到0.5～0.6m以上厚度的(淡水)冰层。八、所述的海水储置设施还可以是指制成一种高位水池与低位水池相互串联配置的结构，其中高位水池的储水深度大于低位水池的深度，而低位水池的面积大于高位水池的面积，两者面积之比应大于2倍以上(如2.5倍)，在高位水池的底部装有通往低位水池的排水管道及海水排放阀，在低位水池也装有通往外部的排水管道及海水排放阀以用来排放浓盐海水，而在高低位水池的靠近池底部处还都设有一个淡水排放阀，以用来排放融化后的淡水，利用高低位水池的好处是与利用一般水池，湖泊或小海的相比，在相同面积下可获更多淡水且成本较低。九、所述的高低位水池的池壁及池底基础材料为抗冻水泥另加拌适量纤维(化纤或其他无毒纤维)所修建而成，以提高水泥池壁抗裂强度，还可在池壁及池底的水泥层表面涂有疏水材料，以防止池壁表面吸入海水影响淡水质量，同时使池壁无冰冻结有利于采冰。本专利技术的可行性(可实施性)探讨第一种的直接采海冰取淡水法我国的渤海沿岸和辽东半岛的黄海沿岸约1500公里海岸线的近岸范围内每年海冰的产生量在200亿m3以上，适合大规模开采的海冰厚度为0.4m～1.5m之间，可开采量每年在150亿m3以上，海冰的采收工作包括分割、捞取、运输至目的地储存和保存。采收海冰的效益可获得超大量的淡水，如果每年能从渤海和黄海采收150亿m3海冰，其质量为137.55亿吨(海冰密度为0.917t/m3)，于是可得淡水137.55亿立方米(m3)，这宗淡水资源不但可济北京、天津之急需、还可分济河北、山东、辽宁等一些极端缺水城市之急需。海冰采收后的储存和保存储存冰块的地点没有特殊要求。失效的水库、干涸的池沼、湖泊或废弃的洼地、矿井、地窖都可改造成“冰库”。只要不漏水、清洁无污染、有较好的防融化措施和收集融冰的设备皆可使用。本专利技术还可节约大量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用海水结冰大规模制取淡水的方法，其特征在于：该方法是指：利用海水在寒冬季节冻结后被天然淡化的海冰进化行大规模或大量制取淡水的方法，该法包括直接从海采海冰取淡水法，即在冬天结冰季节直接从海上采海冰融化后取淡水法、和／或海水内陆制冰取淡水法，即先将海水调运内陆在冬天结冰季节天然结冰后获取淡水的方法。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛廷芳，郑祖斌，
申请(专利权)人：薛廷芳，郑祖斌，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]