生物质泡沫蒸发器太阳能净水装备
admin
2022-09-17
生物质泡沫蒸发器太阳能净水装备
技术编号
JS-051
提供单位
南京信息工程大学
技术大类
资源能源利用技术
联系人
刘大刚
技术类型
其他资源能源利用技术
电话
15195814166
邮箱
dagang@nuist.edu.cn
适用范围
资源环境,环境工程,新材料,新能源
推荐单位
南京信息工程大学
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技术简要说明原理:受植物蒸腾作用启发,模拟植物的维管束结构制备生物质泡沫,在太阳能驱动下,泡沫高效吸收光而进行光热转化,从而使不断上升的水分自然蒸发,从而实现对海水或高浓度工业污水进行污染物分离和水蒸发净化。同时,利用太阳能余热进行光电转化,为冷凝设备提供一定的电能和辅助光照,实现全天候的光热电转化,实现连续水体净化和污染物分离。技术特点:全生物质蒸发器。设备:蒸发室,蒸发槽,蠕动泵,换热器,冷凝管等。
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Technical Brief Description
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技术提供方南京信息工程大学
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技术主要指标信息室外晴天蒸发速率>15 kg/m2.d,光-热转化效率>90%, 热-电转化效率> 80%。
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商业应用情况目前,团队开发的环保的机械解离方法制备性能优异的多糖/蛋白质纳米纤丝,通过控制取向结构进而调控再组装成高强度的生物降解泡沫,用于高效的重金属、染料等极性污染物柱式滤芯。历经5年以上的技术研发,该技术已经完善并已完成中试。目前在南京锐牛能环新材料科技有限公司进行污水处理的中试实验,设备都满足3000 m2规模的污水处理,后期应用包括印染厂的高盐污水,高浓度油水分离等。工艺路线经多次改良已非常纯熟。设备以及系统集成已申请各项专利以及设计图纸的完备,受知识产权保护。
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希望在技术转移过程中得到的帮助/支持
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商业应用单位联系人/电话/邮箱
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设备投资电动石磨1台9000元,技术寿命3-5年;碳化硅研磨器1台,150000元技术寿命8年;高压均质机1台,300000元,技术寿命10年;万能试验机1台,50000元,寿命10年;导热系数测试仪1台,43000元,寿命10年;反应釜1台,20000元,寿命10年;高扭矩搅拌机1台,5000元1,寿命10年;低温冰箱1台,8000元,寿命5-7年;工业冷冻干燥机1套,100000元,寿命8年;管道及附属设备1套,50000元,寿命10年;以上设备共需735000元。
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年运行维护费用原料费100000元/年;材料加工用水费10000元/年;材料加工用电费80000元/年;人工费320000元/年;折旧费43500元/年;维修费50000元/年;管理费30000元/年。总计:635500元/年。
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投资回收期以使用本产品一年处理高盐污水200吨,5000元/吨净处理收益做基准,前述生产一年成本为364500元,则年经济效益370500元。以前述投资成本735000元计,则成本回收: 735000÷370500=2.016年
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附加效益三效蒸发使用生蒸汽作为热能来源,三效MVR使用压缩机提供能量流动的动力。相较于三效蒸发或者MVR装置,本项目所生产的天然生物质基泡沫材料,使用太阳能作为动力,不存在能耗的成本。考虑到各种温度差损失和蒸发器的热损失等,查阅资料书及文献取上述数值后,代入热量衡算 式 计 算 可 得 多 效 蒸 发 加 热 蒸 汽 的 消 耗 量 为284.289 kg/h。一般工业蒸汽的价格为 240 元/t,全年工作时间按照7200h 来计算,因此多效蒸发每年的蒸汽费用为:284.289×7200×0.24 =491251.4 元。工业电价为 0.7 元/kW·h,全年工作时间按照7 200 h 来计算,则三效MVR蒸发系统每年所消耗的电费为:36.221 × 7200 × 0.7 = 182553.8 元。不考虑更多的环境效益,相比于三效蒸发和三效MVR,本项目所生产的天然生物质基泡沫材料,只需要三效蒸发和三效MVR的1/3成本。
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综合效益使用可循环太阳能蒸发装置进行海水淡化的初步成果显示,蒸发速度和光热转化效率达1.5 kg.m-2.h-1和90%,可以在室外稳定蒸发三个月以上,晴天日蒸发产水量可达10 kg.m-2,蒸发后盐度降低到0.3‰,远低于WHO饮用水盐度要求;木质素,纤维素,半纤维素具有一定的耐酸耐碱性,所制出的生物质泡沫可以适应1-14的pH范围,在极酸极碱条件下的蒸发速率仍能达1.5 kg.m-2.h-1;生物质泡沫蒸发器对铬、镉、铜、镍和铅等重金属离子的去除效果分别可达0.88、0.08、0.87、0.98和0.95 mg/L,相比这些重金属的最高允许排放浓度标准(1.5、0.1、2、1和1mg/L),优化率分别达41.3%、20%、56.5%、2%和5%;生物质泡沫滤芯有很强的吸水性和水分传输效率,可以将高盐污水处理后形成固体结晶,不会产生糊状微废,因此,不会对环境产生二次污染。蒸发装置采用太阳能光照光能驱动,蒸发装置上的水循环系统的供电也使用了太阳能板,利用光电转换和光热转换,节约了能源和供电成本。同时利用清洁能源,不需人为光源,因此不会产生负面能耗。
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障碍对技术转移影响等级当地居民对该技术的接受程度低
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提交日期2020/12/22
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技术成熟度历经5年以上的技术研发,该技术已经完善并已完成中试。目前在一家化工企业进行污水处理的中试实验,设备都满足3000 m2规模的污水处理,后期应用包括印染厂的高盐污水,高浓度油水分离等。工艺路线经多次改良已非常纯熟。设备以及系统集成已申请各项专利以及设计图纸的完备,受知识产权保护。
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技术适用性与使用条件该技术适用的具体领域为海水淡化及高浓度工业污水净化领域,具体可用于净化含染料,重金属,农药,抗生素,油污等污水及各种高浓度污水(不包括一些水溶性好、分子量低、挥发性强的有机物,如乙醇),如矿区重金属排水、高酸碱度的工业污水、医疗污水及高盐污水等等。 目前,该技术使用生物质材料来源广泛,受地域、规模、环境、资源能源等因素的限制条件影响较小。
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技术稳定性本技术在运用过程中能够保持稳定,材料使用周期超过一个月并能以稳定速度进行水处理,对环境,技术参数等干扰的敏感程度低,只需保证光照的充足,设备与材料即能正常运行。
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技术安全性本技术采用全生物质为原料,可生物降解且降解周期短,不会产生二次污染。太阳能蒸发净水过程中更不会产生二次污染物,不存在易燃易爆高毒性物质泄露等环境、安全事故的风险。不受上游资源限制、配套设施不完善、市场接受度不高等系统风险。
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技术转移推广障碍当地居民对该技术的接受程度低
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知识产权转让拥有4项国内专利:(1) 一 种 基 于 生 物 质 基 的 海 水 脱 盐 方 法 。 发 明 专 利 (申 请 号 :CN202011082321.2)(2)一种生物质基抗病毒过滤材料及其合成方法。发明专利(申请号:CN202011178234.7) (3) 一种生物质基灯芯材料及其制备方法。发明专利(申请号:CN202011082994.8) (4)一种使用太阳能的蒸发-冷凝装置。实用新型专利(申请中)