CN104192956A

CN104192956A - 一种卷式电除盐器

Info

Publication number: CN104192956A
Application number: CN201410399732.2A
Authority: CN
Inventors: 梁红波; 吴建平; 张荣强
Original assignee: ZHEJIANG CATHAYRIPE ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG CATHAYRIPE ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2014-08-15
Filing date: 2014-08-15
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2034-08-15
Also published as: CN104192956B

Abstract

本发明涉及一种水处理装置，尤其涉及一种卷式电除盐器。它包括作为电极一极的中心管和与其同心的外壳，淡水室内填充有离子交换树脂，其相邻的一对阴阳离子交换膜形成一个膜袋，自靠近中心管周向且位于膜袋两侧设置有对向的或且位于膜袋一侧设置有同向的开口，其中一个开口作为水流进口，另一个开口为水流出口；中心管一端开口且为另一水流进口，中心管另一端封闭；中心管四周均匀布置有水流分布槽；外壳一侧设置有另一水流出口。本发明装置的浓淡水流程完全相同、电流密度分布均匀、膜两侧压差容易调控、原水中强电解质与弱电解质可以得到充分脱除。

Description

一种卷式电除盐器

技术领域

本发明涉及一种水处理装置，尤其涉及一种卷式电除盐器。

背景技术

电除盐是一种电渗析技术和离子交换技术相融合的先进技术，系统能够通过电磁场通过阴、阳离子交换膜对阴、阳离子的选择性透过作用与离子交换树脂对离子的交换作用，在直流电场的作用下实现离子的定向迁移，从而完成水的深度除盐，系统能够完成树脂连续不断的自动再生，无需停机使用酸碱再生树脂，从而能连续制取高品质纯水。卷式电除盐器是把传统的电渗析技术和离子交换技术有机地结合起来，是一种无需使用酸碱、利用直流电源从原水中连续去除离子，连续制取高品质纯水的过程。

CN100518905C(2009-7-29)公开了一种折返式电除盐器，括作为电极一极的中心管和与其同心外壳，外壳上设有电极的另一极，在中心管和外壳间设置有交替布置的阴阳离子交换膜，以中心管为中心，将上述若干层的阴阳离子交换膜和浓淡水通道内的网隔板，淡水通道内的阴阳离子交换树脂制成圆柱体，所述的淡水通道分为内、外两个流水通道单元。

然而该装置电流密度（径向）分布不均匀，造成淡水流道内水流所处电场不同，离子脱除的效率不均匀，通常需要采用过电流的方式以保证脱盐效果，电效率较低，功耗大；浓淡水流向呈交错状态，且浓淡水流程相差较大（对于一般的圆柱形卷式电除盐结构，螺旋走向的流程远大于轴向流程），造成浓淡水两侧压力差很难调控，影响电除盐过程效率；并且该结构比较复杂，对制作加工的要求和难度较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种浓淡水流程完全相同、电流密度分布均匀、膜两侧压差容易调控、原水中强电解质与弱电解质可以得到充分脱除的卷式电除盐器。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种卷式电除盐器，包括作为电极一极的中心管和与其同心的外壳，外壳上设有电极的另一极，在中心管和外壳间设置有交替布置的、沿所述中心管制成圆柱体的阴阳离子交换膜，所述阴阳离子交换膜将中心管与外壳间的空间分为浓水室和淡水室，所述淡水室内填充有离子交换树脂，其相邻的一对阴阳离子交换膜形成一个膜袋，自靠近所述中心管周向且位于所述膜袋两侧设置有对向的或且位于所述膜袋一侧设置有同向的开口，其中一个开口作为水流进口，另一个开口为水流出口；所述中心管一端开口且为另一水流进口，所述中心管另一端封闭；所述中心管四周均匀布置有水流分布槽；所述外壳一侧设置有另一水流出口。

本发明的结构使淡水室内各水流所处电流密度均匀，原水中强电解质与弱电解质均可以得到充分脱除；膜袋中浓淡水流程完全相同，膜两侧压差容易调控，避免了现有技术由膜两侧压差而导致的鼓胀、泄漏、结垢等缺陷或故障；在不需增大卷式组件直径的前提下卷式组件直径越大，密封要求越高，越容易发生泄漏故障，可以通过提高膜袋高度，即增加膜袋过流面积的方式，轻易地实现电除盐组件产水水量。若膜袋内为淡水室，则膜袋外为浓水室；若膜袋内为浓水室，则膜袋外为淡水室。作为优选，所述水流进口两侧分别设置有水流布水网格，所述水流布水网格与所述膜袋两侧边缘分别构成布水通道。

所述水流可以为浓水或淡水，在布水网格的分配下，水流分布更均匀进入膜袋自内而外呈螺旋流动，若膜袋内为淡水室，则膜袋外为浓水室；若膜袋内为浓水室，则膜袋外为淡水室。

作为优选，所述膜袋外为浓水室，所述膜袋内为淡水室；自靠近所述中心管周向且位于所述膜袋两侧设置有对向的或且位于所述膜袋一侧设置有同向的开口，其中一个开口作为淡水进口，另一个开口为淡水出口；所述中心管一端开口且为浓水进口，所述中心管另一端封闭；所述中心管四周均匀布置有浓水分布槽9；所述外壳一侧设置有浓水出口，浓水自中心管一侧随所述膜袋形成的卷式流道流至所述浓水出口。

本发明淡水自靠近中心管一侧呈圆周分布的进水口进入组件（膜袋），沿膜袋自内而外呈螺旋流动，所处电流密度均匀地由强而弱；浓水自中心管进入（中心管另一端封闭），沿膜袋自内而外呈螺旋流动。中心管周向且位于所述膜袋两侧设置有对向的或位于所述膜袋一侧设置有同向的开口，其中一个开口为淡水进口，另一个开口为淡水出口，浓淡水水流方向可以是顺流，也可以是逆流。对于逆流的优选实施方式，由于离子在电场下脱除的次序不同，可以减少结垢离子Ca²⁺、Mg²⁺，CO₃ ^2-相遇而产生结垢的机会。

作为优选，所述淡水进口两侧分别设置有淡水布水网格，所述淡水布水网格与所述膜袋两侧边缘分别构成布水通道。

在布水网格的分配下，淡水分布更均匀进入膜袋自内而外呈螺旋流动，膜袋内为淡水室，膜袋外为浓水室，淡水室内各水流所处电流密度均匀，随着水流自中心管一侧向外侧螺旋流动，所处电流密度均匀地由强而弱，原水中强电解质与弱电解质均可以得到充分脱除；膜袋中浓淡水流程完全相同，膜两侧压差容易调控。

作为优选，所述阴阳离子交换膜交替排列构成卷式膜芯，所述卷式膜芯端面盖有滤板，所述滤板上设置有布水孔，所述滤板包括进水端滤板和出水端滤板。

本发明滤板可采用一体式结构形成，方便安装和拆卸，在滤板上设置有布水孔，使淡水分布更均匀，膜两侧压差容易调控。

作为优选，所述外壳的两端密封连接有外端盖和增强内端盖；所述外壳上部或下部且位于外端盖上设置有用于淡水流入或流出的淡水接口以及用于浓水流入或流出的浓水接口；所述增强内端盖与所述滤板之间设置有淡水腔；淡水从外壳下部靠近中心管一侧自淡水接口依次流入所述淡水腔、所述进水端滤板和所述淡水进口，并螺旋至外壳侧，再依次从所述淡水出口、所述出水端滤板、所述淡水腔和所述外壳上部的淡水接口流出。

采用双层端盖结构，使整体压差更容易调控，并且在内端盖与所述滤板之间设置淡水腔，能便于淡水分布，使膜两侧压差容易调控。

作为优选，所述外壳由上端圈、筒身和下端圈组成，所述上端圈和/或下端圈的内侧分别设置有等间距分布的用于与外端盖和增强内端盖配合紧固的定位块。

采用定位块使外壳和整体组件受压均匀，抗压能力强，密封可靠，避免组件泄露。

作为优选，所述布水孔有8个。

采用合适数量的布水孔能使淡水分布更均匀合理，控制组件整体运行的效率和成本。

作为优选，所述外壳为一体成型的玻璃钢外壳或分段成型的UPVC外壳。更优选，所述中心管为表面复合有电极薄板且通过电极柱固定的工程塑料管。

作为优选，所述淡水室的轴向方向上设有密封条，其上设有填充孔，填充孔上连接有密封塞。

作为优选，所述的膜袋为直通的，淡水室和浓水室数量为2-10对；所述浓水室内填充有离子交换树脂。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、淡水室内各水流所处电流密度均匀，原水中强电解质与弱电解质均可以得到充分脱除；

2、膜袋中浓淡水流程完全相同，膜两侧压差容易调控，避免了现有技术由膜两侧压差而导致的鼓胀、泄漏、结垢等缺陷或故障；

3、在不需增大卷式组件直径的前提下（卷式组件直径越大，密封要求越高，越容易发生泄漏故障），可以通过提高膜袋高度，即增加膜袋过流面积的方式，轻易地实现电除盐组件产水水量。

附图说明

图1是本发明卷式电除盐器进水端示意图;

图2是本发明卷式电除盐器出水端示意图;

图3是本发明其中一种结构的膜袋展开状态示意图；

图4是本发明卷式电除盐器外壳示意图；

图5是本发明其中一种结构的进水端滤板示意图；

图6是本发明其中一种结构的出水端滤板示意图；

图7是本发明卷式电除盐器结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1-图7所示，卷式电除盐器包括作为电极一极的中心管1和与其同心的外壳2，外壳2上设有电极的另一极，在中心管1和外壳2间设置有交替布置的、沿中心管1制成圆柱体的阴阳离子交换膜，阴阳离子交换膜将中心管1与外壳2间的空间分为浓水室和淡水室，淡水室内填充有离子交换树脂，相邻的一对阴阳离子交换膜形成一个膜袋，自靠近中心管1周向且位于膜袋两侧设置有对向的或且位于膜袋一侧设置有同向的开口，其中一个开口作为水流进口4，另一个开口为水流出口6；中心管1一端开口且为另一水流进口3，中心管1另一端封闭；中心管1四周均匀布置有水流分布槽9；外壳一侧设置有另一水流出口5。水流进口4两侧分别设置有布水网格8，布水网格8与膜袋两侧边缘分别构成布水通道10。若膜袋内为淡水室，则膜袋外为浓水室；若膜袋内为浓水室，则膜袋外为淡水室。

优选的一种方式是膜袋外为浓水室，膜袋内为淡水室；自靠近中心管1周向且位于膜袋两侧设置有对向的或且位于膜袋一侧设置有同向的开口，其中一个开口作为淡水进口4，另一个开口为淡水出口6；中心管1一端开口且为浓水进口3，中心管1另一端封闭；中心管1四周均匀布置有浓水分布槽9；外壳一侧设置有浓水出口5，浓水自中心管一侧随膜袋形成的卷式流道流至浓水出口5。淡水进口4两侧分别设置有淡水布水网格8，淡水布水网格8与膜袋两侧边缘分别构成布水通道10。

淡水自靠近中心管1一侧呈圆周分布的进水口进入组件（膜袋），在布水网格8的分配下，从布水通道10沿膜袋自内而外呈螺旋流动；浓水自中心管进入（中心管另一端封闭），沿膜袋自内而外呈螺旋流动。浓淡水水流方向可以是顺流，也可以是逆流。对于逆流的优选实施方式，由于离子在电场下脱除的次序不同，可以减少结垢离子Ca²⁺、Mg²⁺，CO₃ ^2-相遇而产生结垢的机会。膜袋中浓淡水流程完全相同，膜两侧压差容易调控，避免了现有技术由膜两侧压差而导致的鼓胀、泄漏、结垢等缺陷或故障。

膜袋可以为直通的，从整体除盐效率考虑，淡水室和浓水室数量设置2-10对；浓水室内填充有离子交换树脂。

淡水室内各水流所处电流密度均匀，随着水流自中心管一侧向外侧螺旋流动，所处电流密度均匀地由强而弱，原水中强电解质与弱电解质均可以得到充分脱除；在不需增大卷式组件直径的前提下（卷式组件直径越大，密封要求越高，越容易发生泄漏故障），可以通过提高膜袋高度，即增加膜袋过流面积的方式，轻易地实现电除盐组件产水水量。在浓水室内填充离子交换树脂，还可以进一步增加浓水的流动速率，提高电除盐效率。

阴阳离子交换膜交替排列构成卷式膜芯。为方便安装和拆卸，在滤板上设置有布水孔，使淡水分布更均匀，卷式膜芯端面且邻近淡水腔13位置盖有滤板7，滤板可采用一体式结构形成，滤板7上设置有布水孔71，滤板7包括进水端滤板和出水端滤板。优选的布水孔71为8个，均匀布置。

为了更合理地调节组件的压差，外壳的两端密封连接有外端盖24和增强内端盖25；外壳2上部或下部且位于外端盖24上设置有用于淡水流入或流出的淡水接口11以及用于浓水流入或流出的浓水接口12；增强内端盖25与滤板7之间设置有淡水腔13；淡水从外壳下部靠近中心管一侧自淡水接口11依次流入淡水腔13、进水端滤板7和淡水进口4，并螺旋至外壳侧，再依次从淡水出口6、出水端滤板7、淡水腔13和外壳上部的淡水接口11流出。外壳2由上端圈21、筒身22和下端圈23组成，上端圈21和/或下端圈23的内侧分别设置有等间距分布的用于与外端盖24和增强内端盖25配合紧固的定位块。

从结构强度考虑，外壳2可以为一体成型的玻璃钢外壳或分段成型的UPVC外壳，中心管1为表面复合有薄板且通过电极柱固定的工程塑料管。从密封性角度考虑，可在淡水室的轴向方向上设有密封条，其上设有填充孔，填充孔上连接有密封塞。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1. 一种卷式电除盐器，包括作为电极一极的中心管（1）和与其同心的外壳（2），外壳（2）上设有电极的另一极，在中心管（1）和外壳（2）间设置有交替布置的、沿所述中心管（1）制成圆柱体的阴阳离子交换膜，所述阴阳离子交换膜将中心管（1）与外壳（2）间的空间分为浓水室和淡水室，所述淡水室内填充有离子交换树脂，其特征在于：相邻的一对阴阳离子交换膜形成一个膜袋，自靠近所述中心管（1）周向且位于所述膜袋两侧设置有对向的或且位于所述膜袋一侧设置有同向的开口，其中一个开口作为水流进口（4），另一个开口为水流出口（6）；所述中心管（1）一端开口且为另一水流进口（3），所述中心管（1）另一端封闭；所述中心管（1）四周均匀布置有水流分布槽（9）；所述外壳一侧设置有另一水流出口（5）。

2. 根据权利要求1所述的一种卷式电除盐器，其特征在于：所述水流进口（4）两侧分别设置有布水网格（8），所述布水网格（8）与所述膜袋两侧边缘分别构成布水通道（10）。

3. 根据权利要求1所述的一种卷式电除盐器，其特征在于：所述膜袋外为浓水室，所述膜袋内为淡水室；自靠近所述中心管（1）周向且位于所述膜袋两侧设置有对向的或且位于所述膜袋一侧设置有同向的开口，其中一个开口作为淡水进口（4），另一个开口为淡水出口（6）；所述中心管（1）一端开口且为浓水进口（3），所述中心管（1）另一端封闭；所述中心管（1）四周均匀布置有浓水分布槽（9）；所述外壳一侧设置有浓水出口（5），浓水自中心管一侧随所述膜袋形成的卷式流道流至所述浓水出口（5）。

4. 根据权利要求2所述的一种卷式电除盐器，其特征在于：所述淡水进口（4）两侧分别设置有淡水布水网格（8），所述淡水布水网格（8）与所述膜袋两侧边缘分别构成布水通道（10）。

5. 根据权利要求4所述的一种卷式电除盐器，其特征在于：所述阴阳离子交换膜交替排列构成卷式膜芯，所述卷式膜芯端面盖有滤板（7），所述滤板（7）上设置有布水孔（71），所述滤板（7）包括进水端滤板和出水端滤板。

6. 根据权利要求5所述的一种卷式电除盐器，其特征在于：所述外壳的两端密封连接有外端盖（24）和增强内端盖（25）；所述外壳上部或下部且位于外端盖（24）上设置有用于淡水流入或流出的淡水接口（11）以及用于浓水流入或流出的浓水接口（12）；所述增强内端盖（25）与所述滤板（7）之间设置有淡水腔（13）；淡水从外壳下部靠近中心管一侧自淡水接口（11）依次流入所述淡水腔（13）、所述进水端滤板（7）和所述淡水进口（4），并螺旋至外壳侧，再依次从所述淡水出口（6）、所述出水端滤板（7）、所述淡水腔（13）和所述外壳上部的淡水接口（11）流出。

7. 根据权利要求6所述的一种卷式电除盐器，其特征在于：所述外壳（2）由上端圈（21）、筒身（22）和下端圈（23）组成，所述上端圈（21）和/或下端圈（23）的内侧分别设置有等间距分布的用于与所述外端盖（24）和增强内端盖（25）配合紧固的定位块。

8. 根据权利要求7所述的一种卷式电除盐器，其特征在于：所述布水孔（71）有8个。

9. 根据权利要求8所述的一种卷式电除盐器，其特征在于：所述外壳（2）为一体成型的玻璃钢外壳或分段成型的UPVC外壳。

10. 根据权利要求9所述的一种卷式电除盐器，其特征在于：所述膜袋为直通的，淡水室和浓水室数量为2-10对；所述浓水室内填充有离子交换树脂。