CN213924151U - 一种可控压力的高浓盐水电渗析装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种可控压力的高浓盐水电渗析装置,其中电渗析膜堆包括阳极室、阴极室、浓室和淡室;淡水箱通过第一管路与淡水进水口连通,第一管路上设置有淡水进口压力变送器;浓水箱通过第二管路与浓水进水口连通,第二管路上设置有浓水进口压力变送器;极水箱通过第三、四管路分别与阳极液、阴极液进水口连通,第三、四管路上分别设置有阳极液、阴极液进口压力变送器。本实用新型通过可控压力的高浓盐水电渗析装置,可以在高浓盐水在电渗析器中浓缩析出固体后始终保持离子交换膜两侧水的压力一致,防止膜破损,避免因离子交换膜两侧压力不同导致的两侧水流在电渗析隔板中的流态不均匀,稳定电渗析的电流效率,保证电渗析系统的正常运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及水处理领域,具体涉及一种可控压力的高浓盐水电渗析装置。
背景技术
随着环保要求的不断提升,水资源不足以及环境容量有限等矛盾日益凸显。在石油化工、煤化工、电力、钢铁以及海水淡化等生产过程中,会产生大量的含盐废水。为了降低外排水量,提高水的使用效率,目前含盐废水一般使用以反渗透和/或电渗析(含倒极电渗析)为主的膜法脱盐处理后回用,在一定程度上提高了水的使用效率,但仍有相当大量的浓水需要排放或后续处理。在一些没有纳污水体的地区,甚至要求做到零液体排放。
电渗析技术(如图1所示)由于其浓缩极限高的优势,目前已较为广泛地应用于零液体排放的浓盐水减量浓缩工艺段。电渗析技术基于离子交换膜对阴、阳离子的选择透过原理,在直流电场作用下,盐溶液中的离子发生定向移动,通过交替排列阴、阳离子交换膜,利用离子交换膜对离子的选择透过性,实现在膜一侧的离子去除、在膜另一侧的离子浓缩。电渗析技术的核心装置是电渗析膜堆,其通常是由阴极板、阳极板、阴离子交换膜、阳离子交换膜、极室隔板、淡室隔板和浓室隔板按照一定的顺序排列,经外压紧固组成。通常地,电渗析技术可将浓盐水(以NaCl为例)浓缩至18-20%质量浓度。但是,在实际运行过程中,尤其是高浓盐水条件下,由于盐水中含有其他成分,在浓缩液一侧一些溶质的实际浓度可能超过其溶解度限制,在某些情况下,这些溶质可能析出形成盐固体。由于电渗析隔板通常较薄,上述析出的固体盐很可能会在电渗析膜堆内(隔板所构成的通道内)积累并长大,最终造成电渗析膜堆内部堵塞,导致离子交换膜两侧水的压力不同,容易导致膜破损,一旦膜损坏,会造成较高的维修成本,同时需要拆卸重新组装,造成较高的人工成本。同时,离子交换膜两侧压力不同会导致两侧水流在电渗析隔板中的流态不均匀,造成电流效率降低,影响系统的正常运行。
有鉴于此,本实用新型的发明人提供一种可控压力的高浓盐水电渗析装置,用于解决电渗析系统在高浓盐水条件下运行过程中的离子交换膜两侧压力不同造成的膜损坏、电流效率下降等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可控压力的高浓盐水电渗析装置,用于解决电渗析系统在高浓盐水条件下运行过程中的离子交换膜两侧压力不同造成的膜损坏、电流效率下降等问题。
为达上述目的,本实用新型提供一种可控压力的高浓盐水电渗析装置,其包括:
电渗析膜堆,其包括位于两极的阳极室和阴极室,以及位于阳极室和阴极室之间的浓室和淡室,其中浓室与淡室交替布置;
淡水箱,其通过第一管路与所述淡室的淡水进水口连通,所述第一管路上依次设置有淡水循环泵、淡水流量控制阀和淡水进口压力变送器,而且所述淡室的淡水出水口与所述淡水箱连通;
浓水箱,其通过第二管路与所述浓室的浓水进水口连通,所述第二管路上依次设置有浓水循环泵、浓水流量控制阀和浓水进口压力变送器,而且所述浓室的浓水出水口与所述浓水箱连通;以及
极水箱,其通过第三管路与所述阳极室的阳极液进水口连通,所述第三管路上依次设置有阳极液循环泵、阳极液流量控制阀以及阳极液进口压力变送器;所述极水箱还通过第四管路与所述阴极室的阴极液进水口连通,所述第四管路上依次设置有阴极液循环泵、阴极液流量控制阀以及阴极液进口压力变送器。
所述的可控压力的高浓盐水电渗析装置,还包括自动控制系统,所述第一管路、第二管路、第三管路以及第四管路上分别设置有第一电导检测器、第二电导检测器、第三电导检测器和第四电导检测器,各电导检测器以及所述淡水循环泵、浓水循环泵、阳极液循环泵和阴极液循环泵均连接至所述自动控制系统。
所述的可控压力的高浓盐水电渗析装置,其中,所述自动控制系统包括PLC控制模块和人机交互界面。
所述的可控压力的高浓盐水电渗析装置,其中,所述浓室接近阳极室一侧设置有阳离子交换膜,所述浓室接近阴极室的一侧设置有阴离子交换膜。
所述的可控压力的高浓盐水电渗析装置,其中,所述阳离子交换膜选用均相膜阳离子交换膜,所述阴离子交换膜选用均相膜阴离子交换膜。
所述的可控压力的高浓盐水电渗析装置,其中,所述浓室由浓室隔板分隔,所述浓室隔板厚度为0.5mm-2.5mm,流道开口为0.5mm-3mm;所述淡室由淡室隔板分隔,所述淡室隔板厚度为0.5mm-2.5mm,流道开口为0.5mm-3mm。
所述的可控压力的高浓盐水电渗析装置,其中,所述淡水箱、浓水箱和极水箱均为锥底构型。
所述的可控压力的高浓盐水电渗析装置,其中,所述淡水箱、浓水箱、极水箱均采用PP、PVC、PE、交联聚乙烯或亚克力材质。
所述的可控压力的高浓盐水电渗析装置,其中,在所述淡水循环泵与淡水进水口之间的第一管路上设置有第一换热器,而且在所述浓水循环泵与浓水进水口之间的第二管路上设置有第二换热器。
所述的可控压力的高浓盐水电渗析装置,其中,所述第一换热器和所述第二换热器均采用板式换热器。
本实用新型的有益效果在于:1、通过可控压力的高浓盐水电渗析装置,可以在高浓盐水在电渗析器中浓缩析出固体后始终保持离子交换膜两侧水的压力一致,防止膜破损,降低了维护成本和人工成本。
2、避免因离子交换膜两侧压力不同导致的两侧水流在电渗析隔板中的流态不均匀,稳定电渗析的电流效率,保证电渗析系统的正常运行。
附图说明
图1是电渗析原理图;
图2是根据本实用新型的高浓盐水电渗析装置示意图。
附图标记说明:电渗析膜堆1、极水箱2、浓水箱3、淡水箱4、阳极液循环泵5、阴极液循环泵6、浓水循环泵7、淡水循环泵8、阳极液流量控制阀9、阴极液流量控制阀10、浓水流量控制阀11、淡水流量控制阀12、第三电导检测器13、第四电导检测器14、第二电导检测器15、第一电导检测器16、第一换热器17、第二换热器18、阳极液进口压力变送器19、浓水进口压力变送器20、淡水进口压力变送器21、阴极液进口压力变送器22、直流电源23、自动控制系统24。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型,下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进一步说明。
如图1所示,本实用新型提供一种可控压力的高浓盐水电渗析装置,其主要包括:电渗析膜堆1、极水箱2、浓水箱3、淡水箱4、阳极液循环泵5、阴极液循环泵6、浓水循环泵7、淡水循环泵8、阳极液流量控制阀9、阴极液流量控制阀10、浓水流量控制阀11、淡水流量控制阀12、淡水进口压力变送器21、浓水进口压力变送器20、阳极液进口压力变送器19、阴极液进口压力变送器22、直流电源23以及自动控制系统24。
所述电渗析膜堆1在其两极分别设置有对应的阳极板和阴极板,所述阳极板与邻近的电极板组成阳极室,所述阴极板和邻近的电极板组成阴极室。所述阳极室和阴极室之间设置有N+1个浓室(浓缩室)和N个淡室(淡化室)(N为自然数),而且所述浓室和淡室交替布置。浓室接近阳极室一侧设置有阳离子交换膜(阳膜),所述浓室接近阴极室的一侧设置有阴离子交换膜。优选地,所述阳离子交换膜可选用均相膜阳离子交换膜,阴离子交换膜可选用均相膜阴离子交换膜。
此外,所述浓室由浓室隔板分隔,优选地,所述浓室隔板厚度为0.5mm-2.5mm,优选1mm,流道开口为0.5mm-3mm,优选2mm宽。所述淡室由淡室隔板分隔,优选地,所述淡室隔板厚度为0.5mm-2.5mm,优选1mm,流道开口为0.5mm-3mm,优选1mm宽。所述电极板的厚度为0.5mm-2.5mm,优选2mm厚。所述电渗析膜堆1的多块板由压紧板及紧固螺杆组装而成。
所述阳极室设置有阳极液进水口和阳极液出水口,所述阴极室设置有阴极液进水口和阴极液出水口,所述浓室设置有浓水进水口和浓水出水口,所述淡室设置有淡水进水口和淡水出水口。
所述淡水箱4通过第一管路与所述淡水进水口连通,所述第一管路上依次设置有所述淡水循环泵8、所述淡水流量控制阀12以及所述淡水进口压力变送器21。
所述浓水箱3通过第二管路与所述浓水进水口连通,所述第二管路上依次设置有所述浓水循环泵7、所述浓水流量控制阀11以及所述浓水进口压力变送器20。
所述极水箱2通过第三管路与所述阳极液进水口连通,所述第三管路上依次设置有所述阳极液循环泵5、所述阳极液流量控制阀9以及所述阳极液进口压力变送器19。所述极水箱2还通过第四管路与所述阴极液进水口连通,所述第四管路上依次设置有所述阴极液循环泵6、所述阴极液流量控制阀10以及所述阴极液进口压力变送器22。所述压力变送器22均用于调节所述电渗析膜堆1的各进水口的压力,使离子交换膜两侧运行压力保持一致,从而防止膜破损,降低了维护成本和人工成本。
此外,所述淡水出水口与所述淡水箱4连通,所述浓水出水口与所述浓水箱3连通,所述阳极液出水口和阴极液出水口分别与极水箱2连通。
优选地,所述淡水流量控制阀12、浓水流量控制阀11、阳极液流量控制阀9、阴极液流量控制阀10均为塑料材质。
优选地,所述淡水箱4、浓水箱3、极水箱2均可为PP、PVC、PE、交联聚乙烯或亚克力等材质。优选地,水箱构型为锥底构型,有利于结晶的排出,促进固液分离。
再优选地,在淡水循环泵8与淡水进水口之间的第一管路设置有第一换热器17,而且所述浓水循环泵7与浓水进水口之间的第二管路上设置有第二换热器18,换热器可选用板式换热器,其材质优选为钛材,用于降低反应温度。
所述第一管路、第二管路、第三管路以及第四管路上分别设置有第一电导检测器16、第二电导检测器15、第三电导检测器13和第四电导检测器14,各个电导检测器内均设置有电导率探针以及温度变送器,各电导检测器13、14、15和16以及所述淡水循环泵8、浓水循环泵7、阳极液循环泵5和阴极液循环泵6均连接至所述自动控制系统24。
所述自动控制系统24包括PLC控制模块和人机交互界面。可实现系统全自动运行,包括一键开机、一键停机、自动补水、自动放料、自动冲洗、故障报警、故障停机、故障复位功能,并可根据所述淡水进口压力变送器21、所述浓水进口压力变送器20、所述阳极液进口压力变送器19、所述阴极液进口压力变送器22反馈的压力对相应的循环泵进行自动调节,控制各压力稳定在设定值。所述PLC控制模块采用IEC标准语言进行编程,可进行二次开发,体积小,功耗少。所述人机交互界面HMI为ARM构架,功耗小,可在屏幕上触控操作修改系统运行参数指标。
优选地,所述第一管路、第二管路、第三管路以及第四管路均采用PVC材质,使用寿命长,经济性好。
本实用新型的工作原理如下:
使用时,将原水分别加入淡水箱4和浓水箱3,将极水加入极水箱2,启动浓水循环泵7、淡水循环泵8、阳极液循环泵5和阴极液循环泵6,使淡水、浓水和极水循环,之后启动直流电源23向电渗析膜堆1供电。淡水经淡水循环泵8进入电渗析膜堆1的淡室,在电渗析膜堆中,溶液中的阴阳离子在电场的作用下分别通过阴阳离子交换膜进入浓室后,重新回到淡水箱4并与淡水箱4中的溶液混合均匀后得到脱盐液。同时,浓水经浓水循环泵7进入电渗析膜堆1的浓室,接受在电场作用下由淡室迁移来的阴阳离子后重新回到浓水箱3。极水分别经阳极液循环泵5和阴极液循环泵6分别进入电渗析膜堆中的阳极室和阴极室,在电渗析膜堆中发生电极反应,阳极液和阴极液分别通过阳极液出水口和阴极液出水口流出电渗析膜堆1并循环回到极水箱2。
本实用新型的电渗析装置,针对高浓盐水在浓缩过程中可能会析出固体盐,导致离子交换膜两侧压力不一致的问题,增加了运行压力控制系统,可通过自动控制系统24将浓水进水口压力及淡水进水口压力设定为固定值,此时浓水进口压力变送器20和淡水进口压力变送器21将压力参数转换为可传送的标准化输出信号,连续输送到自动控制系统24,自动控制系统通过通过控制浓水循环泵7、淡水循环泵8的频率,调节浓水、淡水的流量,使离子交换膜两侧运行压力保持一致。通过可控压力的高浓盐水电渗析装置,可以在高浓盐水在电渗析器中浓缩析出固体后始终保持离子交换膜两侧水的压力一致,防止膜破损,从而大幅降低维护成本和人工成本,同时解决了因离子交换膜两侧压力不同导致的两侧水流在电渗析隔板中的流态不均匀的问题,保证了电渗析的电流效率。
综上所述,本实用新型的有益效果在于:
1、通过可控压力的高浓盐水电渗析装置,可以在高浓盐水在电渗析器中浓缩析出固体后始终保持离子交换膜两侧水的压力一致,防止膜破损,降低了维护成本和人工成本。
2、避免因离子交换膜两侧压力不同导致的两侧水流在电渗析隔板中的流态不均匀,稳定电渗析的电流效率,保证电渗析系统的正常运行。
虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述,但在不脱离本实用新型的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种可控压力的高浓盐水电渗析装置,其特征在于,包括:
电渗析膜堆,其包括位于两极的阳极室和阴极室,以及位于阳极室和阴极室之间的浓室和淡室,其中浓室与淡室交替布置;
淡水箱,其通过第一管路与所述淡室的淡水进水口连通,所述第一管路上依次设置有淡水循环泵、淡水流量控制阀和淡水进口压力变送器,而且所述淡室的淡水出水口与所述淡水箱连通;
浓水箱,其通过第二管路与所述浓室的浓水进水口连通,所述第二管路上依次设置有浓水循环泵、浓水流量控制阀和浓水进口压力变送器,而且所述浓室的浓水出水口与所述浓水箱连通;以及
极水箱,其通过第三管路与所述阳极室的阳极液进水口连通,所述第三管路上依次设置有阳极液循环泵、阳极液流量控制阀以及阳极液进口压力变送器;所述极水箱还通过第四管路与所述阴极室的阴极液进水口连通,所述第四管路上依次设置有阴极液循环泵、阴极液流量控制阀以及阴极液进口压力变送器。
2.根据权利要求1所述的可控压力的高浓盐水电渗析装置,其特征在于,还包括自动控制系统,所述第一管路、第二管路、第三管路以及第四管路上分别设置有第一电导检测器、第二电导检测器、第三电导检测器和第四电导检测器,各电导检测器以及所述淡水循环泵、浓水循环泵、阳极液循环泵和阴极液循环泵均连接至所述自动控制系统。
3.根据权利要求2所述的可控压力的高浓盐水电渗析装置,其特征在于,所述自动控制系统包括PLC控制模块和人机交互界面。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的可控压力的高浓盐水电渗析装置,其特征在于,所述浓室接近阳极室一侧设置有阳离子交换膜,所述浓室接近阴极室的一侧设置有阴离子交换膜。
5.根据权利要求4所述的可控压力的高浓盐水电渗析装置,其特征在于,所述阳离子交换膜选用均相膜阳离子交换膜,所述阴离子交换膜选用均相膜阴离子交换膜。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的可控压力的高浓盐水电渗析装置,其特征在于,所述浓室由浓室隔板分隔,所述浓室隔板厚度为0.5mm-2.5mm,流道开口为0.5mm-3mm;所述淡室由淡室隔板分隔,所述淡室隔板厚度为0.5mm-2.5mm,流道开口为0.5mm-3mm。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的可控压力的高浓盐水电渗析装置,其特征在于,所述淡水箱、浓水箱和极水箱均为锥底构型。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的可控压力的高浓盐水电渗析装置,其特征在于,所述淡水箱、浓水箱、极水箱均采用PP、PVC、PE、交联聚乙烯或亚克力材质。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的可控压力的高浓盐水电渗析装置,其特征在于,在所述淡水循环泵与淡水进水口之间的第一管路上设置有第一换热器,而且在所述浓水循环泵与浓水进水口之间的第二管路上设置有第二换热器。
10.根据权利要求9所述的可控压力的高浓盐水电渗析装置,其特征在于,所述第一换热器和所述第二换热器均采用板式换热器。
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CN202021751886.0U CN213924151U (zh) | 2020-08-20 | 2020-08-20 | 一种可控压力的高浓盐水电渗析装置 |
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