CN216737692U - 一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置，包括装置主体、控制机柜、净水池、废水池、清洗水箱和控制器，净水池和废水池设置装在置主体的在最下方，装置主体与控制机柜连接。本实用新型通过装置主体采用电容去离子技术，高效节能，工艺简便，无需高额投入，且在除离子过程中不排放环境污染物质，可自动实现直流电压的设置，启动抽水泵将废水经CDI装置处理成净水，并输送至净水池，可实时监控CDI装置出口净水含离子浓度，并判断CDI装置的吸附能力，可自动进行净水管路、离子回收管路的切换，通过PLC控制器，将整个工艺流程编写为顺序控制程序，实现废水净化和离子回收流程的自动控制。

Description

一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置

技术领域

本实用新型涉及废水净化领域，特别涉及一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置。

背景技术

工业废水含有大量离子型物质，向自然水体排放会造成地表水环境的严重恶化，造成水资源的污染，且多数离子因特殊的物理和化学性质，一旦进入水体无法自发完成从水域到陆域的转移，离子无法得到有效回收。

针对这一问题，废水净化多采用膜技术或电化学技术进行水处理，如反渗透技术、电渗析技术，电容去离子技术等。

对于大多数CDI净水装置，均需要人为进行干预操作，如设置吸附直流电压、电极再生、净水的抽取与输送等，均会造成人力资源的浪费，因此设计一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置，是十分必要的。

现有技术的缺点包括：

(1)大多数净水处理技术，如膜技术、反渗透、电渗析等技术，在除离子过程中会排放环境污染物质，且需要昂贵的膜材料，成本高；

(2)通过CDI装置对工业废水进行去离子处理，需投入大量的人力进行监控、操作，会造成人力资源的浪费。需人为进行直流电压的设置，启动抽水泵抽取废水，输送净水至净水池的操作；

(3)当CDI装置吸附能力达饱和，需人工操作，进行电极再生、反接电极，若操作人员监控不及时，CDI装置已无去离子能力，CDI装置出口的净水含大量离子，将污染净水池中的水体；

(4)操作人员进行电极再生、反接电极后，将离子溶解于水体，为防止脱附的高浓度离子吸附于管道内壁，造成CDI装置出口的净水的二次污染，需人工操作设备，进行管路冲洗，以及浓缩高浓度离子水体的回收，造成人力资源的浪费；

(5)为保证净水质量，需人工设置合适的直流电压，当CDI装置去离子效果不好时，需人工调整直流电压，但人工无法实现不间断实时调节，无法保证控制质量；

(6)采用CDI装置，通过人工操作，进行废水净化和离子回收，流程较为复杂，工序繁多，容易误操作，影响净水质量和回收离子质量，造成水资源浪费和离子浪费。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置，包括装置主体、控制机柜、净水池、CDI装置、废水池、冲洗水箱和PLC控制器，所述净水池和废水池设置装在置主体的在最下方，处于同一水平线，分别位于左右两侧，所述电动门A、CDI装置、电导率传感器探头A、变频增压泵和电导率传感器探头B设置在装置主体的中间位置，依次从右至左设置，处于同一水平线，所述CDI装置的正下方设置有固定支架A、塑料螺丝A、固定支架 B和塑料螺丝B，所述浓缩离子回收水箱和电动门B处于同一垂直线，电动门 B在浓缩离子回收水箱的正上方，浓缩离子回收水箱位于净水池的右侧，所述电动门C和冲洗水箱位于装置主体的上方位置，冲洗水箱在电动门C的正上方，所述装置主体与控制机柜连接，控制机柜包括PLC控制器、显示器、鼠标和键盘，PLC控制器与显示器连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述废水池与变频增压泵之间设置有管道，废水池与变频增压泵之间通过管道连接，电动门A、电动门B、电动门C和变频增压泵与CDI装置通过管道连接，电动门A与净水池相通过管道连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述冲洗水箱与电动门C之间设置有管道，冲洗水箱与电动门C之间通过管道连接，电动门B与浓缩离子回收水箱通过管道连接，所述CDI装置与固定支架和固定支架B之间通过塑料螺丝A和塑料螺丝B连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述控制机柜与装置主体之间设置有电缆，控制机柜与装置主体之间通过电缆信号连接，PLC控制器分别与电动门A、电动门B、CDI装置、电导率传感器探头A、电动门C、变频增压泵、电导率传感器探头B信号连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述CDI装置包括连接管A、集流体A、电极吸附装置A、不导电隔膜、电极吸附装置B、集流体B和连接管B。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述CDI装置以不导电隔膜为中心，两侧对称设置有集流体A、电极吸附装置A、电极吸附装置B和集流体B，所述集流体A、电极吸附装置A、不导电隔膜、电极吸附装置B和集流体B均采用圆形结构，CDI装置为圆柱型，且CDI装置的端部设置有电极端子，电极端子表面刷有疏水涂层。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过装置主体采用电容去离子技术，高效节能，工艺简便，无需高额投入，且在除离子过程中不排放环境污染物质，可自动实现直流电压的设置，启动抽水泵将废水经CDI装置处理成净水，并输送至净水池，可实时监控CDI装置出口净水含离子浓度，并判断CDI装置的吸附能力，并自动完成电极再生、反接电极，可自动进行净水管路、离子回收管路的切换，自动完成管路冲洗和离子回收，采用PID负反馈自动控制，通过调节直流电压，实现对CDI装置出口离子浓度的实时控制，保证净水质量，通过PLC控制器，将整个工艺流程编写为顺序控制程序，实现废水净化和离子回收流程的自动控制，无需人工干预。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的出口离子浓度自动控制流程图；

图3是CDI装置的整体结构示意图；

图中：1、净水池；2、电动门A；3、浓缩离子回收水箱；4、电动门B；5、固定支架A；6、塑料螺丝；7、CDI装置；8、固定支架B；9、塑料螺丝； 10、电导率传感器探头A；11、电动门C；12、变频增压泵；13、废水池；14、冲洗水箱；15、PLC控制器；16、显示器；17、鼠标；18、键盘；19、电导率传感器探头B；20、连接管A；21、集流体A；22、电极吸附装置A；23、不导电隔膜；24、电极吸附装置B；25、集流体B；26、连接管B。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。

实施例1

如图1-3所示，本实用新型提供一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置，包括装置主体、控制机柜、净水池1、CDI装置7、废水池13、冲洗水箱14和PLC控制器15，净水池1和废水池13设置装在置主体的在最下方，处于同一水平线，分别位于左右两侧，电动门A 2、CDI装置7、电导率传感器探头A 10、变频增压泵12和电导率传感器探头B 19设置在装置主体的中间位置，依次从右至左设置，处于同一水平线，CDI装置7的正下方设置有固定支架A 5、塑料螺丝A 6、固定支架B 8和塑料螺丝B 9，浓缩离子回收水箱3和电动门B 4处于同一垂直线，电动门B 4在浓缩离子回收水箱3 的正上方，浓缩离子回收水箱3位于净水池1的右侧，电动门C 11和冲洗水箱14位于装置主体的上方位置，冲洗水箱14在电动门C 11的正上方，装置主体与控制机柜连接，控制机柜包括PLC控制器15、显示器16、鼠标17和键盘18，PLC控制器15与显示器16连接。

进一步的，废水池13与变频增压泵12之间设置有管道，废水池13与变频增压泵12之间通过管道连接，电动门A 2、电动门B 4、电动门C 11和变频增压泵12与CDI装置7通过管道连接，电动门A 2与净水池1相通过管道连接。

冲洗水箱14与电动门C 11之间设置有管道，冲洗水箱14与电动门C 11 之间通过管道连接，电动门B 4与浓缩离子回收水箱3通过管道连接，CDI装置7与固定支架A5和固定支架B 8之间通过塑料螺丝A 6和塑料螺丝B 9连接。

控制机柜与装置主体之间设置有电缆，控制机柜与装置主体之间通过电缆信号连接，PLC控制器15分别与电动门A 2、电动门B 4、CDI装置7、电导率传感器探头A 10、电动门C11、变频增压泵12、电导率传感器探头B 19 信号连接。

CDI装置7包括连接管A 20、集流体A 21、电极吸附装置A 22、不导电隔膜23、电极吸附装置B 24、集流体B 25和连接管B 26。

CDI装置7以不导电隔膜23为中心，两侧对称设置有集流体A 21、电极吸附装置A22、电极吸附装置B 24和集流体B 25，集流体A 21、电极吸附装置A 22、不导电隔膜23、电极吸附装置B 24和集流体B 25均采用圆形结构，CDI装置7为圆柱型，且CDI装置7的端部设置有电极端子，电极端子表面刷有疏水涂层。

具体的，使用过程中，装置主体可实现工业废水净化流程的自动控制，控制流程采用负反馈回路，可实时监测待处理的工业废水电导率，以及经处理的净水电导率，自动控制CDI装置7出口净水电导率数值指标；

工作流程为：自动将工业废水从废水池13抽出，经管道、CDI装置7后，输送至净水池1，当CDI装置7电极吸附能力达饱和，可自动进行电极再生、解析离子、切换离子回收管道进行冲洗、浓缩、回收离子的操作，浓缩离子回收水箱3、电动门B 4、CDI装置7、电动门C 11和冲洗水箱14为冲洗管道，冲洗回收完成后，自动切换回净水管道，电动门A 2、CDI装置7、变频增压泵12和废水池13为净水管道，继续将工业废水处理成净化水，同时，当CDI装置7电极能力达饱和状态时，该装置可发出声光报警，该装置还具备防电极腐蚀、防止外壳接地电路短路的功能；

工作过程为：首先，电动门B 4和电动门C 11关闭，电动门A 2打开，变频增压水泵12将废水池13中的工业废水抽出，经管道输送至CDI装置7，进行废水净化去离子处理，CDI装置7由直流电源进行供电，PLC控制器15 调节直流电源电压建立直流电场，在直流电场的作用下，当工业废水通过CDI 装置7的电极之间的流通通道时，水中的阴阳离子向极性相反的电极定向移动并吸附在电极上，从而脱除水中的离子，如磷离子、氯离子、钠离子等，并获得纯净水，纯净水经管道、电动门A 2，流至净水池1，进行回收利用；

当电导率传感器探头A 10和电导率传感器探头B 19检测到的电导率数值的差值小于设定阈值时，PLC控制器15程序判断电极上吸附的离子已达到饱和状态，此时关闭变频增压水泵12与电动门A 2，待电动门A 2完全关闭后，通过电极再生技术，PLC控制器15将外接直流电源的电势反向，并打开电动门B 4与电动门C 11，冲洗水箱14中的纯净水经管道、电动门C 11流到CDI装置7入口，电极上吸附的离子在反向电场的作用下从电容电极上解吸，并溶解于来自冲洗水箱14的纯净水，含高浓度离子的水经CDI装置7的出口和电动门B4，流至浓缩离子回收水箱3，进行离子回收利用，上述工作过程废水净化、管路冲洗、离子回收通过以顺序控制逻辑的形式，由PLC控制器15实现自动控制，整个工作流程无需人工操作。

装置主体由PLC控制器15进行控制，并安装在远程控制柜中，PLC控制器15与电动门A 2、电动门B 4、电动门C 11、变频增压泵12、CDI装置7、电导率传感器探头A10、电导率传感器探头B19等现场设备采用硬接线的方式进行连接，传输控制指令与反馈信号，远程控制柜内设置有显示器16，可实时显示电导率传感器探头A 10与电导率传感器探头B 19的测量值，并配套鼠标17与键盘18，通过操控鼠标17与键盘18，PLC控制器15可对现场的电动门A2、电动门B 4、电动门C 11、变频增压泵12HE CDI装置7进行控制。

水中的离子浓度可由电导率间接表示，对电导率进行控制，就是对离子浓度进行控制，装置主体的自动控制通过负反馈控制回路来实现，控制器采用PID控制器15，被控对象是电导率传感器探头B19测量的CDI装置7的出口电导率值，执行器是直流电源，首先设定理想的CDI装置7的出口电导率设定值SP，反馈变送器测量CDI出口电导率值PV，程序将SP与PV的差值送入PID控制器15，PID控制器15不断作用输出控制指令给执行器，执行器通过调节直流电源电压减少实际值PV与理想设定值之间的误差，来实现对CDI 装置7的出口电导率值的控制，即实现对净水含离子浓度的控制，控制流程图如图2所示；

同时，当CDI装置7的入口电导率与出口导电率的差值小于设定阈值时，说明CDI装置7的电极吸附能力已达饱和状态，远程控制柜的显示器16将发出声光报警，提醒操作人员装置即将进行离子解吸、冲洗、回收的控制阶段，在此期间电动门A 2、电动门B 4、电动门C11均会发生开关动作，声光报警提醒操作人员远离电动门，防止被误伤；

为避免CDI装置7的外壳绝缘不良造成接地短路，烧毁CDI装置7，CDI 装置7的外壳底部设置有悬空固定支架A 5和固定支架B 8，呈横U形，固定固定支架A 5和固定支架B 8与CDI装置7的底部之间装有绝缘胶垫，固定装置、胶垫、CDI装置7用塑料螺丝A 6和塑料螺丝B9固定，从而确保CDI 装置7的外壳与地绝缘；CDI装置7以不导电隔膜23为中心，连接管A 20和连接管B 26用于与外部管道相连接，为避免在CDI角部不发生除离子反应却发生腐蚀，导致除离子效率降低，两侧对称设置有集流体A 21、电极吸附装置A 22、电极吸附装置B 24和集流体B 25，集流体A 21、电极吸附装置A 22、不导电隔膜23、电极吸附装置B 24和集流体B25均采用圆形结构，CDI装置7为圆柱型，且CDI装置7的端部设置有电极端子，电极端子表面刷有疏水涂层，不导电隔膜、电极吸附装置、集流体均采用圆形结构，CDI核心装置为圆柱型，并在电极端子表面刷有疏水涂层，防止电极材料被腐蚀。

综上所述，本实用新型通过PLC控制器，以顺序控制逻辑的形式，实现废水净化、管路冲洗、管路切换、离子回收全程的自动控制，全程不需人工干预，节约了大量人力资源，同时有效避免了误操作，避免水资源和离子资源的浪费，可实时监控CDI装置入口、出口的净水含离子浓度，并判断CDI 装置的吸附能力，自动、及时地完成电极再生、反接电极，设置有冲洗设备，包括冲洗水箱、冲洗管路和冲洗电动门，可自动进行管路冲洗，避免脱附的高浓度离子吸附于管路内壁，造成CDI出口净水含离子浓度过高，造成二次污染，采用PID负反馈自动控制，通过调节直流电压，实现对CDI装置出口离子浓度的实时控制，可有效保证净水质量，为避免CDI装置外壳绝缘不良造成接地短路，本实用新型设置有防接地装置，通过悬空固定支架和塑料螺丝的组合，确保CDI装置外壳与地绝缘，当CDI装置的电极吸附能力达饱和状态，需进行电极再生、离子脱附、管路冲洗、离子回收的操作，在此期间涉及到电动门开关、变频增压泵开关，本装置设置有声光报警，可提醒操作人员在此阶段，远离电动门和变频泵，防止被误伤。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置，包括装置主体、电动门A(2)、浓缩离子回收水箱(3)、电动门C(11)、控制机柜、净水池(1)、CDI装置(7)、废水池(13)、冲洗水箱(14)和PLC控制器(15)，其特征在于，所述净水池(1)和废水池(13)设置装在置主体的在最下方，处于同一水平线，分别位于左右两侧，所述电动门A(2)、CDI装置(7)、电导率传感器探头A(10)、变频增压泵(12)和电导率传感器探头B(19)设置在装置主体的中间位置，依次从右至左设置，处于同一水平线，所述CDI装置(7)的正下方设置有固定支架A(5)、塑料螺丝A(6)、固定支架B(8)和塑料螺丝B(9)，所述浓缩离子回收水箱(3)和电动门B(4)处于同一垂直线，电动门B(4)在浓缩离子回收水箱(3)的正上方，浓缩离子回收水箱(3)位于净水池(1)的右侧，所述电动门C(11)和冲洗水箱(14)位于装置主体的上方位置，冲洗水箱(14)在电动门C(11)的正上方，所述装置主体与控制机柜连接，控制机柜包括PLC控制器(15)、显示器(16)、鼠标(17)和键盘(18)，PLC控制器(15)与显示器(16)连接。

2.根据权利要求1所述的一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置，其特征在于，所述废水池(13)与变频增压泵(12)之间设置有管道，废水池(13)与变频增压泵(12)之间通过管道连接，电动门A(2)、电动门B(4)、电动门C(11)和变频增压泵(12)与CDI装置(7)通过管道连接，电动门A(2)与净水池(1)相通过管道连接。

3.根据权利要求1所述的一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置，其特征在于，所述冲洗水箱(14)与电动门C(11)之间设置有管道，冲洗水箱(14)与电动门C(11)之间通过管道连接，电动门B(4)与浓缩离子回收水箱(3)通过管道连接，所述CDI装置(7)与固定支架A(5)和固定支架B(8)之间通过塑料螺丝A(6)和塑料螺丝B(9)连接。

4.根据权利要求1所述的一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置，其特征在于，所述控制机柜与装置主体之间设置有电缆，控制机柜与装置主体之间通过电缆信号连接，PLC控制器(15)分别与电动门A(2)、电动门B(4)、CDI装置(7)、电导率传感器探头A(10)、电动门C(11)、变频增压泵(12)、电导率传感器探头B(19)信号连接。

5.根据权利要求1所述的一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置，其特征在于，所述CDI装置(7)包括连接管A(20)、集流体A(21)、电极吸附装置A(22)、不导电隔膜(23)、电极吸附装置B(24)、集流体B(25)和连接管B(26)。

6.根据权利要求5所述的一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置，其特征在于，所述CDI装置(7)以不导电隔膜(23)为中心，两侧对称设置有集流体A(21)、电极吸附装置A(22)、电极吸附装置B(24)和集流体B(25)，所述集流体A(21)、电极吸附装置A(22)、不导电隔膜(23)、电极吸附装置B(24)和集流体B(25)均采用圆形结构，CDI装置(7)为圆柱型，且CDI装置(7)的端部设置有电极端子，电极端子表面刷有疏水涂层。

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