申请日2016.01.05
公开(公告)日2016.04.20
IPC分类号C02F1/469
摘要
本发明公开了一种电驱动的膜脱盐机组，包括原水箱、浓水循环箱、进口阀门组、原水流量计、浓水流量计、极水流量计Ⅰ和极水流量计Ⅱ、多级膜堆装置和出口阀门组。本发明还公开了一种使用该机组的水处理方法。本发明的倒极过程更加精准可靠，电接点压力表的设置对设备整体起到了保护作用，加装的不锈钢板有效防止pvc板被刮碰，采用塑料焊焊接技术极大的减少了容纳电极的空间漏水的可能，使得漏水维修更加快捷，极水进出水方向与其在设备内流动方向一致，更有利于容纳电极的空间内的气体和垢的排出，膜堆侧面加装阳光板，对膜堆起到了保护作用，出水端加装水流开关，有效防止了烧膜现象的出现，机组占地面积少，整体更加紧凑，美观大方。
权利要求书
1.一种电驱动的膜脱盐机组，其特征在于：包括原水箱、浓水循环箱、进口阀门组、原水流量计、浓水流量计、极水流量计Ⅰ和极水流量计Ⅱ、多级膜堆装置和出口阀门组，
所述多级膜堆装置包括依次连接的锁紧框Ⅰ、配水板Ⅰ、多孔板Ⅰ、多级膜堆、多孔板Ⅱ、配水板Ⅱ和锁紧框Ⅱ，前一级膜堆与后一级膜堆之间依次通过共电极板和多孔板Ⅲ连接，
所述配水板Ⅰ和所述多孔板Ⅰ之间设有容纳电极的空间，所述配水板Ⅰ与所述多孔板Ⅰ的连接处的上部设有极水出口，所述配水板Ⅰ与所述多孔板Ⅰ的连接处的下部设有极水进口，所述配水板Ⅰ上设有电极接线孔，
所述配水板Ⅱ和所述多孔板Ⅱ之间设有容纳电极的空间，所述配水板Ⅱ与所述多孔板Ⅱ的连接处的上部设有极水出口，所述配水板Ⅱ与所述多孔板Ⅱ的连接处的下部设有极水进口，所述配水板Ⅱ上设有电极接线孔，
所述共电极板和所述多孔板Ⅲ之间设有容纳电极的空间，所述共电极板与所述多孔板Ⅲ的连接处的上部设有极水出口，所述共电极板与所述多孔板Ⅲ的连接处的下部设有极水进口，所述共电极板上设有电极接线孔，
所述进口阀门组包括环形管路Ⅰ，所述环形管路Ⅰ上顺时针依次设有进口阀门Ⅰ、进口阀门Ⅱ、进口阀门Ⅲ和进口阀门Ⅳ，
所述出口阀门组包括环形管路Ⅱ，所述环形管路Ⅱ上顺时针依次设有出口阀门Ⅰ、出口阀门Ⅱ、出口阀门Ⅲ和出口阀门Ⅳ，
所述原水箱通过原水泵分别与所述进口阀门Ⅲ和所述进口阀门Ⅳ之间的管路、所述极水流量计Ⅰ以及所述极水流量计Ⅱ连通，
所述浓水循环箱通过浓水循环泵与所述进口阀门Ⅰ和所述进口阀门Ⅱ之间的管路连通，
所述进口阀门Ⅱ和所述进口阀门Ⅲ之间的管路依次通过原水检测单元和隔膜阀Ⅰ与所述原水流量计连通，
所述进口阀门Ⅰ与所述进口阀门Ⅳ之间的管路通过隔膜阀Ⅱ与所述浓水流量计连通，
所述极水流量计Ⅰ与所述原水泵之间设有隔膜阀Ⅲ，
所述极水流量计Ⅱ与所述原水泵之间设有隔膜阀Ⅳ，
所述原水流量计通过电接点压力表Ⅰ与位于所述配水板Ⅰ下部的多个原水进口连通，
所述浓水流量计通过电接点压力表Ⅱ与位于所述配水板Ⅰ下部的多个浓水进口连通，
相邻的两个所述极水进口分别与所述极水流量计Ⅰ和所述极水流量计Ⅱ连通，
与所述极水流量计Ⅰ连通的所述极水进口相对应的所述极水出口通过极水水流开关Ⅰ与所述原水箱连通，
与所述极水流量计Ⅱ连通的所述极水进口相对应的所述极水出口通过极水水流开关Ⅱ与所述原水箱连通，
所述出口阀门Ⅰ和所述出口阀门Ⅱ之间的管路通过出水水流开关Ⅰ与位于所述配水板Ⅱ上部的多个浓水出口连通，
所述出口阀门Ⅲ和所述出口阀门Ⅳ之间的管路通过出水水流开关Ⅱ与位于所述配水板Ⅱ上部的多个原水出口连通，
所述出口阀门Ⅰ和所述出口阀门Ⅳ之间的管路与所述浓水循环箱连通，
所述出口阀门Ⅱ与所述出口阀门Ⅲ之间的管路依次通过产水检测单元和产水阀与用水点连通，
所述产水检测单元和所述产水阀之间还设有与所述原水箱连通的管路，
所述容纳电极的空间内设有电极，
所述极水流量计Ⅰ与所述多级膜堆装置之间设有电接点压力表Ⅲ，
所述极水流量计Ⅱ与所述多级膜堆装置之间设有电接点压力表Ⅳ。
2.根据权利要求1所述的一种电驱动的膜脱盐机组，其特征在于：所述锁紧框Ⅰ和所述配水板Ⅰ之间通过不锈钢板Ⅰ连接，所述不锈钢板Ⅰ上设有与所述原水进口和所述浓水进口相匹配的孔，所述锁紧框Ⅱ和所述配水板Ⅱ之间通过不锈钢板Ⅱ连接，所述不锈钢板Ⅱ上设有与所述浓水出口和所述原水出口相匹配的孔。
3.根据权利要求1所述的一种电驱动的膜脱盐机组，其特征在于：所述电极通过塑料焊焊接与所述容纳电极的空间连接。
4.根据权利要求1所述的一种电驱动的膜脱盐机组，其特征在于：所述膜堆的侧面设有阳光板。
5.根据权利要求1所述的一种电驱动的膜脱盐机组，其特征在于：所述浓水循环箱上设有浓水外排泵。
6.根据权利要求1所述的一种电驱动的膜脱盐机组，其特征在于：所述原水进口和所述浓水进口之间沿直线交替排列，所述浓水出口和所述原水出口之间沿直线交替排列。
7.根据权利要求1所述的一种电驱动的膜脱盐机组，其特征在于：所述一种电驱动的膜脱盐机组还包括控制各部件的PLC控制单元。
8.一种使用所述一种电驱动的膜脱盐机组的水处理方法，其特征在于具有如下步骤：
S1、所述进口阀门Ⅰ和所述进口阀门Ⅲ开启，所述进口阀门Ⅱ和所述进口阀门Ⅳ关闭，所述出口阀门Ⅰ和所述出口阀门Ⅲ开启，所述出口阀门Ⅱ和所述出口阀门Ⅳ关闭，所述产水阀关闭，到达预设时间Ⅰ后，相邻的两个所述电极分别接电源的正极和负极，
原水经过所述原水泵、所述进口阀门Ⅲ、所述原水检测单元、所述隔膜阀Ⅰ，所述原水流量计和所述电接点压力表Ⅰ进入所述多级膜堆装置进行处理得到产水，产水经过所述出水水流开关Ⅱ和所述出口阀门Ⅲ到达所述产水检测单元，
检测合格后，所述产水阀开启，产水到达所述用水点，
检测不合格，所述产水阀保持关闭，产水到达所述原水箱，
浓水经过所述浓水循环泵、所述进口阀门Ⅰ、所述隔膜阀Ⅱ、所述浓水流量计和所述电接点压力表Ⅱ进入所述多级膜堆装置，之后，通过所述出水水流开关Ⅰ和所述出口阀门Ⅰ回到所述浓水循环箱，
原水经过所述原水泵后分别经过所述极水流量计Ⅰ和所述极水流量计Ⅱ从所述极水进口进入到所述多级膜堆装置成为极水，之后分别经过所述极水水流开关Ⅰ和所述极水水流开关Ⅱ回到所述原水箱;
S2、到达预设时间Ⅱ后，所有所述电极与电源断开，所述进口阀门Ⅰ和所述进口阀门Ⅲ关闭，所述进口阀门Ⅱ和所述进口阀门Ⅳ开启，到达预设时间Ⅲ后，所述出口阀门Ⅰ和所述出口阀门Ⅲ关闭，所述出口阀门Ⅱ和所述出口阀门Ⅳ开启，所述产水阀关闭，
到达预设时间Ⅳ后，初级膜堆两侧的电极与电源连接，到达预设时间Ⅴ后，后一级膜堆右侧电极开始供电，直至所有所述电极与所述电源连接，此时，所述电极所连的电源的电极极性与步骤S1中的电极极性相反;
S3、浓水经过所述浓水循环泵、所述进口阀门Ⅱ、所述原水检测单元、所述隔膜阀Ⅰ，所述原水流量计和所述电接点压力表Ⅰ进入所述多级膜堆装置，之后，经过所述出水水流开关Ⅱ和所述出口阀门Ⅳ回到所述浓水循环箱，
原水经过所述原水泵、所述进口阀门Ⅳ、所述隔膜阀Ⅱ、所述浓水流量计和所述电接点压力表Ⅱ进入所述多级膜堆装置进行处理得到产水，产水经过所述出水水流开关Ⅰ和所述出口阀门Ⅱ到达所述产水检测单元，
检测合格后，所述产水阀开启，产水到达所述用水点，
检测不合格，所述产水阀保持关闭，产水到达所述原水箱，
原水经过所述原水泵后分别经过所述极水流量计Ⅰ和所述极水流量计Ⅱ从所述极水进口进入到所述多级膜堆装置成为极水，之后分别经过所述极水水流开关Ⅰ和所述极水水流开关Ⅱ回到所述原水箱;
S4、到达预设时间Ⅵ后，所有所述电极与电源断开，所述进口阀门Ⅰ和所述进口阀门Ⅲ开启，所述进口阀门Ⅱ和所述进口阀门Ⅳ关闭，到达预设时间Ⅶ后，所述出口阀门Ⅰ和所述出口阀门Ⅲ开启，所述出口阀门Ⅱ和所述出口阀门Ⅳ关闭，所述产水阀关闭，
到达预设时间Ⅷ后，初级膜堆两侧的电极与电源连接，到达预设时间ⅦⅨ后，后一级膜堆右侧电极开始供电，直至所有所述电极与所述电源连接，此时，所述电极所连的电源的电极极性与步骤S1中的电极极性相同;
S5、重复步骤S1-S4。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述步骤S1-S5通过所述PLC控制单元控制。
说明书
一种电驱动的膜脱盐机组以及使用该机组的水处理方法
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体地说是一种电驱动的膜脱盐机组以及使用该机组的水处理方法。
背景技术
电渗析，简称ED法，是利用阴、阳离子交换膜交替排列于正负电极之间，并用特制的隔板将其隔开，组成除盐淡化和浓缩两个系统。当向隔室通人盐水后，在直流电场作用下，阳离子向负极迁移，并只能通过阳离子交换膜，阴离子向正极迁移，只能通过阴离子交换膜，而使淡室中的盐水被淡化，浓室中的盐水被浓缩。然而在运行过程中，由于阴极和浓室呈碱性，阴极极室和浓室两侧的膜上容易出现结垢现象，从而影响出水水质，并缩短设备使用寿命。随后频繁倒极电渗析(简称EDR)诞生了，它的出现是电渗析技术的一次重大突破。它通过倒换电极极性及配合水路的切换，实现了淡室与浓室的供排水系统转换，使设备自称产生了自清洗能力——浓室和阴极在倒极后变为淡室和阳极，酸碱性由碱性变为酸性，所结的垢被酸洗脱落随水流冲出。这样即保证了离子交换膜的长期稳定性，又保证了出水水质的稳定。
目前的电渗析器主体均由锁紧框、配水板(兼电极板)、多孔板、和膜堆组成。锁紧框由方钢管或槽钢一类焊接而成。配水板采用pvc板制作，起引导浓、淡水进出膜堆的作用，电极板则是用来固定电极的，一般情况下这两种板可以合并。多孔板同样采用pvc板制作，起保护膜堆、密封电极室的作用。膜堆一般按照极膜(阳膜)——隔板——阴膜——隔板——阳膜——隔板……阴膜——隔板——极膜(阳膜)排列。
目前，现有技术存在的问题为：
1.目前频繁倒极电渗析的倒极控制不够精准。
2.缺乏有效的压力保护措施，经常出现由于压力过高造成的膜间破损漏水现象。
3.现有电渗析器锁紧框直接夹紧pvc材质的配水板，强度低，易出现板材疲劳的问题。
4.由于配水板及多孔板均采用pvc板制作，而pvc板属于软材料，且板 的厚度均匀不一，板面在加工时极易出现划痕，出现的划痕若处理不当，会破坏密封面，造成极水的渗漏。
5.目前立式电渗析，电极的进出水均采用横向走水，与其在设备中的水流方向垂直，一方面不利于排除电极室中的气体，另一方面不利于倒极时冲出电极室中脱落的垢体。
6.现有电渗析器膜堆两侧膜体直接裸露，缺乏有效的保护。
7.缺乏流量保护措施，膜堆经常出现由于堵塞造成流量不足而造成的烧膜现象。
8.现有频繁倒极电渗析一般采用一级一段的形式，控制虽简单，但占地面积大，管路复杂。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供了一种电驱动的膜脱盐机组以及使用该机组的水处理方法。
本发明采用的技术手段如下：
一种电驱动的膜脱盐机组，包括原水箱、浓水循环箱、进口阀门组、原水流量计、浓水流量计、极水流量计Ⅰ和极水流量计Ⅱ、多级膜堆装置和出口阀门组，
所述多级膜堆装置包括依次连接的锁紧框Ⅰ、配水板Ⅰ、多孔板Ⅰ、多级膜堆、多孔板Ⅱ、配水板Ⅱ和锁紧框Ⅱ，前一级膜堆与后一级膜堆之间依次通过共电极板和多孔板Ⅲ连接，
所述配水板Ⅰ和所述多孔板Ⅰ之间设有容纳电极的空间，所述配水板Ⅰ与所述多孔板Ⅰ的连接处的上部设有极水出口，所述配水板Ⅰ与所述多孔板Ⅰ的连接处的下部设有极水进口，所述配水板Ⅰ上设有电极接线孔，
所述配水板Ⅱ和所述多孔板Ⅱ之间设有容纳电极的空间，所述配水板Ⅱ与所述多孔板Ⅱ的连接处的上部设有极水出口，所述配水板Ⅱ与所述多孔板Ⅱ的连接处的下部设有极水进口，所述配水板Ⅱ上设有电极接线孔，
所述共电极板和所述多孔板Ⅲ之间设有容纳电极的空间，所述共电极板与所述多孔板Ⅲ的连接处的上部设有极水出口，所述共电极板与所述多孔板Ⅲ的连接处的下部设有极水进口，所述共电极板上设有电极接线孔，
所述进口阀门组包括环形管路Ⅰ，所述环形管路Ⅰ上顺时针依次设有进口 阀门Ⅰ、进口阀门Ⅱ、进口阀门Ⅲ和进口阀门Ⅳ，
所述出口阀门组包括环形管路Ⅱ，所述环形管路Ⅱ上顺时针依次设有出口阀门Ⅰ、出口阀门Ⅱ、出口阀门Ⅲ和出口阀门Ⅳ，
所述原水箱通过原水泵分别与所述进口阀门Ⅲ和所述进口阀门Ⅳ之间的管路、所述极水流量计Ⅰ以及所述极水流量计Ⅱ连通，
所述浓水循环箱通过浓水循环泵与所述进口阀门Ⅰ和所述进口阀门Ⅱ之间的管路连通，
所述进口阀门Ⅱ和所述进口阀门Ⅲ之间的管路依次通过原水检测单元和隔膜阀Ⅰ与所述原水流量计连通，
所述进口阀门Ⅰ与所述进口阀门Ⅳ之间的管路通过隔膜阀Ⅱ与所述浓水流量计连通，
所述极水流量计Ⅰ与所述原水泵之间设有隔膜阀Ⅲ，
所述极水流量计Ⅱ与所述原水泵之间设有隔膜阀Ⅳ，
所述原水流量计通过电接点压力表Ⅰ与位于所述配水板Ⅰ下部的多个原水进口连通，
所述浓水流量计通过电接点压力表Ⅱ与位于所述配水板Ⅰ下部的多个浓水进口连通，
相邻的两个所述极水进口分别与所述极水流量计Ⅰ和所述极水流量计Ⅱ连通，
与所述极水流量计Ⅰ连通的所述极水进口相对应的所述极水出口通过极水水流开关Ⅰ与所述原水箱连通，
与所述极水流量计Ⅱ连通的所述极水进口相对应的所述极水出口通过极水水流开关Ⅱ与所述原水箱连通，
所述出口阀门Ⅰ和所述出口阀门Ⅱ之间的管路通过出水水流开关Ⅰ与位于所述配水板Ⅱ上部的多个浓水出口连通，
所述出口阀门Ⅲ和所述出口阀门Ⅳ之间的管路通过出水水流开关Ⅱ与位于所述配水板Ⅱ上部的多个原水出口连通，
所述出口阀门Ⅰ和所述出口阀门Ⅳ之间的管路与所述浓水循环箱连通，
所述出口阀门Ⅱ与所述出口阀门Ⅲ之间的管路依次通过产水检测单元和产水阀与用水点连通，所述产水阀通过所述产水检测单元控制，
所述产水检测单元和所述产水阀之间还设有与所述原水箱连通的管路，
所述容纳电极的空间内设有电极，
所述极水流量计Ⅰ与所述多级膜堆装置之间设有电接点压力表Ⅲ，
所述极水流量计Ⅱ与所述多级膜堆装置之间设有电接点压力表Ⅳ。
所述电接点压力表Ⅰ、所述电接点压力表Ⅱ、所述电接点压力表Ⅲ和所述电接点压力表Ⅳ用来检测所连管路内的压力，超过设计压力时停车并发出报警。
所述极水水流开关Ⅰ、所述极水水流开关Ⅱ、所述出水水流开关Ⅰ和所述出水水流开关Ⅱ用来检测所连管路内的流量，当低于设计值时停车发出警报。
所述锁紧框Ⅰ和所述配水板Ⅰ之间通过不锈钢板Ⅰ连接，所述不锈钢板Ⅰ上设有与所述原水进口和所述浓水进口相匹配的孔，所述锁紧框Ⅱ和所述配水板Ⅱ之间通过不锈钢板Ⅱ连接，所述不锈钢板Ⅱ上设有与所述浓水出口和所述原水出口相匹配的孔。
所述电极通过塑料焊焊接与所述容纳电极的空间连接。
所述膜堆的侧面设有阳光板。
所述浓水循环箱上设有浓水外排泵。
所述原水进口和所述浓水进口之间沿直线交替排列，所述浓水出口和所述原水出口之间沿直线交替排列。
所述一种电驱动的膜脱盐机组还包括控制各部件的PLC控制单元。
本发明还公开了一种使用上述一种电驱动的膜脱盐机组的水处理方法，具有如下步骤：
S1、所述进口阀门Ⅰ和所述进口阀门Ⅲ开启，所述进口阀门Ⅱ和所述进口阀门Ⅳ关闭，所述出口阀门Ⅰ和所述出口阀门Ⅲ开启，所述出口阀门Ⅱ和所述出口阀门Ⅳ关闭，所述产水阀关闭，到达预设时间Ⅰ后，相邻的两个所述电极分别接电源的正极和负极，
原水经过所述原水泵、所述进口阀门Ⅲ、所述原水检测单元、所述隔膜阀Ⅰ，所述原水流量计和所述电接点压力表Ⅰ进入所述多级膜堆装置进行处理得到产水，产水经过所述出水水流开关Ⅱ和所述出口阀门Ⅲ到达所述产水检测单元，
检测合格后，所述产水阀开启，产水到达所述用水点，
检测不合格，所述产水阀保持关闭，产水到达所述原水箱，
浓水经过所述浓水循环泵、所述进口阀门Ⅰ、所述隔膜阀Ⅱ、所述浓水流 量计和所述电接点压力表Ⅱ进入所述多级膜堆装置，之后，通过所述出水水流开关Ⅰ和所述出口阀门Ⅰ回到所述浓水循环箱，
原水经过所述原水泵后分别经过所述极水流量计Ⅰ和所述极水流量计Ⅱ从所述极水进口进入到所述多级膜堆装置成为极水，之后分别经过所述极水水流开关Ⅰ和所述极水水流开关Ⅱ回到所述原水箱;
S2、到达预设时间Ⅱ后，所有所述电极与电源断开，所述进口阀门Ⅰ和所述进口阀门Ⅲ关闭，所述进口阀门Ⅱ和所述进口阀门Ⅳ开启，到达预设时间Ⅲ后，所述出口阀门Ⅰ和所述出口阀门Ⅲ关闭，所述出口阀门Ⅱ和所述出口阀门Ⅳ开启，所述产水阀关闭，
到达预设时间Ⅳ后，初级膜堆两侧的电极与电源连接，到达预设时间Ⅴ后，后一级膜堆右侧电极开始供电，直至所有所述电极与所述电源连接，此时，所述电极所连的电源的电极极性与步骤S1中的电极极性相反;
S3、浓水经过所述浓水循环泵、所述进口阀门Ⅱ、所述原水检测单元、所述隔膜阀Ⅰ，所述原水流量计和所述电接点压力表Ⅰ进入所述多级膜堆装置，之后，经过所述出水水流开关Ⅱ和所述出口阀门Ⅳ回到所述浓水循环箱，
原水经过所述原水泵、所述进口阀门Ⅳ、所述隔膜阀Ⅱ、所述浓水流量计和所述电接点压力表Ⅱ进入所述多级膜堆装置进行处理得到产水，产水经过所述出水水流开关Ⅰ和所述出口阀门Ⅱ到达所述产水检测单元，
检测合格后，所述产水阀开启，产水到达所述用水点，
检测不合格，所述产水阀保持关闭，产水到达所述原水箱，
原水经过所述原水泵后分别经过所述极水流量计Ⅰ和所述极水流量计Ⅱ从所述极水进口进入到所述多级膜堆装置成为极水，之后分别经过所述极水水流开关Ⅰ和所述极水水流开关Ⅱ回到所述原水箱;
S4、到达预设时间Ⅵ后，所有所述电极与电源断开，所述进口阀门Ⅰ和所述进口阀门Ⅲ开启，所述进口阀门Ⅱ和所述进口阀门Ⅳ关闭，到达预设时间Ⅶ后，所述出口阀门Ⅰ和所述出口阀门Ⅲ开启，所述出口阀门Ⅱ和所述出口阀门Ⅳ关闭，所述产水阀关闭，
到达预设时间Ⅷ后，初级膜堆两侧的电极与电源连接，到达预设时间Ⅸ后，后一级膜堆右侧电极开始供电，直至所有所述电极与所述电源连接，此时，所述电极所连的电源的电极极性与步骤S1中的电极极性相同;
S5、重复步骤S1-S4。
所述步骤S1-S5通过所述PLC控制单元控制。
本发明具有以下优点：
1.由于采用了PLC控制，使得倒极过程(步骤S2和步骤S4)更加精准可靠，不会造成浓水淡水的浪费与混合;
2.由于进水端装有电接点压力表，对设备整体起到了保护作用，延长了设备寿命;
3.锁紧框与配水板间加装不锈钢板，美观大方，有效的防止pvc板被刮碰;
4.采用塑料焊焊接技术极大的减少了容纳电极的空间漏水的可能，使得容纳电极的空间漏水维修更加快捷，不必拆开膜堆，直接在漏点进行焊接即可;
5.极水进出水方向与其在设备内流动方向一致，更有利于容纳电极的空间内的气体和垢的排出;
6.膜堆侧面加装阳光板，即美观大方，又对膜堆起到了保护作用;
7.出水端加装水流开关，保证设备不会在缺水的情况下运行，有效防止了烧膜现象的出现;
8.缩小了设备的占地面积，整体更加紧凑，美观大方。
基于上述理由本发明可在水处理等领域广泛推广。