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                                                一種介電電泳碟管式膜分離裝置

                                                2016-10-12 12:58:36 admin 121

                                                本實用新型涉及一種介電電泳碟管式膜分離裝置,其電源端蓋、多個導流盤及進水端蓋依次疊放,并在其中部采用中心拉桿穿裝固定,耐壓外殼密封固裝于電源端蓋及進水端蓋外,導流盤外周與耐壓外殼之間形成原水通道,導流盤中部形成過濾通道,導流盤中心與中心拉桿之間形成產水通道,在相鄰兩導流盤之間疊裝碟片式膜袋,在疊片式膜袋內部安裝電極板,電極板內端均安裝有接線柱,兩相鄰電極板形成叉指電極;進水端蓋制有與原水通道連通的原水進口,進水端蓋還制有與產水通道連通的產水出口及與過濾通道連通的濃水出口。本實用新型采用介電電泳技術實現減少濃差極化、防止膜的污染、延長膜的使用壽命、形成電滲效應、增強膜的過濾效果、提高膜的產水量、降低能耗的目標。權利要求(10)1.一種介電電泳碟管式膜分離裝置,其特征在于:主要由耐壓外殼、電源端蓋、進水端蓋、導流盤,碟片式膜袋、電極板及中心拉桿構成,電源端蓋、多個導流盤及進水端蓋依次疊放,并在其中部采用中心拉桿穿裝固定,耐壓外殼密封固裝于電源端蓋及進水端蓋外,導流盤外周與耐壓外殼之間形成原水通道,導流盤中部形成過濾通道,導流盤中心與中心拉桿之間形成產水通道,在相鄰兩導流盤之間疊裝碟片式膜袋,在疊片式膜袋內部安裝電極板,電極板內端均安裝有接線柱,兩相鄰電極板形成叉指電極;進水端蓋制有與原水通道連通的原水進口,進水端蓋還制有與產水通道連通的產水出口及與過濾通道連通的濃水出口。2.根據權利要求1所述的介電電泳碟管式膜分離裝置,其特征在于:所述的電極板的中心孔外側制有接線柱安裝孔,與接線柱安裝孔相對一側制有接線柱避讓孔,形成叉指電極的兩電極板為對稱放置,在電極板的接線柱安裝孔內安裝所述接線柱,由此電極板形成一側接線柱相互連接后形成正極接線柱;另一側接線柱相互連接后形成負極接線柱。3.根據權利要求1或2所述的介電電泳碟管式膜分離裝置,其特征在于:所述的接線柱為Y形接線柱,同側的接線柱可相互插裝,電源端蓋內部留有絕緣電源線槽,并安裝有電源接頭安裝孔。4.根據權利要求1所述的介電電泳碟管式膜分離裝置,其特征在于:所述的電極板采用金屬板沖壓而成,表面均勻分布有等間距、等高的錐形突起和通孔結構,該突起和通孔間距為2?6mm。5.根據權利要求1所述的介電電泳碟管式膜分離裝置,其特征在于:所述的電極板厚度為0.1?2_,電極板為圓形或正八邊形,所述的電極板制有定位孔。6.根據權利要求1所述的介電電泳碟管式膜分離裝置,其特征在于:所述的碟片式膜袋由兩碟片式膜片外緣焊接密封形成,碟片式膜袋中心制有產水出口。7.根據權利要求6所述的介電電泳碟管式膜分離裝置,其特征在于:碟片式膜片為反滲透膜,納濾膜,超濾膜或微濾膜中的一種。8.根據權利要求1所述的介電電泳碟管式膜分離裝置,其特征在于:所述的導流盤表面均勻分布圓柱形突起,導流盤整體厚度為5?8_ ;所述的導流盤中心及外邊緣均制有定位結構。9.根據權利要求1所述的介電電泳碟管式膜分離裝置,其特征在于:電源端蓋與導流盤之間設置有絕緣襯層。10.根據權利要求1所述的介電電泳碟管式膜分離裝置,其特征在于:耐壓外殼為圓柱狀承壓殼,材質可以為不銹鋼,玻璃鋼或工程塑料;所述電源端蓋、進水端蓋、中心拉桿材質為工程塑料、鋁合金或不銹鋼,較佳為不銹鋼;所述導流盤使用工程塑料制作,材質包括ABS,聚丙烯或UPVC。說明一種介電電泳碟管式膜分離裝置

                                                技術領域

                                                [0001] 本實用新型涉及碟管式膜分離裝置,特別涉及一種介電電泳碟管式膜分離裝置。

                                                背景技術

                                                [0002] 碟管式膜組件是針對垃圾滲濾液處理開發的,1988年在德國政府的支持下,由RECHEM公司研發成功。和其他膜組件相比,碟管式膜組件具有以下三個明顯的特點:

                                                [0003] 通道寬:膜片之間的通道為6臟,而卷式封裝的膜組件只有0.2mm。

                                                [0004] 流程短:液體在膜表面的流程僅7cm,而卷式封裝的膜組件為100cm。

                                                [0005] 湍流行:由于高壓的作用,滲濾液打到導流盤上的凸點后形成高速湍流,這種湍流的沖刷下,膜表面不易沉降污染物。在卷式封裝的膜組件中,網狀支架會截留污染物,造成靜水區從而帶來膜片的污染。

                                                [0006] 理論上,碟管式膜組件可以容忍較高的懸浮物和SDI,避免了結垢和其他膜污染,從而延長了膜片壽命。然而實際運行中由于進水污染物濃度高,為避免膜污染,需要降低原水的硬度,同時添加化學藥劑避免膜表面的濃差極化現象造成的膜表面結垢。而為克服高濃度廢水的滲透壓力,獲得較高的產水量,需要較高的運行壓力。高的運行壓力及大量化學藥劑的使用,增加了碟管式膜元件的運行成本。

                                                發明內容

                                                [0007] 本實用新型的目的是在于克服現有技術的不足,提供一種介電電泳碟管式膜分離裝置,該組件采用介電電泳技術可減少甚至消除在膜過濾工藝中發生的膜污染和結垢現象,達到減少濃差極化、防止膜的污染、延長膜的使用壽命、形成電滲效應、增強膜的過濾效果、提高膜的產水量、降低能耗的目標。

                                                [0008] 本實用新型解決其技術問題是通過以下技術方案實現的:

                                                [0009] 一種介電電泳碟管式膜分離裝置,其特征在于:主要由耐壓外殼、電源端蓋、進水端蓋、導流盤,碟片式膜袋、電極板及中心拉桿構成,電源端蓋、多個導流盤及進水端蓋依次疊放,并在其中部采用中心拉桿穿裝固定,耐壓外殼密封固裝于電源端蓋及進水端蓋外,導流盤外周與耐壓外殼之間形成原水通道,導流盤中部形成過濾通道,導流盤中心與中心拉桿之間形成產水通道,在相鄰兩導流盤之間疊裝碟片式膜袋,在疊片式膜袋內部安裝電極板,電極板內端均安裝有接線柱,兩相鄰電極板形成叉指電極;進水端蓋制有與原水通道連通的原水進口,進水端蓋還制有與產水通道連通的產水出口及與過濾通道連通的濃水出

                                                □ O

                                                [0010] 而且,所述的電極板的中心孔外側制有接線柱安裝孔,與接線柱安裝孔相對一側制有接線柱避讓孔,形成叉指電極的兩電極板為對稱放置,在電極板的接線柱安裝孔內安裝所述接線柱,由此電極板形成一側接線柱相互連接后形成正極接線柱;另一側接線柱相互連接后形成負極接線柱。

                                                [0011] 而且,所述的接線柱為Y形接線柱,同側的接線柱可相互插裝,電源端蓋內部留有絕緣電源線槽,并安裝有電源接頭安裝孔。

                                                [0012] 而且,所述的電極板采用金屬板沖壓而成,表面均勻分布有等間距、等高的錐形突起和通孔結構,該突起和通孔間距為2?6_。

                                                [0013] 而且,所述的電極板厚度為0.1?2mm,電極板為圓形或正八邊形,所述的電極板制有定位孔。

                                                [0014] 而且,所述的碟片式膜袋由兩碟片式膜片外緣焊接密封形成,碟片式膜袋中心制有產水出口。

                                                [0015] 而且,碟片式膜片為反滲透膜,納濾膜,超濾膜或微濾膜中的一種。

                                                [0016] 而且,所述的導流盤表面均勾分布圓柱形突起,導流盤整體厚度為5?8_ ;所述的導流盤中心及外邊緣均制有定位結構。

                                                [0017] 而且,電源端蓋與導流盤之間設置有絕緣襯層。

                                                [0018] 而且,耐壓外殼為圓柱狀承壓殼,材質可以為不銹鋼,玻璃鋼或工程塑料;所述電源端蓋、進水端蓋、中心拉桿材質為工程塑料、鋁合金或不銹鋼,較佳為不銹鋼;所述導流盤使用工程塑料制作,材質包括ABS,聚丙烯或UPVC0

                                                [0019] 本實用新型的優點和有益效果為:

                                                [0020] 1、本介電電泳碟管式膜分離裝置,根據固體微粒與其所懸浮的液體的介電極化能力的不同,介電電泳力將固體微粒推離電極,由此減緩甚至避免平板膜分離工藝中因水從原料液側流向產水液側引發的濃差極化現象,以達到強化膜過濾的目的。

                                                [0021] 2、本介電電泳碟管式膜分離裝置,在保持膜過濾工藝的正常工作的同時,無須添加額外物質例如化學藥劑,減少甚至消除在膜過濾工藝中發生的膜污染和結垢現象,能夠減緩甚至避免在膜過濾工藝中發生的濃差極化,同時,提高膜壽命和膜通量,降低和消除膜污染問題所消耗的能量和成本。

                                                [0022] 3、本介電電泳碟管式膜分離裝置,施加介電電泳力于臨近膜表面的固體顆粒而將其移離滲透膜表面從而達到防止膜污染和結垢,提高膜透過量,減緩甚至避免濃差極化,以延長膜使用壽命和提高膜的工作效率及產水量。

                                                [0023] 4、本介電電泳碟管式膜分離裝置,使用介電電泳技術,在電場作用下,固、液接觸時,固體微粒表面會產生電荷,這些表面電荷反過來影響溶液中的離子分布,形成雙電層,形成電滲效應,水分子從原料液側向產水側迀移,增加膜透過量,以達到強化膜過濾工藝。

                                                [0024] 5、本介電電泳碟管式膜分離裝置,由對稱設置的電極板形成板式電極,電極板表面均勻分布有等高的錐形突起和通孔結構,兩片電極板可配合使用形成叉指電極結構;電極板的中心孔外側制有接線柱安裝孔,與接線柱安裝孔相對一側制有接線柱避讓孔,形成叉指電極的兩電極板為對稱放置,在電極板的接線柱安裝孔內安裝所述接線柱,由此電極板形成一側接線柱相互連接后形成正極接線柱;另一側接線柱相互連接后形成負極接線柱;而且,所述的接線柱為Y形接線柱,同側的接線柱可相互插裝,電極板接線柱結構設計科學合理,易于安裝且安全穩定。

                                                [0025] 6、本介電電泳碟管式膜分離裝置,使用介電電泳技術,在電場作用下,介電電泳力對水中固體顆粒產生推力作用,可以增強膜對水中固體顆粒的過濾效果,提高膜的過濾等級,獲得更好的產水水質。

                                                [0026] 7、本介電電泳碟管式膜分離裝置,間斷施加介電電泳,可消除膜污染的問題,且能耗低,操作成本低。

                                                [0027] 8、本介電電泳碟管式膜分離裝置,結構設計科學合理,采用介電電泳技術可減少甚至消除在膜過濾工藝中發生的膜污染和結垢現象,達到減少濃差極化、防止膜的污染、延長膜的使用壽命、形成電滲效應、增強膜的過濾效果、提高膜的產水量、降低能耗的目標。

                                                附圖說明

                                                [0028] 圖1為本實用新型的主視圖(不含耐壓外殼);

                                                [0029] 圖2為圖1的A-A向截面剖視圖;

                                                [0030] 圖3為圖2的B部放大圖;

                                                [0031] 圖4為圖3的C部放大圖;

                                                [0032] 圖5為電極板的結構示意圖;

                                                [0033] 圖6為的導流盤結構示意圖;

                                                [0034] 圖7為本實用新型工作原理示意圖。

                                                [0035] 附圖標記說明

                                                [0036] 1-中心拉桿、2-上鎖母、3-上護套、4-電源接頭安裝孔、5-電源端蓋、6_導流盤、7-進水端蓋、8-濃水出口、9-下護套、10-下鎖母、11-原水進口、12-耐壓外殼、13-電源線槽、14-接線柱、15-產水出口、16-碟片式膜袋、17-電極板、18-錐形突起、19-接線柱安裝孔、20-外側定位凸起、21-圓柱形突起、22-避讓孔、23-過濾通道、24-槽口、25-產水通道、26-產水出口、27-原水通道、28-接線柱避讓孔、29-定位孔、30-網格狀導流布。

                                                具體實施方式

                                                [0037] 下面通過具體實施例對本實用新型作進一步詳述,以下實施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本實用新型的保護范圍。

                                                [0038] 一種介電電泳碟管式膜分離裝置,其主要由耐壓外殼12、電源端蓋5、進水端蓋7、導流盤6,碟片式膜袋16、電極板17及中心拉桿I構成。電源端蓋、多個導流盤及進水端蓋依次疊放,并在其中部采用中心拉桿穿裝固定,電源端蓋上部的中心拉桿上套裝上護套3,上護套上部安裝上鎖母2。進水端蓋下部的中心拉桿上套裝下護套9,并安裝下鎖母10。電源端蓋與導流盤之間設置有絕緣襯層,保證電極板與電源端蓋之間的絕緣。

                                                [0039] 耐壓外殼密封固裝于電源端蓋及進水端蓋外,導流盤外周與耐壓外殼之間形成原水通道27,導流盤中部制有槽口 24,以形成過濾通道23,導流盤中心與中心拉桿之間形成產水通道25,在相鄰兩導流盤之間疊裝碟片式膜袋,碟片式膜袋與上下的導流盤之間不接觸,形成過濾通道。在疊片式膜袋內部安裝電極板。電極板制有接線柱安裝孔19,與接線柱安裝孔相對一側制有接線柱避讓孔28,形成叉指電極的兩電極板為對稱放置,在電極板的接線柱安裝孔內安裝接線柱14,由此電極板形成一側接線柱相互連接后形成正極接線柱;另一側接線柱相互連接后形成負極接線柱。接線柱為Y形接線柱,同側的接線柱可相互插裝,方便安裝。電源端蓋內部留有絕緣電源線槽13,并安裝有電源接頭安裝孔4。兩相鄰電極板形成叉指電極;進水端蓋制有與原水通道連通的原水進口 11,進水端蓋還制有與過濾通道連通的濃水出口 8,及與產水通道連通的產水出口 15。產水出口制于下護套側壁。

                                                [0040] 電極板采用金屬板沖壓而成,表面均勻分布有等間距、等高的錐形突起18和通孔結構,該突起和通孔間距為2?6mm。電極板厚度為0.1?2mm,,較佳為0.5mm,電極板為圓形或正八邊形。電極板制有定位孔29。

                                                [0041] 碟片式膜袋由兩碟片式膜片外緣焊接密封形成,碟片式膜袋中心制有產水出口26。碟片式膜片為反滲透膜,納濾膜,超濾膜或微濾膜中的一種

                                                [0042] 導流盤表面均勾分布圓柱形突起21,導流盤整體厚度為5?8mm,較佳為7mm ;導流盤中心外周制有避讓孔22。導流盤中心制有定位結構,導流盤外邊緣均制有外側定位凸起20。導流盤中心外周安裝網格狀導流布30。

                                                [0043] 耐壓外殼為圓柱狀承壓殼,材質可以為不銹鋼,玻璃鋼或工程塑料;所述電源端蓋、進水端蓋、中心拉桿材質為工程塑料、鋁合金或不銹鋼,較佳為不銹鋼;導流盤使用工程塑料制作,材質包括ABS,聚丙烯或UPVC。

                                                [0044] 本實用新型的工作過程是:

                                                [0045] 料液通過進水端蓋的原水入口進入耐壓外殼中,從導流盤與耐壓外殼之間的原水通道流到組件的另一端,在另一端通過通道進入導流盤的過濾通道中,被處理的液體以*短的距離快速流過碟片式膜袋的一側膜面,然后180°逆轉到碟片式膜袋的另一膜面,再從導流盤中心的槽口流入到下一個導流盤,從而在膜表面形成由導流盤圓周一圓心一圓周一圓心的雙“S”形路線,濃縮液*后從的濃水出口流出。產水在膜片中間沿網格狀導流布流到中心拉桿外圍的產水通道,由進料端蓋的產水出口排出。由于相對于水而更低的介電極化能力,固體顆粒在原水(原料液)中通常表現為陰性介電電泳性質;即在不勻稱電場中,固體顆粒被向弱電場方向移動。原水(原料液)經過膜的表面,在膜下安裝的電極提供介電電泳力所需的不勻稱電場。當原水(原料液)中固體顆??拷r,即靠近電極時,將被移離而無法靠近膜,如此減少甚至消除膜污染和結構的發生,減緩甚至避免膜分離工藝中的濃差極化現象。由于壓力作用和形成雙電層,水分子從廢水(原料液)側向產水液側迀移,提高膜透過量。

                                                [0046] 本實用新型所涉及的介電電泳概念及工作原理是:

                                                [0047] 介電電泳(Dielectrophoresis)技術已經被成功的應用于生物醫學工業來分離、富積、捕獲微粒和細胞。該技術描述的是位于非勻稱電場的中性微粒由于介電極化的作用而產生的平移運動,產生在微粒上的偶極矩可以由兩個相同帶電量但極性相反的電荷來表示。當它們在微粒界面上不對稱分布時,產生一個宏觀的偶極矩。當這個偶極矩位于不勻稱電場中,在微粒兩邊的局部電場強度的不同產生一個凈力,稱為介電電泳力。由于懸浮于媒介中的微粒與媒介有著不同的介電能力(介電常數),微粒會被向或者更強的電場強度的方向移動,稱為陽性介電電泳,或者更弱的電場強度的方向移動,稱之為陰性介電電泳。

                                                [0048] 在膜過濾分離液液中發生的分離滲透膜污染,都是固體微粒(微粒,膠體微粒,溶質結晶體,細菌,和不溶有機物液滴及大分子有機物相對于液體存在。在這樣的一個系統中,由于固體微粒與其所懸浮的液體的介電極化能力的不同,介電電泳力將固體微粒推離電極或者將固體微粒吸附在電極上,表現出或者陰性介電電泳性質或者陽性介電電泳性質。

                                                [0049] 由于相對于水而更低的介電極化能力,固體顆粒在廢水中通常表現為陰性介電電泳性質;即在不勻稱電場中,固體顆粒被向弱電場方向移動。如圖7所示,廢水(原料液)經過膜的表面,在膜下安裝的電極提供介電電泳力所需的不勻稱電場。當固體顆??拷r,即靠近叉指電極時,將被移離而無法靠近膜。如此減少甚至消除膜污染和堵膜的發生。

                                                [0050] 原理如上,由于相對于水而更低的介電極化能力,固體顆粒在廢水(原料液)中通常表現為陰性介電電泳性質;即在不勻稱電場中,固體顆粒被向弱電場方向移動。水從原料液側透過膜流向驅動液側的同時,介電泳力將原料液中溶質移離而無法靠近膜,溶質不能在膜表面富集,如此減緩甚至避免平板膜分離工藝中因水從原料液側流向驅動液側引發的濃差極化現象,提高水透過量。

                                                [0051] 盡管為說明目的公開了本實用新型的實施例和附圖,但是本領域的技術人員可以理解:在不脫離本實用新型及所附權利要求的精神和范圍內,各種替換、變化和修改都是可能的,因此,本實用新型的范圍不局限于實施例和附圖所公開的內容。

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