申请日2012.10.05
公开(公告)日2014.04.09
IPC分类号C02F1/48
摘要
一种水处理设备中的脱盐结构。水处理设备供水结构使原水从淡柱有阻板沿面到无阻板沿面、或从四柱大底侧面到小底侧面流经长方体，从淡柱或三柱内流出的水流入水处理设备脱盐水管内，从浓柱或四柱流出的水流入水处理设备富集盐水管内。
权利要求书
1.一种水处理设备中的脱盐结构，水处理设备供水结构使原水从淡柱有阻板沿面到无阻板沿面、或从四柱大底侧面到小底侧面流经长方体，从淡柱或三柱内流出的水流入水处理设备脱盐水管内，从浓柱或四柱流出的水流入水处理设备富集盐水管内;其特征在于用若干直棱柱单行排列成一长方体，相邻棱柱侧面间有绝缘层，相邻棱柱紧夹绝缘层，绝缘层上有均匀分布的孔眼;长方体的两组相对侧面分别称为：端面和边面;长方体有两种结构：A结构由淡柱和浓柱构成;淡柱和浓柱的底面都为矩形，它们的两组相对侧面分别称为：沿面和贴面;淡柱由窄柱和端柱构成;在A结构中，淡柱和浓柱依序交替排列，端柱在两端，窄柱和浓柱在中间，浓柱和淡柱的贴面两两相邻，两端柱外侧贴面分别是两端面，两侧沿面分别构成两边面，棱柱上底面构成A结构上底面，棱柱下底面构成A结构下底面;阻板是长宽与淡柱沿面相同的无孔眼矩形直面板，在A结构同一边面，每一淡柱沿面板都有一阻板或使该沿面板无孔眼，阻板紧贴沿面并与沿面重合;B结构由三柱和四柱构成;三柱由等柱和直柱构成，等柱底面为等腰三角形，直柱底面为直角三角形;四柱底面为等腰梯形;在B结构中，三柱和四柱交替排列，直柱在两端，等柱和四柱在中间，四柱斜腰侧面与三柱斜边或腰边侧面相邻，两直柱直边侧面分别是两端面，三柱底边侧面和四柱小底侧面构成一边面，三柱顶角棱和四柱大底侧面构成另一边面，棱柱上底面构成B结构上底面，棱柱下底面构成B结构下底面;在淡柱或三柱为金属网时，绝缘层上的孔眼孔径与淡柱或三柱网眼孔径相同，并且与金属网孔眼重合相对;给长方体加电场有两种方法：甲方法是使淡柱或三柱依序交替接电子电路两端口或电源两极，乙方法是将两块极板分别放置在长方体两端并与端面重合紧挨，两极板接电源两极或电子电路两端口，极板的长宽与端面相同;棱柱或极板接电子电路两端口后，淡构或极板夹长方体结构就是该电子电路中的电容，诸如：电容三点式谐振电路中的C1或C2，或电感三点式谐振电路中的C，或其它电子电路交变振荡回路中的电容;在实际运用中，可去掉淡柱或三柱，保留它们的空间和无孔眼沿面板，此时只能用乙方法;淡构由一构柱和两构板构成，构柱是底面为矩形、或梯形、或环形、或环形一部分等图形的直棱柱，构柱的其它设置与浓柱或四柱相同，构板紧贴构柱侧面或与构柱相离或与构柱一离一贴，两构板对应边连线分别平行或在构柱两相对侧面和上下底面，构板接电子电路或电源，紧挨的构板和构柱侧面间有绝缘层，并且紧挨的构板侧面、构柱侧面和绝缘层是尺寸和形状完全相同的直面或曲面，构板和绝缘层的其它设置与淡柱或三柱、极板和长方体绝缘层相同。
2.根据权利要求1所述的脱盐结构，其特征在于用四块无孔眼矩形直面板构成无前后面壁矩形截面的中空筒体;筒体长=端面宽+前直板宽+后直板宽，内空高=棱柱高，内空宽=边面宽、或=边面宽+2×极板厚;长方体上底面与筒体上底面紧贴，长方体下底面与筒体下底面紧贴;用甲方法时，长方体放置在筒体两侧壁之间，两端面分别紧贴两侧壁;用乙方法时，用金属板作为极板，极板固定在筒体两侧壁内侧或外侧上;固定在内侧时，长方体放置在两极板之间，两端面分别紧贴两极板;固定在外侧时，长方体放置在两侧壁之间，两端面分别紧贴两侧壁并与极板位置相同、重合;筒体为导体材料时，极板必须固定在内侧;极板电压(v)=E×极板间距(m)，E>10;直板有两种：迎着水流侧的前直板和背着水流侧的后直板，它们除了宽度可以不同外，其它完全相同;直板是一无孔眼矩形直面板，高=棱柱高、宽=0.5cm~50cm，直板一边是边面，另一边是筒体无前后面壁处，边面每一相邻棱柱的棱骑缝处都有一直板，每一直板都紧贴一相邻棱柱的棱骑缝处，所有直板都垂直于边面;在淡柱与浓柱或三柱与四柱的材料材质型号和规格不同、或去掉了淡柱或三柱时，补偿调节淡柱与浓柱、或三柱与四柱内的水流速和流量比例可采用两种方法：第一，在淡柱或三柱背水侧两直板、或直板和侧壁、或直板和极板间加一滞板，滞板是用浓柱或四柱材质结构材料制作，宽=两直板或直板和侧壁或直板和极板间距、长=棱柱高;第二，在背水侧两直板、或直板和侧壁、或直板和极板间加一挡板，挡板宽=两直板或直板和侧壁或直板和极板间距、长=棱柱高，挡板所用材料的孔隙度×通孔率值或通孔率值要比浓柱或四柱材料低。
3.根据权利要求1所述的脱盐结构，其特征在于棱柱采用两种材料制作;一是开孔泡沫金属，此时棱柱为实心、或空心、或花心;二是金属网，此时棱柱为空心或花心;淡柱或三柱的孔眼孔径≤1mm，浓柱或四柱的孔眼孔径≤0.12mm;棱柱为空心时，内部可以加支撑结构;在长方体中，ξ=端柱贴面宽/端柱沿面宽、或=直柱直边侧面宽/直柱底边侧面宽，ξ取值范围在3.0~70.0，β=淡柱沿面宽/浓柱沿面宽，或=等柱底边侧面宽/四柱小底侧面宽，β取值范围在0.52~3.00;端柱沿面宽=窄柱沿面宽/2，同一A结构棱柱贴面宽相等;直柱：斜边侧面宽2=直边侧面宽2+底边侧面宽2;等柱：腰边侧面宽=直柱斜边侧面宽，底边侧面宽=2×直柱底边侧面宽;四柱：斜腰侧面宽=直柱斜边侧面宽，大底侧面宽-小底侧面宽=等柱底边侧面宽;等柱数量+1=四柱数量，窄柱数量+1=浓柱数量，边面宽(m)=浓柱数量×(窄柱沿面宽(m)+淡柱沿面宽(m))、或=四柱数量×四柱大底侧面宽(m);淡化量(m3/s)={β/(1+β)｝×供给原水流量(m3/s);k>10，用滞板或同一长方体棱柱材料相同时，k=浓柱或四柱开孔泡沫金属孔隙度×浓柱或四柱开孔泡沫金属通孔率×边面面积(m2)/供给原水流量(m3/s)，或=浓柱或四柱金属网通孔率×边面面积(m2)/供给原水流量(m3/s)，用挡板时，k=挡板开孔泡沫金属孔隙度×挡板开孔泡沫金属通孔率×边面面积(m2)/供给原水流量(m3/s)，或=挡板金属网通孔率×边面面积(m2)/供给原水流量(m3/s);棱柱高=边面面积(m2)/边面宽(m);同一长方体棱柱高相等;棱柱为空心或花心时，可把棱柱的有孔眼沿面板，或大底侧面板、小底侧面板和底边侧面板去掉，此时只能采用挡板，实现电场方法与原长方体相同;在前述基础上，还可把淡柱或三柱上底面板和下底面板去掉;原淡柱或三柱是花心时，实现电场方法与原长方体相同;原淡柱或三柱是空心时，实现电场方法是使原淡柱或三柱空间两侧淡柱贴面板或三柱侧面板接同一电子电路端口或电源极，原浓柱或四柱空间两侧淡柱贴面板或三柱侧面板接不同电子电路端口或电源极;棱柱、或长方体、或淡构的结构部分可用塑料部件，导电部分可用电镀层实现;用乙方法时，长方体两端或一端可采用窄浓柱或直四柱，窄浓柱底面为矩形，沿面宽=浓柱沿面宽/2，贴面宽=浓柱贴面宽;直四柱底面为直角梯形，直腰侧面宽=直柱直边侧面宽，斜腰侧面宽=直柱斜边侧面宽，小底侧面宽=四柱小底侧面宽/2，大底侧面宽=四柱大底侧面宽/2;棱柱为空心或花心时，底面也可为空心或花心。
说明书
一种水处理设备中的脱盐结构
技术领域：
本发明涉及水处理设备，具体是水处理设备中的脱盐结构。
背景技术：
现今用于水处理设备中的脱盐结构有：蒸馏、电渗析和反渗透。蒸馏设备可细分为多级闪化(MSF)、多级蒸馏(MED)和蒸汽压缩(VC)，其中技术最成熟的多级闪化中的脱盐结构主要有两个系统：一个是加热区，一般用蒸气做热源，蒸气冷凝后回到锅炉。另一个为闪化区，一般为一个多级闪化与热回收区。电渗析设备中的脱盐结构由膜堆、极区和夹紧装置组成。膜堆包括若干个膜对，一张阳膜、一张浓(或淡)室隔板、一张阴膜、一张淡(或浓)室隔板组成一个膜对，隔板放在阳、阴膜之间。极区包括电极、极水框和保护室，极区设在膜堆两端。盖板和螺杆把极区和膜堆连成整体。反渗透设备中的脱盐结构有：板框式、管式、螺旋卷式及中空纤维式。板框式由若干块圆形多孔透水板重叠组成。透水板两面都贴有反渗透膜，膜四周用胶粘剂和透水板外环密封。透水板外环有密封团支撑。管式是把膜和支撑物制成管状，将两者装在一起，再将一定数量的管，以一定方式联成一体。螺旋卷式是把几个膜元件串联起来，装入圆筒形耐压容器中。膜元件是在两层膜中间夹一层多孔的柔性格网，将它们的三边粘合密封起来，在下面铺一层供废液体通过的多孔透水格网，将另一开放边与一根多孔集水管密封联接，以集水管为轴，将膜叶螺旋卷紧而成。中空纤维式是将成束的外径为50～100μm、内径为25～42μm的中空纤维膜弯成U字形装入耐压圆筒容器中，将纤维膜开口端固定在环氧树脂管板上。蒸馏、电渗析和反渗透中的脱盐结构的脱盐能耗都很高，在这三种当中，反渗透能耗最低，仅为电渗析的二分之一、蒸馏的四十分之一，但目前世界上有准确报道的反渗透水处理设备脱盐能耗最低耗电量也达6kwh/T。
发明内容：
发明目的：
本发明需要解决的技术问题是克服背景技术的不足，提供一种低能耗的水处理设备中的脱盐结构。
技术方案：
主要构想：用若干直棱柱单行排列成一长方体，相邻棱柱侧面间有绝缘层，相邻棱柱紧夹绝缘层，绝缘层上有均匀分布的孔眼。长方体的两组相对侧面分别称为：端面和边面。长方体有两种结构：A结构由淡柱和浓柱构成。淡柱和浓柱的底面都为矩形，它们的两组相对侧面分别称为：沿面和贴面。淡柱由窄柱和端柱构成。在A结构中，淡柱和浓柱依序交替排列;端柱在两端，窄柱和浓柱在中间;浓柱和淡柱的贴面两两相邻;两端柱外侧贴面分别是两端面，两侧沿面分别构成两边面，棱柱上底面构成A结构上底面，棱柱下底面构成A结构下底面。阻板是长宽与淡柱沿面相同的无孔眼矩形直面板;在A结构同一边面，每一淡柱沿面板都有一阻板或使该沿面板无孔眼，阻板紧贴沿面并与沿面重合。B结构由三柱和四柱构成。三柱由等柱和直柱构成，等柱底面为等腰三角形，直柱底面为直角三角形。四柱底面为等腰梯形。在B结构中，三柱和四柱交替排列;直柱在两端，等柱和四柱在中间;四柱斜腰侧面与三柱斜边或腰边侧面相邻，两直柱直边侧面分别是两端面，三柱底边侧面和四柱小底侧面构成一边面，三柱顶角棱和四柱大底侧面构成另一边面，棱柱上底面构成B结构上底面，棱柱下底面构成B结构下底面。在淡柱或三柱为金属网时，绝缘层上的孔眼孔径与淡柱或三柱网眼孔径相同，并且与金属网孔眼重合相对。给长方体加电场有两种方法：甲方法是使淡柱或三柱依序交替接电子电路两端口或电源两极;乙方法是将两块极板分别放置在长方体两端并与端面重合紧挨，两极板接电源两极或电子电路两端口;极板的长宽与端面相同。棱柱或极板接电子电路两端口后，淡构或极板夹长方体结构就是该电子电路中的电容;诸如：电容三点式谐振电路中的C1或C2;或电感三点式谐振电路中的C;或其它电子电路交变振荡回路中的电容。在实际运用中，可去掉淡柱或三柱，保留它们的空间和无孔眼沿面板，此时只能用乙方法。淡构由一构柱和两构板构成;构柱是底面为矩形、或梯形、或环形、或环形一部分等图形的直棱柱，构柱的其它设置与浓柱或四柱相同;构板紧贴构柱侧面或与构柱相离或与构柱一离一贴，两构板对应边连线分别平行或在构柱两相对侧面和上下底面，构板接电子电路或电源;紧挨的构板和构柱侧面间有绝缘层，并且紧挨的构板侧面、构柱侧面和绝缘层是尺寸和形状完全相同的直面或曲面，构板和绝缘层的其它设置与淡柱或三柱、极板和长方体绝缘层相同。
具体方案：水处理设备供水结构使原水从淡柱有阻板沿面到无阻板沿面、或从四柱大底侧面到小底侧面流经长方体，从淡柱或三柱内流出的水流入水处理设备脱盐水管内，从浓柱或四柱流出的水流入水处理设备富集盐水管内。其特征是：用四块无孔眼矩形直面板构成无前后面壁矩形截面的中空筒体。筒体长=端面宽+前直板宽+后直板宽，内空高=棱柱高，内空宽=边面宽、或=边面宽+2×极板厚。长方体上底面与筒体上底面紧贴，长方体下底面与筒体下底面紧贴。用甲方法时，长方体放置在筒体两侧壁之间，两端面分别紧贴两侧壁。用乙方法时，用金属板作为极板，极板固定在筒体两侧壁内侧或外侧上。固定在内侧时，长方体放置在两极板之间，两端面分别紧贴两极板。固定在外侧时，长方体放置在两侧壁之间，两端面分别紧贴两侧壁并与极板位置相同、重合。筒体为导体材料时，极板必须固定在内侧。极板电压(v)=E×极板间距(m)，E>10。直板有两种：迎着水流侧的前直板和背着水流侧的后直板，它们除了宽度可以不同外，其它完全相同。直板是一无孔眼矩形直面板，高=棱柱高、宽=0.5cm~50cm;直板一边是边面，另一边是筒体无前后面壁处，边面每一相邻棱柱的棱骑缝处都有一直板，每一直板都紧贴一相邻棱柱的棱骑缝处;所有直板都垂直于边面。在淡柱与浓柱或三柱与四柱的材料材质型号和规格不同、或去掉了淡柱或三柱时，补偿调节淡柱与浓柱、或三柱与四柱内的水流速和流量比例可采用两种方法：第一，在淡柱或三柱背水侧两直板、或直板和侧壁、或直板和极板间加一滞板，滞板是用浓柱或四柱材质结构材料制作，宽=两直板或直板和侧壁或直板和极板间距、长=棱柱高。第二，在背水侧两直板、或直板和侧壁、或直板和极板间加一挡板，挡板宽=两直板或直板和侧壁或直板和极板间距、长=棱柱高，挡板所用材料的孔隙度×通孔率值或通孔率值要比浓柱或四柱材料低。
棱柱具体技术方案：棱柱采用两种材料制作。一是开孔泡沫金属，此时棱柱为实心、或空心、或花心。二是金属网，此时棱柱为空心或花心。淡柱或三柱的孔眼孔径≤1mm，浓柱或四柱的孔眼孔径≤0.12mm。棱柱为空心时，内部可以加支撑结构。在长方体中，ξ=端柱贴面宽/端柱沿面宽、或=直柱直边侧面宽/直柱底边侧面宽，ξ取值范围在3.0~70.0;β=淡柱沿面宽/浓柱沿面宽，或=等柱底边侧面宽/四柱小底侧面宽，β取值范围在0.52~3.00。端柱沿面宽=窄柱沿面宽/2，同一A结构棱柱贴面宽相等。直柱：斜边侧面宽2=直边侧面宽2+底边侧面宽2。等柱：腰边侧面宽=直柱斜边侧面宽，底边侧面宽=2×直柱底边侧面宽。四柱：斜腰侧面宽=直柱斜边侧面宽，大底侧面宽-小底侧面宽=等柱底边侧面宽。等柱数量+1=四柱数量，窄柱数量+1=浓柱数量，边面宽(m)=浓柱数量×(窄柱沿面宽(m)+淡柱沿面宽(m))、或=四柱数量×四柱大底侧面宽(m)。淡化量(m3/s)={β/(1+β)｝×供给原水流量(m3/s)。k>10，用滞板或同一长方体棱柱材料相同时，k=浓柱或四柱开孔泡沫金属孔隙度×浓柱或四柱开孔泡沫金属通孔率×边面面积(m2)/供给原水流量(m3/s)，或=浓柱或四柱金属网通孔率×边面面积(m2)/供给原水流量(m3/s);用挡板时，k=挡板开孔泡沫金属孔隙度×挡板开孔泡沫金属通孔率×边面面积(m2)/供给原水流量(m3/s)，或=挡板金属网通孔率×边面面积(m2)/供给原水流量(m3/s)。棱柱高=边面面积(m2)/边面宽(m)。同一长方体棱柱高相等。棱柱为空心或花心时，可把棱柱的有孔眼沿面板，或大底侧面板、小底侧面板和底边侧面板去掉，此时只能采用挡板，实现电场方法与原长方体相同。在前述基础上，还可把淡柱或三柱上底面板和下底面板去掉。原淡柱或三柱是花心时，实现电场方法与原长方体相同。原淡柱或三柱是空心时，实现电场方法是使原淡柱或三柱空间两侧淡柱贴面板或三柱侧面板接同一电子电路端口或电源极，原浓柱或四柱空间两侧淡柱贴面板或三柱侧面板接不同电子电路端口或电源极。棱柱、或长方体、或淡构的结构部分可用塑料部件，导电部分可用电镀层实现。用乙方法时，长方体两端或一端可采用窄浓柱或直四柱，窄浓柱底面为矩形，沿面宽=浓柱沿面宽/2，贴面宽=浓柱贴面宽。直四柱底面为直角梯形，直腰侧面宽=直柱直边侧面宽，斜腰侧面宽=直柱斜边侧面宽，小底侧面宽=四柱小底侧面宽/2，大底侧面宽=四柱大底侧面宽/2。棱柱为空心或花心时，底面也可为空心或花心。
有益效果：
由背景技术可知：在已有的脱盐结构中，反渗透脱盐能耗最低。反渗透将富集盐水与脱盐水分离靠的是半透膜，而由于半透膜的存在，就必须外加超过渗透压的压力，海水渗透压是27kg/cm2左右，所以反渗透脱盐耗能就高。而本发明与反渗透脱盐过程非常类似：将富集盐水与脱盐水分离靠的是开孔泡沫金属或金属网，水流流经开孔泡沫金属或金属网时，只需普通水泵供给水流流过，无需另加压力;因为电容是储放能元件，不耗能，所以在电路中的长方体或淡构不耗能，外置电子电路或电源产生电场所耗费的电能就只有线损，而线损非常有限，所以本发明脱盐能耗特低。在用淡构做实验，构柱内的盐含量达到9.0%时，构板外侧仍是不含盐的淡水。
