申请日2011.11.03
公开(公告)日2013.05.08
IPC分类号C02F1/44
摘要
一种水处理设备中的脱盐单元结构。在两极板之间，棱柱侧面紧挨着交替排列若干开孔泡沫金属材料直三棱柱和开孔泡沫金属材料直四棱柱。水处理设备供水结构使原水从直四棱柱下底边侧面到上底边侧面流经直棱柱，从直三棱柱流出的水流入水处理设备脱盐水管内，从直四棱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单元结构。采用金属板作为极板。水处理设备供水结构使原 水从直四棱柱的下底边侧面到上底边侧面流经所有直棱柱，从直三棱柱内流出的水流入水处 理设备脱盐水管内，从直四棱柱流出的水流入水处理设备富集盐水管内。其特征在于在两极 板之间，首先，交替排列若干底面为等腰三角形开孔泡沫金属材料直三棱柱和底面为等腰梯 形开孔泡沫金属材料直四棱柱，等腰三角形直三棱柱腰边侧面和等腰梯形直四棱柱腰边侧面 依序紧挨，等腰三角形直三棱柱的底边侧面在极板一端侧，等腰梯形直四棱柱的下底边侧面 在极板另一端侧。其次，在上面排列完成的等腰三角形直三棱柱和等腰梯形直四棱柱行组的 两端，在极板与等腰梯形直四棱柱相对时，在极板和等腰梯形直四棱柱之间放一底面为直角 三角形开孔泡沫金属材料直三棱柱，直角三角形直三棱柱的一直角边侧面与等腰三角形直三 棱柱的底边侧面在同一侧，另一直角边侧面紧贴极板，斜边侧面紧挨等腰梯形直四棱柱腰边 侧面。在极板与等腰三角形直三棱柱相对时，在极板和等腰三角形直三棱柱之间放一底面为 直角梯形的开孔泡沫金属材料直四棱柱，直角梯形直四棱柱的下底边侧面与等腰梯形直四棱 柱的下底边侧面在同一侧，直腰边侧面紧贴极板，斜腰边侧面紧挨等腰三角形直三棱柱腰边 侧面。第三，在极板同一端侧的所有直棱柱的侧面和棱在同一平面内，所有直棱柱的上底面 在同一平面内，所有直棱柱的下底面在同一平面内，直棱柱紧贴极板的侧面与极板面重合。
2.根据权利要求1所述的脱盐单元结构。其特征在于在极板上加绝缘漆一类的绝缘皮， 用四块直面板构成无上下底的矩形截面中空直柱体，极板固定在中空直柱体两侧内壁上，直 棱柱行组放置在两极板之间，所有直棱柱上底面与中空直柱体上内侧面紧挨，所有直棱柱下 底面与中空直柱体下内侧面紧挨。等腰梯形直四棱柱的四个棱，除紧挨中空直柱体内侧的棱 外，都接有一直板。直角梯形直四棱柱上底边侧面紧挨等腰三角形直三棱柱棱接有一直板。 所有直板都在紧挨棱的骑缝处，所有直板侧面与极板平行。两极板之间电压(V)/两极板 之间距离(M)=μ，μ的取值范围是100～350。
3.根据权利要求1所述的直三棱柱和直四棱柱，其特征在于所有直棱柱高=极板高。在 所有直棱柱的底面图形中，等腰三角形底边长/等腰梯形上底边长=β，β的取值范围在 0.82～3.00。直角三角形的紧贴极板直边长/直角三角形的垂直极板直边长=ξ，ξ的取值范围 在3.0～70.0。直角三角形的紧贴极板直边长=等腰三角形底边上的高=直角梯形直腰边长= 等腰梯形下底上的高=极板宽，直角三角形的垂直极板直边长=等腰三角形底边长/2=直角 梯形下底边长-直角梯形上底边长=(等腰梯形下底边长-等腰梯形上底边长)/2。等腰梯 形上底边长=等腰三角形底边长/β，等腰梯形下底边长=等腰三角形底边长+等腰梯形上底 边长。直角梯形上底边长=等腰梯形上底边长/2，直角梯形下底边长=等腰梯形下底边长/ 2。在两极板之间没有直角梯形直四棱柱时，等腰三角形直三棱柱数量+1=等腰梯形直四棱 柱数量=两极板之间距离/等腰梯形下底边长的整数。在两极板之间直角梯形直四棱柱数量 为一只时，等腰三角形直三棱柱数量=等腰梯形直四棱柱数量=(两极板之间距离/等腰梯形 下底边长)-0.5的整数。在两极板之间直角梯形直四棱柱数量为二只时，等腰三角形直三棱 柱数量=等腰梯形直四棱柱的数量+1=两极板之间距离/等腰梯形下底边长的整数。在脱盐 单元结构组装前把直棱柱放入纯氧中十分钟。
说明书
一种水处理设备中的脱盐单元结构
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单元结构。
背景技术：
用于现今脱盐单元结构有：蒸馏、电渗析和反渗透。蒸馏是利用以下原理：将原水加热 至沸腾，使液体变为蒸气，然后使蒸气冷却再凝结为脱盐水。蒸馏可细分为多级闪化 (MSF)、多级蒸馏(MED)和蒸汽压缩(VC)，其中技术最成熟的多级闪化脱盐单元结构 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，一般为一个多级的闪化与热回收区。电渗析利用以下原理：以电位差为推动力，利用离 子交换膜选择透过性，从原水中脱除或富集盐。电渗析脱盐单元结构由膜堆、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(浓)室隔 板组成一个膜对，作为支撑体的隔板放在阳、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。盖板和螺杆组成的夹紧装置把极区和膜堆组成整体。反渗透利用以下原 理：利用外加压力和选择透过性半透膜，将富集盐水与脱盐水分隔开。反渗透脱盐单元结构 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组件串联起来，装入圆筒形耐压容器中，膜组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、电渗析和反渗透的脱盐单元结构的 脱盐能耗都很高，在这三种当中，反渗透的能耗最低，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法水处理设备能耗最低耗电量也达6kwh/T。
发明内容：
(1)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，提供一种主要运用静电学理论，低 能耗的水处理设备中的脱盐单元结构。
(2)技术方案：
①主要构想：在两极板之间，首先，交替排列若干底面为等腰三角形开孔泡沫金属材料 直三棱柱和底面为等腰梯形开孔泡沫金属材料直四棱柱，等腰三角形直三棱柱腰边侧面和等 腰梯形直四棱柱腰边侧面依序紧挨，等腰三角形直三棱柱的底边侧面在极板一端侧，等腰梯 形直四棱柱的下底边侧面在极板另一端侧。其次，在上面排列完成的等腰三角形直三棱柱和 等腰梯形直四棱柱行组的两端，在极板与等腰梯形直四棱柱相对时，在极板和等腰梯形直四 棱柱之间放一底面为直角三角形开孔泡沫金属材料直三棱柱，直角三角形直三棱柱的一直角 边侧面与等腰三角形直三棱柱的底边侧面在同一侧，另一直角边侧面紧贴极板，斜边侧面紧 挨等腰梯形直四棱柱腰边侧面。在极板与等腰三角形直三棱柱相对时，在极板和等腰三角形 直三棱柱之间放一底面为直角梯形的开孔泡沫金属材料直四棱柱，直角梯形直四棱柱的下底 边侧面与等腰梯形直四棱柱的下底边侧面在同一侧，直腰边侧面紧贴极板，斜腰边侧面紧挨 等腰三角形直三棱柱腰边侧面。第三，在极板同一端侧的所有直棱柱的侧面和棱在同一平面 内，所有直棱柱的上底面在同一平面内，所有直棱柱的下底面在同一平面内，直棱柱紧贴极 板的侧面与极板面重合。
②具体方案是：采用金属板作为极板。水处理设备供水结构使原水从直四棱柱的下底边 侧面到上底边侧面流经所有直棱柱，从直三棱柱内流出的水流入水处理设备脱盐水管内，从 直四棱柱流出的水流入水处理设备富集盐水管内。其特征是：在极板上加绝缘漆一类的绝缘 皮，用四块直面板构成无上下底的矩形截面中空直柱体，极板固定在中空直柱体两侧内壁上， 直棱柱行组放置在两极板之间，所有直棱柱上底面与中空直柱体上内侧面紧挨，所有直棱柱 下底面与中空直柱体下内侧面紧挨。等腰梯形直四棱柱的四个棱，除紧挨中空直柱体内侧的 棱外，都接有一直板。直角梯形直四棱柱上底边侧面紧挨等腰三角形直三棱柱棱接有一直板。 所有直板都在紧挨棱的骑缝处，所有直板侧面与极板平行。两极板之间电压(V)/两极板 之间距离(M)=μ，μ的取值范围是100～350。原水供给压力为0.5～3.0kg/cm2。使用水处理 设备时，要使本发明的脱盐单元结构先通电后通水。
③直三棱柱和直四棱柱的具体技术方案是：所有直棱柱高=极板高。在所有直棱柱的底 面图形中，等腰三角形底边长/等腰梯形上底边长=β，β的取值范围在0.82～3.00。直角三角 形的紧贴极板直边长/直角三角形的垂直极板直边长=ξ，ξ的取值范围在3.0～70.0。直角三 角形的紧贴极板直边长=等腰三角形底边上的高=直角梯形直腰边长=等腰梯形下底上的高 =极板宽，直角三角形的垂直极板直边长=等腰三角形底边长/2=直角梯形下底边长-直角 梯形上底边长=(等腰梯形下底边长-等腰梯形上底边长)/2。等腰梯形上底边长=等腰三 角形底边长/β，等腰梯形下底边长=等腰三角形底边长+等腰梯形上底边长。直角梯形上底 边长=等腰梯形上底边长/2，直角梯形下底边长=等腰梯形下底边长/2。在两极板之间没 有直角梯形直四棱柱时，等腰三角形直三棱柱数量+1=等腰梯形直四棱柱数量=两极板之间 距离/等腰梯形下底边长的整数。在两极板之间直角梯形直四棱柱数量为一只时，等腰三角 形直三棱柱数量=等腰梯形直四棱柱数量=(两极板之间距离/等腰梯形下底边长)-0.5的整 数。在两极板之间直角梯形直四棱柱数量为二只时，等腰三角形直三棱柱数量=等腰梯形直 四棱柱的数量+1=两极板之间距离/等腰梯形下底边长的整数。现在制造开孔泡沫金属材料 共有五种方法：直接发泡法、精密铸造法、气泡法、烧结法和电镀法。现在生产出的开孔泡 沫金属材料孔隙度能达到90%以上，开孔率能达到96%以上，孔径在2μm～1mm，就是导电 性能较差的烧结法制造的开孔泡沫金属材料也能达到很好的静电屏蔽效果。本发明的脱盐单 元结构多采用开孔泡沫铝。生产厂家会根据客户要求直接成型，成型后的直棱柱导体表面就 有能起绝缘作用的自然氧化膜，为了保证绝缘效果，在脱盐单元结构组装前把直棱柱放入纯 氧中十分钟。
(3)有益效果：
由背景技术可知：在已有的脱盐单元结构中，反渗透脱盐单元结构的脱盐能耗是最低的。 反渗透的脱盐单元结构将富集盐水与脱盐水分隔开靠的是半透膜，而由于半透膜的存在，就 必须外加超过渗透压的压力使水分子透过半透膜，海水的渗透压是27kg/cm2左右，所以反渗 透脱盐单元结构的脱盐耗能就高。而本发明的脱盐单元结构与反渗透脱盐单元结构的脱盐过 程非常类似：将富集盐水与脱盐水分隔开靠的是开孔泡沫金属材料，水流流经开孔泡沫金属 材料时，只需普通水泵供给的水流流过，无需另加压力，极板产生电场需耗费的电能非常有 限，所以本发明脱盐单元结构的脱盐能耗特低。
