無濃水排放的電去離子裝置的製作方法

2023-06-29 05:34:06 6

專利名稱：無濃水排放的電去離子裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種製備純水的裝置，是一種採用電去離子的方法製備純水 或高純水的裝置，它適用於發電廠、製藥、電子、化工等工業領域大量高純水與 超純水的製備。二、 背景技術目前，在電力、製藥、電子等行業已越來越多地採用電去離子(EDI)裝置來 降低水中的離子濃度，通過將電滲析濃差極化和離子交換技術有機結合起來用於 製備純水和高純水。目前的電去離子(EDI)裝置管路系統設計中，由於技術原因， 系統中不可避免的將濃水進行排放，系統實際水利用率在85%-90%之間，其餘濃水 進行排放，部分系統將濃水全部返回至反滲透裝置前進行循環再利用，仍然增加 反滲透裝置的能耗，實際上降低了反滲透裝置的水利用率，而且造成運行成本增 加及管路系統設計複雜，不易操作；在由若干個EDI模塊組成的大流量電去離子 系統中，由於EDI模塊的安裝位置及管路設計原因造成各個模塊進水流量分布不 均勻，形成模塊負載大小不一，不但降低了模塊的使用壽命而且易造成整個電去 離子系統產水水質的下降。三、 發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種無濃水排放、管路系 統設計合理、各個模塊進水流量分布均勻、設備使用壽命長、操作簡單、運行成 本低的無濃水排放的電去離子裝置。本實用新型的目的可以通過下述的技術方案來實現無濃水排放的電去離子裝置，由電去離子裝置和管路系統組成，電去離子裝 置的一側有正電極和電極託板組成的陽極室，另一側有負電極和電極託板組成的 陰極室，在陽極室和陰極室之間交替設有多個淡水室和濃水室，其特徵在於給 水系統的供水口通過淡水室進水管與電去離子裝置的淡水室進水口相連，給水系 統的分流管路為濃水室進水管，濃水室進水管的出水口與電去離子裝置的濃、極 室進水口相連，電去離子裝置的濃水出口通過濃水循環管道與濃水室進水管相連， 在濃水循環管道中串聯有濃水循環泵，電去離子裝置的極水出口和產水出口分別 與極水排放管道和產水管道相連。本實用新型的目的還可以通過下述的技術方案來實現本實用新型在給水系統中設置有反滲透裝置，所述淡水室進水管的進水口與 反滲透裝置的供水出口相連，從反滲透裝置的供水出口至淡水室進水口之間的淡
水室進水管中依次裝有淡水室進水閥門和淡水室進水流量計。本實用新型的給水系統的分流管路接於反滲透裝置的供水出口和淡水室進水 閥門之間的淡水室進水管上，從淡水室進水管和濃水室進水管的接口處至濃、極 室進水口的濃水室進水管上依次裝有濃水補充閥門、濃水補充逆止閥門和濃水循 環流量計。本實用新型的濃水循環管道連接於濃水補充逆止閥門和濃水循環流量計之間 的濃水室進水管上，從濃水循環泵至濃水出口的濃水循環管道上，依次裝有濃水 循環泵前閥門和濃水循環電導率儀，從濃水循環泵至濃水循環管道與濃水室進水 管道接口處的濃水循環管道上，依次裝有濃水循環泵後閥門和濃水循環逆止閥門。本實用新型在極水排放管道上裝有極水排放閥門和極水排放流量計。本實用新型在淡水室內填充顆粒狀陰離子和陽離子交換樹脂、陰離子和陽離 子交換纖維編織布和無紡布。本實用新型的極水排放管道的極水排放量與反滲透裝置的供水出口至濃水補 充逆止閥門之間的濃水室進水管的補充給水量相同。本實用新型在電去離子裝置內與濃、極室進水口相連的進水通道分為兩個支 流， 一個支流為極水通道進入極水室，另一個支流為濃水通道進入濃水室。採用本實用新型可組成大流量無濃水排放電去離子系統。大流量無濃水排放電去離子系統，由若干個EDI模塊、管路系統、水質參數監測及控制系統組成。 若干個EDI模塊分兩側布置且每側上、下兩層布置，每側上、下兩層EDI模塊共 用一個進水管和產水管，進水管進口和產水管出口對角布置。給水系統的供水口 通過淡水室進水管與電去離子裝置的淡水室進水口相連，給水系統的分流管路為 濃水室進水管，濃水室進水管的出水口與電去離子裝置的濃、極室進水口相連， 電去離子裝置的濃水出口通過濃水循環管道與濃水室進水管相連，在濃水循環管 道中串聯有濃水循環泵，電去離子裝置的極水出口和產水出口分別與極水排放管 道和產水管道相連。本裝置的工作原理是系統管路設計只設極水排放口，無濃水排放口。進水分兩路， 一路與濃水補 充管路相連，用於補充損失的極水； 一路通過兩側進水支管分別進入兩側EDI模 塊進水管至各個模塊。產水分兩路， 一路進入EDI產水箱， 一路回一級反滲透產水箱，兩路以電動 闊門進行切換。電去離子裝置整套系統採用PLC可編程控制器全自動控制運行。 一般情況下， 系統置於自動運行模式，便可連續運行產水，自動監控水質，操作簡便，運行穩
定，安全可靠，同時具備與上位微機通訊，控制室集中控制的功能。控制系統設計有總手動和總自動選擇開關，現場每臺控制柜上都設有"手動/ 停/自動"開關。當總"手動/自動"開關置於手動位置時，整個系統全部為手動 運行，此時由鍵盤和滑鼠在工控PC機上的組態流程圖上進行軟搖手控操作。手控操作過程中的現場的情況如闊位變化、水泵啟停、液位、壓力、PH值、電導率等 各種參數，仍以在線的實測值顯示。當因手控的原因出現超過設定值而報警時， 強制停止正在手控執行中的動作並在PC機上顯示相應的報警內容，存檔並列印報 警內容。當總手動/自動開關置於自動位置時，仍分為三種情況控制-(1) 現場控制櫃所有開關撥在自動位置時，則整個工藝完全按照設定的程序 執行，PC工控機顯示執行過程中的參數和位置開關量變化。(2) 當現場櫃某開關撥在停止位置時，此設備或閥門退出自控程序，回到原 始停止狀態。(3) 當現場控制櫃某開關撥在手動位置時，此設備被強制啟動或閥門被開啟。 EDI裝置運行完全實現了自動控制，其產水電動閥與在線電導率儀(電阻儀)和在線矽分析儀同時連鎖，當其中一項指標不合格時，產水電動閥自動關閉，同 時打開回水電動閥，則EDI裝置產水返回到二級反滲透之前。 本實用新型與現有技術相比具有下列優點1、 濃水的閉式循環，達到無濃水排放，無需在外部管路系統中設濃水循環水 箱。將濃水的極少部分通過極水室後作為極水排放，從而不需在濃水給水中注入 含鹽溶液，不但節省了運行成本，而且循環濃水電導率可以根據需要通過極水排 放閥門進行調節，同時離子含量較少的給水進行相應的補充。2、 僅有極水排放，提高了水的利用率，使操作簡單、方便。在調節極水排放 的過程中，由於極水室水流速度的變化而在極水室形成湍流或紊流狀態，可延緩 電極的結垢，延長其使用壽命。四、
圖1是無濃水排放的電去離子裝置的示意圖。 圖2是電去離子裝置內部的布水示意圖。五具體實施方式
圖l一2所示無濃水排放的電去離子裝置，由電去離子裝置10和管路系統 組成，電去離子裝置10的一側有正電極和電極託板組成的陽極室，另一側有負電 極和電極託板組成的陰極室，在陽極室和陰極室之間交替設有多個淡水室和濃水 室。給水系統的供水口通過淡水室進水管2與電去離子裝置10的淡水室進水口 9
相連，給水系統的分流管路為濃水室進水管3，濃水室進水管3的出水口與電去離 子裝置10的濃、極室進水口 8相連，電去離子裝置10的濃水出口 15通過濃水循 環管道23與濃水室進水管3相連，在濃水循環管道23中串聯有濃水循環泵22， 電去離子裝置10的極水出口 13和產水出口 14分別與極水排放管道17和產水管 道16相連。在給水系統中設置有反滲透裝置1，所述淡水室進水管2的進水口與 反滲透裝置1的供水出口相連，從反滲透裝置1的供水出口至淡水室進水口 9之 間的淡水室進水管2中依次裝有淡水室進水閥門5和淡水室進水流量計7。給水系 統的分路流管接於反滲透裝置1的供水出口和淡水室進水閥門5之間的淡水室進 水管2上，從淡水室進水管2和濃水室進水管3的接口處至濃、極室進水口 8的 濃水室進水管3上依次裝有濃水補充閥門4、濃水補充逆止閥門26和濃水循環流 量計6。濃水循環管道23連接於濃水補充逆止閥門26和濃水循環流量計6之間的 濃水室進水管3上，從濃水循環泵22至濃水出口 15的濃水循環管道23上，依次 裝有濃水循環泵前閥門21和濃水循環電導率儀18，從濃水循環泵22至濃水循環 管道23與濃水室進水管道3接口處的濃水循環管道23上，依次裝有濃水循環泵 後閥門24和濃水循環逆止閥門25。在極水排放管道17上裝有極水排放閥門19和極水排放流量計20。在淡水室 內填充顆粒狀陰離子和陽離子交換樹脂。極水排放管道17的極水排放量與反滲透 裝置1的供水出口至濃水補充逆止閥門26之間的濃水室進水管3的補充給水量相 同。在電去離子裝置10內與濃、極室進水口8相連的進水通道分為兩個支流，一 個支流為極水通道進入極水室，另一個支流為濃水通道進入濃水室。 現結合附圖將本實用新型的工作原理予以詳述該系統採用電去離子(EDI)裝置和反滲透(RO)裝置串聯來實現。圖1中虛 線表示在電去離子(EDI)裝置內部的水流通道。由反滲透裝置1提供的給水通過 淡水室進水管2直接進入到裝填有陰、陽離子交換樹脂的淡水室內，經過電去離 子過程，給水中的離子幾乎全部遷移到濃水室中，幾乎沒有離子的高純水通過產 水出口 14及產水管道16弓l出至lj用戶所需位置。類似地，反滲透裝置提供的給水 通過分流同時進入濃水室進水管3對濃水循環過程中因極水排放掉的極水進行補 充，其補充水量與濃水在循環過程中由極水排放管道17排放掉的極水水量相同。在由濃水循環泵22、濃水循環管道23、濃水循環流量計6、電去離子裝置IO 內濃水通道12、濃水循環電導率儀18、濃水循環泵前閥門21等組成的濃水循環 管路系統中，流過電去離子裝置10內濃水室12的循環濃水水流不斷吸收從淡水 室水流中遷移過來的正負離子，導致閉式濃水循環管路系統中的循環濃水中離子
濃度不斷增加，導電能力增強，電導率上升。循環中的濃水有很少一部分濃水在濃、極室進水口 8位置模塊的電去離子裝置10內分流並通過極水通道11、極水排 放管道17及極水排放閥門19作為極水排放，排放水量的多少通過對極水排放闊 門19的調節、極水排放流量計20的流量顯示進行控制並相應地達到控制循環濃 水的電導率大小，同時由濃水補充閥門4對循環中的濃水由於極水排放造成的損 失量進行相應量的補充。閉式濃水循環管路系統中的濃水電導率大小根據電去離 子(EDI)裝置的相關性能、給水硬度等情況維持在50 u s/cm—500 p s/cm之間任 意數值並通過濃水循環電導率儀18顯示，當循環濃水電導率低於50u s/cm時， 通過調節極水排放閥門19減少極水排放量，當循環濃水電導率高於500 u s/cm時， 通過調節極水排放閥門19增加極水排放量。因此，通過調節極水排^C閥門19可 使循環濃水電導率維持在50 u s/cm—500 u s/cm之間任意數值並在其它參數不變 的狀態下穩定運行。本實用新型將電去離子裝置內部濃、極水通道與外部水流管路系統設計成一 個完整的高純水製備管路系統，它是一種在電去離子製備高純水系統中無濃水排 放的系統。工作時用於接受給水中離子的濃水通過濃水室及極水室，通過極水室 的水由於含有氫氣和氧氣等氣體排放掉，通過濃水室的水在裝置內部濃水孔道和 外部管路組成的循環系統中強制閉式循環，並不斷從淡水室中吸收濃水中的離子， 提高其導電能力，從而避免了在濃水室給水中注入含鹽溶液。然後根據循環濃水 的導電能力，調節極水的排放量並由濃水室給水進行相應的補充，由於極水排放 量較小及在外部水管路系統中不設濃水循環水箱，可達到濃水室給水中無需加鹽 溶液、沒有濃水排放、提高水利用率的目的。由於濃水室內不加鹽溶液，可消除 氯離子對離子交換樹脂及離子交換膜的損壞，延長電去離子裝置的壽命。
權利要求1. 無濃水排放的電去離子裝置，由電去離子裝置(10)和管路系統組成，電去離子裝置(10)的一側有正電極和電極託板組成的陽極室，另一側有負電極和電極託板組成的陰極室，在陽極室和陰極室之間交替設有多個淡水室和濃水室，其特徵在於給水系統的供水口通過淡水室進水管(2)與電去離子裝置(10)的淡水室進水口(9)相連，給水系統的分流管路為濃水室進水管(3)，濃水室進水管(3)的出水口與電去離子裝置(10)的濃、極室進水口(8)相連，電去離子裝置(10)的濃水出口(15)通過濃水循環管道(23)與濃水室進水管(3)相連，在濃水循環管道(23)中串聯有濃水循環泵(22)，電去離子裝置(10)的極水出口(13)和產水出口(14)分別與極水排放管道(17)和產水管道(16)相連。
2、 根據權利要求l所述的無濃水排放的電去離子裝置，其特徵在於在給水 系統中設置有反滲透裝置(1)，所述淡水室進水管(2)的進水口與反滲透裝置(1) 的供水出口相連，從反滲透裝置(1)的供水出口至淡水室進水口 (9)之間的淡 水室進水管(2)中依次裝有淡水室進水閥門(5)和淡水室進水流量計(7)。
3、 根據權利要求1或2所述的無濃水排放的電去離子裝置，其特徵在於給 水系統的分流管路接於反滲透裝置(1)的供水出口和淡水室進水閥門(5)之間 的淡水室進水管(2)上，從淡水室進水管(2)和濃水室進水管(3)的接口處至 濃、極室進水口 (8)的濃水室進水管(3)上依次裝有濃水補充閥門(4)、濃水 補充逆止閥門(26)和濃水循環流量計(6)。
4、 根據權利要求3所述的無濃水排放的電去離子裝置，其特徵在於濃水循 環管道(23)連接於濃水補充逆止閥門(26)和濃水循環流量計(6)之間的濃水 室進水管(3)上，從濃水循環泵(22)至濃水出口 (15)的濃水循環管道(23) 上，依次裝有濃水循環泵前閥門(21)和濃水循環電導率儀(18)，從濃水循環泵(22)至濃水循環管道(23)與濃水室進水管道(3)接口處的濃水循環管道(23) 上，依次裝有濃水循環泵後閥門(24)和濃水循環逆止閥門(25)。
5、 根據權利要求1或2或4所述的無濃水排放的電去離子裝置，其特徵在於-在極水排放管道(17)上裝有極水排放閥門(19)和極水排放流量計(20)。
6、 根據權利要求5所述的無濃水排放的電去離子裝置，其特徵在於在淡水 室內填充顆粒狀陰離子和陽離子交換樹脂、陰離子和陽離子交換纖維編織布和無 紡布。
7、 根據權利要求5所述的無濃水排放的電去離子裝置，其特徵在於極水排 放管道(17)的極水排放量與反滲透裝置(1)的供水出口至濃水補充逆止閥門(26) 之間的濃水室進水管(3)的補充給水量相同。
8、 根據權利要求5所述的無濃水排放的電去離子裝置，其特徵在於在電去 離子裝置(10)內與濃、極室進水口 (8)相連的進水通道分為兩個支流， 一個支 流為極水通道進入極水室，另一個支流為濃水通道進入濃水室。
專利摘要本實用新型涉及一種無濃水排放的電去離子製備純水的裝置。它由電去離子裝置和管路系統組成，電去離子裝置有陽極室和陰極室，在陽極室和陰極室之間交替設有多個淡水室和濃水室。給水系統的淡水室進水管的出水口與電去離子裝置的淡水室進水口相連，給水系統的分流管路為濃水室進水管，濃水室進水管的出水口與電去離子裝置的濃、極室進水口相連，電去離子裝置的濃水出口通過濃水循環管道與濃水室進水管相連，在濃水循環管道中串聯有濃水循環泵，電去離子裝置的極水出口和產水出口分別與極水排放管道和產水管道相連。它是一種濃水閉式循環，沒有濃水排放，水利用率高，運用成本低的製備純水裝置。
文檔編號C02F1/46GK201080451SQ20072010221
公開日2008年7月2日 申請日期2007年8月10日 優先權日2007年8月10日
發明者何榮軍, 勇 張, 李廣田, 王君海, 王曉宇, 祁鳳華, 胡桂平, 閆書宏, 韓金海 申請人:河北電力設備廠