一種介電電泳碟管式膜分離裝置
技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本實(shí)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(shù) [0002] 碟管式膜組件是針對垃圾滲濾液處理開(kāi)發(fā)的，1988年在德國政府的支持下，由RECHEM公司研發(fā)成功。和其他膜組件相比，碟管式膜組件具有以下三個(gè)明顯的特點(diǎn): [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(pán)上的凸點(diǎn)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(wǎng)狀支架會(huì )截留污染物，造成靜水區從而帶來(lái)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(cháng)了膜片壽命。然而實(shí)際運行中由于進(jìn)水污染物濃度高，為避免膜污染，需要降低原水的硬度，同時(shí)添加化學(xué)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(chǎn)水量，需要較高的運行壓力。高的運行壓力及大量化學(xué)藥劑的使用，增加了碟管式膜元件的運行成本。 發(fā)明內容 [0007] 本實(shí)用新型的目的是在于克服現有技術(shù)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(shù)可減少甚至消除在膜過(guò)濾工藝中發(fā)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(cháng)膜的使用壽命、形成電滲效應、增強膜的過(guò)濾效果、提高膜的產(chǎn)水量、降低能耗的目標。 [0008] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)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(jìn)水端蓋、導流盤(pán)，碟片式膜袋、電極板及中心拉桿構成，電源端蓋、多個(gè)導流盤(pán)及進(jìn)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(jìn)水端蓋外，導流盤(pán)外周與耐壓外殼之間形成原水通道，導流盤(pán)中部形成過(guò)濾通道，導流盤(pán)中心與中心拉桿之間形成產(chǎn)水通道，在相鄰兩導流盤(pán)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(xiàn)柱，兩相鄰電極板形成叉指電極；進(jìn)水端蓋制有與原水通道連通的原水進(jìn)口，進(jìn)水端蓋還制有與產(chǎn)水通道連通的產(chǎn)水出口及與過(guò)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(xiàn)柱安裝孔，與接線(xiàn)柱安裝孔相對一側制有接線(xiàn)柱避讓孔，形成叉指電極的兩電極板為對稱(chēng)放置，在電極板的接線(xiàn)柱安裝孔內安裝所述接線(xiàn)柱，由此電極板形成一側接線(xiàn)柱相互連接后形成正極接線(xiàn)柱；另一側接線(xiàn)柱相互連接后形成負極接線(xiàn)柱。 [0011] 而且，所述的接線(xiàn)柱為Y形接線(xiàn)柱，同側的接線(xiàn)柱可相互插裝，電源端蓋內部留有絕緣電源線(xiàn)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(chǎn)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(pán)表面均勾分布圓柱形突起，導流盤(pán)整體厚度為5?8_ ;所述的導流盤(pán)中心及外邊緣均制有定位結構。 [0017] 而且，電源端蓋與導流盤(pán)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(zhì)可以為不銹鋼，玻璃鋼或工程塑料；所述電源端蓋、進(jìn)水端蓋、中心拉桿材質(zhì)為工程塑料、鋁合金或不銹鋼，較佳為不銹鋼；所述導流盤(pán)使用工程塑料制作，材質(zhì)包括ABS，聚丙烯或UPVC0 [0019] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)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(chǎn)水液側引發(fā)的濃差極化現象，以達到強化膜過(guò)濾的目的。 [0021] 2、本介電電泳碟管式膜分離裝置，在保持膜過(guò)濾工藝的正常工作的同時(shí)，無(wú)須添加額外物質(zhì)例如化學(xué)藥劑，減少甚至消除在膜過(guò)濾工藝中發(fā)生的膜污染和結垢現象，能夠減緩甚至避免在膜過(guò)濾工藝中發(fā)生的濃差極化，同時(shí)，提高膜壽命和膜通量，降低和消除膜污染問(wèn)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(guò)量，減緩甚至避免濃差極化，以延長(cháng)膜使用壽命和提高膜的工作效率及產(chǎn)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(shù)，在電場(chǎng)作用下，固、液接觸時(shí)，固體微粒表面會(huì )產(chǎn)生電荷，這些表面電荷反過(guò)來(lái)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(chǎn)水側迀移，增加膜透過(guò)量，以達到強化膜過(guò)濾工藝。 [0024] 5、本介電電泳碟管式膜分離裝置，由對稱(chēng)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(xiàn)柱安裝孔，與接線(xiàn)柱安裝孔相對一側制有接線(xiàn)柱避讓孔，形成叉指電極的兩電極板為對稱(chēng)放置，在電極板的接線(xiàn)柱安裝孔內安裝所述接線(xiàn)柱，由此電極板形成一側接線(xiàn)柱相互連接后形成正極接線(xiàn)柱；另一側接線(xiàn)柱相互連接后形成負極接線(xiàn)柱；而且，所述的接線(xiàn)柱為Y形接線(xiàn)柱，同側的接線(xiàn)柱可相互插裝，電極板接線(xiàn)柱結構設計科學(xué)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(shù)，在電場(chǎng)作用下，介電電泳力對水中固體顆粒產(chǎn)生推力作用，可以增強膜對水中固體顆粒的過(guò)濾效果，提高膜的過(guò)濾等級，獲得更好的產(chǎn)水水質(zhì)。 [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(wèn)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(xué)合理，采用介電電泳技術(shù)可減少甚至消除在膜過(guò)濾工藝中發(fā)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(cháng)膜的使用壽命、形成電滲效應、增強膜的過(guò)濾效果、提高膜的產(chǎn)水量、降低能耗的目標。 附圖說(shuō)明 [0028] 圖1為本實(shí)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(pán)結構示意圖； [0034] 圖7為本實(shí)用新型工作原理示意圖。 [0035] 附圖標記說(shuō)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(pán)、7-進(jìn)水端蓋、8-濃水出口、9-下護套、10-下鎖母、11-原水進(jìn)口、12-耐壓外殼、13-電源線(xiàn)槽、14-接線(xiàn)柱、15-產(chǎn)水出口、16-碟片式膜袋、17-電極板、18-錐形突起、19-接線(xiàn)柱安裝孔、20-外側定位凸起、21-圓柱形突起、22-避讓孔、23-過(guò)濾通道、24-槽口、25-產(chǎn)水通道、26-產(chǎn)水出口、27-原水通道、28-接線(xiàn)柱避讓孔、29-定位孔、30-網(wǎng)格狀導流布。 具體實(shí)施方式 [0037] 下面通過(guò)具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)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(jìn)水端蓋7、導流盤(pán)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(gè)導流盤(pán)及進(jìn)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(jìn)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(pán)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(jìn)水端蓋外，導流盤(pán)外周與耐壓外殼之間形成原水通道27，導流盤(pán)中部制有槽口 24，以形成過(guò)濾通道23，導流盤(pán)中心與中心拉桿之間形成產(chǎn)水通道25，在相鄰兩導流盤(pán)之間疊裝碟片式膜袋，碟片式膜袋與上下的導流盤(pán)之間不接觸，形成過(guò)濾通道。在疊片式膜袋內部安裝電極板。電極板制有接線(xiàn)柱安裝孔19，與接線(xiàn)柱安裝孔相對一側制有接線(xiàn)柱避讓孔28，形成叉指電極的兩電極板為對稱(chēng)放置，在電極板的接線(xiàn)柱安裝孔內安裝接線(xiàn)柱14，由此電極板形成一側接線(xiàn)柱相互連接后形成正極接線(xiàn)柱；另一側接線(xiàn)柱相互連接后形成負極接線(xiàn)柱。接線(xiàn)柱為Y形接線(xiàn)柱，同側的接線(xiàn)柱可相互插裝，方便安裝。電源端蓋內部留有絕緣電源線(xiàn)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(jìn)水端蓋制有與原水通道連通的原水進(jìn)口 11，進(jìn)水端蓋還制有與過(guò)濾通道連通的濃水出口 8，及與產(chǎn)水通道連通的產(chǎn)水出口 15。產(chǎn)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(chǎn)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(pán)表面均勾分布圓柱形突起21，導流盤(pán)整體厚度為5?8mm，較佳為7mm ;導流盤(pán)中心外周制有避讓孔22。導流盤(pán)中心制有定位結構，導流盤(pán)外邊緣均制有外側定位凸起20。導流盤(pán)中心外周安裝網(wǎng)格狀導流布30。 [0043] 耐壓外殼為圓柱狀承壓殼，材質(zhì)可以為不銹鋼，玻璃鋼或工程塑料；所述電源端蓋、進(jìn)水端蓋、中心拉桿材質(zhì)為工程塑料、鋁合金或不銹鋼，較佳為不銹鋼；導流盤(pán)使用工程塑料制作，材質(zhì)包括ABS，聚丙烯或UPVC。 [0044] 本實(shí)用新型的工作過(guò)程是: [0045] 料液通過(guò)進(jìn)水端蓋的原水入口進(jìn)入耐壓外殼中，從導流盤(pán)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(guò)通道進(jìn)入導流盤(pán)的過(guò)濾通道中，被處理的液體以*短的距離快速流過(guò)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(pán)中心的槽口流入到下一個(gè)導流盤(pán)，從而在膜表面形成由導流盤(pán)圓周一圓心一圓周一圓心的雙“S”形路線(xiàn)，濃縮液*后從的濃水出口流出。產(chǎn)水在膜片中間沿網(wǎng)格狀導流布流到中心拉桿外圍的產(chǎn)水通道，由進(jìn)料端蓋的產(chǎn)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(zhì)；即在不勻稱(chēng)電場(chǎng)中，固體顆粒被向弱電場(chǎng)方向移動(dòng)。原水(原料液)經(jīng)過(guò)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(chēng)電場(chǎng)。當原水(原料液)中固體顆?？拷r(shí)，即靠近電極時(shí)，將被移離而無(wú)法靠近膜，如此減少甚至消除膜污染和結構的發(fā)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(chǎn)水液側迀移，提高膜透過(guò)量。 [0046] 本實(shí)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(shù)已經(jīng)被成功的應用于生物醫學(xué)工業(yè)來(lái)分離、富積、捕獲微粒和細胞。該技術(shù)描述的是位于非勻稱(chēng)電場(chǎng)的中性微粒由于介電極化的作用而產(chǎn)生的平移運動(dòng)，產(chǎn)生在微粒上的偶極矩可以由兩個(gè)相同帶電量但極性相反的電荷來(lái)表示。當它們在微粒界面上不對稱(chēng)分布時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)宏觀(guān)的偶極矩。當這個(gè)偶極矩位于不勻稱(chēng)電場(chǎng)中，在微粒兩邊的局部電場(chǎng)強度的不同產(chǎn)生一個(gè)凈力，稱(chēng)為介電電泳力。由于懸浮于媒介中的微粒與媒介有著(zhù)不同的介電能力(介電常數)，微粒會(huì )被向或者更強的電場(chǎng)強度的方向移動(dòng)，稱(chēng)為陽(yáng)性介電電泳，或者更弱的電場(chǎng)強度的方向移動(dòng)，稱(chēng)之為陰性介電電泳。 [0048] 在膜過(guò)濾分離液液中發(fā)生的分離滲透膜污染，都是固體微粒(微粒，膠體微粒，溶質(zhì)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(gè)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(zhì)或者陽(yáng)性介電電泳性質(zhì)。 [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(zhì)；即在不勻稱(chēng)電場(chǎng)中，固體顆粒被向弱電場(chǎng)方向移動(dòng)。如圖7所示，廢水(原料液)經(jīng)過(guò)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(chēng)電場(chǎng)。當固體顆?？拷r(shí)，即靠近叉指電極時(shí)，將被移離而無(wú)法靠近膜。如此減少甚至消除膜污染和堵膜的發(fā)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(zhì)；即在不勻稱(chēng)電場(chǎng)中，固體顆粒被向弱電場(chǎng)方向移動(dòng)。水從原料液側透過(guò)膜流向驅動(dòng)液側的同時(shí)，介電泳力將原料液中溶質(zhì)移離而無(wú)法靠近膜，溶質(zhì)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(dòng)液側引發(fā)的濃差極化現象，提高水透過(guò)量。 [0051] 盡管為說(shuō)明目的公開(kāi)了本實(shí)用新型的實(shí)施例和附圖，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解:在不脫離本實(shí)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(shí)用新型的范圍不局限于實(shí)施例和附圖所公開(kāi)的內容。