一种介电电泳碟管式膜分离装置
技术领域 [0001] 本实用新型涉及碟管式膜分离装置，特别涉及一种介电电泳碟管式膜分离装置。 背景技术 [0002] 碟管式膜组件是针对垃圾渗滤液处理开发的，1988年在德国政府的支持下，由RECHEM公司研发成功。和其他膜组件相比，碟管式膜组件具有以下三个明显的特点: [0003] 通道宽:膜片之间的通道为6臟，而卷式封装的膜组件只有0.2mm。 [0004] 流程短:液体在膜表面的流程仅7cm，而卷式封装的膜组件为100cm。 [0005] 湍流行:由于高压的作用，渗滤液打到导流盘上的凸点后形成高速湍流，这种湍流的冲刷下，膜表面不易沉降污染物。在卷式封装的膜组件中，网状支架会截留污染物，造成静水区从而带来膜片的污染。 [0006] 理论上，碟管式膜组件可以容忍较高的悬浮物和SDI，避免了结垢和其他膜污染，从而延长了膜片寿命。然而实际运行中由于进水污染物浓度高，为避免膜污染，需要降低原水的硬度，同时添加化学药剂避免膜表面的浓差极化现象造成的膜表面结垢。而为克服高浓度废水的渗透压力，获得较高的产水量，需要较高的运行压力。高的运行压力及大量化学药剂的使用，增加了碟管式膜元件的运行成本。 发明内容 [0007] 本实用新型的目的是在于克服现有技术的不足，提供一种介电电泳碟管式膜分离装置，该组件采用介电电泳技术可减少甚至消除在膜过滤工艺中发生的膜污染和结垢现象，达到减少浓差极化、防止膜的污染、延长膜的使用寿命、形成电渗效应、增强膜的过滤效果、提高膜的产水量、降低能耗的目标。 [0008] 本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的: [0009] 一种介电电泳碟管式膜分离装置，其特征在于:主要由耐压外壳、电源端盖、进水端盖、导流盘，碟片式膜袋、电极板及中心拉杆构成，电源端盖、多个导流盘及进水端盖依次叠放，并在其中部采用中心拉杆穿装固定，耐压外壳密封固装于电源端盖及进水端盖外，导流盘外周与耐压外壳之间形成原水通道，导流盘中部形成过滤通道，导流盘中心与中心拉杆之间形成产水通道，在相邻两导流盘之间叠装碟片式膜袋，在叠片式膜袋内部安装电极板，电极板内端均安装有接线柱，两相邻电极板形成叉指电极；进水端盖制有与原水通道连通的原水进口，进水端盖还制有与产水通道连通的产水出口及与过滤通道连通的浓水出 □ O [0010] 而且，所述的电极板的中心孔外侧制有接线柱安装孔，与接线柱安装孔相对一侧制有接线柱避让孔，形成叉指电极的两电极板为对称放置，在电极板的接线柱安装孔内安装所述接线柱，由此电极板形成一侧接线柱相互连接后形成正极接线柱；另一侧接线柱相互连接后形成负极接线柱。 [0011] 而且，所述的接线柱为Y形接线柱，同侧的接线柱可相互插装，电源端盖内部留有绝缘电源线槽，并安装有电源接头安装孔。 [0012] 而且，所述的电极板采用金属板冲压而成，表面均匀分布有等间距、等高的锥形突起和通孔结构，该突起和通孔间距为2〜6_。 [0013] 而且，所述的电极板厚度为0.1〜2mm，电极板为圆形或正八边形，所述的电极板制有定位孔。 [0014] 而且，所述的碟片式膜袋由两碟片式膜片外缘焊接密封形成，碟片式膜袋中心制有产水出口。 [0015] 而且，碟片式膜片为反渗透膜，纳滤膜，超滤膜或微滤膜中的一种。 [0016] 而且，所述的导流盘表面均勾分布圆柱形突起，导流盘整体厚度为5〜8_ ;所述的导流盘中心及外边缘均制有定位结构。 [0017] 而且，电源端盖与导流盘之间设置有绝缘衬层。 [0018] 而且，耐压外壳为圆柱状承压壳，材质可以为不锈钢，玻璃钢或工程塑料；所述电源端盖、进水端盖、中心拉杆材质为工程塑料、铝合金或不锈钢，较佳为不锈钢；所述导流盘使用工程塑料制作，材质包括ABS，聚丙烯或UPVC0 [0019] 本实用新型的优点和有益效果为: [0020] 1、本介电电泳碟管式膜分离装置，根据固体微粒与其所悬浮的液体的介电极化能力的不同，介电电泳力将固体微粒推离电极，由此减缓甚至避免平板膜分离工艺中因水从原料液侧流向产水液侧引发的浓差极化现象，以达到强化膜过滤的目的。 [0021] 2、本介电电泳碟管式膜分离装置，在保持膜过滤工艺的正常工作的同时，无须添加额外物质例如化学药剂，减少甚至消除在膜过滤工艺中发生的膜污染和结垢现象，能够减缓甚至避免在膜过滤工艺中发生的浓差极化，同时，提高膜寿命和膜通量，降低和消除膜污染问题所消耗的能量和成本。 [0022] 3、本介电电泳碟管式膜分离装置，施加介电电泳力于临近膜表面的固体颗粒而将其移离渗透膜表面从而达到防止膜污染和结垢，提高膜透过量，减缓甚至避免浓差极化，以延长膜使用寿命和提高膜的工作效率及产水量。 [0023] 4、本介电电泳碟管式膜分离装置，使用介电电泳技术，在电场作用下，固、液接触时，固体微粒表面会产生电荷，这些表面电荷反过来影响溶液中的离子分布，形成双电层，形成电渗效应，水分子从原料液侧向产水侧迀移，增加膜透过量，以达到强化膜过滤工艺。 [0024] 5、本介电电泳碟管式膜分离装置，由对称设置的电极板形成板式电极，电极板表面均匀分布有等高的锥形突起和通孔结构，两片电极板可配合使用形成叉指电极结构；电极板的中心孔外侧制有接线柱安装孔，与接线柱安装孔相对一侧制有接线柱避让孔，形成叉指电极的两电极板为对称放置，在电极板的接线柱安装孔内安装所述接线柱，由此电极板形成一侧接线柱相互连接后形成正极接线柱；另一侧接线柱相互连接后形成负极接线柱；而且，所述的接线柱为Y形接线柱，同侧的接线柱可相互插装，电极板接线柱结构设计科学合理，易于安装且安全稳定。 [0025] 6、本介电电泳碟管式膜分离装置，使用介电电泳技术，在电场作用下，介电电泳力对水中固体颗粒产生推力作用，可以增强膜对水中固体颗粒的过滤效果，提高膜的过滤等级，获得更好的产水水质。 [0026] 7、本介电电泳碟管式膜分离装置，间断施加介电电泳，可消除膜污染的问题，且能耗低，操作成本低。 [0027] 8、本介电电泳碟管式膜分离装置，结构设计科学合理，采用介电电泳技术可减少甚至消除在膜过滤工艺中发生的膜污染和结垢现象，达到减少浓差极化、防止膜的污染、延长膜的使用寿命、形成电渗效应、增强膜的过滤效果、提高膜的产水量、降低能耗的目标。 附图说明 [0028] 图1为本实用新型的主视图(不含耐压外壳)； [0029] 图2为图1的A-A向截面剖视图； [0030] 图3为图2的B部放大图； [0031] 图4为图3的C部放大图； [0032] 图5为电极板的结构示意图； [0033] 图6为的导流盘结构示意图； [0034] 图7为本实用新型工作原理示意图。 [0035] 附图标记说明 [0036] 1-中心拉杆、2-上锁母、3-上护套、4-电源接头安装孔、5-电源端盖、6_导流盘、7-进水端盖、8-浓水出口、9-下护套、10-下锁母、11-原水进口、12-耐压外壳、13-电源线槽、14-接线柱、15-产水出口、16-碟片式膜袋、17-电极板、18-锥形突起、19-接线柱安装孔、20-外侧定位凸起、21-圆柱形突起、22-避让孔、23-过滤通道、24-槽口、25-产水通道、26-产水出口、27-原水通道、28-接线柱避让孔、29-定位孔、30-网格状导流布。 具体实施方式 [0037] 下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。 [0038] 一种介电电泳碟管式膜分离装置，其主要由耐压外壳12、电源端盖5、进水端盖7、导流盘6，碟片式膜袋16、电极板17及中心拉杆I构成。电源端盖、多个导流盘及进水端盖依次叠放，并在其中部采用中心拉杆穿装固定，电源端盖上部的中心拉杆上套装上护套3，上护套上部安装上锁母2。进水端盖下部的中心拉杆上套装下护套9，并安装下锁母10。电源端盖与导流盘之间设置有绝缘衬层，保证电极板与电源端盖之间的绝缘。 [0039] 耐压外壳密封固装于电源端盖及进水端盖外，导流盘外周与耐压外壳之间形成原水通道27，导流盘中部制有槽口 24，以形成过滤通道23，导流盘中心与中心拉杆之间形成产水通道25，在相邻两导流盘之间叠装碟片式膜袋，碟片式膜袋与上下的导流盘之间不接触，形成过滤通道。在叠片式膜袋内部安装电极板。电极板制有接线柱安装孔19，与接线柱安装孔相对一侧制有接线柱避让孔28，形成叉指电极的两电极板为对称放置，在电极板的接线柱安装孔内安装接线柱14，由此电极板形成一侧接线柱相互连接后形成正极接线柱；另一侧接线柱相互连接后形成负极接线柱。接线柱为Y形接线柱，同侧的接线柱可相互插装，方便安装。电源端盖内部留有绝缘电源线槽13，并安装有电源接头安装孔4。两相邻电极板形成叉指电极；进水端盖制有与原水通道连通的原水进口 11，进水端盖还制有与过滤通道连通的浓水出口 8，及与产水通道连通的产水出口 15。产水出口制于下护套侧壁。 [0040] 电极板采用金属板冲压而成，表面均匀分布有等间距、等高的锥形突起18和通孔结构，该突起和通孔间距为2〜6mm。电极板厚度为0.1〜2mm，，较佳为0.5mm，电极板为圆形或正八边形。电极板制有定位孔29。 [0041] 碟片式膜袋由两碟片式膜片外缘焊接密封形成，碟片式膜袋中心制有产水出口26。碟片式膜片为反渗透膜，纳滤膜，超滤膜或微滤膜中的一种 [0042] 导流盘表面均勾分布圆柱形突起21，导流盘整体厚度为5〜8mm，较佳为7mm ;导流盘中心外周制有避让孔22。导流盘中心制有定位结构，导流盘外边缘均制有外侧定位凸起20。导流盘中心外周安装网格状导流布30。 [0043] 耐压外壳为圆柱状承压壳，材质可以为不锈钢，玻璃钢或工程塑料；所述电源端盖、进水端盖、中心拉杆材质为工程塑料、铝合金或不锈钢，较佳为不锈钢；导流盘使用工程塑料制作，材质包括ABS，聚丙烯或UPVC。 [0044] 本实用新型的工作过程是: [0045] 料液通过进水端盖的原水入口进入耐压外壳中，从导流盘与耐压外壳之间的原水通道流到组件的另一端，在另一端通过通道进入导流盘的过滤通道中，被处理的液体以*短的距离快速流过碟片式膜袋的一侧膜面，然后180°逆转到碟片式膜袋的另一膜面，再从导流盘中心的槽口流入到下一个导流盘，从而在膜表面形成由导流盘圆周一圆心一圆周一圆心的双“S”形路线，浓缩液*后从的浓水出口流出。产水在膜片中间沿网格状导流布流到中心拉杆外围的产水通道，由进料端盖的产水出口排出。由于相对于水而更低的介电极化能力，固体颗粒在原水(原料液)中通常表现为阴性介电电泳性质；即在不匀称电场中，固体颗粒被向弱电场方向移动。原水(原料液)经过膜的表面，在膜下安装的电极提供介电电泳力所需的不匀称电场。当原水(原料液)中固体颗粒靠近膜时，即靠近电极时，将被移离而无法靠近膜，如此减少甚至消除膜污染和结构的发生，减缓甚至避免膜分离工艺中的浓差极化现象。由于压力作用和形成双电层，水分子从废水(原料液)侧向产水液侧迀移，提高膜透过量。 [0046] 本实用新型所涉及的介电电泳概念及工作原理是: [0047] 介电电泳(Dielectrophoresis)技术已经被成功的应用于生物医学工业来分离、富积、捕获微粒和细胞。该技术描述的是位于非匀称电场的中性微粒由于介电极化的作用而产生的平移运动，产生在微粒上的偶极矩可以由两个相同带电量但极性相反的电荷来表示。当它们在微粒界面上不对称分布时，产生一个宏观的偶极矩。当这个偶极矩位于不匀称电场中，在微粒两边的局部电场强度的不同产生一个净力，称为介电电泳力。由于悬浮于媒介中的微粒与媒介有着不同的介电能力(介电常数)，微粒会被向或者更强的电场强度的方向移动，称为阳性介电电泳，或者更弱的电场强度的方向移动，称之为阴性介电电泳。 [0048] 在膜过滤分离液液中发生的分离渗透膜污染，都是固体微粒(微粒，胶体微粒，溶质结晶体，细菌，和不溶有机物液滴及大分子有机物相对于液体存在。在这样的一个系统中，由于固体微粒与其所悬浮的液体的介电极化能力的不同，介电电泳力将固体微粒推离电极或者将固体微粒吸附在电极上，表现出或者阴性介电电泳性质或者阳性介电电泳性质。 [0049] 由于相对于水而更低的介电极化能力，固体颗粒在废水中通常表现为阴性介电电泳性质；即在不匀称电场中，固体颗粒被向弱电场方向移动。如图7所示，废水(原料液)经过膜的表面，在膜下安装的电极提供介电电泳力所需的不匀称电场。当固体颗粒靠近膜时，即靠近叉指电极时，将被移离而无法靠近膜。如此减少甚至消除膜污染和堵膜的发生。 [0050] 原理如上，由于相对于水而更低的介电极化能力，固体颗粒在废水(原料液)中通常表现为阴性介电电泳性质；即在不匀称电场中，固体颗粒被向弱电场方向移动。水从原料液侧透过膜流向驱动液侧的同时，介电泳力将原料液中溶质移离而无法靠近膜，溶质不能在膜表面富集，如此减缓甚至避免平板膜分离工艺中因水从原料液侧流向驱动液侧引发的浓差极化现象，提高水透过量。 [0051] 尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解:在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。