圖16是本發(fā)明的柱狀電極組件在通電前的粒子分布狀態(tài)示意圖；
[0038] 圖17是本發(fā)明的柱狀電極組件在通電后的粒子分布狀態(tài)示意圖；
[0039] 圖18是本發(fā)明的柱狀電極組件在通電后產(chǎn)生的不均電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度等值線。
[0040] 附圖標(biāo)記說明
[0041] 現(xiàn)有技術(shù)附圖標(biāo)記：
[0042] 1-原水入口、2-濃水出口、3-產(chǎn)水出口、4-水流通道、5-過濾膜、6-電極、7-產(chǎn)水腔、 8-原水主流道、9-濃水主流道。
[0043] 本發(fā)明附圖標(biāo)記：
[0044] 10-前端面壓板、11-后端面壓板、12-直列式膜板、13-原水入口、14-濃水出口、15- 產(chǎn)水出口、16-電源插頭、17-循環(huán)水路板、18-原水主流道、19-柱狀電極組件、20-濃水主流 道、21-外框、22-產(chǎn)水腔、23-濃水空間、24-過濾膜、25-濃水通孔、26-原水通孔、27-產(chǎn)水支 流道、28-產(chǎn)水通孔、29-口徑的差、30-導(dǎo)流布、31-循環(huán)水路、32-第一電極板、33-第二電極 板、34-柱狀突起、35-孔位、36-作用面。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，W下實(shí)施例只是描述性的，不是限 定性的，不能W此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0046] 如圖3所示，本發(fā)明的使用柱狀介電電泳電極的直列式膜堆，主要由前端面壓板 10、循環(huán)水路板17后端面壓板11、直列式膜板12、后端面壓板11及柱狀電極組件構(gòu)成。在前 端面壓板10與后端面壓板11之間并排壓裝一組直列式膜板12并形成密封腔體。前端面壓板 10、后端面壓板11、直列式膜板12依次疊裝并采用拉桿固定在一起。前端面壓板上制有原水 入口 13、濃水出口 14、產(chǎn)水出口 15及電源插頭16。循環(huán)水路版17內(nèi)置有循環(huán)水路43。
[0047] 如圖4所示，直列式膜板12由外框21、柱狀電極組件199及兩側(cè)過濾膜24構(gòu)成，直列 式膜板12兩側(cè)過濾膜24之間形成產(chǎn)水腔22,產(chǎn)水腔22與產(chǎn)水出口 15連通。當(dāng)各直列式膜板 12壓裝在一起時(shí)，在下部形成與原水入口 13連通的原水主流道18,在上部形成與濃水出口 14連通的濃水主流道20。當(dāng)多個(gè)直列式膜板12前后疊加在一起時(shí)，前后相鄰的直列式膜板 12的框架外框21的各邊框表面之間緊密貼合密封，相鄰直列式膜板12的過濾膜24之間形成 濃水空間23。
[004引如圖5、6所示，本實(shí)施例中外框21為矩形框，兩片過濾膜24分別覆設(shè)在外框的邊框 兩側(cè)。在外框的上部邊框、下部邊框、側(cè)部邊框上分別垂直于外框平面設(shè)置濃水通孔25、原 水通孔26和產(chǎn)水通孔28,產(chǎn)水支流道27橫向邊框連通產(chǎn)水通孔28和產(chǎn)水腔22。
[0049] 濃水通孔25的下部和原水通孔26的上部留有能夠連通濃水空間23的間隙。濃水通 孔25疊加成濃水主流道20,產(chǎn)水通孔28疊加構(gòu)成產(chǎn)水主流道，原水通孔26疊加成原水主流 道18。當(dāng)原水從原水主流道18流入時(shí)，自原水通孔26的間隙進(jìn)入濃水空間23中，產(chǎn)水腔22中 經(jīng)過過濾膜24過濾后的產(chǎn)水經(jīng)由產(chǎn)水支流道27匯集至產(chǎn)水主流道中通過產(chǎn)水出口 15向外 排出。留在濃水空間23中的濃水從濃水通孔25的間隙中溢出后匯集在濃水主流道20中通過 濃水出口 14向外排出。
[0050] 過濾膜24在使用中常采用錯(cuò)流過濾的方式，本發(fā)明為了消減濃差極化，防止表面 大量污染物堆積減輕膜污染，在前端面壓板10和直列式膜板12原水主流道18濃水主流道20 之間設(shè)置循環(huán)水路板17,其中的循環(huán)水路43將原水主流道18的入口與濃水主流道20的出口 連通，W增加過濾膜24的表面流速。一般來(lái)說，表面流速過低就不能沖走堆積在過濾膜24表 面的污染物;表面流速過高則能耗大，經(jīng)濟(jì)性差，同時(shí)也可能會(huì)帶來(lái)過濾膜24的損傷，所W 要把表面流速控制在一定范圍內(nèi)。當(dāng)增加循環(huán)水路43后，原水主流道18的入口流速和濃水 主流道20的出口流速差別相對(duì)更小，更容易將過濾膜24的表面流速控制在需要的范圍內(nèi)。 [0化1 ] 如圖1、圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中，前端面壓板上設(shè)置濃水出口 2、產(chǎn)水出口 3、原水入口 1及電源接頭。其原水通過原水入口 1進(jìn)入膜組件內(nèi)部，分別進(jìn)過每片直列式膜板上的水流 通道4分布到直列式膜板的過濾膜5表面，在壓力及電極6產(chǎn)生的介電電泳力的作用下，產(chǎn)水 透過過濾膜5進(jìn)入產(chǎn)水腔7，最終由產(chǎn)水出口 3流出膜組件，濃縮后的廢水沿膜表面流動(dòng)，經(jīng) 水流收集流道進(jìn)入濃水出口 2，經(jīng)濃水出口流出膜組件。
[0052] 連通原水入口 1及水流通道4的原水主流道8的入口和濃水主流道9的出口在膜工 作部分的流道截面積是相同的，如果產(chǎn)水率提高，那么濃水主流道9的出口的流動(dòng)速度就會(huì) 下降。如圖3所示，當(dāng)原水主流道8的入口和濃水主流道9的出口截面積相同情況下，原水主 流道8入水Im/s，產(chǎn)水率95 %，則濃水主流道9的出口流速為1 X (100 %-95 % ) = 0.05m/s，原 水主流道8的入口和濃水主流道9的出口流速比為20:1，即兩者流速差距20倍。假如需要提 高濃水主流道9的出口最低流速至0.5m/s，使得污染物不沉積于內(nèi)部，原水主流道8由于產(chǎn) 水受工作壓力限制不能增加，運(yùn)樣產(chǎn)水率就變成了65%，回收率將受到影響。
[0053] 基于上述觀點(diǎn)，本發(fā)明的使用柱狀介電電泳電極的直列式膜堆，在原水主流道18 的入口與濃水主流道20的出口之間設(shè)置循環(huán)水路43,使部分濃水流回至原水主流道18的入 口側(cè)，那么可W有效改善上述問題。
[0054] 如圖7所示，當(dāng)控制總計(jì)50%的濃水從循環(huán)水路43流回原水主流道18加入循環(huán)，貝U 原水主流道18中的流速變?yōu)? X (100%巧0% ) = 1.5m/s，較無(wú)循環(huán)情況增加了0.5倍，濃水 主流道22的出口流速變?yōu)? X (50 %巧％ )= 0.55m/s，較無(wú)循環(huán)情況增加了 10倍。則原水主 流道18的入口與濃水主流道20的出口之間的流速比為1.5:0.55 = 30:11-3:1，兩者流速差 距由20倍縮減至3倍，如果提高循環(huán)的流量則可再減小其差距。運(yùn)樣由于內(nèi)部循環(huán)的作用使 得膜表面流動(dòng)速度有效增加，既可W增加流動(dòng)速度又可W保證產(chǎn)水率不變。
[0055] 當(dāng)多個(gè)直列式膜堆并行布水的時(shí)候，由于不同位置的直列式膜堆的沿程損失不 同，使得不同的直列式膜堆之間存在動(dòng)壓差，因而每個(gè)直列式膜堆之間的流量也是不同的， 運(yùn)樣總體的布水也是不均勻的。而帶有循環(huán)水路43的直列式膜堆比一般的直列式膜堆原水 入口更小，因而布水更均勻，我們進(jìn)行如下假設(shè)：
[0056] a)有相同兩個(gè)直列式膜堆A和B并聯(lián)運(yùn)行，兩堆為普通直列式膜堆時(shí)為狀態(tài)I，兩堆 均采用循環(huán)水路43時(shí)為狀態(tài)II;
[0057] b)保持1、11狀態(tài)下A堆流量不變，即Qai = Qaii。
[005引可W認(rèn)為，上述假設(shè)下，系統(tǒng)帶來(lái)的兩個(gè)堆的動(dòng)壓差Ρα-Ρβ=ΔΡ沒有發(fā)生變化，為 簡(jiǎn)化考慮，選用理想流體模型，采用伯努利方程中的動(dòng)壓公式
巧流量公式Q = Su計(jì) 算。其中，P為動(dòng)壓，P為液體密度，Q為流量，U為流速，S為原水主流道8的入口截面積。則有如 下推導(dǎo)：
[0059] Qai = Qaii = SaiUai =如
[0060]
[OOW] 直列式膜堆B的動(dòng)壓:Ρβι = Ραι+ΔΡ = Ρ+ΔΡ
[0062] 狀態(tài)I下的原水主流道入口界面面積為狀態(tài)II的η倍，則有:SAi = SBi = nSAii = nSBii =S
[0063]
[0064]
[00化]則狀態(tài)I與狀態(tài)II的直列式膜堆A和B之間流量差的比值為：
[0066]
[0067] 由此可見，兩個(gè)直列式膜堆之間的流量差則布水更均勻。
[0068] 為了不需要在濃水主流道20的出口處另外設(shè)置壓力流量控制閥等能耗設(shè)備，也能 夠?qū)崿F(xiàn)使部分濃水進(jìn)入循環(huán)水路43中加入循環(huán)，本實(shí)施例將原水入口 13與原水主流道18的 半徑比設(shè)為小于1:2,且優(yōu)選1:10。原水入口 13與原水主流道18的連接方式包括：
[0069] 1)如圖8所示，將原水主流道18向外部延伸，原水入口 13與原水主流道18之間口徑 的差29通過連接循環(huán)水路43來(lái)彌補(bǔ)，在連接部位形成自然過渡；
[0070] 2)如圖9所示，將原水入口 13插接在原水主流道18的中屯、處，原水入口 13與原水主 流道18之間的部分通過圓環(huán)端面密封連接，使水流不破壞原有循環(huán)狀態(tài)；上述設(shè)置可W保 證在不發(fā)生額外能耗的前提下，實(shí)現(xiàn)水路自循環(huán)，降低設(shè)備運(yùn)行成本；
[0071 ] 3)原水入口 13可設(shè)置為多入口結(jié)構(gòu)，各入口的面積之和與原水主流道18的面積比 不變，使進(jìn)入原水入口 13的水壓損失更少。
[0072] 本實(shí)施例中，在過濾膜24之間垂直于