一种并联膜电容去离子系统及其控制方法与流程

本发明属于水处理领域，具体涉及一种并联膜电容去离子系统及其控制方法。

背景技术：

随着人口持续增长和环境污染，水资源短缺（生活、工业和农业用水）成为人们面临的一大挑战。将海水或苦咸水淡化是解决水资源短缺的有效手段。目前，主要的脱盐技术有离子交换法、反渗透和膜蒸馏等。但是，这些技术能耗高且容易造成二次污染。膜电容去离子技术作为一种新型的脱盐技术，由于其能耗低、环境友好和操作简单等特点，引起了人们的广泛关注。膜电容去离子是在电场作用下，溶液中的阴、阳离子分别向阳极和阴迁移，实现溶液脱盐。但现有膜电容去离子组件因为制作工艺导致各个组件之间水阻和电阻不同，每个膜电容去离子组件脱盐时效能不同，当多个组件并联运行时，难以保证每个组件充放电频率相同，从而影响总体设备脱盐效能。

技术实现要素：

针对上述现有技术不足，本发明的目的是提供一种并联膜电容去离子系统及其控制方法，能够使并联的多个膜电容去离子组件达到均衡的脱盐效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种并联膜电容去离子系统，包括进水系统、电池、膜电容去离子组件、直流-直流转换器、控制模块，其特征在于：电池、膜电容去离子组件、直流-直流转换器通过电路串连连接，膜电容去离子组件的进水管上设有流量计，膜电容去离子组件的出水管上设有隔膜阀，若干膜电容去离子组件的进水管在流量计前并联并与一进水总管相连，若干膜电容去离子组件的进水管在隔膜阀后并联并与一出水总管相连，所述进水系统连接进水总管，所述膜电容去离子组件、直流-直流转换器均与控制模块信号相连。

进一步地，所述控制模块为可编程逻辑控制器。

进一步地，所述进水总管和出水总管上均设有一电导率记录仪。

进一步地，所述出水总管分别连接一净水箱和一废水箱，出水总管与净水箱之间的管道上设有一净水电磁阀，出水总管与废水箱之间的管道上设有一废水电磁阀，净水电磁阀和废水电磁阀均与控制模块信号相连。

本发明的运行原理：进水从进水系统通过进水总管进入膜电容去离子组件脱盐，膜电容去离子组件按照“充电-等待-放电-等待-充电···”的次序进行充放电循环，实现脱盐和电极再生，在膜电容去离子组件充电阶段，电池通过直流-直流转换器对膜电容去离子组件充电，在膜电容去离子组件放电阶段，直流-直流转换器将膜电容去离子组件放出的电能导入电池，为电池充电，当出水电导率小于等于设定值时，净水电磁阀打开，废水电磁阀关闭，出水进入净水箱，当出水电导率高于设定值时，废水电磁阀打开，净水电磁阀关闭，出水进入废水箱。

本发明还提供了一种并联膜电容去离子系统的控制方法，其特征在于：包括：

步骤一，系统通水后调节隔膜阀，使各膜电容去离子组件的液体流速相同，同时，各膜电容去离子组件进入放电状态，至所有膜电容去离子组件的电压均达到低值；

步骤二，膜电容去离子组件充电时，先对所有膜电容去离子组件以最大电流充电，充电十秒后，电压最低的膜电容去离子组件为“主”组件，其余膜电容去离子组件为“从”组件；“主”组件电极电流不变，每一段时间后，“主”组件和“从”组件相互比较电压，当“从”组件的电压高于“主”组件的电压时，“从”组件降低一定充电电流，当“从”组件的电压低于“主”组件的电压时，“从”组件升高一定充电电流，此比较过程持续整个充电过程，当任一组件电压达到最高值时，所有组件充电过程结束，控制模块记录“主、从”关系和所有膜电容去离子组件最终的充电电流，直流-直流转换器停止充电一段时间后，进入放电过程；

步骤三，膜电容去离子组件放电时，以最大电流放电，当任一膜电容去离子组件电压达到设定值时，直流-直流转换器停止对其充放电，等待其他膜电容去离子组件，当所有膜电容去离子组件电压达到设定值时，放电过程结束，直流-直流转换器停止充放电一段时间后，进入下一充电过程；

步骤四，下一充电过程起始，沿用所有“主、从”关系和各膜电容去离子组件最终充电电流，并重复步骤二中比较过程，直至所有膜电容去离子组件充电电压相近。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：能够使并联的多个膜电容去离子组件达到均衡的脱盐效率，不会因为组件制作工艺造成的差异导致多组并联时，充放电频率不同；通过直流-直流转换器回收膜电容去离子组件放电过程中释放的电能，降低了处理能耗。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中：1、进水系统；2、电池；3、膜电容去离子组件；4、直流-直流转换器；5、控制模块；6、流量计；7、隔膜阀；8、进水总管；9、出水总管；10、电导率记录仪；11、净水箱；12、废水箱；13、净水电磁阀；14、废水电磁阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，一种并联膜电容去离子系统，包括进水系统1、电池2、膜电容去离子组件3、直流-直流转换器4、控制模块5，电池2、膜电容去离子组件3、直流-直流转换器4通过电路串连连接，膜电容去离子组件3的进水管上设有流量计6，膜电容去离子组3件的出水管上设有隔膜阀7，若干膜电容去离子组件3的进水管在流量计6前并联并与一进水总管8相连，若干膜电容去离子组件3的进水管在隔膜阀7后并联并与一出水总管9相连，进水系统1连接进水总管8，膜电容去离子组件3、直流-直流转换器4均与控制模块5信号相连。

控制模块5为可编程逻辑控制器,进水总管8和出水总管9上均设有一电导率记录仪10,出水总管8分别连接一净水箱11和一废水箱12，出水总管8与净水箱11之间的管道上设有一净水电磁阀13，出水总管8与废水箱12之间的管道上设有一废水电磁阀14，净水电磁阀13和废水电磁阀14均与控制模块5信号相连。

本发明实施例的一种并联膜电容去离子系统的控制方法，：包括：

步骤一，系统通水后调节隔膜阀7，使各膜电容去离子组件3的液体流速相同，同时，各膜电容去离子组件3进入放电状态，至所有膜电容去离子组件3的电压均达到低值；

步骤二，膜电容去离子组件3充电时，先对所有膜电容去离子组件3以最大电流充电，充电十秒后，电压最低的膜电容去离子组件3为“主”组件，其余膜电容去离子组件3为“从”组件；“主”组件电极电流不变，每一段时间后，“主”组件和“从”组件相互比较电压，当“从”组件的电压高于“主”组件的电压时，“从”组件降低一定充电电流，当“从”组件的电压低于“主”组件的电压时，“从”组件升高一定充电电流，此比较过程持续整个充电过程，当任一组件电压达到最高值时，所有组件充电过程结束，控制模块记录“主、从”关系和所有膜电容去离子组件3最终的充电电流，直流-直流转换器停止充电一段时间后，进入放电过程；

步骤三，膜电容去离子组件3放电时，以最大电流放电，当任一膜电容去离子组件3电压达到设定值时，直流-直流转换器4停止对其充放电，等待其他膜电容去离子组件3，当所有膜电容去离子组件3电压达到设定值时，放电过程结束，直流-直流转换器4停止电一段时间后，进入下一充电过程；

步骤四，下一充电过程起始，沿用所有“主、从”关系和各膜电容去离子组件3最终充电电流，并重复步骤二中比较过程，直至所有膜电容去离子组件3充电电压相近。

所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。