一种一体化过滤电吸附水处理装置的制作方法

本实用新型属于环境工程中的水污染控制领域，具体涉及一种一体化过滤电吸附水处理装置。

背景技术：

伴随着世界经济及工业的高速发展，清洁的淡水资源短缺已经成为人类面临的最大威胁之一。国内外科研机构从海水脱盐和污水净化回用角度出发开发了反渗透法、电渗析法、热蒸发法等技术。但是，这些技术需要专业和昂贵的基础设施，能源消耗大，维护困难，容易产生二次污染等问题。因此低成本、低能耗、高效率的新型脱盐技术被人们迫切期待。

电吸附技术具有运行成本低、高效且无二次污染等特点，有较好的应用前景。其基本原理是通过在一对平行电极的两端施加一定的低直流电压（1-2 V），使其分别带有正、负两种电荷。溶液流过时，在电场力的作用下其阴阳带电离子朝着带有相反电荷的多孔吸附电极处移动，并被储存在电极的孔隙之中，从而达到脱盐的目的。当多孔电极达到吸附饱和之后，将多孔电极短接或者反接，电极上吸附的离子脱附下来，从而电极材料得到再生，以进行下一个吸附脱附循环。

对于电吸附装置，如果在实际应用中废水含有大量凝胶离子或悬浮物，这些杂质容易附着在吸附电极上影响电吸附效果。目前传统的工艺是前置除浊装置，如中国专利授权公告号CN205061637U公开的电容式海水淡化设备，通过管道先后串联预处理装置和电容去离子模块，其中预处理装置包括砂滤器和超滤器。中国专利申请号201710705658.6公开的一种高含盐含油废水综合处理系统及工艺，其中处理系统包括砂滤装置、超滤装置和膜电容去离子装置，处理工艺包括通过砂滤去除废水中可浮油、乳化油和悬浮物，再通过超滤进一步去除废水中油类和悬浮物，最后进入膜电容去离子系统脱盐。中国专利授权公告号CN204848534U公开的一种基于直流电场作用下电容式污水和废水处理设备，含盐污水或废水经砂滤和超滤等预处理后进入电容去离子模块完成脱盐获得淡水。这些申请案中过滤装置都为分体式装置，占地面积大，工艺复杂，需要经过多次加压再进水到电吸附装置中，消耗能量大。而本方案中的过滤装置和电吸附装置为一体化装置，占地面积小，工艺简单，耗能少。

此外，如中国专利授权公告号CN103172210B公开的一种直饮水的生产装置，该装置包括电容去离子室和紫外杀菌室，采用长方体外壳，水流通道也是设计成四边体结构，这样的电吸附装置设计上没有充分考虑到水流动过程中的“死角”问题，导致材料利用率不高。而本方案中电吸附装置采用圆筒形结构设计，圆形电极可以充分与水流接触，材料利用率高。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

本实用新型的目的在于提供一种一体化过滤电吸附水处理装置，以解决上述背景技术中提出的实际问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种一体化过滤电吸附水处理装置，包括圆柱型装置管体、砂滤装置、布水器A、布水器B、插槽、电解吸附装置、污水进水口、反冲洗排水口、污水出水口、反冲洗入水口，所述电解吸附装置包括支撑网、负极电极片、阳离子透过层、正极电极片、阴离子透过层，所述砂滤装置设置于所述圆柱型装置管体的底部内，所述布水器A设置于所述砂滤装置的上方，所述插槽均匀设置于所述圆柱型装置管体的管壁上，所述电解吸附装置设置于所述插槽内，所述污水进水口设置于所述圆柱型装置管体的左下角位置，所述反冲洗排水口设置于所述圆柱型装置管体的底端中间位置，所述污水出水口设置于所述圆柱型装置管体的右上角位置，所述反冲洗入水口设置于所述圆柱型装置管体的顶端中间位置上，所述布水器B设置于所述反冲洗入水口的下方，所述阳离子透过层设置于所述负极电极片的上下两侧，所述阴离子透过层设置于所述正极电极片的上下两侧，所述支撑网设置于所述阳离子透过层所述阴离子透过层之间。

优选的，所述插槽排列间距相等，距离5-10mm，插槽深度2-10mm，宽度2-5mm。

优选的，所述插槽与所述电解吸附装置的连接位置处设置有阴阳电极接头。

优选的，所述负极电极片与所述正极电极片的直径相同，所述负极电极片中心处设有一个出水口，所述正极电极片边缘处均匀设有至少2个进水口。

优选的，所述砂滤装置下半部滤料为石榴石滤料，上半部为天然石英砂滤料。

优选的，所述污水进水口、所述反冲洗排水口、所述污水出水口和所述反冲洗入水口处均设有阀门。

（三）有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型将过滤装置和电吸附装置为一体化装置，占地面积小，工艺简单，耗能少。

（2）本实用新型平行电极片组采用圆形电极片结构设计，污水从正极电极片边沿流入平行电极组内，从负极电极片中间流出平行电极片组，使得含盐量高的污水和较大表面积圆周接触进行电吸附处理，降低污水含盐浓度，污水中盐浓度降低后与较低表面积的圆心处接触，这种设计方法使得电极材料利用率得到提高。

（3）本实用新型中电吸附装置安装简单，采用插槽设计，将平行电极片组固定在插槽内，便于安装、拆卸和更换。

（4）本实用新型清理方便，减少清洗用水量。当污水出水口处流出的溶液电导率或者悬浮物含量高于设定值时，切断外部电源，关闭污水进水口和污水出水口的阀门，对电解吸附装置进行短路放电，得到高含盐溶液，打开反冲洗排水口和反冲洗入水口的阀门，靠重力作用排除电吸附浓水的同时，反冲洗砂滤装置。再从通入清水清理整个装置。通过这种清洗方式，可以有效提高设备的再生效果和产水率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型电解吸附装置结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-圆柱型装置管体、2-砂滤装置、3-布水器A、4-布水器B、5-插槽、6-电解吸附装置、7-污水进水口、8-反冲洗排水口、9-污水出水口、10-反冲洗入水口，601-支撑网、602-负极电极片、603-阳离子透过层、604-正极电极片、605-阴离子透过层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种一体化过滤电吸附水处理装置，包括圆柱型装置管体1、砂滤装置2、布水器A3、布水器B4、插槽5、电解吸附装置6、污水进水口7、反冲洗排水口8、污水出水口9、反冲洗入水口10，电解吸附装置6包括支撑网601、负极电极片602、阳离子透过层603、正极电极片604、阴离子透过层605，砂滤装置2设置于圆柱型装置管体1的底部内，布水器A3设置于砂滤装置2的上方，插槽5均匀设置于圆柱型装置管体1的管壁上，电解吸附装置6设置于插槽5内，污水进水口7设置于圆柱型装置管体1的左下角位置，反冲洗排水口8设置于圆柱型装置管体1的底端中间位置，污水出水口9设置于圆柱型装置管体1的右上角位置，反冲洗入水口10设置于圆柱型装置管体1的顶端中间位置上，布水器B4设置于反冲洗入水口10的下方，阳离子透过层603设置于负极电极片602的上下两侧，阴离子透过层605设置于正极电极片604的上下两侧，支撑网601设置于阳离子透过层603阴离子透过层605之间；插槽5排列间距相等，距离5-10mm，插槽深度2-10mm，宽度2-5mm；插槽5与电解吸附装置6的连接位置处设置有阴阳电极接头；负极电极片602与正极电极片604的直径相同，负极电极片602中心处设有一个出水口，正极电极片604边缘处均匀设有多个进水口；砂滤装置2下半部滤料为石榴石滤料，上半部为天然石英砂滤料；污水进水口7、反冲洗排水口8、污水出水口9和反冲洗入水口10处均设有阀门，且在电解吸附装置6上的正负极电极片分别与外部电路的正负极相连。

其中电解吸附装置6上的阴离子透过层605只允许阴离子透过，阳离子被阻挡；阳离子透过层603只允许阳离子透过，阴离子被阻挡，正极电极片604和负极电极片602上负载多孔碳基材料，可以是活性炭、碳纳米管、石墨烯、碳气凝胶等。

本实用新型的污水处理方式是：待处理的溶液从污水进水口7 进入圆柱型装置管体1，液体自下而上通过砂滤装置2去除悬浮物，再通过布水器A3后被多组电解吸附装置6进行电吸附处理，溶液中的阴阳离子富集在电极表面，实现离子去除，然后液体从管体的上端侧面的污水出水口9流出；当污水出水口9流出的溶液电导率或者悬浮物含量高于设定值时，切断外部电源，关闭污水进水口7和污水出水口9的阀门，对平行电极片组4进行短路放电，得到高含盐溶液，打开反冲洗排水口8和反冲洗入水口10的阀门，通过布水器B4靠重力作用布水排除电吸附浓水的同时，反冲洗砂滤装置，再从反冲洗入水口10通入清水清理整个装置，布水器的作用是在于减少反冲洗时入水对电解吸附装置6造成的损伤。

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

一种一体化电吸附过滤装置，参考图1、图2，打开污水进水口7和污水出水口9，对浊度2-5NTU，电导率为400-900μS/cm、溶液流速为15-50ml/min的含浊硝酸盐溶液进行脱盐实验，外加电压1.0-1.2V，经过40-100min后，溶液电导率降低至80-150μS/cm，浊度降低至0.2-0.8NTU，此后停止给装置供电，并对装置实施短路，大约20min后打开反冲洗排水口8和反冲洗入水口10，排出浓水，再从反冲洗入水口10通入清水冲洗5-10min清理整个装置。

实施例2

一种一体化电吸附过滤装置，参考图1、图2，打开污水进水口7和污水出水口9，对浊度1-3NTU，电导率为500-1000μS/cm、溶液流速为5-15ml/min的含浊氯化钠溶液进行脱盐实验，外加电压1.0-1.2V，经过40-100min后，溶液电导率降低至100-200μS/cm，浊度降低至0.1-0.5NTU，此后停止给装置供电，并对装置实施短路，大约20min后打开反冲洗排水口8和反冲洗入水口10，排出浓水，再从反冲洗入水口10通入清水冲洗5-10min清理整个装置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。