一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及废水净化领域，特别涉及一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置。


背景技术：

2.工业废水含有大量离子型物质，向自然水体排放会造成地表水环境的严重恶化，造成水资源的污染，且多数离子因特殊的物理和化学性质，一旦进入水体无法自发完成从水域到陆域的转移，离子无法得到有效回收。
3.针对这一问题，废水净化多采用膜技术或电化学技术进行水处理，如反渗透技术、电渗析技术，电容去离子技术等。
4.对于大多数cdi净水装置，均需要人为进行干预操作，如设置吸附直流电压、电极再生、净水的抽取与输送等，均会造成人力资源的浪费，因此设计一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置，是十分必要的。
5.现有技术的缺点包括：
6.(1)大多数净水处理技术，如膜技术、反渗透、电渗析等技术，在除离子过程中会排放环境污染物质，且需要昂贵的膜材料，成本高；
7.(2)通过cdi装置对工业废水进行去离子处理，需投入大量的人力进行监控、操作，会造成人力资源的浪费。需人为进行直流电压的设置，启动抽水泵抽取废水，输送净水至净水池的操作；
8.(3)当cdi装置吸附能力达饱和，需人工操作，进行电极再生、反接电极，若操作人员监控不及时，cdi装置已无去离子能力，cdi装置出口的净水含大量离子，将污染净水池中的水体；
9.(4)操作人员进行电极再生、反接电极后，将离子溶解于水体，为防止脱附的高浓度离子吸附于管道内壁，造成cdi装置出口的净水的二次污染，需人工操作设备，进行管路冲洗，以及浓缩高浓度离子水体的回收，造成人力资源的浪费；
10.(5)为保证净水质量，需人工设置合适的直流电压，当cdi装置去离子效果不好时，需人工调整直流电压，但人工无法实现不间断实时调节，无法保证控制质量；
11.(6)采用cdi装置，通过人工操作，进行废水净化和离子回收，流程较为复杂，工序繁多，容易误操作，影响净水质量和回收离子质量，造成水资源浪费和离子浪费。


技术实现要素：

12.本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置。
13.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：
14.本实用新型一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置，包括装置主体、控制机柜、净水池、cdi装置、废水池、冲洗水箱和plc控制器，所述净水池和废水池设置装在
置主体的在最下方，处于同一水平线，分别位于左右两侧，所述电动门a、cdi装置、电导率传感器探头a、变频增压泵和电导率传感器探头b设置在装置主体的中间位置，依次从右至左设置，处于同一水平线，所述cdi装置的正下方设置有固定支架a、塑料螺丝a、固定支架 b和塑料螺丝b，所述浓缩离子回收水箱和电动门b处于同一垂直线，电动门 b在浓缩离子回收水箱的正上方，浓缩离子回收水箱位于净水池的右侧，所述电动门c和冲洗水箱位于装置主体的上方位置，冲洗水箱在电动门c的正上方，所述装置主体与控制机柜连接，控制机柜包括plc控制器、显示器、鼠标和键盘，plc控制器与显示器连接。
15.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述废水池与变频增压泵之间设置有管道，废水池与变频增压泵之间通过管道连接，电动门a、电动门b、电动门c和变频增压泵与cdi装置通过管道连接，电动门a与净水池相通过管道连接。
16.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述冲洗水箱与电动门c之间设置有管道，冲洗水箱与电动门c之间通过管道连接，电动门b与浓缩离子回收水箱通过管道连接，所述cdi装置与固定支架和固定支架b之间通过塑料螺丝a和塑料螺丝b连接。
17.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述控制机柜与装置主体之间设置有电缆，控制机柜与装置主体之间通过电缆信号连接，plc控制器分别与电动门a、电动门b、cdi装置、电导率传感器探头a、电动门c、变频增压泵、电导率传感器探头b信号连接。
18.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述cdi装置包括连接管a、集流体a、电极吸附装置a、不导电隔膜、电极吸附装置b、集流体b和连接管b。
19.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述cdi装置以不导电隔膜为中心，两侧对称设置有集流体a、电极吸附装置a、电极吸附装置b和集流体b，所述集流体a、电极吸附装置a、不导电隔膜、电极吸附装置b和集流体b均采用圆形结构，cdi装置为圆柱型，且cdi装置的端部设置有电极端子，电极端子表面刷有疏水涂层。
20.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
21.本实用新型通过装置主体采用电容去离子技术，高效节能，工艺简便，无需高额投入，且在除离子过程中不排放环境污染物质，可自动实现直流电压的设置，启动抽水泵将废水经cdi装置处理成净水，并输送至净水池，可实时监控cdi装置出口净水含离子浓度，并判断cdi装置的吸附能力，并自动完成电极再生、反接电极，可自动进行净水管路、离子回收管路的切换，自动完成管路冲洗和离子回收，采用pid负反馈自动控制，通过调节直流电压，实现对cdi装置出口离子浓度的实时控制，保证净水质量，通过plc控制器，将整个工艺流程编写为顺序控制程序，实现废水净化和离子回收流程的自动控制，无需人工干预。
附图说明
22.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
23.图1是本实用新型的整体结构示意图；
24.图2是本实用新型的出口离子浓度自动控制流程图；
25.图3是cdi装置的整体结构示意图；
26.图中：1、净水池；2、电动门a；3、浓缩离子回收水箱；4、电动门b；5、固定支架a；6、塑料螺丝；7、cdi装置；8、固定支架b；9、塑料螺丝； 10、电导率传感器探头a；11、电动门c；12、
变频增压泵；13、废水池；14、冲洗水箱；15、plc控制器；16、显示器；17、鼠标；18、键盘；19、电导率传感器探头b；20、连接管a；21、集流体a；22、电极吸附装置a；23、不导电隔膜；24、电极吸附装置b；25、集流体b；26、连接管b。
具体实施方式
27.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
28.其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。
29.实施例1
30.如图1-3所示，本实用新型提供一套基于电容去离子技术的废水净化自动控制装置，包括装置主体、控制机柜、净水池1、cdi装置7、废水池13、冲洗水箱14和plc控制器15，净水池1和废水池13设置装在置主体的在最下方，处于同一水平线，分别位于左右两侧，电动门a 2、cdi装置7、电导率传感器探头a 10、变频增压泵12和电导率传感器探头b 19设置在装置主体的中间位置，依次从右至左设置，处于同一水平线，cdi装置7的正下方设置有固定支架a 5、塑料螺丝a 6、固定支架b 8和塑料螺丝b 9，浓缩离子回收水箱3和电动门b 4处于同一垂直线，电动门b 4在浓缩离子回收水箱3 的正上方，浓缩离子回收水箱3位于净水池1的右侧，电动门c 11和冲洗水箱14位于装置主体的上方位置，冲洗水箱14在电动门c 11的正上方，装置主体与控制机柜连接，控制机柜包括plc控制器15、显示器16、鼠标17和键盘18，plc控制器15与显示器16连接。
31.进一步的，废水池13与变频增压泵12之间设置有管道，废水池13与变频增压泵12之间通过管道连接，电动门a 2、电动门b 4、电动门c 11和变频增压泵12与cdi装置7通过管道连接，电动门a 2与净水池1相通过管道连接。
32.冲洗水箱14与电动门c 11之间设置有管道，冲洗水箱14与电动门c 11 之间通过管道连接，电动门b 4与浓缩离子回收水箱3通过管道连接，cdi装置7与固定支架a5和固定支架b 8之间通过塑料螺丝a 6和塑料螺丝b 9连接。
33.控制机柜与装置主体之间设置有电缆，控制机柜与装置主体之间通过电缆信号连接，plc控制器15分别与电动门a 2、电动门b 4、cdi装置7、电导率传感器探头a 10、电动门c 11、变频增压泵12、电导率传感器探头b 19 信号连接。
34.cdi装置7包括连接管a 20、集流体a 21、电极吸附装置a 22、不导电隔膜23、电极吸附装置b 24、集流体b 25和连接管b 26。
35.cdi装置7以不导电隔膜23为中心，两侧对称设置有集流体a 21、电极吸附装置a 22、电极吸附装置b 24和集流体b 25，集流体a 21、电极吸附装置a 22、不导电隔膜23、电极吸附装置b 24和集流体b 25均采用圆形结构，cdi装置7为圆柱型，且cdi装置7的端部设置有电极端子，电极端子表面刷有疏水涂层。
36.具体的，使用过程中，装置主体可实现工业废水净化流程的自动控制，控制流程采用负反馈回路，可实时监测待处理的工业废水电导率，以及经处理的净水电导率，自动控制cdi装置7出口净水电导率数值指标；
37.工作流程为：自动将工业废水从废水池13抽出，经管道、cdi装置7后，输送至净水池1，当cdi装置7电极吸附能力达饱和，可自动进行电极再生、解析离子、切换离子回收管道
进行冲洗、浓缩、回收离子的操作，浓缩离子回收水箱3、电动门b 4、cdi装置7、电动门c 11和冲洗水箱14为冲洗管道，冲洗回收完成后，自动切换回净水管道，电动门a 2、cdi装置7、变频增压泵12和废水池13为净水管道，继续将工业废水处理成净化水，同时，当cdi装置7电极能力达饱和状态时，该装置可发出声光报警，该装置还具备防电极腐蚀、防止外壳接地电路短路的功能；
38.工作过程为：首先，电动门b 4和电动门c 11关闭，电动门a 2打开，变频增压水泵12将废水池13中的工业废水抽出，经管道输送至cdi装置7，进行废水净化去离子处理，cdi装置7由直流电源进行供电，plc控制器15 调节直流电源电压建立直流电场，在直流电场的作用下，当工业废水通过cdi 装置7的电极之间的流通通道时，水中的阴阳离子向极性相反的电极定向移动并吸附在电极上，从而脱除水中的离子，如磷离子、氯离子、钠离子等，并获得纯净水，纯净水经管道、电动门a 2，流至净水池1，进行回收利用；
39.当电导率传感器探头a 10和电导率传感器探头b 19检测到的电导率数值的差值小于设定阈值时，plc控制器15程序判断电极上吸附的离子已达到饱和状态，此时关闭变频增压水泵12与电动门a 2，待电动门a 2完全关闭后，通过电极再生技术，plc控制器15将外接直流电源的电势反向，并打开电动门b 4与电动门c 11，冲洗水箱14中的纯净水经管道、电动门c 11流到cdi装置7入口，电极上吸附的离子在反向电场的作用下从电容电极上解吸，并溶解于来自冲洗水箱14的纯净水，含高浓度离子的水经cdi装置7的出口和电动门b 4，流至浓缩离子回收水箱3，进行离子回收利用，上述工作过程废水净化、管路冲洗、离子回收通过以顺序控制逻辑的形式，由plc控制器15实现自动控制，整个工作流程无需人工操作。
40.装置主体由plc控制器15进行控制，并安装在远程控制柜中，plc控制器15与电动门a 2、电动门b 4、电动门c 11、变频增压泵12、cdi装置7、电导率传感器探头a10、电导率传感器探头b19等现场设备采用硬接线的方式进行连接，传输控制指令与反馈信号，远程控制柜内设置有显示器16，可实时显示电导率传感器探头a 10与电导率传感器探头b 19的测量值，并配套鼠标17与键盘18，通过操控鼠标17与键盘18，plc控制器15可对现场的电动门a 2、电动门b 4、电动门c 11、变频增压泵12he cdi装置7进行控制。
41.水中的离子浓度可由电导率间接表示，对电导率进行控制，就是对离子浓度进行控制，装置主体的自动控制通过负反馈控制回路来实现，控制器采用pid控制器15，被控对象是电导率传感器探头b19测量的cdi装置7的出口电导率值，执行器是直流电源，首先设定理想的cdi装置7的出口电导率设定值sp，反馈变送器测量cdi出口电导率值pv，程序将sp与pv的差值送入pid控制器15，pid控制器15不断作用输出控制指令给执行器，执行器通过调节直流电源电压减少实际值pv与理想设定值之间的误差，来实现对cdi 装置7的出口电导率值的控制，即实现对净水含离子浓度的控制，控制流程图如图2所示；
42.同时，当cdi装置7的入口电导率与出口导电率的差值小于设定阈值时，说明cdi装置7的电极吸附能力已达饱和状态，远程控制柜的显示器16将发出声光报警，提醒操作人员装置即将进行离子解吸、冲洗、回收的控制阶段，在此期间电动门a 2、电动门b 4、电动门c 11均会发生开关动作，声光报警提醒操作人员远离电动门，防止被误伤；
43.为避免cdi装置7的外壳绝缘不良造成接地短路，烧毁cdi装置7，cdi 装置7的外壳底部设置有悬空固定支架a 5和固定支架b 8，呈横u形，固定固定支架a 5和固定支架b 8与
cdi装置7的底部之间装有绝缘胶垫，固定装置、胶垫、cdi装置7用塑料螺丝a 6和塑料螺丝b 9固定，从而确保cdi 装置7的外壳与地绝缘；cdi装置7以不导电隔膜23为中心，连接管a 20和连接管b 26用于与外部管道相连接，为避免在cdi角部不发生除离子反应却发生腐蚀，导致除离子效率降低，两侧对称设置有集流体a 21、电极吸附装置a 22、电极吸附装置b 24和集流体b 25，集流体a 21、电极吸附装置a 22、不导电隔膜23、电极吸附装置b 24和集流体b 25均采用圆形结构，cdi装置7为圆柱型，且cdi装置7的端部设置有电极端子，电极端子表面刷有疏水涂层，不导电隔膜、电极吸附装置、集流体均采用圆形结构，cdi核心装置为圆柱型，并在电极端子表面刷有疏水涂层，防止电极材料被腐蚀。
44.综上所述，本实用新型通过plc控制器，以顺序控制逻辑的形式，实现废水净化、管路冲洗、管路切换、离子回收全程的自动控制，全程不需人工干预，节约了大量人力资源，同时有效避免了误操作，避免水资源和离子资源的浪费，可实时监控cdi装置入口、出口的净水含离子浓度，并判断cdi 装置的吸附能力，自动、及时地完成电极再生、反接电极，设置有冲洗设备，包括冲洗水箱、冲洗管路和冲洗电动门，可自动进行管路冲洗，避免脱附的高浓度离子吸附于管路内壁，造成cdi出口净水含离子浓度过高，造成二次污染，采用pid负反馈自动控制，通过调节直流电压，实现对cdi装置出口离子浓度的实时控制，可有效保证净水质量，为避免cdi装置外壳绝缘不良造成接地短路，本实用新型设置有防接地装置，通过悬空固定支架和塑料螺丝的组合，确保cdi装置外壳与地绝缘，当cdi装置的电极吸附能力达饱和状态，需进行电极再生、离子脱附、管路冲洗、离子回收的操作，在此期间涉及到电动门开关、变频增压泵开关，本装置设置有声光报警，可提醒操作人员在此阶段，远离电动门和变频泵，防止被误伤。
45.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。