申请日2018.10.18
公开(公告)日2019.01.22
IPC分类号C02F9/06
摘要
一种抑制结垢的含盐废水处理系统，至少包括废水减量化单元和电渗析单元，废水减量化单元用于获取含盐量彼此不同的第一浓度浓盐液和第二浓度浓盐液，电渗析单元被配置为：第一浓度浓盐液和第二浓度浓盐液以具有压差的方式分别进入若干个浓水室和淡水室，其中，离子交换膜能够按照基于压差沿平行于阴极和阳极的连线的第一方向偏移第一距离以形成第一工作形态，离子交换膜还能够基于压差的改变沿平行于阴极和阳极的连线的第二方向偏移第二距离以形成第二工作形态，在浓水室的电导率和/或淡水室的电导率高于某一阈值的情况下，实现第一工作形态和第二工作形态的切换。本发明能够动态改变离子交换膜的形态，能够有效地抑制结垢的产生。
权利要求书
1.一种抑制结垢的含盐废水处理系统，至少包括位于废水减量化单元(2)下游的电渗析单元(3)，其特征在于，所述废水减量化单元(2)被配置为：基于第一反渗透装置(201)、第二反渗透装置(202)和/或两者的组合至少获取含盐量彼此不同的第一浓度浓盐液和第二浓度浓盐液，其中，
所述电渗析单元(3)被配置为：
所述第一浓度浓盐液和所述第二浓度浓盐液以具有压差方式分别进入若干个浓水室(307)和淡水室(308)，其中，相邻的浓水室(307)和淡水室(308)彼此之间的离子交换膜能够按照基于所述压差沿平行于阴极(305)和阳极(306)的连线的第一方向偏移第一距离以形成第一工作形态，所述离子交换膜还能够基于所述压差的改变沿平行于阴极和阳极的连线的第二方向偏移第二距离以形成第二工作形态，其中，
在浓水室(307)的电导率和/或淡水室(308)的电导率高于阈值(M1)的情况下，实现所述第一工作形态和所述第二工作形态的切换。
2.如权利要求1所述的含盐废水处理系统，其特征在于，在所述第一浓度浓盐液的浓度大于第二浓度浓盐液的浓度，且所述第二浓度浓盐液进入所述淡水室(308)，所述第一浓度浓盐液进入所述浓水室(307)的情况下，
限定所述淡水室(308)的所述离子交换膜分别沿所述第一方向和所述第二方向按照背离的方式移动以形成彼此间的第一最大距离(D1)，限定所述浓水室的所述离子交换膜分别沿所述第一方向和所述第二方向按照相向的方式移动以形彼此间的第一最小距离(D2)，其中，
由所述第一最大距离(D1)和所述第一最小距离(D2)限定所述第一工作形态。
3.如权利要求2所述的含盐废水处理系统，其特征在于，在所述第一浓度浓盐液的浓度大于第二浓度浓盐液的浓度，且所述第二浓度浓盐液进入所述淡水室(308)，所述第一浓度浓盐液进入所述浓水室(307)的情况下，
限定所述浓水室的所述离子交换膜分别沿所述第一方向和所述第二方向按照背离的方式移动以形彼此间的第二最大距离(D4)，限定所述淡水室(308)的所述离子交换膜分别沿所述第一方向和所述第二方向按照相向的方式移动以形成彼此间的第二最小距离(D3)，其中，
由所述第二最大距离(D4)和所述第二最小距离(D3)限定所述第二工作形态。
4.如权利要求3所述的含盐废水处理系统，其特征在于，所述第一最大距离(D1)、所述第一最小距离(D2)、所述第二最小距离(D3)和所述第二最大距离(D4)满足关系式：D1+D2=D3+D4。
5.如权利要求4所述的含盐废水处理系统，其特征在于，所述第一浓度的含盐废水和所述第二浓度的含盐废水分别以第一流速和第二流速的方式进入所述电渗析单元(3)以限定浓水室和淡水室之间的所述压差，其中，
在浓水室的水压大于淡水室的水压的情况下，所述电渗析单元(3)以所述第二工作形态工作，在浓水室的水压小于淡水室的水压的情况下，所述电渗析单元(3)以所述第一工作形态工作。
6.如前述权利要求之一所述的含盐废水处理系统，其特征在于，所述含盐废水处理系统还包括废水软化单元(1)、管式微滤单元(4)和加药单元(5)，其中，
所述废水软化单元(1)至少包括均质水箱(101)、混凝池(102)、絮凝池(103)、沉淀池(104)、第一过滤器(105)和第一中间水池(106)，其中，所述均质水箱(101)、所述混凝池(102)和所述絮凝池(103)均与所述加药单元(5)连通以对含盐废水的软化处理;
含盐废水依次经过所述均质水箱(101)、所述混凝池(102)、所述絮凝池(103)、所述沉淀池(104)和所述第一过滤器(105)得到的含盐废水软化液传输至所述第一中间水池(106)进行集存。
7.如权利要求6所述的含盐废水处理系统，其特征在于，所述废水减量化单元(2)至少包括第一反渗透装置(201)、第二反渗透装置(202)、第二中间水池(203)和第三中间水池(204)，其中，
所述含盐废水软化液以第一状态进入所述第一反渗透装置(201)中以得到所述第一浓度浓盐液，所述含盐废水软化液以第二状态进入所述第二反渗透装置(202)中以得到所述第二浓度浓盐液;
所述第一浓度浓盐液和所述第二浓度浓盐液分别传输至所述第二中间水池(203)和所述第三中间水池(204)进行集存;
所述第一状态和所述第二状态均至少包括进入其各自对应的反渗透装置时的进水压力状态。
8.如权利要求6所述的含盐废水处理系统，其特征在于，所述电渗析单元(3)含有至少一个电渗析器(301)，其中，所述电渗析器(301)包括若干个膜堆单元(6)，
所述膜堆单元(6)包括n个第一离子交换膜和n+1个第二离子交换膜，所述第一离子交换膜和所述第二离子交换膜按照彼此间隔的方式排布以限定出第一隔室和第二隔室，其中，n≥1;
所述第一离子交换膜和所述第二离子交换膜由所述阴离子交换膜(303)和所述阳离子交换膜(304)限定，所述第一隔室和所述第二隔室由所述浓水室(307)和所述淡水室(308)限定。
9.如权利要求6所述的含盐废水处理系统，其特征在于，所述第一浓度浓盐液和所述第二浓度浓盐液按照分别经所述管式微滤单元(4)进行再次过滤的方式进入所述电渗析单元(3)。
10.如权利要求8所述的含盐废水处理系统，其特征在于，所述第一浓度浓盐液和所述第二浓度浓盐液能够分别以第三状态和第四状态进入所述第一隔室和所述第二隔室，
在基于交换电渗析器的阴极和阳极以切换第一隔室和第二隔室的工作属性的情况下，所述第一浓度浓盐液和所述第二浓度浓盐液按照切换流向的方式分别进入所述第二隔室和所述第一隔室。
说明书
一种抑制结垢的含盐废水处理系统
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，尤其涉及一种抑制结垢的含盐废水的处理系统。
背景技术
液体脱盐技术已经广泛地工业化，其中包括离子交换技术，反渗透技术以及电脱盐技术。电渗析技术是一种发展较早，较成熟的电脱盐技术，二十世纪初在国外首先实现工业化。在此基础上，将电渗析与离子交换技术进行有机结合，发展了新型的电脱盐技术。
目前，各种电脱盐技术已经广泛应用于苦咸水脱盐、海水淡化、工业水处理制取初级纯水、也有用在有机物料脱盐如：木糖醇脱盐、乳清脱盐、生化产品脱盐、染料脱盐等等。
电脱盐技术是在直流电场作用下，溶液中带电荷离子透过分离膜，溶剂和不能电离的粒子留在膜的一侧，达到脱盐的目的。在电脱盐技术中，装置的结垢特别引人关注，尤其是在浓缩室的阴膜侧，容易形成易结垢离子的浓差极化，从而在阴膜表面形成结垢，影响脱盐效率和缩短电脱盐装置的使用寿命。
在现有技术中，比较常规的操作是倒极，即在电脱盐装置运行过程中，周期性地倒换装置的电极极性，将原来的阳极变阴极，原来的阴极变阳极，相应的原来电脱盐装置的浓缩室与淡化室也对换，从而达到消除膜面浓差极化，抑制结垢的目的。但是倒极操作，对于苦咸脱盐制取饮用水或自来水脱盐制取纯水是无所谓，在倒极过程中只损失一些原水，但是对有机物料脱盐要损失原料液，这不允许，只能采取不倒极操作，间歇式操作，一个批次脱盐后就停机，对系统进行酸洗，势必会带来操作复杂，脱盐性能不稳定，离子交换膜使用寿命短等负面影响。另一种常规的操作是调节循环使用的浓缩液的离子浓度，使其保持一定的浓度水平，以降低浓差极化，发生结垢的可能性。
公开号为CN101543730的专利文献公开了一种可抑制结垢的有机液体脱盐方法及其系统，其具体公开了一种包括电渗析器、原液储槽和脱盐物料储槽的系统，电渗析器包括交替布置于正负电极之间的阴阳离子交换膜，在正极一侧为阳极室，在负极一侧为阴极室，在阳极室和阴极室之间交错形成脱盐室和浓缩室，所述电渗析器的浓缩室和阳极室均连接有软化水箱，阳极室的另一端与浓缩室的软化水进口一端连通，脱盐室的产水输入至脱盐物料储槽。阴极室、浓缩室和阳极室均连接着外部的软化水箱，将软化水输入阴极室、浓缩室和阳极室，电渗析器的浓缩室的进水一部分由浓缩液循环供给，另一部分由软化水箱供给，降低结垢的可能性，而且结构简单操作方便。阳极室的出口处连接一个管道，管道的另一端连接在浓缩室的进口处，利用电渗析器内的水压将阳极室内的循环水通过管道输入浓缩室内作为浓缩室的进水的一部分。其通过将含盐废水中的部分离子去除以对废水进行软化的方式减少结垢的可能性，其并未从根本上离子交换膜本身出发，离子交换膜仍然存在较大的结垢风险。
发明内容
如本文所用的词语“模块”描述任一种硬件、软件或软硬件组合，其能够执行与“模块”相关联的功能。
针对现有技术之不足，本发明提供一种抑制结垢的含盐废水处理系统，至少包括位于废水减量化单元下游的电渗析单元。所述废水减量化单元被配置为：基于第一反渗透装置、第二反渗透装置和/或两者的组合至少获取含盐量彼此不同的第一浓度浓盐液和第二浓度浓盐液，其中，所述电渗析单元被配置为：所述第一浓度浓盐液和所述第二浓度浓盐液以具有压差的方式分别进入若干个浓水室和淡水室，其中，相邻的浓水室和淡水室彼此之间的离子交换膜能够按照基于所述压差沿平行于阴极和阳极的连线的第一方向偏移第一距离以形成第一工作形态，所述离子交换膜还能够基于所述压差的改变沿平行于阴极和阳极的连线的第二方向偏移第二距离以形成第二工作形态，其中，在浓水室的电导率和/或淡水室的电导率高于阈值M1的情况下，实现所述第一工作形态和所述第二工作形态的切换。
根据一种优选实施方式，在所述第一浓度浓盐液的浓度大于第二浓度浓盐液的浓度，且所述第二浓度浓盐液进入所述淡水室。所述第一浓度浓盐液进入所述浓水室的情况下，限定所述淡水室的所述离子交换膜分别沿所述第一方向和所述第二方向按照背离的方式移动以形成彼此间的第一最大距离D1，限定所述浓水室的所述离子交换膜分别沿所述第一方向和所述第二方向按照相向的方式移动以形彼此间的第一最小距离D2，其中，由所述第一最大距离D1和所述第一最小距离D2限定所述第一工作形态。
根据一种优选实施方式，在所述第一浓度浓盐液的浓度大于第二浓度浓盐液的浓度，且所述第二浓度浓盐液进入所述淡水室，所述第一浓度浓盐液进入所述浓水室的情况下，限定所述浓水室的所述离子交换膜分别沿所述第一方向和所述第二方向按照背离的方式移动以形彼此间的第二最大距离D4，限定所述淡水室的所述离子交换膜分别沿所述第一方向和所述第二方向按照相向的方式移动以形成彼此间的第二最小距离D3，其中，由所述第二最大距离D4和所述第二最小距离D3限定所述第二工作形态。
根据一种优选实施方式，所述第一最大距离D1、所述第一最小距离D2、所述第二最小距离D3和所述第二最大距离D4满足关系式：D1+D2=D3+D4。
根据一种优选实施方式，所述第一浓度的含盐废水和所述第二浓度的含盐废水分别以第一流速和第二流速的方式进入所述电渗析单元以限定浓水室和淡水室之间的所述压差，其中，在浓水室的水压大于淡水室的水压的情况下，所述电渗析单元以所述第二工作形态工作，在浓水室的水压小于淡水室的水压的情况下，所述电渗析单元以所述第一工作形态工作。
根据一种优选实施方式，所述含盐废水处理系统还包括废水软化单元、管式微滤单元和加药单元，其中，所述废水软化单元至少包括均质水箱、混凝池、絮凝池、沉淀池、第一过滤器和第一中间水池，其中，所述均质水箱、所述混凝池和所述絮凝池均与所述加药单元连通以对含盐废水的软化处理。含盐废水依次经过所述均质水箱、所述混凝池、所述絮凝池、所述沉淀池和所述第一过滤器得到的含盐废水软化液传输至所述第一中间水池进行集存。
根据一种优选实施方式，所述废水减量化单元至少包括第一反渗透装置、第二反渗透装置、第二中间水池和第三中间水池，其中，所述含盐废水软化液以第一状态进入所述第一反渗透装置中以得到所述第一浓度浓盐液，所述含盐废水软化液以第二状态进入所述第二反渗透装置中以得到所述第二浓度浓盐液。所述第一浓度浓盐液和所述第二浓度浓盐液分别传输至所述第二中间水池和所述第三中间水池进行集存。所述第一状态和所述第二状态均至少包括进入其各自对应的反渗透装置时的进水压力状态。
根据一种优选实施方式，所述电渗析单元含有至少一个电渗析器，其中，所述电渗析器包括若干个膜堆单元，所述膜堆单元包括n个第一离子交换膜和n+1个第二离子交换膜，其中，n≥1。所述第一离子交换膜和所述第二离子交换膜按照彼此间隔的方式排布以限定出第一隔室和第二隔室。所述第一离子交换膜和所述第二离子交换膜由所述阴离子交换膜和所述阳离子交换膜限定。所述第一隔室和所述第二隔室由所述浓水室和所述淡水室限定。
根据一种优选实施方式，所述第一浓度浓盐液和所述第二浓度浓盐液按照分别经所述管式微滤单元进行再次过滤的方式进入所述电渗析单元。
根据一种优选实施方式，所述第一浓度浓盐液和所述第二浓度浓盐液能够分别以第三状态和第四状态进入所述第一隔室和所述第二隔室，在基于交换电渗析器的阴极和阳极以切换第一隔室和第二隔室的工作属性的情况下，所述第一浓度浓盐液和所述第二浓度浓盐液按照切换流向的方式分别进入所述第二隔室和所述第一隔室。
本发明的有益技术效果：
(1)本发明的含盐废水处理系统通过动态调整离子交换膜的形态能够及时消除堆积在其上的结垢物，通过增加浓水室或淡水室的离子膜之间的距离能够消除其在离子膜间距较小状态时累积的结垢物，能够有效的抑制离子交换膜的结垢。
(2)本发明在动态调整离子交换膜的同时交换阴极和阳极以交换浓水室和淡水室，使得淡水室和浓水室处于交替的工作状态，能够进一步抑制或消除结垢。
(3)本发明通过改变离子交换膜的形态使其能够呈现外凸状的形态，增加了其与浓盐水的接触面，具有更高的浓缩处理效率。