申请日2018.10.17
公开(公告)日2019.02.01
IPC分类号C02F9/06; C02F1/469
摘要
本发明涉及一种基于EDM装置的水处理系统，包括EDM装置，EDM装置包括若干膜片隔出的至少一个四室单元，四室单元包括：第一、第二、第三隔室和第四隔室，第二隔室内设有颗粒状的若干离子交换树脂，第二隔室的进水口设置在第二隔室的底部以利用送入第二隔室的含盐给水将至少部分离子交换树脂向上冲起;若干膜片中用于隔出相应的第二隔室的第一膜片和第二膜片呈倒八字型设置，以使得被向上冲起的至少部分离子交换树脂中的至少一部分落在第一膜片或第二膜片的表面上并在地心引力的作用下沿第一膜片或第二膜片的表面向第二隔室的底部滑动，利用离子交换树脂在膜片上滑动去刮擦膜片表面，阻止膜片表面的晶体成核，减少结垢和膜片堵塞的几率。
权利要求书
1.一种基于EDM装置的水处理系统，包括EDM装置，所述EDM装置包括若干膜片(150)隔出的至少一个四室单元(100)，所述四室单元(100)包括：
含有钠盐混合物的第一隔室(110);
供应至少含有硫酸钙盐的含盐给水的第二隔室(120);
含有氯化盐混合物第三隔室(130);和
供应含有氯化钠的溶液以提供用于置换反应的钠离子和氯离子第四隔室(140);
其中，所述第二隔室(120)内设有颗粒状的若干离子交换树脂(124)，所述离子交换树脂(124)的密度大于所述含盐给水的密度，第二隔室的进水口(121)设置在第二隔室(120)的底部以利用送入第二隔室(120)的含盐给水将至少部分离子交换树脂(124)向上冲起;
若干膜片(150)中用于隔出相应的第二隔室(120)的第一膜片(151)和第二膜片(152)呈倒八字型设置，以使得被向上冲起的至少部分离子交换树脂(124)中的至少一部分落在第一膜片(151)或第二膜片(152)的表面上并在地心引力的作用下沿第一膜片(151)或第二膜片(152)的表面向第二隔室(120)的底部滑动。
2.如权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，所述第二隔室的进水口(121)设置为长条状，第二隔室(120)的中部偏下位置设有呈倒八字型设置的第一挡板(161)和第二挡板(162)，所述第一挡板(161)的两侧和所述第二挡板(162)的两侧分别连接于第二隔室(120)的两侧以构成喷出通道(173)和分别位于所述喷出通道(173)两侧的能够容纳离子交换树脂(124)的第一容纳室(171)和第二容纳室(172);
其中，所述第一挡板(161)和所述第二挡板(162)与所述第二隔室(120)的底部之间分别存在用于让离子交换树脂(124)通过的第一间隙和第二间隙以使第一容纳室(171)和第二容纳室(172)内的离子交换树脂(124)分别从第一间隙和第二间隙进入喷出通道(173)而被向上冲起，被向上冲起的至少部分离子交换树脂(124)中的至少一部分分别落在第一膜片(151)和第二膜片(152)的表面上并在地心引力的作用下沿第一膜片(151)或第二膜片(152)的表面向第二隔室(120)的底部滑动并返回到第一容纳室(171)和/或第二容纳室(172)。
3.如前述权利要求之一所述的水处理系统，其特征在于，所述第二隔室的进水口(121)设置为沿第二隔室(120)的一侧延伸至另一侧的长条状，喷出通道(173)连接于第二隔室(120)的一侧和另一侧，在喷出通道(173)的底部也构成一个长条状开口(K);
在所述EDM装置安装到位后，在向地面投影的投影平面内，长条状开口(K)的投影轮廓线将第二隔室的进水口(121)的投影轮廓线包围在内。
4.如前述权利要求之一所述的水处理系统，其特征在于，所述第一挡板(161)和/或所述第二挡板(162)的最高点在竖直方向上与第二隔室(120)的底部的第一距离与第二隔室(120)的底部与顶部之间的第二距离之比的范围为1：8～1：4。
5.如前述权利要求之一所述的水处理系统，其特征在于，所述第一挡板(161)和所述第二挡板(162)之间的中部位置还设有一个分流部(180)，所述分流部(180)包括呈V型设置的第一侧边(181)和第二侧边(182)，所述第一侧边(181)和所述第二侧边(182)分别与第一挡板(161)和第二挡板(162)平行设置以构成流出方向分别偏向第一膜片(151)和第二膜片(152)的第一分通道(1731)和第二分通道(1732)。
6.如前述权利要求之一所述的水处理系统，其特征在于，所述第二隔室(120)包括设置在顶部的第一出水口(122)和第二出水口(123)，所述第二隔室(120)的第一出水口(122)设置在中部与第一膜片(151)之间的位置，所述第二隔室(120)的第二出水口(123)设置在中部与第二膜片(152)之间的位置，并且所述第二隔室(120)的第一出水口(122)和所述第二隔室(120)的第二出水口(123)均设置为沿第二隔室(120)的一侧延伸至另一侧的长条状。
7.如前述权利要求之一所述的水处理系统，其特征在于，所述第二隔室(120)的两侧分别设有第一超声波发射器(210)和第二超声波发射器(220)，所述第一超声波发射器(210)按照由其发射的第一超声波的覆盖范围至少涵盖第一膜片(151)和/或第二膜片(152)的面积的二分之一的方式设置，所述第二超声波发射器(220)按照由其发射的第二超声波的覆盖范围至少涵盖第一膜片(151)和/或第二膜片(152)的面积的二分之一的方式设置。
8.如前述权利要求之一所述的水处理系统，其特征在于，所述EDM装置还包括超声波控制器(230)，所述超声波控制器(230)控制连接于所述第一超声波发射器(210)和所述第二超声波发射器(220)，所述超声波控制器(230)被设置为控制第一超声波发射器(210)和第二超声波发射器(220)交替启用;
其中，所述交替启用按照以下步骤进行：启用第一超声波发射器(210)持续发射第一超声波第一预设时长，随后停用第一超声波发射器(210)并启用第二超声波发射器(220)持续发射第二超声波第二预设时长，随后停用第二超声波发射器(220)并重复前面的步骤。
9.如前述权利要求之一所述的水处理系统，其特征在于，所述超声波控制器(230)控制第一超声波发射器(210)和第二超声波发射器(220)交替启用预设次数后，将所述第一超声波发射器(210)和所述第二超声波发射器(220)一起停用第三预设时长后，才再次控制第一超声波发射器(210)和第二超声波发射器(220)交替启用。
10.如前述权利要求之一所述的水处理系统，其特征在于，所述水处理系统还包括反渗透装置(RO)、第一电渗析装置(ED1)、第二电渗析装置(ED2)、第一机加池(310)和第二机加池(320);
其中，含盐给水先经过所述反渗透装置(RO)浓缩后再送入第二隔室，从所述第一隔室流出的含有硫酸钠的溶液经过第一电渗析装置(ED1)的进一步浓缩达到第一预设浓度后才送入第一机加池(310)，从所述第三隔室流出的含有氯化盐混合物的溶液经过第二电渗析装置(ED2)的进一步浓缩达到第二预设浓度后才送入第二机加池(320)，并在第二机加池(320)内加入氢氧化钙用于降低镁离子含量，将第二机加池(320)内的含有氯化钙的上清液送入第一机加池(310)，硫酸钠和氯化钙在第一机加池(310)内反应得到硫酸钙。
说明书
一种基于EDM装置的水处理系统
技术领域
本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种基于EDM装置的水处理系统。
背景技术
EDM装置是指电渗析置换装置，EDM全称为Electrodialysis Metathesis。EDM装置是含盐废水零排放处理过程中的一个重要组成部分，可最大限度地提高水的产量和脱盐的盐回收率。在EDM工艺中，处理来自反渗透RO或纳米过滤NF的浓缩流出物以回收矿物质，例如石膏和氯化镁，以及额外的纯水。每个EDM装置包括若干个四室单元，每个四室单元具有四个隔室，其中每两个隔室中之间分别由离子交换膜隔开。第一隔室含有浓缩的钠盐混合物。第二隔室中供应含有待处理的富含矿物质的给水。第三隔室含有浓缩的氯化物盐混合物。第四隔室充满氯化钠以提供用于置换反应的离子。当电压施加到EDM装置叠层的重复的四室单元时，产生浓缩的混合物。浓缩的含有氯化钙的溶液和含有硫酸钠的溶液离开EDM装置后，它们就可以结合起来用于沉淀石膏。其中一个浓缩物隔室中硫酸钙的早期沉淀会对其他有用盐的潜在回收产生不利影响。此外，EDM装置堆栈可能被堵塞和损坏。可商购的氯化钠可含有硫酸钠和其他矿物质，这些矿物质将促进堆叠中石膏的形成。
高硫酸根、高硬度含盐废水普遍存在于矿井水、煤化工废水、燃煤电厂湿法脱硫废水和工业中水经过多级浓缩的废水等领域，除含有机污染物外，还含有大量的无机盐，对环境的危害较大。由于此类废水经常规工艺处理后无机盐含量依然较高，通常需增加后续的蒸发、膜处理等工艺进行深度处理;而高硫酸根、高氯根、高硬度含盐废水的水质特性对废水浓缩工艺的设计、运行、维护管理影响较大，普遍存在容易结垢、软化费用高、膜构件堵塞等问题。因此，此类废水处理难度极大，也是相关行业实现工业废水零排放的重点、难点。
比如，公开号为CN105731611A的中国专利文献公开了一种向溶液中注入H+的方法及H+注入装置和用途，所述方法为向溶液中注入H+，同时不引入阴离子;具体包括以下步骤：酸溶液与待处理水溶液间隔并流，且酸溶液与待处理水溶液间设置离子交换膜，在外加电场作用下，酸溶液中的H+穿过离子交换膜进入待处理水溶液中与待处理水溶液中的碱度反应，酸溶液中的酸根离子被离子交换膜拦截，最终降低待处理水溶液中的碱度。该发明的方法和装置，可有效降低水中碱度，减少设备、管道和膜等的结垢腐蚀，降低废水零排放过程中后续脱盐单元的运行负荷，降低设备维护运行费用，可在水处理领域广泛应用推广。但是，该装置需要利用酸来防止膜表面结垢，不够经济，申请人力求从一个全新的角度入手，解决现有的含有膜构件的水处理系统的容易结垢、软化费用高和膜构件堵塞的技术问题。
发明内容
针对现有技术之不足，本发明提供了一种基于EDM装置的水处理系统，该水处理系统的EDM装置的第二隔室的膜片呈倒八字型倾斜的设置并在第二隔室内设置颗粒状的离子交换树脂，利用第二隔室的进水将第二隔室内的离子交换树脂冲起后落在倾斜的膜片上去刮擦膜片表面，阻止膜片表面的晶体成核，可以在降低软化费用的情况下减少结垢和膜片堵塞的几率，有极高的经济价值。
根据一个优选实施方式，一种基于EDM装置的水处理系统，包括EDM装置，所述EDM装置包括若干膜片隔出的至少一个四室单元，所述四室单元包括：含有钠盐混合物的第一隔室;供应至少含有硫酸钙盐的含盐给水的第二隔室;含有氯化盐混合物第三隔室;和供应含有氯化钠的溶液以提供用于置换反应的钠离子和氯离子第四隔室;其中，所述第二隔室内设有颗粒状的若干离子交换树脂，所述离子交换树脂的密度大于所述含盐给水的密度，第二隔室的进水口设置在第二隔室的底部以利用送入第二隔室的含盐给水将至少部分离子交换树脂向上冲起;若干膜片中用于隔出相应的第二隔室的第一膜片和第二膜片呈倒八字型设置，以使得被向上冲起的至少部分离子交换树脂中的至少一部分落在第一膜片或第二膜片的表面上并在地心引力的作用下沿第一膜片或第二膜片的表面向第二隔室的底部滑动。
根据一个优选实施方式，所述第二隔室的进水口设置为长条状，第二隔室的中部偏下位置设有呈倒八字型设置的第一挡板和第二挡板，所述第一挡板的两侧和所述第二挡板的两侧分别连接于第二隔室的两侧以构成喷出通道和分别位于所述喷出通道两侧的能够容纳离子交换树脂的第一容纳室和第二容纳室;其中，所述第一挡板和所述第二挡板与所述第二隔室的底部之间分别存在用于让离子交换树脂通过的第一间隙和第二间隙以使第一容纳室和第二容纳室内的离子交换树脂分别从第一间隙和第二间隙进入喷出通道而被向上冲起，被向上冲起的至少部分离子交换树脂中的至少一部分分别落在第一膜片和第二膜片的表面上并在地心引力的作用下沿第一膜片或第二膜片的表面向第二隔室的底部滑动并返回到第一容纳室和/或第二容纳室。
根据一个优选实施方式，所述第二隔室的进水口设置为沿第二隔室的一侧延伸至另一侧的长条状，喷出通道连接于第二隔室的一侧和另一侧，在喷出通道的底部也构成一个长条状开口;在所述EDM装置安装到位后，在向地面投影的投影平面内，长条状开口的投影轮廓线将第二隔室的进水口的投影轮廓线包围在内。
根据一个优选实施方式，所述第一挡板和/或所述第二挡板的最高点在竖直方向上与第二隔室的底部的第一距离与第二隔室的底部与顶部之间的第二距离之比的范围为1：8～1：4。
根据一个优选实施方式，所述第一挡板和所述第二挡板之间的中部位置还设有一个分流部，所述分流部包括呈V型设置的第一侧边和第二侧边，所述第一侧边和所述第二侧边分别与第一挡板和第二挡板平行设置以构成流出方向分别偏向第一膜片和第二膜片的第一分通道和第二分通道。
根据一个优选实施方式，所述第二隔室包括设置在顶部的第一出水口和第二出水口，所述第二隔室的第一出水口设置在中部与第一膜片之间的位置，所述第二隔室的第二出水口设置在中部与第二膜片之间的位置，并且所述第二隔室的第一出水口和所述第二隔室的第二出水口均设置为沿第二隔室的一侧延伸至另一侧的长条状。
根据一个优选实施方式，所述第二隔室的两侧分别设有第一超声波发射器和第二超声波发射器，所述第一超声波发射器按照由其发射的第一超声波的覆盖范围至少涵盖第一膜片和/或第二膜片的面积的二分之一的方式设置，所述第二超声波发射器按照由其发射的第二超声波的覆盖范围至少涵盖第一膜片和/或第二膜片的面积的二分之一的方式设置。
根据一个优选实施方式，所述EDM装置还包括超声波控制器，所述超声波控制器控制连接于所述第一超声波发射器和所述第二超声波发射器，所述超声波控制器被设置为控制第一超声波发射器和第二超声波发射器交替启用;其中，所述交替启用按照以下步骤进行：启用第一超声波发射器持续发射第一超声波第一预设时长，随后停用第一超声波发射器并启用第二超声波发射器持续发射第二超声波第二预设时长，随后停用第二超声波发射器并重复前面的步骤。
根据一个优选实施方式，所述超声波控制器控制第一超声波发射器和第二超声波发射器交替启用预设次数后，将所述第一超声波发射器和所述第二超声波发射器一起停用第三预设时长后，才再次控制第一超声波发射器和第二超声波发射器交替启用。
根据一个优选实施方式，所述水处理系统还包括反渗透装置、第一电渗析装置、第二电渗析装置、第一机加池和第二机加池;其中，含盐给水先经过所述反渗透装置浓缩后再送入第二隔室，从所述第一隔室流出的含有硫酸钠的溶液经过第一电渗析装置的进一步浓缩达到第一预设浓度后才送入第一机加池，从所述第三隔室流出的含有氯化盐混合物的溶液经过第二电渗析装置的进一步浓缩达到第二预设浓度后才送入第二机加池，并在第二机加池内加入氢氧化钙用于降低镁离子含量，将第二机加池内的含有氯化钙的上清液送入第一机加池，硫酸钠和氯化钙在第一机加池内反应得到硫酸钙。