公布日：2024.12.27
申请日：2024.11.29
分类号：C02F1/461(2023.01)I;C01B17/74(2006.01)I;C01D1/20(2006.01)I;C02F1/469(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种利用高盐有机废水产酸碱的多膜堆叠式电解装置，涉及高盐有机废水处理技术领域，包括堆栈系统、直流电源系统以及液路循环系统，堆栈系统包括阳极夹紧板与阴极夹紧板，阳极夹紧板朝向阴极夹紧板的一端设置有阳极板，阴极夹紧板朝向阳极板的一端设置有阴极板，阴极板与阳极板之间设置有若干循环堆栈单元；循环堆栈单元包括废水室隔板、阳离子交换膜、碱室隔板、双极膜、酸室隔板、阴离子交换膜、废水室隔板以及柔性双电极板。借此，在外加电场作用下，废水中盐阳离子与盐阴离子发生定向迁移，分别通过阴阳离子交换膜进入碱室、酸室，达到回收盐的目的。同时废水中的盐分被脱除、有机物被降解，提高后续废水的生化处理的效率。
权利要求书
1.一种利用高盐有机废水产酸碱的多膜堆叠式电解装置，包括堆栈系统（1）、直流电源系统（2）以及液路循环系统（3），所述直流电源系统（2）与堆栈系统（1）电连接，所述堆栈系统（1）与液路循环系统（3）管道连接，其特征在于，所述堆栈系统（1）包括阳极夹紧板（13）与阴极夹紧板（23），所述阳极夹紧板（13）朝向阴极夹紧板（23）的一端设置有阳极板（14），所述阴极夹紧板（23）朝向阳极板（14）的一端设置有阴极板（22），所述阴极板（22）与阳极板（14）之间设置有若干循环堆栈单元；所述循环堆栈单元沿着阳极板（14）到阴极板（22）方向依次设置有废水室隔板（15）、阳离子交换膜（16）、碱室隔板（17）、双极膜（18）、酸室隔板（19）、阴离子交换膜（20）、废水室隔板（15）以及柔性双电极板（21），所述阳极板（14）与阳离子交换膜（16）之间设置有废水阳极室（241），所述阳离子交换膜（16）与双极膜（18）之间设置有碱液隔室（25），所述双极膜（18）与阴离子交换膜（20）之间设置有酸液隔室（26），所述阴离子交换膜（20）与柔性双电极板（21）之间设置有废水阴极室（242）。
2.根据权利要求1所述利用高盐有机废水产酸碱的多膜堆叠式电解装置，其特征在于，所述液路循环系统（3）包括废水循环系统（301）、碱液循环系统（302）以及酸液循环系统（303），所述废水循环系统（301）包括废水储罐（4）、废水循环泵（5），所述废水储罐（4）与废水循环泵（5）管道连接，所述废水阳极室（241）、废水阴极室（242）与废水循环泵（5）之间均设置有废水管路（6），所述废水阳极室（241）、废水阴极室（242）均与废水储罐（4）管道连接；所述碱液循环系统（302）包括碱液储罐（7）与碱液循环泵（8），所述碱液储罐（7）与碱液循环泵（8）管道连接，所述碱液循环泵（8）与碱液隔室（25）之间设置有碱液管路（9），所述碱液隔室（25）与碱液储罐（7）之间管路连接；所述酸液循环系统（303）包括酸液储罐（10）与酸液循环泵（11），所述酸液储罐（10）与酸液循环泵（11）之间管道连接，所述酸液循环泵（11）与酸液隔室（26）之间设置有酸液管路（12），所述酸液隔室（26）与酸液储罐（10）之间管路连接。
3.根据权利要求1所述利用高盐有机废水产酸碱的多膜堆叠式电解装置，其特征在于，所述阳极板（14）底部依次设置有碱液进孔（28）、废水进孔（29）以及酸液进孔（30）。
4.根据权利要求1所述利用高盐有机废水产酸碱的多膜堆叠式电解装置，其特征在于，所述阴极板（22）顶部设置有酸液出孔（32）、废水出孔（33）以及碱液出孔（34）。
5.根据权利要求1所述利用高盐有机废水产酸碱的多膜堆叠式电解装置，其特征在于，所述碱室隔板（17）的底部设置有第一布水孔（35），所述碱室隔板（17）顶部设置有第一集水孔（36）；所述废水室隔板（15）底部设置有第二布水孔（37），所述废水室隔板（15）顶部设置有第二集水孔（38）；所述酸室隔板（19）底部设置有第三布水孔（39），所述酸室隔板（19）顶部设置有第三集水孔（40），所述第一布水孔（35）、第二布水孔（37）以及第三布水孔（39）均设置有布水槽。
6.根据权利要求5所述利用高盐有机废水产酸碱的多膜堆叠式电解装置，其特征在于，所述柔性双电极板（21）包括柔性电极阳板（45）与柔性电极阴板（46），所述柔性电极阳板（45）与柔性电极阴板（46）之间设置有绝缘层，所述柔性双电极板（21）的顶部设置有第四集水孔（43），所述柔性双电极板（21）的底部设置有第四布水孔（42），所述第四布水孔（42）的一侧设置有布水槽。
7.根据权利要求6所述利用高盐有机废水产酸碱的多膜堆叠式电解装置，其特征在于，所述柔性电极阳板（45）均为钛涂钌材质，所述柔性电极阴板（46）为不锈钢材质。
8.根据权利要求1所述利用高盐有机废水产酸碱的多膜堆叠式电解装置，其特征在于，所述直流电源系统（2）为恒流源，所述恒流源的电流密度为50mA/cm2。
9.根据权利要求1所述利用高盐有机废水产酸碱的多膜堆叠式电解装置，其特征在于，所述阳极板（14）为钛涂钌材质。
10.根据权利要求1所述利用高盐有机废水产酸碱的多膜堆叠式电解装置，其特征在于，所述碱室隔板（17）包括支撑框（151）与支撑丝网（152），所述支撑框（151）围绕碱液隔室（25）设置，所述支撑丝网（152）位于碱液隔室（25）中。
发明内容
针对以上缺陷，本发明的目的是提供一种利用高盐有机废水产酸碱的多膜堆叠式电解装置，旨在解决现有技术中双极膜电渗析法电流效率低、废水的生化性效果较差的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种利用高盐有机废水产酸碱的多膜堆叠式电解装置，包括堆栈系统、直流电源系统以及液路循环系统，所述直流电源系统与堆栈系统电连接，所述堆栈系统与液路循环系统管道连接，所述堆栈系统包括阳极夹紧板与阴极夹紧板，所述阳极夹紧板朝向阴极夹紧板的一端设置有阳极板，所述阴极夹紧板朝向阴极的一端设置有阴极板，所述阴极板与阳极板之间设置有若干循环堆栈单元；
所述循环堆栈单元沿着阳极板到阴极板方向依次设置有废水室隔板、阳离子交换膜、碱室隔板、双极膜、酸室隔板、阴离子交换膜、废水室隔板以及柔性双电极板，所述阳极板与阳离子交换膜之间设置有废水阳极室，所述阳离子交换膜与双极膜之间设置有碱液隔室，所述双极膜与阴离子交换膜之间设置有酸液隔室，所述阴离子交换膜与柔性双电极板之间设置有废水阴极室。
其中，所述液路循环系统包括废水循环系统、碱液循环系统以及酸液循环系统，所述废水循环系统包括废水储罐、废水循环泵，所述废水储罐与废水循环泵管道连接，所述废水阳极室、废水阴极室与废水循环泵之间均设置有废水管路，所述废水阳极室、废水阴极室均与废水储罐管道连接；所述碱液循环系统包括碱液储罐与碱液循环泵，所述碱液储罐与碱液循环泵管道连接，所述碱液循环泵与碱液隔室之间设置有碱液管路，所述碱液隔室与碱液储罐之间管路连接；所述酸液循环系统包括酸液储罐与酸液循环泵，所述酸液储罐与酸液循环泵之间管道连接，所述酸液循环泵与酸液隔室之间设置有酸液管路，所述酸液隔室与酸液储罐之间管路连接。
其中，所述阳极板底部依次设置有碱液进孔、废水进孔以及酸液进孔。
其中，所述阴极板顶部设置有酸液出孔、废水出孔以及碱液出孔。
其中，所述碱室隔板的底部设置有第一布水孔，所述碱室隔板顶部设置有第一集水孔；所述废水室隔板底部设置有第二布水孔，所述废水室隔板顶部设置有第二集水孔；所述酸室隔板底部设置有第三布水孔，所述酸室隔板顶部设置有第三集水孔，所述第一布水孔、第二布水孔以及第三布水孔均设置有布水槽。
其中，所述柔性双电极板包括柔性电极阳板与柔性电极阴板，所述柔性电极阳板与柔性电极阴板之间设置有绝缘层，所述柔性双电极板的顶部设置有第四集水孔，所述柔性双电极板的底部设置有第四布水孔，所述第四布水孔的一侧设置有布水槽。
其中，所述柔性电极阳板均为钛涂钌材质，所述柔性电极阴板为不锈钢材质。
其中，所述直流电源系统为恒流源，所述恒流源的电流密度为0mA/cm2~100mA/cm2。
其中，阳极板为钛涂钌材质。
其中，所述碱室隔板包括支撑框与支撑丝网，所述支撑框围绕碱液隔室设置，所述支撑丝网位于碱液隔室中。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
（1）高盐有机废水多膜堆叠式电解装置可回收盐资源，同时解决高盐有机废水难处理的难题。在外加电场作用下，废水中盐阳离子与盐阴离子发生定向迁移，分别通过阴阳离子交换膜进入碱室、酸室，达到回收盐的目的。同时废水中的盐分被脱除，提高后续废水的生化处理的效率。
（2）高盐有机废水直接进入电极隔室，有机物在电极表面发生降解反应，大分子有机物变为小分子有机物，从而提高废水可生化性。
（3）高盐有机废水多膜堆叠式电解装置中堆栈采用多单元堆栈“堆栈”方式可增大系统中废水处理量；采用隔板形成隔室结构能提高物质电化学反应效率；堆栈中间部位采用柔性双电极能降低装置液体渗漏可能性；此种装置构型可提高系统电流效率，降低系统能耗，节约生产成本。
（4）高盐有机废水多膜堆叠式电解装置中采用的极板、隔板均设置平行3组布水孔/集水孔，保证堆栈系统中废水、酸溶液、与碱溶液各自独立循环，避免不同溶液间的“串路”，从而达到回收高纯度酸碱的目的。
（发明人：彭政;程言研;彭翔;唐彦强;张永壮;顾颖鹏;吴钰;王杰晓;汤梦涵）