一种地下水电驱离子膜脱盐处理的工艺装置及方法制造方法及图纸

一种地下水电驱离子膜脱盐处理的工艺装置及方法，属于水处理领域。该工艺装置，包括电极、极膜、极室隔板、离子膜堆、外接管路系统、电控系统和清洗系统；采用装置，进行地下水脱盐处理的方法，包括：(1)设置电驱离子膜脱盐处理装置工艺参数；85～90％地下水进入淡水室，脱盐处理后，得到产品水，10～15％地下水进入浓水室，极室水进入极室；(2)控制电驱离子膜脱盐处理装置参数①频繁倒极控制：倒极周期为10～90min/次，倒极间隔时间为2min；②浓水pH值≤6；③产水电导率和操作电流变化幅度≥10％，进行清洗。该装置和方法具有产品水收率高、出水用途范围广、节能环保、膜污染风险低和设备运行稳定等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水处理领域，特别涉及一种地下水电驱离子膜脱盐处理的工艺装置及方法。
技术介绍
我国北方地区干旱少雨，蒸发量大，导致地表径流水资源短缺，地下水成为非常重要的水源。而随着钢铁、电力等高水耗行业的快速发展，地下水水资源消耗不断加剧，导致地下水开采深度不断增加。许多地区地下水开采深度以高达数百米。在许多地区，随着地下水开采深度的增加，地下水水质含盐量和硬度不断增加，形成高盐、高硬地下水。高盐、高硬地下水中含有大量盐分，如氯离子、硫酸根离子，同时含有大量钙镁离子，部分碱度含量较高。高盐、高硬地下水不仅口味极差，长期饮用会对人的身体健康造成严重危害；而且若不经处理直接应用于工业生产，不仅会导致钙镁离子析出附着在管道和器壁上，形成水垢；而且溶解性无机盐类，尤其是氯离子与金属材料相接触过程中，会增加金属材料的电化学腐蚀机率。结垢和腐蚀问题会导致工艺设备，尤其是换热设备的效率降低、设备故障，严重的会造成重大生产事故，因此必须对高盐、高硬地下水进行脱盐处理后才能用于生活和生产。目前，反渗透是水质脱盐的最主要工艺。反渗透是采用压力作为推动力，促使水分子通过半透膜，而截留溶质离子的工艺过程。由于反渗透工艺存在浓差极化现象，即反渗透膜表面溶液浓度高于溶液本体浓度，会导致某些盐类如钙镁碳酸盐、有机物、胶体物质会在膜表面析出、累积，从而造成膜污染现象。为了避免反渗透膜污染发生，必须严格控制反渗透进水水质和浓缩倍率，这导致如下问题：第一、对于高盐、高硬地下水而言，由于硬度、碱度、硫酸根含量较高，因此膜污染风险较大，工艺安全性不高；第二、无法实现较高浓缩倍率，因此水收率较低，只能达到50％-65％，会导致浪费大量水资源；第三、反渗透进水水质要求严格，要求SDI值小于3，因此需要配合较长流程的预处理和超滤，导致工程造价高昂；第四、对于某些碱度、硫酸根含量较高的地下水，需要进行软化预处理，导致制水成本极高，超过5元/吨水；第五、采用反渗透产水作为循环冷却系统补水，水质倾向于腐蚀，增加了系统腐蚀风险。综上所述，针对高盐、高硬地下水开发一种投资低、成本低，风险低、收率高、脱盐率适中的处理工艺具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术针对高盐、高硬地下水脱盐处理存在的问题，提供了一种地下水电驱离子膜脱盐处理的工艺装置及方法，该方法用电驱离子膜装置对高盐、高硬地下水进行脱盐处理，具有高收率、低成本、低风险的优点。本专利技术的一种地下水电驱离子膜脱盐处理的工艺装置，包括电极、极膜、极室隔板、离子膜堆、外接管路系统、电控系统和清洗系统；所述的外接管路系统包括进水管路系统、出水管路系统和极水管路系统；进水管路系统设置有原水供料泵、浓水循环泵和进水自动阀组；进水自动阀组分别与原水供料泵和浓水循环泵连接；出水管路系统设置有出水自动阀组；出水管路系统还设置有淡水电导率在线控制系统，用于检测产水电导率；极水管路系统设置有极水循环泵；外接管路系统上设置的进水自动阀组和出水自动阀组，可以实现原水管路和浓水循环管路中，原水和浓水的切换；浓水循环管路还设置有pH值控制系统，目的在于测量浓水室水的pH值，反馈控制盐酸投加量。所述的pH值控制系统与电控系统连接。所述的电控系统包括直流电源和程序控制系统，直流电源和程序控制系统连接；其作用为形成电极间直流电场和控制设备运行；所述的清洗系统包括清洗剂储罐和清洗剂加注泵，清洗剂储罐和清洗剂加注泵连接；离子膜堆对应两侧设置有极膜，极膜的外侧设置有电极，电极和极膜之间为极室，极室的内部设置有极室隔板，离子膜堆的一侧与外接管路系统的进水管路系统连接，离子膜堆对应的另外一侧与外接管路系统的出水管路系统连接，外接管路系统的极水管路系统和极室相连接，清洗系统的清洗剂加注泵通过止回阀与外接管路系统的进水自动阀组连接，电控系统的直流电源通过直流电源输出电流信号检测装置与电极相连接，电控系统还分别与进水管路系统的进水自动阀组、进水管路系统的出水自动阀组、出水管路系统的淡水电导率在线控制系统连接。所述的电控系统实现了对设备的自动控制。所述的极膜的作用在于对极水和膜堆进行区隔，避免极水和原水/浓水混合；所述的直流电源输出电流信号检测装置，用于检测操作电流变化趋势。其中，所述的电极为钛基涂钌电极；所述的离子膜堆包括离子膜、膜室隔板和膜室；离子膜分为阴离子膜和阳离子膜；离子膜堆内交替设置阴离子膜和阳离子膜，阴离子膜和阳离子膜之间为膜室，膜室内设置有膜室隔板；所述的极膜设置在离子膜的外侧，离子膜和极膜之间为膜室，膜室内设置有膜室隔板；所述的膜室为淡水室或浓水室；淡水室和浓水室数量相同，淡水室和浓水室以电场的方向确定；所述的离子膜为若干个，所述的若干个至少为2个；其中，淡水室由隔板和两侧的一张面向阳极的阴膜和一张面向阴极的阳膜组成，其会使流过的水中离子浓度降低；浓水室由隔板和两侧的一张面向阴极的阴膜和一张面向阳极的阳膜组成，其会使流过的水中离子浓度升高。本专利技术的一种地下水电驱离子膜脱盐处理的工艺方法，采用上述装置，包括以下步骤：步骤1，设置电驱离子膜脱盐处理装置工艺参数需要处理的地下水中，85～90％地下水通过原水供料泵进入淡水室，脱盐处理后，得到产品水，10～15％地下水作为补水，通过浓水循环泵进入浓水室，极室水通过极水循环泵进入极室；淡水室的水流量与浓水室的水流量相同，极室水流量为淡水室的水流量的25～30％；浓水室的水和极室水均为循环水，浓水室的水排放量等于补水量，极室水不排放；步骤2，控制电驱离子膜脱盐处理装置参数(1)频繁倒极控制控制电控系统的程序控制系统，使直流电源频繁地周期性切换正负极输出，连接直流电源的电极之间的电场方向随之频繁的周期性改变，离子膜堆内部的淡水室和浓水室同步转换；电控系统控制外接管路系统的进水自动阀组进行闭启，实现地下水和浓水的切换；倒极周期为10～90min/次，倒极控制间隔时间为2min，倒极控制间隔期间，浓水、淡水进行排放。(2)浓水pH值控制向浓水室中投加盐酸，通过pH值控制系统检测浓水pH值，使得浓水室的水pH值≤6。(3)清洗控制当同时出现以下两种情况：情况一：当淡水电导率在线控制系统检测到产水电导率持续升高，升高幅度≥10％；情况二：当直流电源输出电流信号检测装置检测到操作电流持续下降，下降幅度≥10％；则关闭电控系统的直流电源、外接管路系统的原水供料泵、浓水循环泵和极水循环泵，开启清洗系统，进行清洗；清洗过程为：清洗剂储罐的清洗剂通过清洗剂加注泵运送至进水自动阀组，通过进水自动阀组进入离子膜堆的膜室，对膜室进行清洗。其中，所述的地下水为高盐、高硬地下水，其盐含量≥1000mg/L，硬度≥400mg/L(以碳酸钙计)；所述的步骤1中，所述的极室水为硫酸钠水溶液或硫酸钾水溶液中的一种，其质量浓度为1～5％；所述的步骤1中，所述的浓水室的水排放量等于补水量，目的在于保证系统水量平衡。所述的步骤1中，所述的设置电驱离子膜脱盐处理装置工艺参数，具体的计算方法为：(1)所述的地下水电驱离子膜脱盐处理的装置，其淡水室数量的计算方法为：淡水室数量＝处理地下水的水流量÷(淡水室水的流速×淡水室流道断面面积)所述的淡水室水的流速为40～60mm/S；(2)所述的地下水电驱离子膜脱盐处理的装置，其总脱盐率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地下水电驱离子膜脱盐处理的工艺装置，其特征在于，该地下水电驱离子膜脱盐处理的工艺装置包括电极、极膜、极室隔板、离子膜堆、外接管路系统、电控系统和清洗系统；所述的外接管路系统包括进水管路系统、出水管路系统和极水管路系统；进水管路系统设置有原水供料泵、浓水循环泵和进水自动阀组，进水自动阀组分别与原水供料泵和浓水循环泵连接；出水管路系统设置有出水自动阀组，出水管路系统还设置有淡水电导率在线控制系统；极水管路系统设置有极水循环泵；所述的电控系统包括直流电源和程序控制系统，直流电源和程序控制系统连接；所述的清洗系统包括清洗剂储罐和清洗剂加注泵，清洗剂储罐和清洗剂加注泵连接；离子膜堆对应两侧设置有极膜，极膜的外侧设置有电极，电极和极膜之间为极室，极室的内部设置有极室隔板，离子膜堆的一侧与外接管路系统的进水管路系统连接，离子膜堆对应的另外一侧与外接管路系统的出水管路系统连接，外接管路系统的极水管路系统和极室相连接，清洗系统的清洗剂加注泵通过止回阀与外接管路系统的进水自动阀组连接，电控系统的直流电源通过直流电源输出电流信号检测装置与电极相连接，电控系统还分别与进水管路系统的进水自动阀组、进水管路系统的出水自动阀组、出水管路系统的淡水电导率在线控制系统连接。...

【技术特征摘要】
1.一种地下水电驱离子膜脱盐处理的工艺装置，其特征在于，该地下水电驱离子膜脱盐处理的工艺装置包括电极、极膜、极室隔板、离子膜堆、外接管路系统、电控系统和清洗系统；所述的外接管路系统包括进水管路系统、出水管路系统和极水管路系统；进水管路系统设置有原水供料泵、浓水循环泵和进水自动阀组，进水自动阀组分别与原水供料泵和浓水循环泵连接；出水管路系统设置有出水自动阀组，出水管路系统还设置有淡水电导率在线控制系统；极水管路系统设置有极水循环泵；所述的电控系统包括直流电源和程序控制系统，直流电源和程序控制系统连接；所述的清洗系统包括清洗剂储罐和清洗剂加注泵，清洗剂储罐和清洗剂加注泵连接；离子膜堆对应两侧设置有极膜，极膜的外侧设置有电极，电极和极膜之间为极室，极室的内部设置有极室隔板，离子膜堆的一侧与外接管路系统的进水管路系统连接，离子膜堆对应的另外一侧与外接管路系统的出水管路系统连接，外接管路系统的极水管路系统和极室相连接，清洗系统的清洗剂加注泵通过止回阀与外接管路系统的进水自动阀组连接，电控系统的直流电源通过直流电源输出电流信号检测装置与电极相连接，电控系统还分别与进水管路系统的进水自动阀组、进水管路系统的出水自动阀组、出水管路系统的淡水电导率在线控制系统连接。2.如权利要求1所述的地下水电驱离子膜脱盐处理的工艺装置，其特征在于，所述的电极为钛基涂钌电极。3.如权利要求1所述的地下水电驱离子膜脱盐处理的工艺装置，其特征在于，所述的进水自动阀组和出水自动阀组，可以切换原水管路和浓水循环管路；所述的浓水循环管路还设置有pH值控制系统，pH控制系统和电控系统连接。4.如权利要求1所述的地下水电驱离子膜脱盐处理的工艺装置，其特征在于，所述的离子膜堆包括离子膜、膜室隔板和膜室；离子膜分为阴离子膜和阳离子膜；离子膜堆内交替设置阴离子膜和阳离子膜，阴离子膜和阳离子膜之间为膜室，膜室内设置有膜室隔板；所述的极膜设置在离子膜的外侧，离子膜和极膜之间为膜室，膜室内设置有膜室隔板；所述的膜室为淡水室或浓水室；淡水室和浓水室数量相同，淡水室和浓水室以电场的方向确定；所述的离子膜为若干个，所述的若干个至少为2个。5.采用权利要求1所述的装置，进行地下水电驱离子膜脱盐处理的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，设置电驱离子膜脱盐处理装置工艺参数需要处理的地下水中，85～90％地下水通过原水供料泵进入淡水室，脱盐处理后，得到产品水，10～15％地下水作为补水，通过浓水循环泵进入浓水室，极室水通过极水循环泵进入极室；淡水室的水流量与浓水室的水流量相同，极室水流量为淡水室的水流量的25～30％；浓水室的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王惠丰，耿琳，
申请(专利权)人：沈阳艾柏瑞环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21