一种两段电化学交联电渗析脱盐处理系统及其应用技术方案

本发明专利技术提供一种两段电化学交联电渗析脱盐处理系统及其应用，基于本发明专利技术的处理系统来处理高盐废水，能有效改善现有技术中废水中有机物污染容易造成膜污染的问题，同时，实现酸碱的同步分离，利于提高出水水质，减少水处理工艺步骤。所述系统包括至少一个两段电化学交联电渗析脱盐处理单元，所述两段电化学交联电渗析脱盐处理单元包括相对设置的外侧阳极和外侧阴极，在所述外侧阳极和所述外侧阴极之间的区域，由所述外侧阳极至所述外侧阴极的方向依次设有第一双极膜、阳离子交换膜、内侧阴极、内侧阳极、阴离子交换膜、第二双极膜；所述内侧阴极和所述内侧阳极分别为网孔状阴极和网孔状阳极。状阳极。状阳极。

【技术实现步骤摘要】
一种两段电化学交联电渗析脱盐处理系统及其应用


[0001]本专利技术属于绿色环保型工业水处理工艺
，具体涉及一种能用于高盐废水(例如高矿化度矿井水浓缩处理后的浓水)处理的两段电化学交联电渗析脱盐系统。

技术介绍

[0002]随着我国煤炭开采水资源保护技术水平的不断提高，我国矿井水处理利用技术及装备在历经三十余年的高速发展时期后，建立了完备的矿井水“预处理
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二级处理
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深度处理”体系，目前正着力于发展“零排放”技术体系以实现矿井水的百分百资源化利用。在众多类型矿井水处理工程中，针对高矿化度矿井水处理过程，就如何实现高效分盐处理与水质回用技术，已成为矿井水资源化处理乃至矿区煤炭开采成本控制的重要制约因素。
[0003]由于我国高矿化度矿井水占比量大，溶解性总固体(TDS)含量高，实现矿井水的复用对解决矿区水资源短缺、生态环境恶化具有重要保障意义。针对我国中西部、西北部等富煤区域气候及地域特点，微咸(TDS：1000～3000mg/L)和苦咸矿井水(TDS：3000～20000mg/L)水质占比达到了72.2％。在实际处理中，逐步形成了以“超滤+反渗透”的双膜法深度处理工艺，出水稳定适用性强，但反渗透浓水存在二次污染问题，仍需进一步处理实现零排放。。
[0004]电渗析工艺是近些年来学者热衷研究的热点，该工艺是在直流电的作用下，溶液中的阴阳离子定向移动选择性的穿过选择性透过膜而形成淡水和浓水室而达到分离的一类方法。专利申请CN 112897652 A公布了的一种电渗析脱盐装置，可有效的实现废水在线监测的脱盐处理；专利申请CN 112960741 A公布的一种电催化氧化
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电渗析耦合处理系统更是将电化学与电渗析有机结合起来，实现有机物与分盐的同步进行。然而，传统的电渗析过程存在选择分离性差、易堵塞等问题，运行成本高，分出的杂盐难以进一步应用，仍需进行后端处理，造成了成本上的增加，规模化应用仍存在诸多问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种两段电化学交联电渗析脱盐处理系统，基于本专利技术的处理系统来处理高盐废水(TDS＞80g/L)，特别是高矿化度矿井水经上游预处理后的浓水，能有效改善现有技术中废水中有机物污染容易造成膜污染的问题，同时，实现酸碱的同步分离，利于提高出水水质，减少水处理工艺步骤。
[0006]本专利技术为达到其目的，提供如下技术方案：
[0007]本专利技术提供一种两段电化学交联电渗析脱盐处理系统，所述系统包括至少一个两段电化学交联电渗析脱盐处理单元，所述两段电化学交联电渗析脱盐处理单元包括相对设置的外侧阳极和外侧阴极，在所述外侧阳极和所述外侧阴极之间的区域，由所述外侧阳极至所述外侧阴极的方向依次设有第一双极膜、阳离子交换膜、内侧阴极、内侧阳极、阴离子交换膜、第二双极膜；所述内侧阴极和所述内侧阳极分别为网孔状阴极和网孔状阳极；
[0008]所述外侧阳极和所述第一双极膜之间构成阳极电极室区域，所述阳离子交换膜和所述阴离子交换膜之间构成二段电化学反应区域，所述第二双极膜和所述外侧阴极之间构
成阴极电极室区域；
[0009]所述阳极电极室区域、所述二段电化学反应区域和所述阴极电极室区域的两端各自分别设有进水口和出水口；所述第一双极膜和所述阳离子交换膜之间的区域设有酸排出口，所述第二双极膜和所述阴离子交换膜之间的区域设有碱排出口。
[0010]进一步的，所述进水口通过进水管线与原水容纳池的原水出口相连通，所述进水管线上设有泵。
[0011]进一步的，所述出水口通过循环管线与所述原水容纳池的进口相连通。
[0012]进一步的，所述二段电化学反应区域的出水口还与外排管路连通。
[0013]进一步的，各个管线上均设有阀门。
[0014]进一步的，所述酸排出口通过管线与酸室相连通，所述碱排出口通过管线与碱室相连通。
[0015]优选的，所述内侧阳极为网孔状的Al阳极，所述内侧阴极为网孔状的Ti阴极。
[0016]进一步的，所述阴离子交换膜或所述阳离子交换膜选自均相膜和异相膜中的任意一种。
[0017]本专利技术还提供利用上文所述的两段电化学交联电渗析脱盐处理系统进行高盐废水处理的方法，
[0018]将容纳在原水容纳池中的高盐废水由所述阳极电极室区域、所述二段电化学反应区域和所述阴极电极室区域的所述进水口通入所述两段电化学交联电渗析脱盐处理单元进行处理；
[0019]由所述出水口输出的水经循环管线循环回所述原水容纳池；
[0020]在所述第一双极膜和所述阳离子交换膜之间的区域得到的酸液经所述酸排出口排出至下游的酸室；在所述第二双极膜和所述阴离子交换膜之间的区域得到的碱液经所述碱排出口排出至下游的碱室。
[0021]进一步的，在处理过程中，当所述二段电化学反应区域的出水口输出的水满足预设的排水要求时，将所述二段电化学反应区域的出水口排出的水通过外排管路排出系统外。
[0022]本专利技术通过对传统的双极膜电渗析装置进行改良，专利技术了一种两段电化学交联电渗析脱盐系统，将两段电化学工艺与双极膜电渗析工艺交联一体化，实现除油、降污、与酸碱分盐的协同去除，基于本专利技术的方案可以有效解决高浊高矿化度类矿井水的高效低耗处理难题。
[0023]本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果：
[0024](1)本专利技术提供的两段电化学交联电渗析脱盐处理系统实现了两段电化学反应与双极膜电渗析的一体化技术构建，解决了传统的高盐废水特别是高度矿化矿井水经预处理后的浓水(TDS>80g/L)处理工艺存在工艺冗长(絮凝
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沉淀
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超滤
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反渗透
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机械蒸发等)的弊端，同时无需额外添加絮凝剂和氧化剂，从根本上解决了氢氧化钠、硫酸钠、PAC、PAM和双氧水等絮凝剂和氧化剂的消耗。
[0025](2)本专利技术将电化学、电絮凝、双极膜电渗析工艺进行一体化组合，率先实现了有机物的降解、油类的絮凝气浮去除和酸碱的分离耦合，对比公开专利技术专利CN 112960741 A，在电化学系统上进行了电化学与电絮凝的两段式创新，采用双极膜工艺替换传统的电渗
析，实现了盐类的进一步细分，降低了粗盐的细化分类成本。
[0026](3)内侧阴极和内侧阳极为网孔状电极，在保证双极膜电渗析膜堆内部连接的前提下，实现了水中油类物质的原位絮凝气浮，且在电场作用下产生的气泡及静电斥力作用下，可进一步减缓膜堆内阴离子交换膜和阳离子交换膜的污染，从而利于延长膜的使用寿命；
[0027](4)本专利技术提供的一体化反应装置，可以改善出水水质，且分离出的酸碱可资源化利用。
附图说明
[0028]图1为一种实施方式中两段电化学交联电渗析脱盐处理系统示意图。
[0029]图2为实施例和对比例的电解盐速率、产酸速率和产碱速率对比结果。
[0030]图3为实施例和对比例的C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两段电化学交联电渗析脱盐处理系统，其特征在于，所述系统包括至少一个两段电化学交联电渗析脱盐处理单元，所述两段电化学交联电渗析脱盐处理单元包括相对设置的外侧阳极和外侧阴极，在所述外侧阳极和所述外侧阴极之间的区域，由所述外侧阳极至所述外侧阴极的方向依次设有第一双极膜、阳离子交换膜、内侧阴极、内侧阳极、阴离子交换膜、第二双极膜；所述内侧阴极和所述内侧阳极分别为网孔状阴极和网孔状阳极；所述外侧阳极和所述第一双极膜之间构成阳极电极室区域，所述阳离子交换膜和所述阴离子交换膜之间构成二段电化学反应区域，所述第二双极膜和所述外侧阴极之间构成阴极电极室区域；所述阳极电极室区域、所述二段电化学反应区域和所述阴极电极室区域的两端各自分别设有进水口和出水口；所述第一双极膜和所述阳离子交换膜之间的区域设有酸排出口，所述第二双极膜和所述阴离子交换膜之间的区域设有碱排出口。2.根据权利要求1所述的两段电化学交联电渗析脱盐处理系统，其特征在于，所述进水口通过进水管线与原水容纳池的原水出口相连通，所述进水管线上设有泵。3.根据权利要求2所述的两段电化学交联电渗析脱盐处理系统，其特征在于，所述出水口通过循环管线与所述原水容纳池的进口相连通。4.根据权利要求3所述的两段电化学交联电渗析脱盐处理系统，其特征在于，所述二段电化学反应区域的出水口还与外排管路连通。5.根据权利要求4所述的两段电化学交联电渗析脱盐处理系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐佳伟，郭强，刘兆峰，王霄，李杰，包一翔，杨思敏，李雪佳，李井峰，
申请(专利权)人：国能神东煤炭集团有限责任公司北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：