CN109248565A - 一种基于双极膜的盐水回收系统 - Google Patents

Abstract

一种基于双极膜的盐水回收系统，双极膜电渗析器包括第一隔室、第二隔室和第三隔室，进水以电极液的形式分别在由第一隔室、初级电渗析器的阳极室和第一中间水池限定的第三循环通路以及由第二隔室、初级电渗析器的阴极室和第一中间水池限定的第四循环通路中进行循环，其中，第一隔室被配置为经其处理的进水能够在第三循环通路中中和经阳极室处理形成的呈酸性的进水的工作模式，第二隔室被配置为经其处理的进水能够在第四循环通路中中和经阴极室处理形成的呈碱性的进水的工作模式。双极膜电渗析器中电极液可以在循环过程中与初级电渗析器产生的呈弱酸性或弱碱性的电极液进行中和，从而能够保证电极的pH始终保持在理想的范围水平内。

Description

一种基于双极膜的盐水回收系统

技术领域

本发明属于废水处理装置技术领域，尤其涉及一种基于双极膜的盐水回收系统。

背景技术

双极膜是一种具有特殊功能的离子交换膜，它在电场作用下其中间层发生水解离，产生H⁺和OH^-离子。而双极膜电渗析技术就是将这种特殊功能复合到普通电渗析中，从而可以实现即时酸/碱的生产/再生，或者酸化和/或碱化。该技术目前已在无机过程中应用，如从NaCl、Na₂SO₄、KF、KNO₃、NH₄SO₄盐溶液或废液制备相应的酸和碱。双极膜电渗析技术属于电渗析技术的一种，在利用含有卤素元素的水溶液电解制备酸或碱的过程，其不可避免地会在阳极产生卤素气体，在产生的气体溶解于水中的情况下，其会显著增加电解溶液的电阻和所需的电压，进而导致能耗的增加。同时，产生的卤素气体为有毒气体，不能直接外排，必须配置配套的处理装置，从而导致生产成本的增加。此外，当电极液中含有卤素元素时，阳极侧的阳极室的会呈pH降低趋势，阴极侧的阴极室的pH呈增加趋势。当阳极室的pH降低时，易于产生氯气，此时需要调节电极液的pH。通常使用硫酸钠水溶液或者使用具有pH缓冲功能的磷酸钠水溶液或含有甘氨酸和氢氧化钠的水溶液作为电极液以调节pH，即传统方法限制了电极液的使用类型，通常电极液需要单独供给或者添加外加的pH调节剂以控制其pH处于理想的范围。

公开号为CN107382737A的专利文献公开了一种双季铵碱的制备方法，制备方法包括：利用双极膜电渗析工艺将双季铵盐电解为双季铵根离子和相应的阴离子，双极膜同时水解离生成氢离子与氢氧根离子，利用离子交换膜的选择透过性，在外加电场的作用下，使双季铵根离子与氢氧根离子结合生成双季铵碱，氢离子与双季铵盐电解产生的阴离子结合生成酸。本发明在双极膜电渗析过程中，不需要额外添加化学物质，过程中得到的酸液可回收利用，对环境友好。但是该方法能耗高、获得的处理水质量较差且脱盐效率不高。

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，本发明提供一种基于双极膜的盐水回收系统，至少包括位于初级电渗析器下游侧的双极膜电渗析器，在沿双极膜电渗析器的阳极与阴极的连线方向上，所述双极膜电渗析器经至少三个双极膜被至少分隔为第一隔室、第二隔室和第三隔室，进水在进入第一中间水池的情况下，至少按照以下步骤进行处理：所述进水经由初级电渗析器限定的第一循环通路和/或由初级电渗析器与双极膜电渗析器共同限定的第二循环通路进行脱盐淡化处理以得到产水；所述进水以电极液的形式分别在由所述第一隔室、初级电渗析器的阳极室和所述第一中间水池限定的第三循环通路以及由所述第二隔室、初级电渗析器的阴极室和所述第一中间水池限定的第四循环通路中进行循环，其中，所述第一隔室被配置为经其处理的进水能够在所述第三循环通路中中和经所述阳极室处理形成的呈酸性的进水的工作模式，所述第二隔室被配置为经其处理的进水能够在所述第四循环通路中中和经所述阴极室处理形成的呈碱性的进水的工作模式。

根据一种优选实施方式，第一循环通路中的进水按照沿第一方向流动的方式进入初级电渗析器的淡水室以进行脱盐淡化处理，第二循环通路中的进水按照第二方向流动的方式进入初级电渗析器的浓水室以进行浓缩处理，其中，所述第一方向和所述第二方向被配置为彼此平行且相反的形态以使得在同一垂直于所述第一方向或所述第二方向的平面内，所述浓水室与所述淡水室彼此之间的浓度差最小。

根据一种优选实施方式，在两个所述双极膜之间设置有阴离子交换膜和阳离子交换膜以使得所述双极膜电渗析器在沿其阳极指向其阴极的方向上呈现依次为第一隔室、第三隔室、第四隔室、第五隔室、第六隔室和第二隔室的形态，其中，第二循环通路的进水沿第三方向按照依次流经所述浓水室、所述第三隔室和所述第五隔室的方式进行脱盐淡化处理以得到所述产水；所述产水沿第四方向进入所述第四隔室和所述第六隔室进行处理以对应地得到酸产品和碱产品，其中，所述第三方向和所述第四方向彼此平行且相反。

根据一种优选实施方式，所述第一中间水池中设置有用于监测进水pH的酸碱度传感器，其中，在所述第三循环通路和所述第四循环通路的流体回流至所述第一中间水池的情况下，所述酸产品或所述碱产品在所述酸碱度传感器监测到的pH超出设定范围时能够回流至所述第一中间水池中以调整进水的pH。

根据一种优选实施方式，所述盐水回收系统还包括设置在第二中间水池中的水质监测器，其中，所述水质监测器被配置为至少能够监测氯离子浓度、重金属离子浓度和/或悬浮物含量的工作模式；第二中间水池中的流体按照沿所述第一循环通路和/或所述第二循环通路的方式进行循环处理直至流体的出水指标满足水质监测器的预设标准。

根据一种优选实施方式，所述第二中间水池中设置有液面高度监测器，在所述液面高度监测器监测到第二中间水池中流体的液面高度小于第一预设高度的情况下，所述第二中间水池按照与所述第一中间水池导通的方式补充所述流体，在第二中间水池流体的液面高度大于第二预设高度的情况下切断所述第一中间水池与所述第二中间水池的连通，其中，在所述第一中间水池与所述第二中间水池不连通的情况下，所述第二中间水池中的流体按照沿所述第一循环通路和/或所述第二循环通路的方式进行循环处理直至流体的出水指标满足水质监测器的预设标准。

根据一种优选实施方式，第一双极膜电渗析器和位于其下游侧的第二双极膜电渗析器均具有至少一个所述第三隔室，其中，所述第三隔室与所述第一隔室彼此相邻，第二循环通路中经所述浓水室处理后的流体按照首先进入所述第二双极膜电渗析器的方式依次流经所述第三隔室和所述第五隔室以进行脱盐淡化处理。

根据一种优选实施方式，所述盐水回收系统还包括水质软化模块、氧化处理模块和预处理模块，原水按照依次流经所述水质软化模块、氧化处理模块和所述预处理模块的方式进行处理以得到进入第一中间水池的所述进水，其中，所述原水按照依次流经均质罐、混凝池、絮凝池、沉淀池和砂滤池的方式经所述水质软化处理模块进行软化及过滤处理以得到第一处理液。

根据一种优选实施方式，所述氧化处理模块至少包括用于制备臭氧的臭氧发生器和用于进行氧化反应的臭氧接触池，其中，所述第一处理液按照与所述臭氧同时通入所述臭氧接触池的方式进行氧化处理以得到第二处理液。

根据一种优选实施方式，所述预处理模块至少包括超滤膜装置、保安过滤器和反渗透装置，其中，所述第二处理液依次通过所述超滤膜装置和所述保安过滤器进行过滤后再经所述反渗透装置进行反渗透浓缩处理以得到所述进水。

本发明的有益技术效果：

(1)本发明将电渗析器的相邻两个隔室之间的流体流动方向设置为彼此平行且相反，在隔室的沿水流流动方向上，能够保持相邻的两个隔室处于较小的浓度差形态。在初级电渗析器中可以有效地避免淡水室中的水分子通过扩散进入相邻的浓水室中，在双极膜电渗析器中可以有效地避免淡化室中的水分子通过扩散进入相邻的酸室或碱室中，进而能够提高盐水回收系统的产水率。

(2)本发明设置有初级电渗析器和双极膜电渗析器，两者的电极液均采用上游设备处理得到的浓盐水，双极膜电渗析器的靠近阳极室一侧的双极膜被配置为以更大效率产生氢氧根离子的工作模式，双极膜电渗析器的靠近阴极室的双极膜被配置为以更大效率产生氢离子的工作模式，双极膜电渗析器中电极液可以在循环过程中与初级电渗析器产生的呈弱酸性或弱碱性的电极液进行中和，从而能够保证电极的pH始终保持在理想的范围水平内。

(3)本发明通过控制电极液的pH能够有效地降低电极室基于氧化还原而产生气体的程度，能够降低电极液电阻的增加趋势，进而可以降低电渗析器的单位能耗。

附图说明

图1是本发明优选的双极膜处理模块的模块化连接关系示意图；

图2是本发明优选的双极膜电渗析器的结构示意图；

图3是本发明另一种优选的双极膜处理模块的模块化连接关系示意图；

图4是本发明优选的盐水回收系统的模块化连接关系示意图；和

图5是本法明优选的盐水回收系统的各电子模块的连接关系示意图。

附图标记列表

1：双极膜处理模块 2：电渗析处理模块 3：第一中间水池

4：第二中间水池 5：控制阀 6：第一循环通路

7：第二循环通路 8：第三循环通路 9：第四循环通路

10：第三中间水池 11：第四中间水池 12：水质监测器

13：液面高度监测器 14：酸碱度传感器 15：水质软化模块

16：氧化处理模块 17：预处理模块 18：加药模块

19：控制模块

101：第一双极膜电渗析器 102：第二双极膜电渗析器 103：极框

104：阳极 105：阴极 106：双极膜

107：阴离子交换膜 108：阳离子交换膜 109：第一隔室

110：第二隔室 111：第三隔室 112：第四隔室

113：第五隔室 114：第六隔室 201：初级电渗析器

202：阴极室 203：阳极室 204：淡水室

205：浓水室 301：均质罐 302：混凝池

303：絮凝池 304：沉淀池 305：砂滤池

401：空压机 402：臭氧发生器 403：尾气破坏器

404：臭氧接触池 405：制氧机 406：冷干机

407：吸干机 501：超滤膜装置 502：保安过滤器

503：反渗透装置 801：第一供水管 802：第一排水管

901：第二供水管 902：第二供水管

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

实施例1

本发明提供一种基于双极膜的盐水回收系统，至少包括双极膜处理模块1。双极膜处理模块用于按照电渗析的方式对进入其中的水溶液进行处理以得到酸溶液、碱溶液和浓盐水溶液。双极膜处理模块包括至少一个双极膜电渗析器。图2示出了双极膜电渗析器的一种优选的结构示意图，如图2所示，双极膜电渗析器至少包括极框103、阳极104、阴极105、至少三个双极膜106、至少一个阴离子交换膜107和至少一个阳离子交互膜108，其中，正极和负极按照彼此相对的方式固定在极框的左端部和右端部。在靠近阳极一侧，两个双极膜按照并排的方式进行设置以在沿阳极指向阴极的方向上依次形成第一隔室109和第二隔室110。最靠近阳极一侧的双极膜，其靠近第一隔室一侧为阳离子交换膜，其靠近第二隔室一侧为阴离子交换膜，从而使得该双极膜产生的氢离子能够进入第一隔室以降低其pH的增大。略微远离阳极的另一个双极膜与第二隔室接触的一侧为阳离子交换膜，使得第二隔室能够分别接收来自于两个双极膜的氢离子和氢氧根离子。

再次参见图2，在靠近阴极一侧设置有至少一个双极膜以形成至少一个第三隔室111，其中，双极膜的与第三隔室接触的一侧是阳离子交换膜，使得经双极膜电离产生的氢离子能够进入第三隔室中。位于阳极侧的第一隔室是阳极室，位于阴极侧的第三隔室是阴极室，在通过双极膜电渗析器制备酸和碱的过程中，阳极室的pH呈降低趋势，阴极室的pH呈增大趋势。当阳极室的pH降低至设定阈值的情况下，会显著增加在阳极处产生的氯气等卤素气体。导致需要通过例如是切换阴阳极的方式避免pH的持续降低或升高。本发明则通过在阴极侧和阳极侧设置对应的双极膜，使得在阳极侧产生氢氧根离子以防止阳极室的pH降低，在阴极侧产生氢离子以防止阴极室的pH增大。

优选的，在第二隔室和第三隔室之间的区域中还设置有至少一个阴离子交换膜和至少一个阳离子交换膜，其中，在沿阳极指向阴极的方向上，依次设置阴离子交换膜和阳离子交换膜以限定出第四隔室112、第五隔室113和第六隔室114。第二隔室和第三隔室之间的隔室按照三室双极膜池的方式设置，即第四隔室是酸室，第五隔室是脱盐淡化室，第六隔室是碱室。第三隔室用于从其相邻侧的酸室中回收例如是氯离子的卤素离子，进而使得氯离子在后续的脱盐淡化室中进行脱盐处理，可以有效地防止氯离子在酸室和阳极室中产生氯气。进水首先进入下游侧的第二双极膜电渗析器再进入上游侧的第一双极膜电渗析器，相比于进水依次通过第一双极膜电渗析器和第二双极膜电渗析的流动方式，前者能够更好地回收下游侧的第二双极膜电渗析器的酸室中的氯离子，从而能够改善第二双极膜电渗析器的脱盐淡化室的脱盐水的水质，有效地抑制了在使用进水作为电极液的情况下，酸室和阳极室中氯离子浓度的不断增加，从而避免由于氯离子导致的水质劣化，保证了出水的质量稳定性。

优选的，如图1所示，双极膜处理模块至少包括第一双极膜电渗析器101和第二双极膜电渗析102，在双极膜处理模块的上游还设置有至少一个电渗析处理模块2，其中，电渗析处理模块至少包括初级电渗析器201。初级电渗析器201由设置在其阳极和阴极之间的至少两个阴离子交换膜和至少两个阳离子交换膜限定而成以具有阴极室202、阳极室203、淡水室204和浓水室205。例如，在沿初级电渗析器的阳极指向阴极的方向上，依次设置的为阴离子交换膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜和阳离子交换膜。优选的，第一双极膜电渗析器和第二双极膜电渗析器的结构能够是完全相同的，也能够根据实际情况设计为彼此具有不同数量的隔室的模式。第一双极膜电渗析器设置在第二双极膜电渗析器的下游以进一步对经第一双极膜电渗析器处理得到的浓缩盐溶液进行浓缩处理，通过设置两级双极膜电渗析器能够在保证水处理质量的情况下合理的降低设备成本。

优选的，在电渗析处理模块的上游设置有第一中间水池3，电渗析处理模块的下游设置有第二中间水池4，其中，第一中间水池用于暂存由上游设备处理后产生的浓缩盐溶液，第二中间水池用于暂存经电渗析处理模块除盐后的淡水。

再次参见图1，第一中间水池和第二中间水池通过管道连通使得第一中间水池中的浓缩盐溶液能够通过管道进入第二中间水池，其中，在第一中间水池和第二中间水池连通的管道上设置有控制阀5以控制管道能够在需要关闭的情况下进行关闭操作。第二中间水池具有至少两个出水管，两个出水管分别与初级电渗析器的浓水室和淡水室连通，其中，淡水室的出水口通过管道与第一中间水池连通使得淡水室的淡水能够回流至第一中间水池中后能够多次输入淡水室中进行多级处理以得到含盐量更低的淡水。浓水室的出水口通过管道与第二双极膜电渗析器的第二隔室的进水口连通，第二双极膜电渗析器的第二隔室的出水口与第一双极膜电渗析器的第二隔室的进水口连通，第一双极膜电渗析器的第二隔室的出水口与第一双极膜电渗析器的第五隔室的进水口连通，第一双极膜电渗析器的第五隔室的出水口与第二双极膜电渗析器的第五隔室连通。第二双极膜电渗析器的第五隔室的出水口通过管道与第二中间水池连通。第一中间水池的出水口还经管道分别与第一双极膜电渗析、第二双极膜电渗析器和初级电渗析器给自的阳极室的进水口连通，第一双极膜电渗析、第二双极膜电渗析器和初级电渗析器给自的阳极室的出水口经管道与第一中间水池连通。第一中间水池的出水口还经管道分别与第一双极膜电渗析、第二双极膜电渗析器和初级电渗析器给自的阴极室的进水口连通，其中，第一双极膜电渗析、第二双极膜电渗析器和初级电渗析器给自的阴极室的出水口经管道与第一中间水池连通。优选的，双极膜电渗析器在阴离子交换膜和阳离子交换膜的基础上引入双极膜以使得其能够制备酸产品和/或碱产品，初级电渗析器仅采用阴离子交换膜和阳离子交换膜使得其能够对进水分别进行浓缩处理和脱盐淡化处理。

为了便于理解，将双极膜处理模块和电渗析处理模块的水处理流程进行详细论述。

在双极膜处理模块的上游设备处理得到的处理液传输至第一中间水池后，第一中间水池和第二中间水池彼此连通的管道上的控制阀开启，第一中间水池中的处理液能够经过例如是提升泵输送至第二中间水池中。第二中间水池中设置有例如是液面高度监测器，在液面高度监测器监测到第二中间水池中的液面高度达到设定值的情况下，关闭控制阀以停止继续向第二中间水池中注入处理液。第二中间水池具有左右两个腔室，处理液可以输送至例如是位于左侧的第一腔室。

第二中间水池的控制阀关闭后，第二中间水池中的左侧的第一腔室中的处理液能够按照形成第一循环通路6的方式在电渗析处理模块和位于第二中间水池的位于右侧的第二腔室之间循环流通。具体的，第一腔室中的处理液经管道进入初级电渗析器的淡水室，在淡水室中经脱盐淡化处理后的淡水可以通过管道传输至第二腔室中进行暂存。第一腔室中的处理液还能够经管道传输至初级电渗析器的浓水室，处理液在浓水室中进行进一步的浓缩后传输至位于其下游的双极膜处理模块中进行进一步的处理。优选的，处理液按照流动方向为第一方向的方式进入浓水室，同时处理液按照流动方向为第二方向的方式进入淡水室，其中，第一方向和第二方向为彼此平行的相反方向。例如如图1所示，处理液在浓水室中的流动方向为从右至左，处理液在淡水室中的流动方向为从左至右。处理液在浓水室中流动的过程中，基于淡水室中被电离的离子会进入浓水室，在沿处理液的流动方向上，会形成离子浓度逐渐增大的浓度趋势，即位于浓水室右侧的处理液的浓度是低于位于浓水室左侧的处理液的浓度的。同理，在沿淡水室中处理液的流动方向上，淡水室的进水侧的溶液浓度会高于出水侧的溶液浓度。在第一方向和第二方向相反的情况下，以初级电渗析器的右侧为例，该部位对应于淡水室的出水侧，位于淡水室的出水侧的溶液的离子浓度小于淡水室的其他部位，同时该部位对应于浓水室的进水侧，位于浓水室进水侧的溶液的离子浓度也小于浓水室的其他部位，使得在垂直于第一方向或第二方向的同一平面上，浓水室和淡水室之间的浓度差是最小的，能够降低浓度差导致的淡水室中的水分子扩散进入浓水室的量，能够有效地提高初级电渗析器的产水效率。在液面高度监测器检测到第一腔室中的液面低于设定阈值时，开启第一中间水池和第二中间水池之间的控制阀以补充新的处理液。同理，在第一方向和第二方向相反的情况下，以初级电渗析器的右侧为例，淡水室中的流体在脱盐淡化处处理的过程中，其中的离子被脱离使得其电导率呈下降趋势，浓缩室的流体由于从相邻的淡水室中得到离子而使得其电导率呈逐渐增加趋势，第一方向和第二方向相反能够使得相邻隔室之间的电导率在同一垂直于垂直于第一方向或第二方向的同一平面上，浓水室和淡水室的电导率差异更小。导电率的更小差异能够避免极化和过分水分解，能够有效地控制结垢的产生。

第二中间水池左侧的第一腔室中的处理液能够按照形成第二循环通路7的方式与第二中间水池循环连通。具体的，第一腔室中的处理液经管道进入浓水室进行浓缩处理以得到浓缩液，浓缩液依次经管道输送至第二双极膜电渗析器的第二隔室以及第一双极膜电渗析器的第二隔室中，经第一双极膜电渗析器的第二隔室进行处理后浓缩液输送至其第五隔室中进行第一级脱盐淡化处理以得到第一级淡化液。第一级淡化液经管道传输至第一双极膜电渗析器的第五隔室中进行第二级脱盐淡化处理以得到第二级淡化液。第二级淡化液经管道输送至第二中间水池的第二腔室中进行暂存。

第一中间水池还通过第三循环通路8和第四循环通路9分别为双极膜处理模块和电渗析处理模块各自的阳极室和阴极室提供所需的电极液。具体的，第三循环通路至少包括第一供水管801和第一排水管802，第一供水管直接与第一中间水池连通，第一双极膜电渗析器、第二双极膜电渗析器和初级电渗析器的阳极室的进水口均分别通过管道连接至第一供水管，第一双极膜电渗析器、第二双极膜电渗析器和初级电渗析器的阳极室的出水口均分别通过管道与第一排水管连通，其中，第一排水管直接连接至第一中间水池。第四循环通路至少包括第二供水管901和第二排水管902，第二供水管直接与第一中间水池连通，第一双极膜电渗析器、第二双极膜电渗析器和初级电渗析器的阴极室的进水口均分别通过管道连接至第二供水管，第一双极膜电渗析器、第二双极膜电渗析器和初级电渗析器的阴极室的出水口均分别通过管道与第二排水管连通，其中，第二排水管直接连接至第一中间水池。基于阳极室和阴极室的特性，在阳极室发生氧化反应生成氢离子，在阴极室发生还原反应生成氢氧根离子。第一双极膜电渗析器和第二双极膜电渗析器靠近其各自的阳极室的双极膜被配置为以更大效率产生氢氧根离子的工作模式，使得在阳极室中，氢氧根离子和氢离子发生中和反应后仍能剩余部分氢氧根离子以将阳极室排出的电极液控制为呈弱碱性的状态。初级电渗析器由于无双极膜，其氧化产生的氢离子无法被中和，使得由其阳极室排出的电极液呈弱酸性。双极膜电渗析器的阳极室排出的呈弱碱性的电极液和初级电渗析器的阳极室排出的呈弱酸性的电极液能够在第一排水管中进行中和反应并回流至第一中间水池中。第一双极膜电渗析器和第二双极膜电渗析器靠近其各自的阴极室的双极膜被配置为以更大效率产生氢离子的工作模式，使得在阴极室中，氢氧根离子和氢离子发生中和反应后仍能剩余部分氢离子以将阴极室排出的电极液控制为呈弱碱性的状态。初级电渗析器由于无双极膜，其还原产生的氢氧根离子无法被中和，使得由其阴极室排出的电极液呈弱碱性。双极膜电渗析器的阴极室排出的呈弱酸性的电极液和初级电渗析器的阴极室排出的呈弱碱性的电极液能够在第二排水管中进行中和反应并回流至第一中间水池中。使得能够不单独设置独立的电极液供给系统，降低了双极膜处理模块的结构复杂性，同时，不需要额外添加为了保持电极液pH的中和药剂，降低了水处理的成本。

第一双极膜电渗析器和第二双极膜电渗析器各自的第四隔室和第六隔室分别为酸室和碱室，通过酸室和碱室能够制备所需的酸和碱，其中，例如是淡水、有机酸或无机酸能够按照依次进入第一双极膜电渗析器的第四隔室和第二双极膜电渗析器的第四隔室的方式制备对应的酸产品，酸产品可以传输至第三中间水池10中进行暂存。例如是淡水或低浓度碱能够按照依次进入第一双极膜电渗析器的第六隔室和第二双极膜电渗析器的第六隔室的方式制备对应的碱产品，碱产品可以传输至第四中间水池11中进行暂存。优选的，第三中间水池和第四中间水池还可以通过管道分别与第一双极膜电渗析器的第四隔室和第六隔室连接，通过不断的循环流动，可以将酸产品和碱产品的浓度逐渐提高。

优选的，第四中间水池还可以通过管道分别与第一双极膜电渗析器和第二双极膜电渗析器各自的第一隔室和第二隔室连接以调节其pH。通过加入第四中间水池中的碱产品可以在一定程度上避免第一隔室和第二隔室的pH的减小。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。

如图3所示，第二中间水池只具有一个腔室，第二中间水池中还设置有水质监测器12，其中，水质监测器可以包括用于监测氯离子浓度的第一离子探测器、用于监测重金属离子浓度的第二离子探测器和用于监测胶体和悬浮物含量的微小粒子探测器，在水质监测器监测水指标中具有一项不达标的情况下，将第二中间水池中的进水通过第一循环通路和第二循环通路进行再次的循环处理。水质监测器的预设标准可以根据实际情况进行制定，例如，在第二中间水池中的进水是用于工业用水或灌溉用水时，其金属离子浓度、悬浮物含量和氯离子浓度可以略高于生活用水的标准。

优选的，第一中间水池中还设置有用于监测其腔室中的处理液的pH的酸碱度传感器14，其中，第一中间水池还通过管道分别与第三中间水池和第四中间水池连通，在彼此连通的管道上设置有控制阀以控制第一中间水池与第三中间水池和/或第四中间水池的连通与断开。在酸碱度传感器监测到第一中间水池中的处理液的pH超过设定范围的情况下，通过开启控制阀以对其pH进行调整，例如，在监测到第一中间水池中的处理液的pH过小时，通过将第四中间水池中制备的碱产品导入第一中间水池中便可以便捷的控制pH处于理想的范围内。

优选的，经第二双极膜电渗析器的第五隔室处理得到的脱盐淡化液可以通过管道分别与第一双极膜电渗析器的第四隔室和第五隔室连通，其中，第一双极膜电渗析器的第四隔室与第二双极膜电渗析器的第四隔室连接，第一双极膜电渗析器的第六隔室与第二双极膜电渗析器的第六隔室连接。

实施例3

本实施例是对前述实施例的进一步改进，重复的内容不再赘述。

如图4和图5所示，本发明提供一种基于双极膜的盐水回收系统，其配备前述实施例中的双极膜处理模块和电渗析处理模块，其中，盐水回收系统还包括水质软化模块15、氧化处理模块16、预处理模块17和加药模块18，其中，水质软化模块用于对进水进行软化处理，氧化处理模块用于对软化处理后的废水进行氧化处理以消除废水中的细菌等有害微生物。预处理模块按照反渗透处理的方式对废水进行初步浓缩处理以得到一定含盐量浓度的废水处理液。

优选的，水质软化模块至少包括均质罐301、混凝池302、絮凝池303、沉淀池304和砂滤池305，其中，废水在均质罐、混凝池、絮凝池、沉淀池和砂滤池之间的转移流动可以通过若干个提升泵提供转移驱动力。均质罐用于提高废水中分散物质的分不均匀性，其可以通过例如是搅拌或超声波震动等方式使得废水在均质罐中产生相对运动以形成混合搅拌效果。优选的，在均质罐中可以加入例如是氢氧化钠或碳酸钠对废水进行软化预处理，优选的，均质罐通过管道与第三中间水池和第四中间水池连接，通过加入酸或碱的方式可以实现软化废水的目的。混凝池用于对废水进行混凝处理，具体的，可以通过加入例如是混凝剂并结合充分的搅拌使得混凝剂与废水进行充分混合后形成大量的絮凝团。絮凝池用于对废水进行絮凝处理，具体的，可以通过加入例如是絮凝剂使得经混凝池处理后的废水中的大量絮凝团生成大而密实的矾花。沉淀池用于对废水进行静置沉淀处理以使得废水中的大颗粒物质下沉至池底，进而经统一收集后形成污泥从原废水中排出以达到净化水质的目的。砂滤池能够将废水中的悬浮物、胶体等杂质进行初步过滤以提高废水的洁净度，使得废水不易污染后续工段中的膜元件以造成膜结垢或堵塞。加药模块用于为水质软化模块提供所需的药剂，加药模块通过加药管道分别与混凝池、絮凝池和均质罐连通。在加药管道中可以设置加药量控制阀以控制所需药剂的添加量。

优选的，氧化处理模块可以有效地消除废水中的有害微生物，其至少包括空压机401、臭氧发生器402、尾气破坏器403、臭氧接触池404、制氧机405、冷干机406和吸干机407。臭氧可以采用例如是电解法、核辐射法、紫外线法、等离子体及电晕放电法中的一种进行制备。例如，空气通过空压机依次进入冷干机和吸干机进行干燥处理后传输进入制氧机中以制备氧气。制备的氧气可以经粉尘过滤和减压稳压后被传输进入臭氧发生器中，在中频高压放电的条件下转化为臭氧。产生的臭氧可以经温度、压力和流量监测调节后由臭氧发生器的排气口进入臭氧接触池中。臭氧接触池的底部可以通过安装曝气盘的方式施加臭氧。臭氧接触池采用密闭的方式设置以防止臭氧泄露，其中，臭氧接触池可以包括进水口、排水口、进气口和排气口，经预处理单元处理的废水可以通过进水口进入臭氧接触池，臭氧通过进气口进入臭氧接触池，尾气破坏器与排气口连接以接收剩余的臭氧。尾气破坏器采用加热催化的方式促进臭氧分解以使得分解后的气体中臭氧的浓度小于0.1ppm。

优选的，预处理模块至少包括超滤膜装置501、保安过滤器502和反渗透装置503，其中，超滤膜装置经保安过滤器与反渗透装置连接。超滤膜装置可以采用例如是GTN-55-FR超滤膜组件，基于超滤膜组件实现对废水的过滤。优选的，超滤膜装置的膜柱可以采用内压式，水由内向外正压流动方式，原水从位于膜柱上部的进水口进入膜柱，原水在膜丝内侧通过压力的作用，透过膜丝过滤膜进入膜丝外侧，透过的清水从膜柱底端的净水出口汇集，进入收集管后集中进入超滤水箱。剩余未透过超滤膜的浓水在膜的下游被回流收集，通过膜柱底部循环泵回收至进水口。经超滤膜装置处理后的废水经保安过滤器进行再次过滤后输送至反渗透装置中进行反渗透处理。

优选的，盐水回收处理系统还包括控制模块19，控制模块与控制阀、水质监测器、液面高度监测器、酸碱度传感器和加药模块电连接，通过对应的信号生成控制命令以控制相应模块执行相应的动作。例如，在水质监测器检测到水质不合格时，通过控制例如是提升泵等装置便可以将第二中间水池中的处理液进行循环转移进入以进入双极膜处理模块和电渗析处理模块。在水质监测器检测到水质达标时，通过控制例如是提升泵等装置可以将第二中间水池中的处理液外排出盐水回收系统。

优选的，含盐废水按照依次流经水质软化模块、氧化处理模块、预处理模块、电渗析处理模块和双极膜处理模块的方式制备产水、酸产品和碱产品。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于双极膜的盐水回收系统，至少包括位于初级电渗析器(201)下游侧的双极膜电渗析器，其特征在于，在沿双极膜电渗析器的阳极(104)与阴极(105)的连线方向上，所述双极膜电渗析器经至少三个双极膜(106)被至少分隔为第一隔室(109)、第二隔室(110)和第三隔室(111)，进水在进入第一中间水池(3)的情况下，至少按照以下步骤进行处理：

所述进水经由初级电渗析器(201)限定的第一循环通路(6)和/或由初级电渗析器(201)与双极膜电渗析器共同限定的第二循环通路(7)进行脱盐淡化处理以得到产水；

所述进水以电极液的形式分别在由所述第一隔室(109)、初级电渗析器的阳极室(203)和所述第一中间水池(3)限定的第三循环通路(8)以及由所述第二隔室(110)、初级电渗析器的阴极室(202)和所述第一中间水池(3)限定的第四循环通路(9)中进行循环，其中，

所述第一隔室(109)被配置为经其处理的进水能够在所述第三循环通路(8)中中和经所述阳极室(203)处理形成的呈酸性的进水的工作模式，所述第二隔室(110)被配置为经其处理的进水能够在所述第四循环通路(9)中中和经所述阴极室(202)处理形成的呈碱性的进水的工作模式。

2.如权利要求1所述的盐水回收系统，其特征在于，第一循环通路(7)中的进水按照沿第一方向流动的方式进入初级电渗析器(201)的淡水室(204)以进行脱盐淡化处理，第二循环通路(8)中的进水按照第二方向流动的方式进入初级电渗析器(201)的浓水室(205)以进行浓缩处理，其中，

所述第一方向和所述第二方向被配置为彼此平行且相反的形态以使得在同一垂直于所述第一方向或所述第二方向的平面内，所述浓水室(205)与所述淡水室(204)彼此之间的浓度差最小。

3.如权利要求2所述的盐水回收系统，其特征在于，在两个所述双极膜(106)之间设置有阴离子交换膜(107)和阳离子交换膜(108)以使得所述双极膜电渗析器在沿其阳极(104)指向其阴极(105)的方向上呈现依次为第一隔室(109)、第三隔室(111)、第四隔室(112)、第五隔室(113)、第六隔室(114)和第二隔室(110)的形态，其中，

第二循环通路(8)的进水沿第三方向按照依次流经所述浓水室(205)、所述第三隔室(111)和所述第五隔室(113)的方式进行脱盐淡化处理以得到所述产水；

所述产水沿第四方向进入所述第四隔室(112)和所述第六隔室(114)进行处理以对应地得到酸产品和碱产品，其中，所述第三方向和所述第四方向彼此平行且相反。

4.如权利要求3所述的盐水回收系统，其特征在于，所述第一中间水池(3)中设置有用于监测进水pH的酸碱度传感器(14)，其中，

在所述第三循环通路(8)和所述第四循环通路(9)的流体回流至所述第一中间水池(3)的情况下，所述酸产品或所述碱产品在所述酸碱度传感器(14)监测到的pH超出设定范围时能够回流至所述第一中间水池(3)中以调整进水的pH。

5.如权利要求4所述的盐水回收系统，其特征在于，所述盐水回收系统还包括设置在第二中间水池(4)中的水质监测器(12)，其中，

所述水质监测器(12)被配置为至少能够监测氯离子浓度、重金属离子浓度和/或悬浮物含量的工作模式；

第二中间水池(14)中的流体按照沿所述第一循环通路(6)和/或所述第二循环通路(7)的方式进行循环处理直至流体的出水指标满足水质监测器(12)的预设标准。

6.如权利要求5所述的盐水回收系统，其特征在于，所述第二中间水池(4)中设置有液面高度监测器(13)，在所述液面高度监测器(13)监测到第二中间水池(4)中流体的液面高度小于第一预设高度的情况下，所述第二中间水池(4)按照与所述第一中间水池(3)导通的方式补充所述流体，在第二中间水池(4)流体的液面高度大于第二预设高度的情况下切断所述第一中间水池(3)与所述第二中间水池(4)的连通，其中，

在所述第一中间水池(3)与所述第二中间水池(4)不连通的情况下，所述第二中间水池(14)中的流体按照沿所述第一循环通路(6)和/或所述第二循环通路(7)的方式进行循环处理直至流体的出水指标满足水质监测器(12)的预设标准。

7.如权利要求1至6之一所述的盐水回收系统，其特征在于，第一双极膜电渗析器(101)和位于其下游侧的第二双极膜电渗析器(102)均具有至少一个所述第三隔室(111)，其中，

所述第三隔室(111)与所述第一隔室(109)彼此相邻，第二循环通路(8)中经所述浓水室(205)处理后的流体按照首先进入所述第二双极膜电渗析器(102)的方式依次流经所述第三隔室(111)和所述第五隔室(113)以进行脱盐淡化处理。

8.如权利要求7所述的盐水回收系统，其特征在于，所述盐水回收系统还包括水质软化模块(15)、氧化处理模块(16)和预处理模块(17)，原水按照依次流经所述水质软化模块(15)、氧化处理模块(16)和所述预处理模块(17)的方式进行处理以得到进入第一中间水池(3)的所述进水，其中，

所述原水按照依次流经均质罐(301)、混凝池(302)、絮凝池(303)、沉淀池(304)和砂滤池(305)的方式经所述水质软化处理模块(15)进行软化及过滤处理以得到第一处理液。

9.如权利要求8所述的盐水回收系统，其特征在于，所述氧化处理模块(16)至少包括用于制备臭氧的臭氧发生器(402)和用于进行氧化反应的臭氧接触池(404)，其中，

所述第一处理液按照与所述臭氧同时通入所述臭氧接触池(404)的方式进行氧化处理以得到第二处理液。

10.如权利要求8所述的盐水回收系统，其特征在于，所述预处理模块(17)至少包括超滤膜装置(501)、保安过滤器(502)和反渗透装置(503)，其中，

所述第二处理液依次通过所述超滤膜装置(501)和所述保安过滤器(502)进行过滤后再经所述反渗透装置(503)进行反渗透浓缩处理以得到所述进水。