CN112759042A - 一种工业废水除盐设备及运用该设备除盐的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业废水除盐设备，包括依次串接的原水箱、进水泵、电吸附装置、再生泵以及净水箱，所述原水箱和进水泵之间还连接有过滤器，所述过滤器的出水端通过第一再生泵与电吸附装置的出水端连接，所述电吸附装置包括压板、安装座、吸附模块，所述安装座为一体成型，且在上侧和下侧开设有进出水口，所述吸附模块包括平行设置的若干块电极片，每两块所述电极片之间形成流道，所述流道包括主流道、对称设置在主流道两侧的上行流道以及对称设置在主流道两侧的下行流道，所述主流道位于中间的两块电极片之间，所述上行流道和下行流道中的水流方向相反。与传统除盐设备相比具有更好的除盐效果。
Description
技术领域
本发明涉及废水去盐领域，具体涉及一种工业废水除盐设备及运用该设备除盐的方法。
背景技术
随着社会对环保技术要求的日益提高，分盐技术越来越受到不同行业的关注，尤其是一些产生含盐废水或混合盐废水的行业，如煤化工、电镀、印染等。按照现阶段环保要求的发展趋势，零排放是必然的发展要求，在此中间，只有通过先进合理的分盐技术，才能高效的完成最终的减量化及零排放，同时某些行业还可回收有经济价值贵重金属或高纯度无机盐。
近年来兴起了一种电化学法脱盐，国内外已经开展了电吸附技术的探索，取得了一定的成果，但是该技术有一定的局限性，比如脱盐率较低、处理效率较低以及再生不彻底等问题。名称为《一种多级连续沉淀浓缩分盐工艺方法》，申请号为CN201710047999.9 的发明专利记载了一种多级沉淀浓缩除盐方法，由多级处理单元组成，将上一级的纳滤浓水与原物料混合进入下一级进行沉淀，将沉淀后的物料进行预浓缩，增加了物料的浓度及可沉淀物质的相对浓度，提高了沉淀的效率，将沉淀后的物料进行预浓缩，减少了纳滤的处理水量，增加了纳滤分盐的效率，提高了整个分盐工艺方法的效率及效果，但是该工艺比较复杂，前期投资以及后期设备维护成本高，而且这种除盐方式更加的耗能，在当前节能环保的高要求下，这种除盐方式显得有些格格不入。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种工业废水除盐设备及运用该设备除盐的方法，目的是解决现有的废水过滤装置脱盐率较低、处理成本高、处理效率较低以及再生不彻底等问题。
为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：
一种工业废水除盐设备，包括依次串接的原水箱、进水泵、电吸附装置、再生泵以及净水箱，所述原水箱和进水泵之间还连接有过滤器，所述过滤器的出水端通过第一再生泵与电吸附装置的出水端连接，所述电吸附装置包括压板、安装座、吸附模块，所述安装座为一体成型，且在上侧和下侧开设有进出水口，所述吸附模块包括平行设置的若干块电极片，每两块所述电极片之间形成流道，所述流道包括主流道、对称设置在主流道两侧的上行流道以及对称设置在主流道两侧的下行流道，所述主流道位于中间的两块电极片之间，所述上行流道和下行流道中的水流方向相反。
所述上行流道和下行流道均包括两个副流道，所述主流道的直径为副流道直径的四倍。
两个所述电极片之间设置有大孔径网格和小孔径网格，所述小孔径网格固定在大孔径网格的两侧，所述小孔径网格覆盖在电极片的表面。
所述电吸附装置包括第一级电吸附装置和第二级电吸附装置，所述第一级电吸附装置的出水端连接有第二再生泵，所述第二再生泵的另一端通过管道与第二级电吸附装置的出水端连接。
所述电吸附装置并联设置有两组。
所述安装座一侧封闭，一侧敞开，且在封闭的一侧上安装有固定销。
S1,先对废水进行预处理，调节至适当的工作电压，对进水泵功率进行调节从而实现对水流流速的控制，废水在进水泵的作用用下从原水箱流出，分别经过过滤器、进水泵、电吸附装置，最后进入到净水箱内，水流从安装座的进水口进入，然后分别流过下行流道、上行流道，然后汇集到主流道从出水口流出；
S2，对电吸附装置进行第一次再生处理，将正负电极片进行短接静置，打开第一再生泵，经预处理的废水从第二级电吸附装置的出水端进入，从第一级电吸附装置的进水端流出，实现对第一级电吸附装置和第二级电吸附装置流道的第一反冲洗；
S3，对电吸附装置进行第一次再生处理，将正负电极片进行短接静置，打开第二再生泵，经过第一级电吸附装置处理后的废水经过第二再生泵从第二级电吸附处理装置的出水端进入，从第一级电吸附装置的进水端流出，实现第一级电吸附装置和第二级电吸附装置流道的第二次反洗。
所述工作电压为1.8v，所述流速为1m3/h。
其中一组电吸附装置进行再生处理时，另一组电吸附装置进行除盐处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
改变传统的流道设计，实现上下不同方向的翻腾流动，这种设计的好处一方面是在更小的体积内使的流程更长，可以有效的提高除盐率，另一方面可以形成湍流，使得废水中盐离子混合均匀，而且在再生处理时，湍流具有更大的冲击力，结合两级再生处理，使得电极片再生更加彻底，在电极片之间采用网格将两电极隔开以形成水流通道，采用两种网格的搭建方法可以保证装置的稳定性，细网格放置在电极片的表面，对电极片表面的活性物质进行一定的保护作用，减少活性物质的脱落从而增强电吸附装置的稳定性，粗网格位于细网格的上面，粗格网自身具有流道可以起到导流的作用，使水流形成湍流以增强湍流减小浓差极化，确保除盐效果。
附图说明
图1为一种工业废水除盐设备整体示意图；
图2为电吸附装置内部流道示意图；
图3为安装座结构示意图；
图4为不同电压对去除率影响曲线图；
图5为不同流量下电导率随时间变化曲线图；
图6不同流量下去除率随时间变化曲线图；
图7为不同流量下平均去除率曲线图。
1、原水箱；2、进水泵；3、第一再生泵；4、第二再生泵；5、第一级电吸附装置； 6、过滤器；7、进水口；8、出水口；9、上行流道；10、电极片；11、安装座；12、主流道；13、下行流道；14、固定销；15、净水箱；16第二级吸附装置。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以方便相关人员更好的理解该技术方案
一种工业废水除盐设备，包括依次串接的原水箱1、进水泵2、电吸附装置、再生泵以及净水箱15，原水箱1和进水泵2之间还连接有过滤器6，过滤器6的出水端通过第一再生泵3与电吸附装置的出水端连接，电吸附装置包括压板、安装座11、吸附模块，安装座11为一体成型，且在上侧和下侧开设有进出水口，吸附模块包括平行设置的若干块电极片10，每两块电极片10之间形成流道，流道包括主流道12、对称设置在主流道两侧的上行流道9以及对称设置在主流道两侧的下行流道13，主流道12位于中间的两块电极片10之间，上行流道9和下行流道13中的水流方向相反。
如图1-图3所示，除盐过程中，待处理废水在进水泵2的作用下从原水箱1中流出，然后经过过滤器6，一些杂质被过滤器过滤，防止处理过程中的堵塞，经过滤的废水进入到电吸附装置中，电吸附装置由压板、安装座11、吸附模块组成，安装座一体成型，且在安装座上开设有进水口7和出水口8，在进行电吸附装置的组装时，将吸附模块固定在安装座11中，再将两侧的压板安装，此时电吸附装置安装完成，废水经过进水口7进入到电吸附模块中，电吸附模块主要由正负电极片10组成，水流分别经过两侧的下行流道13和上行流道9，然后汇集到主流道12，最后从下方的出水口8流出，由于水流方向的改变，会在转弯处形成湍流，便于废水中盐离子的混合均匀，并且两侧水流汇流到主流道12时同样便于废水中盐离子的混合均匀，一定程度上提高了废水中盐的去除率，再生处理时，水流往相反方向流动，在湍流形成中，水流具有更大的冲击力，电极片10再生更加彻底。
上行流道13和下行流道9均包括两个副流道，主流道12的直径为副流道直径的四倍，两个电极片10之间设置有大孔径网格和小孔径网格，小孔径网格固定在大孔径网格的两侧，小孔径网格覆盖在电极片10的表面，电吸附装置包括第一级电吸附装置5 和第二级电吸附装置16，第一级电吸附装置5的出水端连接有第二再生泵4，第二再生泵4的另一端通过管道与第二级电吸附装置16的出水端连接，电吸附装置并联设置有两组，安装座11一侧封闭，一侧敞开，且在封闭的一侧上安装有固定销14。
如图1-图3所示，水流流经过程为：两侧的两根下行流道13-两侧的两根上行流道9-主流道12，主流道12的直径是副流道直径的4倍，一方面提高水处理的效率，另一方面提高除盐率，在每个正负电极片10之间均设置大孔径网格和小孔径网格，两片小孔径网格夹在大孔径网格两侧，小孔径网格覆盖在电极片10表面，可以对电极片10进行一定程度上的保护，增强电吸附装置的稳定性，而且大小网格可以起到导流作用，一方面使水流形成湍流，降低废水浓度差的过大极化，另一方面便于电极片10再生的更加彻底。
S1,先对废水进行预处理，调节至适当的工作电压，对进水泵2功率进行调节从而实现对水流流速的控制，废水在进水泵2的作用用下从原水箱1流出，分别经过过滤器 6、进水泵2、电吸附装置，最后进入到净水箱15内，水流从安装座11的进水口7进入，然后分别流过下行流道13、上行流道9，然后汇集到主流道12从出水口8流出；
S2，对电吸附装置进行第一次再生处理，将正负电极片10进行短接静置，打开第一再生泵3，经预处理的废水从第二级电吸附装置16的出水端进入，从第一级电吸附装置5的进水端流出，实现对第一级电吸附装置5和第二级电吸附装置16流道的第一反冲洗；
S3，对电吸附装置进行第一次再生处理，将正负电极片10进行短接静置，打开第二再生泵4，经过第一级电吸附装置5处理后的废水经过第二再生泵4从第二级电吸附装置16的出水端进入，从第一级电吸附装置5的进水端流出，实现第一级电吸附装置 5和第二级电吸附装置16流道的第二次反洗。
工作电压为1.8v，流速为1m3/h。
其中一组电吸附装置进行再生处理时，另一组电吸附装置进行除盐处理。
如图4所示，随电压上升，理论上来说吸附效果越好，但是实际上副反应也随之发生，这会影响电吸附设备的除盐效果，随着电压上升，电极表面上常附有气泡，这会降低电极的工作表面积，另外，在电极附近的溶液中也会充有气泡，这样会使溶液电阻增大，使得电流效率大大降低，会严重影响了电吸附的除盐效果，长时间的过压电解反应，不仅会有上面不利的方面，产生的气泡还会使电极材料的性能受到影响，甚至损坏电吸附装置。
随电压上升，电耗也随之增加，合适的工作电压，既有利于充分发挥电吸附的吸附特性，获得较好的去除效果，同时能耗又较低。通过实验发现，电压为1.6v-1.8v是比较可取的电压，电压低于1.6v时，电吸附过程不会有副反应发生，能耗也比较低，但是除盐效果不够理想；电压高于1.8v时，除盐效率固然提高了，但是电解反应的发生，有一系列不利影响，同时单位制水能耗偏高，兼顾除盐效果、运行能耗以及电极材料保护的角度考虑，我们选择的电压为1.8v。
如图5-图7所示，在进水电压、电导率相同的条件下，不同流量在同一时续表的工作流程电导最大吸附点有所不同。流量为0.6m3/h、0.8m3/h、1.0m3/h、1.2m3/h、 1.4m3/h时，电导最大去除率时间点分别是：32min、26min、24min、24min、18min, 由此可知随着流量的增加，去除率最大点出现就越早，对比分析流量为0.6m3/h和1.4 m3/h的曲线走势可以发现，流量越小曲线变化越平缓，并且电导最大去除率时间段要明显比其他曲线长；流量越大曲线变化越明显，尤其是后半段曲线，电导率上升幅度明显加快，并且电导最大去除率时间段明显短于其他曲线。
随流量增大，除盐率会越低，这是因为流速提高时，水溶液在设备内停留的时间减少，出水水质下降，去除率下降，但单位时间内去除离子的总量却增加了，即单位时间内从水中去除的离子绝对值会增加，随流量增大，设备的进水压力会增加，在实际应用时，往往为了增加产水率而提高流量，此时应考虑由此带来的一系列不利因素，流量不易过大，因为压力损失的增加必然引起供水动力电耗增加，从能耗、整体除盐率兼顾设备承受的压力综合考虑，该设备采用1.0m3/h的流量比较合理
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种工业废水除盐设备，包括依次串接的原水箱(1)、进水泵(2)、电吸附装置、再生泵以及净水箱(15)，其特征在于：所述原水箱(1)和进水泵(2)之间还连接有过滤器(6)，所述过滤器(6)的出水端通过第一再生泵(3)与电吸附装置的出水端连接，所述电吸附装置包括压板、安装座(11)、吸附模块，所述安装座(11)为一体成型，且在上侧和下侧开设有进出水口，所述吸附模块包括平行设置的若干块电极片(10)，每两块所述电极片(10)之间形成流道，所述流道包括主流道(12)、对称设置在主流道(12)两侧的上行流道(9)以及对称设置在主流道(12)两侧的下行流道(13)，所述主流道(12)位于中间的两块电极片(12)之间，所述上行流道(9)和下行流道(13)中的水流方向相反。
2.按照权利要求1所述的一种工业废水除盐设备，其特征在于：所述上行流道(9)和下行流道(13)均包括两个副流道，所述主流道(12)的直径为副流道直径的四倍。
3.按照权利要求1所述的一种工业废水除盐设备，其特征在于：两个所述电极片(10)之间设置有大孔径网格和小孔径网格，所述小孔径网格固定在大孔径网格的两侧，所述小孔径网格覆盖在电极片(10)的表面。
4.按照权利要求1所述的一种工业废水除盐设备，其特征在于：所述电吸附装置包括第一级电吸附装置(5)和第二级电吸附装置(16)，所述第一级电吸附装置(5)的出水端连接有第二再生泵(4)，所述第二再生泵(4)的另一端通过管道与第二级电吸附装置(16)的出水端连接。
5.按照权利要求4所述的一种工业废水除盐设备，其特征在于：所述电吸附装置并联设置有两组。
6.按照权利要求1所述的一种工业废水除盐设备，其特征在于：所述安装座(11)一侧封闭，一侧敞开，且在封闭的一侧上安装有固定销(14)。
7.一种工业废水除盐的方法，其特征在于：运用如权利要求1-6任意一项所述的工业废水除盐设备，其处理步骤包括：
S1,先对废水进行预处理，调节至适当的工作电压，对进水泵(2)功率进行调节从而实现对水流流速的控制，废水在进水泵(2)的作用用下从原水箱(1)流出，分别经过过滤器(6)、进水泵(2)、电吸附装置，最后进入到净水箱(15)内，水流从安装座(11)的进水口(7)进入，然后分别流过下行流道(13)、上行流道(9)，然后汇集到主流道从出水口(8)流出；
S2，对电吸附装置进行第一次再生处理，将正负电极片(10)进行短接静置，打开第一再生泵(3)，经预处理的废水从第二级电吸附装置(16)的出水端进入，从第一级电吸附装置(5)的进水端流出，实现对第一级电吸附装置(5)和第二级电吸附装置(16)流道的第一反冲洗；
S3，对电吸附装置进行第一次再生处理，将正负电极片(10)进行短接静置，打开第二再生泵(4)，经过第一级电吸附装置(5)处理后的废水经过第二再生泵(4)从第二级电吸附装置(16)的出水端进入，从第一级电吸附装置(5)的进水端流出，实现第一级电吸附装置(5)和第二级电吸附装置(16)流道的第二次反洗。
8.按照权利要求7所述的一种工业废水除盐的方法，其特征在于：所述工作电压为1.8v，所述流速为1m3/h。
9.按照权利要求7所述的一种工业废水除盐的方法，其特征在于：其中一组电吸附装置进行再生处理时，另一组电吸附装置进行除盐处理。
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