CN113880194A - 一种处理纳滤/反渗透浓水的膜电解装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种处理纳滤/反渗透浓水的膜电解装置及其使用方法，属于水处理技术领域。本发明解决了现有纳滤/反渗透处浓水处理过程繁杂、成本较高以及所得产物易对环境产生二次污染的问题。包括原水泵、阴膜电解单元、阴膜沉淀单元、第一膜组件、第一抽吸泵、输送泵、管道混合器、钙化合物母液箱、第一加药泵、铝盐母液药箱、第二加药泵、阳膜电解单元、阳膜沉淀单元、第二膜组件、第二抽吸泵、第三抽吸泵、中和池、第一电解器模块、第二电解器模块、阴离子交换膜及阳离子交换膜，阴膜电解单元包括分隔设置在阴离子交换膜两侧的阴膜阳室及阴膜阴室，阳膜电解单元包括分隔设置在阳离子交换膜两侧的阳膜阳室及阳膜阴室。

Description

一种处理纳滤/反渗透浓水的膜电解装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种处理纳滤/反渗透浓水的膜电解装置及其使用方法，属于水处理技术领域。
背景技术
随着城市群的快速发展，人们对水资源量和水质需求不断提高，迫切需要一种可靠的技术处理非常规水资源以提升城市水供给能力，广泛用于居民饮用、工业制造、农业灌溉、城市杂用等。纳滤/反渗透技术作为一种安全、绿色、有效的处理手段，被广泛应用在饮用水深度处理和污水高品质回用中。
纳滤/反渗透技术能够有效截留二价及多价的离子型溶质、药物、护理品和内分泌干扰物等小分子量污染物。在此过程中，获得高品质水的同时也产生了占原水体积10％～50％的浓水。浓水表现为高盐和高有机物含量、低可生物降解性的水质特点，其直接排放会破坏土壤生态环境，有害于野生动物和人类的生理健康。因此，浓水不宜直接排放，应进行适当处理。
传统的处理方法(多级闪蒸法、高效蒸发器、高效反渗透法等)成本较高，操作复杂，甚至造成二次污染，离子交换膜电解是一种在离子交换膜基础上形成的电解技术，借助离子交换膜电解可以强化固体资源的富集再回收，实现液体脱盐，并且操作过程中的环境污染近零程度。
发明内容
本发明是为了解决现有的纳滤/反渗透处浓水处理过程繁杂、成本较高以及所得产物易对环境产生二次污染的问题，进而提供了一种处理纳滤/反渗透浓水的膜电解装置及其使用方法。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种处理纳滤/反渗透浓水的膜电解装置，它包括原水泵、阴膜电解单元、阴膜沉淀单元、第一膜组件、第一抽吸泵、输送泵、管道混合器、钙化合物母液箱、第一加药泵、铝盐母液药箱、第二加药泵、阳膜电解单元、阳膜沉淀单元、第二膜组件、第二抽吸泵、第三抽吸泵、中和池、第一电解器模块、第二电解器模块、阴离子交换膜及阳离子交换膜，其中所述阴膜电解单元包括分隔设置在阴离子交换摸两侧的阴膜阳室及阴膜阴室，所述阳膜电解单元包括分隔设置在阳离子交换膜两侧的阳膜阳室及阳膜阴室，所述阴膜阳室内、所述阴膜阴室内、所述阳膜阳室内以及所述阳膜阴室内均设置有PH检测模块；
浓水通过原水泵分别连通至阴膜阳室及阴膜阴室；
阴膜阴室的底部与阴膜沉淀单元的底部通过管道及第一阀门连接，阴膜阳室的底部通过管道和输送泵连接至管道混合器，所述管道混合器与阳膜阴室的底部通过管道连通；
阴膜沉淀单元的底部通过管道、第一膜组件及第一抽吸泵连接至阳膜阳室；
阳膜阳室的底部通过管道及第二抽吸泵连接至中和池；
阳膜阴室底部与阳膜沉淀单元顶部通过管道及第二阀门连接；
阳膜沉淀单元的底部通过管道、第二膜组件及第三抽吸泵连接至中和池；
钙化合物母液箱通过管道及第一加药泵连接至管道混合器；
铝盐母液药箱通过管道及第二加药泵连接至阳膜阴室的顶部；
第一电解器模块的两个第一电极板分别浸没于阴膜阳室和阴膜阴室中，第二电解器模块的两个第二电极板分别浸没于阳膜阳室和阳膜阴室中。
进一步地，所述第一膜组件包括玻璃钢外壳、连通设置在玻璃钢外壳两端的进水管和出水管以及设置在玻璃钢外壳内的滤膜，玻璃钢外壳上靠近出水管的一端部开设有排泥口，所述出水管上设置有压力传感器，第一膜组件与第二膜组件结构相同。
进一步地，第一膜组件的膜渗透性高于5L/(m2·h·bar)，第二膜组件的膜渗透性高于5L/(m2·h·bar)。
进一步地，阴膜电解单元、阳膜电解单元及中和池均设置有溢流管和放空管。
进一步地，滤膜的膜平均孔径为0.01μm～1μm。
一种上述膜电解装置的使用方法，它包括如下步骤：
步骤一、第一级离子交换膜电解：纳滤浓水通过启动原水泵向阴膜阳室和阴膜阴室内加入等量的待处理浓水后通电电解，观察电压与电流的关系，当电压与电流比值随时间不再增加且阴膜阳室内溶液的PH值处于2～4时，设定此时的电解时间为T小时，停止电解，得到阴膜阳室溶液及阴膜阴室溶液；
步骤二、中间过程：阴膜阳室溶液通过阴膜阳室底部管道进入管道混合器，同时钙化合物母液箱通过第一加药泵向管道混合器内加入钙化合物，钙化合物投加量根据浓水中的钙/镁离子、硫酸根离子浓度、实际水量以及拟合系数m调节，而后铝盐母液药箱通过第二加药泵向阳膜阴室内投加铝盐或偏铝酸盐，铝盐或偏铝酸的投加量根据钙/镁离子、硫酸根离子浓度、实际水量及拟合系数n调节；步骤一得到的阴膜阴室溶液通过第一阀门进入阴膜沉淀单元底部，经第一膜组件过滤后被第一抽吸泵投加至阳膜阳室中；
步骤三、第二级离子交换膜电解：阳膜电解单元通电电解T小时，使阳膜阴室溶液PH值为11.0～12.0，然后停止电解，开启第二抽吸泵，将阳膜阳室溶液放空至中和池中；开启第二阀门，将溶液放空至阳膜沉淀单元，待完全放空后关闭第二阀门，同时打开第三抽吸泵，溶液经过第二膜组件过滤后进入中和池，待完全过滤后关闭第三抽吸泵；
步骤四、沉淀物回收：对阴膜沉淀单元和阳膜沉淀单元中的沉淀物分别进行收集；
步骤五、中和池出水储存：通过调节第二抽吸泵和第三抽吸泵的流量，使中水池内溶液的PH值为6～8之间。
进一步地，拟合系数m为1.3～2.0，拟合系数n为1.5～2.0。
进一步地，电解过程中，通电电流为50A/m2～200A/m2，电解时间为0.25h～1h，且阴膜电解单元的电解时间和阳膜电解单元的电解时间相等。
进一步地，在膜组件内安装压力传感器，实时检测跨膜压差变化，计算膜污染程度，当跨膜压差达到预定值后，停止过滤，整个膜电解装置进行自动清洗。
进一步地，当对整个膜电解装置进行自动清洗时，原水泵停止进水，阴膜电解单元正负极倒置，同时阳膜电解单元正负极倒置；中和池中的溶液通过回流泵进入阴膜阳室和阴膜阴室，通电电解，调节电流使阴膜阴室溶液PH值为2～3之间，此时电解时间T1小时，重复步骤二至步骤三，当膜组件的跨膜压差下降到指定数值后，停止清洗。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本申请采用离子膜电解方法处理纳滤/反渗透浓水，对不同水质的适用性大幅提高，降低了酸碱药剂使用成本，减轻了对环境的二次污染，同时能有效回收浓水中的离子资源和固体颗粒，是一种高效的、近零环境污染纳滤/反渗透浓水处理方法。
本申请加权了理论值计算与实际去除率的数据，设计了拟合系数m和n，实现实时优化控制钙化合物投加量和铝盐投加量，对浓水实际水质和水量变化的适应性强，精确调控出水中余铝和余钙浓度，满足各地排放标准。
可以自由切换连续运行模式和序批式运行模式，满足城市纳滤工艺自来水/污水处理厂的大规模处置浓水需求。
本申请构建了处理纳滤/反渗透浓水的两级离子交换膜电解装置，可以进行浓水的交替处理，不仅富集了硫酸根离子，提高了硫酸根离子去除率，而且还可以起到除去浓水中的碱度，提高产物纯度的作用。
膜电解装置的使用方法可实现自动化控制，抗污染能力强，易于维护，降低了对操作人员的要求。
附图说明
图1为本申请的主视示意图；
图2为图1的A-A向剖视示意图(与图1非等比例)；
图3为第一膜组件的主视示意图；
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～3说明本实施方式，一种处理纳滤/反渗透浓水的膜电解装置，它包括原水泵1、阴膜电解单元2、阴膜沉淀单元4、第一膜组件5、第一抽吸泵6、输送泵7、管道混合器8、钙化合物母液箱9、第一加药泵10、铝盐母液药箱11、第二加药泵12、阳膜电解单元13、阳膜沉淀单元15、第二膜组件16、第二抽吸泵18、第三抽吸泵17、中和池19、第一电解器模块20、第二电解器模块21、阴离子交换膜28及阳离子交换膜29，其中所述阴膜电解单元2包括分隔设置在阴离子交换膜28两侧的阴膜阳室24及阴膜阴室25，所述阳膜电解单元13包括分隔设置在阳离子交换膜29两侧的阳膜阳室26及阳膜阴室27，所述阴膜阳室24内、所述阴膜阴室25内、所述阳膜阳室26内以及所述阳膜阴室27内均设置有PH检测模块22；
浓水通过原水泵1分别连通至阴膜阳室24及阴膜阴室25；
阴膜阴室25的底部与阴膜沉淀单元4的底部通过管道及第一阀门3连接，阴膜阳室24的底部通过管道和输送泵7连接至管道混合器8，所述管道混合器8与阳膜阴室27的底部通过管道连通；
阴膜沉淀单元4的底部通过管道、第一膜组件5及第一抽吸泵6连接至阳膜阳室26；
阳膜阳室26的底部通过管道及第二抽吸泵18连接至中和池19；
阳膜阴室27底部与阳膜沉淀单元15顶部通过管道及第二阀门14连接；
阳膜沉淀单元15的底部通过管道、第二膜组件16及第三抽吸泵17连接至中和池19；
钙化合物母液箱9通过管道及第一加药泵10连接至管道混合器8；
铝盐母液药箱11通过管道及第二加药泵12连接至阳膜阴室27的顶部；
第一电解器模块20的两个第一电极板20-1分别浸没于阴膜阳室24和阴膜阴室25中，第二电解器模块21的两个第二电极板21-1分别浸没于阳膜阳室26和阳膜阴室27中。
中和池19的出水即为膜电解装置的出水。
每申请中所述的各个阀门可以为电动阀或电磁阀。每个泵的前后也均设置有阀门。便于膜电解装置的维修。
第一膜组件5和第二膜组件16均可以替换为斜管沉淀装置。
所述滤膜5-4的材质为耐腐蚀高分子有机材料或陶瓷材料。
除原水泵及中和池外，膜电解装置的其它结构均可集中布置在一个立体结构内，以使整个装置结构更紧凑，占地面积更小。
所述第一膜组件5包括玻璃钢外壳5-1、连通设置在玻璃钢外壳5-1两端的进水管5-2和出水管5-3以及设置在玻璃钢外壳5-1内的滤膜5-4，玻璃钢外壳5-1上靠近出水管5-3的一端部开设有排泥口5-5，所述出水管5-3上设置有压力传感器5-6，第一膜组件5与第二膜组件16结构相同。溶液经过进水管5-2、滤膜5-4、压力传感器5-6和出水管5-3流出膜组件。在膜组件内安装压力传感器5-6，实时检测跨膜压差变化，计算膜污染程度，当跨膜压差达到预定值后，停止过滤，整个膜电解装置进行自动清洗。必要时更换膜组件。
第一膜组件5的膜渗透性高于5L/(m2·h·bar)，第二膜组件16的膜渗透性高于5L/(m2·h·bar)。阴膜沉淀单元4和阳膜沉淀单元15中的沉淀颗粒物对有机物均具有一定的吸附能力，能够减轻滤膜的有机污染，沉淀颗粒物沉积在滤膜表面起到动态膜保护功能，能够减轻滤膜的无机污染，从而实现膜的高渗透性特点。
阴膜电解单元2、阳膜电解单元13及中和池19均设置有溢流管和放空管。如此设计，便于膜电解装置的清洗和故障排放。
滤膜5-4的膜平均孔径为0.01μm～1μm。该孔径范围小于结晶颗粒的D(90)粒径(小于此值的颗粒粒径占总体积的90％)，可以实现快速高效的固液分离。
一种上述膜电解装置的使用方法，它包括如下步骤：
步骤一、第一级离子交换膜电解：纳滤浓水通过启动原水泵1向阴膜阳室24和阴膜阴室25内加入等量的待处理浓水后通电电解，观察电压与电流的关系，当电压与电流比值随时间不再增加且阴膜阳室24内溶液的PH值处于2～4时，设定此时的电解时间为T小时，停止电解，得到阴膜阳室24溶液及阴膜阴室25溶液；电解过程中，通电时应保持溶液均质。
步骤二、中间过程：阴膜阳室24溶液通过阴膜阳室24底部管道进入管道混合器8，同时钙化合物母液箱9通过第一加药泵10向管道混合器8内加入钙化合物，钙化合物投加量根据浓水中的钙/镁离子、硫酸根离子浓度、实际水量以及拟合系数m调节，而后铝盐母液药箱11通过第二加药泵12向阳膜阴室27内投加铝盐或偏铝酸盐，铝盐或偏铝酸的投加量根据钙/镁离子、硫酸根离子浓度、实际水量及拟合系数n调节；步骤一得到的阴膜阴室25溶液通过第一阀门3进入阴膜沉淀单元4底部，经第一膜组件5过滤后被第一抽吸泵6投加至阳膜阳室26中；所述铝盐或偏铝酸盐，可使用但不限于偏铝酸钠或偏铝酸钙。所述钙化合物为氢氧化钙或氧化钙。
步骤三、第二级离子交换膜电解：阳膜电解单元13通电电解T小时，使阳膜阴室27溶液PH值为11.0～12.0，然后停止电解，开启第二抽吸泵18，将阳膜阳室26溶液放空至中和池19中；开启第二阀门14，将溶液放空至阳膜沉淀单元15，待完全放空后关闭第二阀门14，同时打开第三抽吸泵17，溶液经过第二膜组件16过滤后进入中和池19，待完全过滤后关闭第三抽吸泵17；电解过程中，通电时应保持溶液均质。电解过程可以实现自由切换序批式运行和连续运行方式。
步骤四、沉淀物回收：对阴膜沉淀单元4和阳膜沉淀单元15中的沉淀物分别进行收集；回收利用固体资源，淡化后的水资源可多用途回用。
阴膜阴室25的溶液流入阴膜沉淀单元4中发生固液分离，沉淀被收集储存，沉淀过程根据如下反应方程式：
2H2O→H2+2OH- (1)
Ca2++OH-+HCO3 -→CaCO3(s)+H2O (2)
Figure BDA0003286970950000065
Mg2++OH-→Mg(OH)2(s) (4)
阳膜阴室27的溶液流入阳膜沉淀单元15中发生固液分离，沉淀被收集储存，沉淀过程主要包含反应方程式(1)和反应方程式(4)，以及如下反应方程式：
Figure BDA0003286970950000066
所述钙化合物投加量，根据浓水中的钙/镁离子、硫酸根离子浓度及实际水量调节，通过拟合系数m加权反应方程式(4)的理论钙离子浓度计算实际投加量，拟合系数m通常为1.3～2.0，计算公式如下：
Figure BDA0003286970950000061
上式中，
P——钙化合物投加量(以钙计，Kg/m3)；
Figure BDA0003286970950000062
——阳膜阴室27初始硫酸根浓度(Kg/m3)；
Figure BDA0003286970950000063
——阳膜阴室27初始钙离子浓度(Kg/m3)；
Figure BDA0003286970950000064
——阳膜阴室27初始镁离子浓度(Kg/m3)；
m——拟合系数(1.3～2.0)。
所述铝盐投加量，根据浓水中的钙/镁离子、硫酸根离子浓度及实际水量调节，通过拟合系数m加权反应方程式(4)的理论铝离子浓度计算实际投加量，拟合系数n通常为1.5～2.0，计算公式如下：
Figure BDA0003286970950000071
上式中，
Q——铝盐投加量(以铝计，Kg/m3)；
Figure BDA0003286970950000072
——阳膜阴室27初始硫酸根浓度(Kg/m3)；
Figure BDA0003286970950000073
——阳膜阴室27初始铝离子浓度(Kg/m3)；
n——拟合系数(1.5～2.0)。
步骤五、中和池19出水储存：通过调节第二抽吸泵18和第三抽吸泵17的流量，使中水池内溶液的PH值为6～8之间。溶液经过步骤一到步骤四已被去除了大部分的二价离子，可在满足需求的情况下回用。
拟合系数m为1.3～2.0，拟合系数n为1.5～2.0。通过引入拟合系数m和n可以精确控制钙化合物和铝盐的投加量，以适应浓水实际水质和水量变化，保证出水中余铝和余钙浓度满足各地排放标准。
电解过程中，通电电流为50A/m2～200A/m2，电解时间为0.25h～1h，且阴膜电解单元2的电解时间和阳膜电解单元13的电解时间相等。如此设计，可实现第一级离子交换膜电解和第二级离子交换膜电解的同步序批式运行。
在膜组件内安装压力传感器5-6，实时检测跨膜压差变化，计算膜污染程度，当跨膜压差达到预定值后，停止过滤，整个膜电解装置进行自动清洗。必要时更换膜组件。清洗过程可采用调换电极的方式清洗，还可将膜组件取出，使用酸液、清洗剂、螯合物等药剂浸泡后再次使用。
当对整个膜电解装置进行自动清洗时，原水泵1停止进水，阴膜电解单元2正负极倒置，同时阳膜电解单元13正负极倒置；中和池19中的溶液通过回流泵进入阴膜阳室24和阴膜阴室25，通电电解，调节电流使阴膜阴室25溶液PH值为2～3之间，此时电解时间T1小时，重复步骤二至步骤三，当膜组件的跨膜压差下降到指定数值后，停止清洗。
正常过滤过程中，膜电解装置里会形成酸性和碱性环境，在碱性环境下离子转化为固体颗粒粘附于反应器内壁上；在清洗过程中，将中和池19出水代替纳滤/反渗透浓水加入阴膜阴室25和阴膜阳室24中，并调换电极，将电极置换后，以同样的方式运行时，原来的反应路径里面酸性的环境会变成碱性，碱性的环境会变成酸性。原来在滤膜5-4上或者各反应器内在碱性环境下残留的固体颗粒会在清洗过程中的酸性环境中被重新溶解，实现了无药剂投加的原位清洗过程。
具体实施方式二：结合图1～3说明本实施方式，一种上述膜电解装置的使用方法，它包括如下步骤：
步骤一、第一级离子交换膜电解：纳滤浓水通过启动原水泵1向阴膜阳室24和阴膜阴室25内加入等量的待处理浓水后通电电解，使用200A/m2的电流密度，观察电压与电流的关系，当电压与电流比值随时间不再增加且阴膜阳室24内溶液的PH值处于2.5时，设定此时的电解时间为0.25h小时，停止电解，得到阴膜阳室24溶液及阴膜阴室25溶液；
步骤二、中间过程：阴膜阳室24溶液通过阴膜阳室24底部管道进入管道混合器8，同时钙化合物母液箱9通过第一加药泵10向管道混合器8内加入钙化合物，钙化合物投加量根据浓水中的钙/镁离子、硫酸根离子浓度、实际水量以及拟合系数m(1.5)调节，而后铝盐母液药箱11通过第二加药泵12管阳膜阴室27内投加铝盐或偏铝酸盐，铝盐或偏铝酸的投加量根据钙/镁离子、硫酸根离子浓度、实际水量及拟合系数n(1.5)调节；步骤一得到的阴膜阴室25溶液通过第一阀门3进入阴膜沉淀单元4底部，经第一膜组件5过滤后被第一抽吸泵6投加至阳膜阳室26中；
步骤三、第二级离子交换膜电解：阳膜电解单元13使用100A/m2的电流密度通电电解0.25h，使阳膜阴室27溶液PH值为11.0～12.0，然后停止电解，开启第二抽吸泵18，将阳膜阳室26溶液放空至中和池19中；开启第二阀门14，将溶液放空至阳膜沉淀单元15，待完全放空后关闭第二阀门14，同时打开第三抽吸泵17，溶液经过第二膜组件16过滤后进入中和池19，待完全过滤后关闭第三抽吸泵17；
步骤四、沉淀物回收：对阴膜沉淀单元4和阳膜沉淀单元15中的沉淀物分别进行收集。
在膜组件内安装压力传感器5-6，实时检测跨膜压差变化，计算膜污染程度，当跨膜压差达到80kPa后，停止过滤，进行自动清洗，如果自动清洗后，跨膜压差仍然高于40kPa，取出膜组件进行化学清洗或更换膜组件。
当处理水量较大、需要装置连续运行时，装置中所有阀门均为常开状态，包括所有泵前后的阀门，所有泵均为运行状态，阴膜电解单元2电解时间为0.30h，阳膜电解单元13的电解时间为0.30h，第一电解器模块20的电流密度为200A/m2，第二电解器模块21的电流密度为100A/m2，输送泵7的流量、第一抽吸泵6的流量以及第三抽吸泵17的流量均相同。

Claims (10)

1.一种处理纳滤/反渗透浓水的膜电解装置，其特征在于：它包括原水泵(1)、阴膜电解单元(2)、阴膜沉淀单元(4)、第一膜组件(5)、第一抽吸泵(6)、输送泵(7)、管道混合器(8)、钙化合物母液箱(9)、第一加药泵(10)、铝盐母液药箱(11)、第二加药泵(12)、阳膜电解单元(13)、阳膜沉淀单元(15)、第二膜组件(16)、第二抽吸泵(18)、第三抽吸泵(17)、中和池(19)、第一电解器模块(20)、第二电解器模块(21)、阴离子交换膜(28)及阳离子交换膜(29)，其中所述阴膜电解单元(2)包括分隔设置在阴离子交换膜(28)两侧的阴膜阳室(24)及阴膜阴室(25)，所述阳膜电解单元(13)包括分隔设置在阳离子交换膜(29)两侧的阳膜阳室(26)及阳膜阴室(27)，所述阴膜阳室(24)内、所述阴膜阴室(25)内、所述阳膜阳室(26)内以及所述阳膜阴室(27)内均设置有PH检测模块(22)；
浓水通过原水泵(1)分别连通至阴膜阳室(24)及阴膜阴室(25)；
阴膜阴室(25)的底部与阴膜沉淀单元(4)的底部通过管道及第一阀门(3)连接，阴膜阳室(24)的底部通过管道和输送泵(7)连接至管道混合器(8)，所述管道混合器(8)与阳膜阴室(27)的底部通过管道连通；
阴膜沉淀单元(4)的底部通过管道、第一膜组件(5)及第一抽吸泵(6)连接至阳膜阳室(26)；
阳膜阳室(26)的底部通过管道及第二抽吸泵(18)连接至中和池(19)；
阳膜阴室(27)底部与阳膜沉淀单元(15)顶部通过管道及第二阀门(14)连接；
阳膜沉淀单元(15)的底部通过管道、第二膜组件(16)及第三抽吸泵(17)连接至中和池(19)；
钙化合物母液箱(9)通过管道及第一加药泵(10)连接至管道混合器(8)；
铝盐母液药箱(11)通过管道及第二加药泵(12)连接至阳膜阴室(27)的顶部；
第一电解器模块(20)的两个第一电极板(20-1)分别浸没于阴膜阳室(24)和阴膜阴室(25)中，第二电解器模块(21)的两个第二电极板(21-1)分别浸没于阳膜阳室(26)和阳膜阴室(27)中。
2.根据权利要求1所述的一种处理纳滤/反渗透浓水的膜电解装置，其特征在于：所述第一膜组件(5)包括玻璃钢外壳(5-1)、连通设置在玻璃钢外壳(5-1)两端的进水管(5-2)和出水管(5-3)以及设置在玻璃钢外壳(5-1)内的滤膜(5-4)，玻璃钢外壳(5-1)上靠近出水管(5-3)的一端部开设有排泥口(5-5)，所述出水管(5-3)上设置有压力传感器(5-6)，第一膜组件(5)与第二膜组件(16)结构相同。
3.根据权利要求1或2所述的一种处理纳滤/反渗透浓水的膜电解装置，其特征在于：第一膜组件(5)的膜渗透性高于5L/(m2·h·bar)，第二膜组件(16)的膜渗透性高于5L/(m2·h·bar)。
4.根据权利要求1所述的一种处理纳滤/反渗透浓水的膜电解装置，其特征在于：阴膜电解单元(2)、阳膜电解单元(13)及中和池(19)均设置有溢流管和放空管。
5.根据权利要求2所述的一种处理纳滤/反渗透浓水的膜电解装置，其特征在于：滤膜(5-4)的膜平均孔径为0.01μm～1μm。
6.一种上述权利要求1～5中任一膜电解装置的使用方法，其特征在于：它包括如下步骤：
步骤一、第一级离子交换膜电解：纳滤浓水通过启动原水泵(1)向阴膜阳室(24)和阴膜阴室(25)内加入等量的待处理浓水后通电电解，观察电压与电流的关系，当电压与电流比值随时间不再增加且阴膜阳室(24)内溶液的PH值处于2～4时，设定此时的电解时间为T小时，停止电解，得到阴膜阳室(24)溶液及阴膜阴室(25)溶液；
步骤二、中间过程：阴膜阳室(24)溶液通过阴膜阳室(24)底部管道进入管道混合器(8)，同时钙化合物母液箱(9)通过第一加药泵(10)向管道混合器(8)内加入钙化合物，钙化合物投加量根据浓水中的钙/镁离子、硫酸根离子浓度、实际水量以及拟合系数m调节，而后铝盐母液药箱(11)通过第二加药泵(12)向阳膜阴室(27)内投加铝盐或偏铝酸盐，铝盐或偏铝酸的投加量根据钙/镁离子、硫酸根离子浓度、实际水量及拟合系数n调节；步骤一得到的阴膜阴室(25)溶液通过第一阀门(3)进入阴膜沉淀单元(4)底部，经第一膜组件(5)过滤后被第一抽吸泵(6)投加至阳膜阳室(26)中；
步骤三、第二级离子交换膜电解：阳膜电解单元(13)通电电解T小时，使阳膜阴室(27)溶液PH值为11.0～12.0，然后停止电解，开启第二抽吸泵(18)，将阳膜阳室(26)溶液放空至中和池(19)中；开启第二阀门(14)，将溶液放空至阳膜沉淀单元(15)，待完全放空后关闭第二阀门(14)，同时打开第三抽吸泵(17)，溶液经过第二膜组件(16)过滤后进入中和池(19)，待完全过滤后关闭第三抽吸泵(17)；
步骤四、沉淀物回收：对阴膜沉淀单元(4)和阳膜沉淀单元(15)中的沉淀物分别进行收集；
步骤五、中和池(19)出水储存：通过调节第二抽吸泵(18)和第三抽吸泵(17)的流量，使中水池内溶液的PH值为6～8之间。
7.根据权利要求6所述的膜电解装置的使用方法，其特征在于：拟合系数m为1.3～2.0，拟合系数n为1.5～2.0。
8.根据权利要求7所述的膜电解装置的使用方法，其特征在于：电解过程中，通电电流为50A/m2～200A/m2，电解时间为0.25h～1h，且阴膜电解单元(2)的电解时间和阳膜电解单元(13)的电解时间相等。
9.根据权利要求6所述的膜电解装置的使用方法，其特征在于：在膜组件内安装压力传感器(5-6)，实时检测跨膜压差变化，计算膜污染程度，当跨膜压差达到预定值后，停止过滤，整个膜电解装置进行自动清洗。
10.根据权利要求9所述的膜电解装置的使用方法，其特征在于：当对整个膜电解装置进行自动清洗时，原水泵(1)停止进水，阴膜电解单元(2)正负极倒置，同时阳膜电解单元(13)正负极倒置；中和池(19)中的溶液通过回流泵进入阴膜阳室(24)和阴膜阴室(25)，通电电解，调节电流使阴膜阴室(25)溶液PH值为2～3之间，此时电解时间T1小时，重复步骤二至步骤三，当膜组件的跨膜压差下降到指定数值后，停止清洗。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116655056A (zh) * 2023-07-04 2023-08-29 粤海水资源工程研究中心(广东)有限公司 两段式浓水处理的少药自调控式纳滤耦合系统及使用方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06262172A (ja) * 1993-03-12 1994-09-20 Asahi Glass Co Ltd 造水プロセス
US20010030129A1 (en) * 2000-03-02 2001-10-18 Asahi Glass Company, Limited Method for producing deionized water
US20060219574A1 (en) * 2005-04-05 2006-10-05 Rahman Sleem U Integrated electrolytic-electrodialytic apparatus and process for recovering metals from metal ion-containing waste streams
JP2009095821A (ja) * 2007-09-28 2009-05-07 Asahi Kasei Chemicals Corp 塩水の処理方法
JP2010036173A (ja) * 2008-08-08 2010-02-18 Japan Organo Co Ltd 水処理システム及び水処理方法
CN208429966U (zh) * 2017-12-28 2019-01-25 江苏久吾高科技股份有限公司 一种废盐水的处理装置
CN110282707A (zh) * 2019-06-28 2019-09-27 武汉大学 一种脱硫废水资源化电渗析装置
KR20210083570A (ko) * 2019-12-27 2021-07-07 서울대학교산학협력단 다중채널 배터리 탈염시스템

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06262172A (ja) * 1993-03-12 1994-09-20 Asahi Glass Co Ltd 造水プロセス
US20010030129A1 (en) * 2000-03-02 2001-10-18 Asahi Glass Company, Limited Method for producing deionized water
US20060219574A1 (en) * 2005-04-05 2006-10-05 Rahman Sleem U Integrated electrolytic-electrodialytic apparatus and process for recovering metals from metal ion-containing waste streams
JP2009095821A (ja) * 2007-09-28 2009-05-07 Asahi Kasei Chemicals Corp 塩水の処理方法
JP2010036173A (ja) * 2008-08-08 2010-02-18 Japan Organo Co Ltd 水処理システム及び水処理方法
CN208429966U (zh) * 2017-12-28 2019-01-25 江苏久吾高科技股份有限公司 一种废盐水的处理装置
CN110282707A (zh) * 2019-06-28 2019-09-27 武汉大学 一种脱硫废水资源化电渗析装置
KR20210083570A (ko) * 2019-12-27 2021-07-07 서울대학교산학협력단 다중채널 배터리 탈염시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116655056A (zh) * 2023-07-04 2023-08-29 粤海水资源工程研究中心(广东)有限公司 两段式浓水处理的少药自调控式纳滤耦合系统及使用方法

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