CN114212859B - 一种两段电化学交联电渗析脱盐处理系统及其应用 - Google Patents
一种两段电化学交联电渗析脱盐处理系统及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114212859B CN114212859B CN202111509801.7A CN202111509801A CN114212859B CN 114212859 B CN114212859 B CN 114212859B CN 202111509801 A CN202111509801 A CN 202111509801A CN 114212859 B CN114212859 B CN 114212859B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- anode
- cathode
- water
- membrane
- stage electrochemical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 title claims abstract description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 111
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 93
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 claims description 26
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 abstract description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 7
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 4
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- -1 and at the same time Substances 0.000 description 3
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 description 3
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000026058 directional locomotion Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/463—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrocoagulation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
- C02F1/4693—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/10—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from quarries or from mining activities
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
- C02F2201/461—Electrolysis apparatus
- C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
- C02F2201/46115—Electrolytic cell with membranes or diaphragms
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明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。
Description
技术领域
本发明属于绿色环保型工业水处理工艺技术领域，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。
背景技术
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-二级处理-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。
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。
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-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。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种两段电化学交联电渗析脱盐处理系统，基于本发明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。
本发明为达到其目的，提供如下技术方案：
本发明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；
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。
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。
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。
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。
进一步的，各个管线上均设有阀门。
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。
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。
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。
本发明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，
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；
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；
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。
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。
本发明通过对传统的双极膜电渗析装置进行改良，发明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，基于本发明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。
本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
(1)本发明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-沉淀-超滤-反渗透-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。
(2)本发明将电化学、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，对比公开发明专利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。
(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；
(4)本发明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
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。
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。
图3为实施例和对比例的COD去除率、油类去处理对比结果。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容并不仅仅局限于以下实施例。本发明为基于现有的双极膜电渗析装置进行改良而形成，文中未特别说明之处，本领域技术人员均可以通过其掌握的现有技术、公知常识或常规技术手段能知晓或理解，对此不再一一赘述。
如图1所示，本发明提供的两段电化学交联电渗析脱盐处理系统，包括两段电化学交联电渗析脱盐处理单元1。两段电化学交联电渗析脱盐处理单元1包括相对设置的外侧阳极2和外侧阴极9，在外侧阳极2和外侧阴极9之间的区域，由外侧阳极2至外侧阴极9的方向依次设有第一双极膜3、阳离子交换膜4、内侧阴极5、内侧阳极6、阴离子交换膜7、第二双极膜8。其中，内侧阴极5为网孔状阴极，内侧阳极6为网孔状阳极，较佳的，内侧阳极6采用网孔状的Al阳极，内侧阴极5采用网孔状的Ti阴极。如图1所示，两段电化学交联电渗析脱盐处理单元1中的阴极、阳极呈交替间隔布置。
外侧阳极2和第一双极膜3之间构成阳极电极室区域A，阳离子交换膜4和阴离子交换膜7之间构成二段电化学反应区域(或称为脱盐室)C，第二双极膜8和外侧阴极9之间构成阴极电极室区域E。
阳极电极室区域A、二段电化学反应区域C和阴极电极室区域E的两端各自分别设有进水口和出水口，具体的，进水口和出水口分别设于两个相对的端面上。第一双极膜3和阳离子交换膜4之间的区域B设有酸排出口，第二双极膜8和阴离子交换膜7之间的区域设有碱排出口，具体的，酸排出口和碱排出口设在和出水口同侧的两段电化学交联电渗析脱盐处理单元1的端面上。
其中，进水口通过进水管线13与原水容纳池11的原水出口相连通，进水管线13上设有泵12。原水容纳池11用于容纳待处理的原水，例如高矿化度矿井水。出水口通过循环管线14与原水容纳池11的进口相连通。二段电化学反应区域C的出水口还与外排管路10连通，从而用于直接向系统外满足淡水指标要求的淡水。具体的，在各个管线(或管路)上均设有阀门(图中未示出)，用于调控各个管线的通断。
具体的，酸排出口通过管线15与酸室相连通，碱排出口通过管线16与碱室相连通。
在一些实施方式中，两段电化学交联电渗析脱盐处理系统可以包括多个(例如1-5个)串联的两段电化学交联电渗析脱盐处理单元1。
本发明的两段电化学交联电渗析脱盐处理系统，将电化学和双极膜电渗析技术有机结合在一起。其中的内侧阴极5为网孔状阴极，内侧阳极6为网孔状阳极，可以使水溶液和膜堆联通，在双极膜膜堆内侧形成第二段电化学反应室C，起到电絮凝降污除油作用。本发明中的外侧阳极2和外侧阴极9可以采用本领域常规允许使用的相应材料，所用材料没有特别限制，例如外侧阳极2可以为形稳态电极(DSA)中的任一种，也可以是Ti电极、不锈钢电极或BDD电极；外侧阴极9可以为不锈钢或其他金属材料(例如Ti电极)。阴离子交换膜7或阳离子交换膜4可以选自均相膜和异相膜中的任意一种，优选为耐污性强的均相膜材料，可以从市售产品中选择具有相应功能特性的膜材料。如本领域技术人员所知晓的，双极膜为阳离子交换层和阴离子交换层构成的复合膜，第一双极膜3和第二双极膜8可以采用本领域市售产品。本发明所涉及的外侧阴极9、外侧阳极2、内侧阳极6、内侧阴极5、阳离子交换膜7、阴离子交换膜4、第一双极膜3和第二双极膜8均可以直接采用现有市售相应材料。
本发明提供的如上文所述的两段电化学交联电渗析脱盐处理系统特别适用废水的处理，特别是高盐度废水，例如用于高矿化度矿井水经预处理后产生的浓水(TDS＞80g/L)的处理。基于此，本发明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废水处理的方法。
通过将容纳在原水容纳池11中的高盐废水(即原水，例如为高矿化度矿井水经预处理后的浓水，TDS＞80g/L)经泵12同时进入阳极电极室区域A、二段电化学反应区域C和阴极电极室区域E，具体的，即由阳极电极室区域A、二段电化学反应区域C和阴极电极室区域E的进水口通入两段电化学交联电渗析脱盐处理单元1内进行处理。由出水口输出的水经循环管线14循环回原水容纳池11，并在两段电化学交联电渗析脱盐处理单元1内形成循环水流。在第一双极膜3和阳离子交换膜4之间的区域B得到的酸液经酸排出口由管线15排出至下游的酸室；在第二双极膜8和阴离子交换膜7之间的区域D得到的碱液经碱排出口由管线16排出至下游的碱室。
在两段电化学交联电渗析脱盐处理单元1内，最外侧的电催化氧化反应(即一段电化学反应)、双极膜电渗析反应和膜堆内侧的电絮凝反应(即二段电化学反应)同步进行，在双极膜3、8，阳离子交换膜4及阴离子交换膜7的选择透过作用下，形成淡水出液、酸液和碱液。具体地，原水中的盐类(MX)和油类、COD类污染物分别进入阳极电极室区域A、二段电化学反应区域C和阴极电极室区域E，在外侧阳极2和外侧阴极9的电化学氧化作用下，有机物等COD可发生化学降解转化为小分子污染物和H2O，在内侧阴极5和内侧阳极6的电絮凝反应下，油类污染物可进一步去除，且小分子污染物会发生絮凝作用，吸附在阳离子交换膜4和阴离子交换膜7表面无法透过，在循环水流的作用下被冲洗、循环去除，可有效的缓解膜孔堵塞；在双极膜电渗析体系下，盐类(MX)在阴离子交换膜7和阳离子交换膜4的作用下，阳离子(M+)在电场的离子定向移动过程中向右侧阴极区域流动，阴离子(X-)则向另一侧移动并透过膜，同时在双极膜(阳离子交换层和阴离子交换层复合膜)3、8在电场下水被分解成氢离子和氢氧根离子，进而形成HX酸和MOH碱，HX酸(简称酸)和MOH碱(简称碱)经图1中的B、D区域(即第一双极膜3和阳离子交换膜4之间的区域和第二双极膜8和阴离子交换膜7之间的区域)排出，实现盐类物质的进一步分离。
在处理过程中，可以检测二段电化学反应区域C的出水口排出的水的质量，当满足预设的排水要求时(例如预设当二段电化学反应区域C的出水盐度降低到某一值时，即可排出至系统外，而不循环回原水容纳池)，可以将二段电化学反应区域C的出水口排出的水直接通过外排管路10排出至系统外。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但是本发明的保护范围不局限于下述实施例，实际实施过程中，电压、电流、极板的电流密度、循环处理时间、料液流速等条件仅为一种实施方式，在实际应用中，本领域技术人员可以根据水质水量情况而具体确定相应参数。
实施例和对比例：
实验所用原水取自陕西某高矿化度矿井水浓水，总盐(TDS)为85g/L，COD为6800mg/L。
本发明实施例中采用本发明设计的两段电化学交联电渗析脱盐系统，具体示意图如图1所示，关于结构描述可参照上文描述，不再赘述。对比例中所用脱盐系统和本发明实施例相比，不同仅在于未嵌入内侧阳极6和内侧阴极5。
外侧阳极采用DSA阳极(Ti-SnO2-Sb)，外侧阴极采用316L且表面喷砂处理的不锈钢阴极，阴、阳离子交换膜为抗污染型均相膜，内侧阳极采用多孔网状的Al阳极，内侧阴极采用多孔网状的不锈钢阴极。
原水以80L/h的循环流速同时进入阳极电极室区域、二段电化学反应区域和阴极电极室区域，施以30V、30mA/cm2的电流密度条件下，本发明实施例的两段电化学交联电渗析脱盐系统和对比例的脱盐系统分别反应10h后，如图2所示，本发明实施例与对比例的电解盐速率分别为950g/m2·h、762g/m2·h，产酸速率分别是420g/m2·h、425g/m2·h，产碱速率分别是388g/m2·h、320g/m2·h。参见图3，本发明实施例的两段电化学交联电渗析脱盐处理系统的COD去除率和油类去除率的表现均优于对比例未嵌入电化学模块的双极膜电渗析系统。图2、图3中，“未嵌入电化学的双极膜电渗析体系”代表“对比例”的相应结果。
本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可对本发明做出一些修改或调整。这些修改或调整也应当在本发明权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
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，其特征在于，各个管线上均设有阀门。
6.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。
7.根据权利要求1-6任一项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。
8.根据权利要求1-6任一项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。
9.利用权利要求1-8任一项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，其特征在于，
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；
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；
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。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111509801.7A CN114212859B (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 一种两段电化学交联电渗析脱盐处理系统及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111509801.7A CN114212859B (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 一种两段电化学交联电渗析脱盐处理系统及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114212859A CN114212859A (zh) | 2022-03-22 |
| CN114212859B true CN114212859B (zh) | 2023-11-03 |
Family
ID=80700891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111509801.7A Active CN114212859B (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 一种两段电化学交联电渗析脱盐处理系统及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114212859B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110270225B (zh) * | 2018-03-13 | 2023-04-07 | Bl 科技公司 | 用于高浓度酸或碱生产的多级双极电渗析系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105271481A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-01-27 | 福州一化化学品股份有限公司 | 一种双单元共阴极处理含盐废水同时回收酸碱的电解槽 |
| CN105329988A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-02-17 | 福建创源环保有限公司 | Fenton法结合双极膜技术处理高盐工业废水电解槽 |
| CN110902895A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-03-24 | 重庆大学 | 一种垃圾渗滤液中氨氮去除与回收的电化学膜分离方法 |
| CN112960741A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-15 | 江苏省环境科学研究院 | 一种电催化氧化-电渗析耦合处理系统及应用 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102449197B (zh) * | 2009-06-05 | 2014-08-13 | 阿克佐诺贝尔化学国际公司 | 使用氰化物盐制备化学品的电化学方法 |
| US10406270B2 (en) * | 2015-12-31 | 2019-09-10 | Baxter International Inc. | Devices for urea electrolysis with combination electrodialysis and urea oxidation cell and methods of using same |
-
2021
- 2021-12-10 CN CN202111509801.7A patent/CN114212859B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105271481A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-01-27 | 福州一化化学品股份有限公司 | 一种双单元共阴极处理含盐废水同时回收酸碱的电解槽 |
| CN105329988A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-02-17 | 福建创源环保有限公司 | Fenton法结合双极膜技术处理高盐工业废水电解槽 |
| CN110902895A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-03-24 | 重庆大学 | 一种垃圾渗滤液中氨氮去除与回收的电化学膜分离方法 |
| CN112960741A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-15 | 江苏省环境科学研究院 | 一种电催化氧化-电渗析耦合处理系统及应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114212859A (zh) | 2022-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sevda et al. | Microbial desalination cells as a versatile technology: functions, optimization and prospective | |
| US10214433B2 (en) | Brine treatment scaling control system and method | |
| CN204727706U (zh) | 一种废水深度处理用的膜电耦合系统 | |
| CN112209540A (zh) | 一种高盐高cod废水的零排放耦合工艺 | |
| SG177777A1 (en) | Super advanced sewage treatment method and device | |
| CN114212859B (zh) | 一种两段电化学交联电渗析脱盐处理系统及其应用 | |
| Ziaedini et al. | Performance assessment of the stacked microbial desalination cells with internally parallel and series flow configurations | |
| CN102145949B (zh) | 一种制革深度处理废水循环利用装置及其方法 | |
| WO2016201563A1 (en) | Process and system for removing ammonium from wastewater | |
| CN111233219A (zh) | 一种冶金企业浓盐水回收利用的处理方法 | |
| Odunlami et al. | Microbial desalination cell technique-A review | |
| CN110550802A (zh) | 一种高盐水溶液零排放处理系统及方法 | |
| CN207210198U (zh) | 多维电解mbr污水处理设备 | |
| CN110683687A (zh) | 一种中水水质的改善方法和装置 | |
| CN210122533U (zh) | 含盐废水的处理系统 | |
| CN114873816A (zh) | 一种磷酸盐废水零排放处理系统 | |
| CN1273210C (zh) | 节省酸用量的电透析装置及方法 | |
| CN109824168B (zh) | 含氮浓盐废水处理装置 | |
| CN113371895A (zh) | 油气田采出水资源化处理的工艺方法及系统 | |
| CN113912226A (zh) | 高含盐废水的处理方法及其应用 | |
| CN111620502A (zh) | 印染废水纳滤产水碱回收的方法及装置 | |
| CN114656074B (zh) | 基于多级多段双极膜的煤化工高盐废水处理系统和方法 | |
| CA2941617C (en) | Process and system for removing ammonium from wastewater | |
| CN115448549B (zh) | 一种零排放处理系统及方法 | |
| CN110028193B (zh) | 废水资源化系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |