CN114890512B - 一种基于电驱动膜的含锂废水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于电驱动膜的含锂废水处理系统及方法，该含锂废水处理系统包括至少一个电驱动膜装置，电驱动膜装置通过电极组件向废水施加电场，并基于不同类型膜组件的间隔交替配置使得带电离子在定向迁移过程中能够穿过相应膜组件或被相对膜组件所阻隔，其中，多级电驱动膜装置之间能够以串联和/或并联的方式连接，任一电驱动膜装置内能够包含多段电渗析单元，多级电驱动膜装置之间和/或之内的配置方式能够基于采样单元对含锂废水处理系统运行过程中特征参数进行实时监测得到的监测数据进行调整。该含锂废水处理方法能够配置如上含锂废水处理系统，并在运行过程中基于采样单元的监测对电驱动膜装置的配置方式进行调节。

Description

一种基于电驱动膜的含锂废水处理系统及方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种基于电驱动膜的含锂废水处理系统及方法。

背景技术

近年来，随着石化、电力、冶金、煤化工等行业的快速发展，工业生产过程中产生的成分复杂的废水量逐年增加，这些废水如何进行处置和利用的问题受到广泛的重视。在进行废水处理时，除了可对水资源进行回收以获取纯度较高的净水之外，还可以对废水夹杂的大量盐类物质中的各种离子进行针对性的回收，以实现废弃资源的高效利用。例如，对于含有锂离子的废水进行锂离子的回收利用，以弥补锂盐行业高速发展下的资源缺口。

目前反渗透技术用于处理废水发展比较快，但是反渗透处理的分离效果有限，且通过蒸发结晶回收其中所含盐类的成本过高。另外反渗透膜元件容易被有机物污染，趋于饱和的无机盐钙、镁化合物易在膜面发生结垢问题，从而影响反渗透膜元件的使用寿命，降低过滤效果。现有技术公开了采用电驱动膜进行污水处理的系统及方法，以弥补反渗透处理的不足，例如：

CN105384300B公开了一种多级电驱动离子膜处理高含盐废水的方法，所述方法通过对高含盐废水进行预处理后再进行反渗透过滤和电驱动离子膜分离处理以高效率地回收脱盐水，其中所述预处理过程通过沉淀和/或絮凝吸附作用以除去高含盐废水中的重金属离子、硬度离子和有机物质并调节pH，得到预处理后的浓水，所述反渗透过滤过程通过中压反渗透过滤和高压反渗透过滤以对所述预处理后的浓水进行初步减量化处理以得到中度浓水，所述电驱动离子膜分离过程通过一级电驱动膜处理程序、二级电驱动膜处理程序和三级电驱动膜处理程序以对所述中度浓水进行深度浓缩以得到高浓水从而便于蒸发结晶回收盐类。该发明对水和盐类的回收率高，成本低。

CN215440035U公开了一种石油化工含盐废水深度处理资源化回收利用装置。所述的石油化工含盐废水深度处理资源化回收利用装置，包括：调节池、气浮池、机械搅拌装置、机械过滤装置、超滤装置、软化装置、反渗透装置、纳滤装置、电驱动膜装置系统、分离器、离心机等，将高含盐废水预处理装置，浓缩分盐装置，再浓缩结晶出盐装置结合。该实用新型提供一种石油化工含盐废水深度处理资源化回收利用装置，实现废水零排放、盐的资源化、产水回用化，提升水资源利用率，节能减排，实现企业绿色可持续发展，做到高效环保水处理。

但现有技术均着眼于整体的水处理工艺流程，基于工艺流程中不同装置的逐步处理以实现溶质与溶剂的分离，从而分别完成水资源与盐类资源的回收利用。然而对于最影响分离效果的电驱动膜装置的内部构造及其控制方法没有涉及，使得无法对电驱动膜装置进行精确地监测及调控，从而可能因未及时解决极化与沉淀等问题而影响最终分离效果。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种基于电驱动膜的含锂废水处理系统及方法，以解决现有技术存在的技术问题。

本发明公开了一种基于电驱动膜的含锂废水处理系统，其包括至少一个电驱动膜装置，电驱动膜装置可在施加电场的作用下使废水中的带电离子进行定向迁移；采样单元，能够在含锂废水处理系统中对至少包括电驱动膜装置的各装置的特征参数进行采集，电驱动膜装置通过电极组件向废水施加电场，并基于不同类型膜组件的间隔交替配置使得带电离子在定向迁移过程中能够穿过相应膜组件或被相对膜组件所阻隔，其中，多级电驱动膜装置之间能够以串联和/或并联的方式连接，任一电驱动膜装置内能够包含多段电渗析单元，多级电驱动膜装置之间和/或之内的配置方式能够基于采样单元对含锂废水处理系统运行过程中特征参数进行实时监测得到的监测数据进行调整。

根据一种优选实施方式，多级电驱动膜装置能够包括电驱动膜一级装置、电驱动膜二级装置和电驱动膜三级装置，其中，电驱动膜二级装置可与电驱动膜三级装置以相对并联的方式串联在电驱动膜一级装置的工艺流程相对下游。

根据一种优选实施方式，电驱动膜一级装置能够通过将膜组件配置为一价阳离子选择透过膜和一价阴离子选择透过膜的方式分别在浓水室和淡水室获得一价阳离子与一价阴离子形成的盐类的一级浓水和含有高价阳离子和/或高价阴离子的盐类的一级淡水。

根据一种优选实施方式，电驱动膜一级装置经过分离得到的一级浓水和一级淡水能够分别进入电驱动膜二级装置和电驱动膜三级装置中，其中，电驱动膜二级装置和/或电驱动膜三级装置的浓水室能够以相比于淡水室具有更高压力的方式设置。

根据一种优选实施方式，电驱动膜装置能够配置有用于支撑膜组件的隔板组件，隔板组件与膜组件和电极组件能够被夹紧组件可拆卸地固定为整体，其中，隔板组件配置有抗拉伸性能优于膜组件的多孔保护元件，以防止膜组件变形受损。

根据一种优选实施方式，电极组件能够通过PLC控制器与电源连接，以通过PLC控制器进行电极组件的极向倒换，其中，电极组件在进行极向倒换时，PLC控制器能够对连通于电驱动膜装置的进出口的管路进行控制切换。

根据一种优选实施方式，电驱动膜装置中的多段电渗析单元能够分别独立配置和/或以相邻两段电渗析单元共用同一个电极组件的方式配置，其中，电驱动膜装置中任一电渗析单元的电极组件在进行极向倒换时，PLC控制器能够基于电驱动膜装置内的配置方式确定其他电渗析单元的调节方式。

根据一种优选实施方式，电极组件的极向倒换、电极组件的电流大小调控和/或电渗析单元的停用酸洗至少是基于采样单元在设定的数据传输的间隔周期下监测得到的监测数据而进行的，其中，数据传输的间隔周期是基于第一阈值而变化的，第一阈值是针对于不同的特征参数基于经验和/或数据库而设定初始值并基于实时数据适应性调整的带有时间属性的单位变化值。

根据一种优选实施方式，含锂废水处理系统在电驱动膜装置的工艺流程相对上游能够配置有前序分离装置，以保证电驱动膜装置的进水水质，其中，前序分离装置包括但不限于预处理装置、微滤装置、纳滤装置、反渗透装置中的一种或多种。

本发明还公开了一种基于电驱动膜的含锂废水处理方法，该含锂废水处理方法可采用前述任一含锂废水处理系统，其中，该含锂废水处理方法至少包括：

配置至少一个电驱动膜装置，并在配置有多级电驱动膜装置时能够以串联和/或并联的方式连接，其中，任一电驱动膜装置能够由多段式电渗析单元连接而成；

引入废水并启动电驱动膜装置，在施加电场的作用下使得废水中的带电离子进行定向迁移，基于膜组件的选择透过性来分离不同的溶质粒子；

基于采样单元实时监测得到的监测数据，对各级电驱动膜装置之间和/或之内的配置方式以保证电驱动膜装置稳定运行的方式进行调节。

本发明的有益技术效果为：

本发明针对含锂废水处理过程中的电驱动膜装置在至少包括配置方式及调节控制等方面进行改进优化，以基于实时监测参数对电驱动膜装置进行灵活调节，进而提升含锂废水的电渗析分离效率和效果，从而至少保证了锂离子的综合回收效率。同时，相比于蒸发浓缩工艺，本发明采用更加节能的电渗析膜法浓缩工艺，能够以更低的能够完成锂离子的浓缩回收，从而降低了工艺运行成本。本发明的含锂废水处理系统及方法基于精密的监测和灵活的调整能够很好地适应于不同的废水处理情况，进一步地，还可通过配置不同的前序分离装置，以实现更多废水处理使用场景的应用。

附图说明

图1是本发明提供的一种优选实施方式的多级电驱动膜装置的简化模块连接关系示意图；

图2是本发明提供的一种优选实施方式的电驱动膜装置内部配置示意图；

图3是本发明提供的一种优选实施方式的电驱动膜装置运行特征参数图。

附图标记列表

1：电驱动膜装置；2：电渗析单元；3：膜组件；4：电极组件；11：电驱动膜一级装置；12：电驱动膜二级装置；13：电驱动膜三级装置。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

图1是本发明提供的一种优选实施方式的多级电驱动膜装置1的简化模块连接关系示意图；图2是本发明提供的一种优选实施方式的电驱动膜装置1内部配置示意图，其中，无阴影的膜组件3可以是阳离子膜，有阴影的膜组件3可以是阴离子膜；图3是本发明提供的一种优选实施方式的电驱动膜装置运行特征参数图。

实施例1

本发明提供了一种基于电驱动膜的含锂废水处理系统，该系统至少包括电驱动膜装置1，其中，电驱动膜装置1可至少包括膜组件3、隔板组件、电极组件4和夹紧组件，以通过夹紧组件使膜组件3、隔板组件、电极组件4固定成一个整体。优选地，膜组件3可选用对离子具有选择透过性的电驱动膜，以使得电驱动膜可允许部分离子透过而不允许其他离子及颗粒较大的胶体粒子透过，其中，膜组件3可根据其能够透过的离子类型而被分为阴离子膜和阳离子膜。优选地，膜组件3的阴离子膜和阳离子膜可呈交错排布的方式设置，使得废水中的阴阳离子能够基于电极组件4的电场作用做定向迁移运动，并在穿过与之相应的膜组件3的同时被与之相对的膜组件3所阻挡，使得在任意两个相邻膜组件3之间呈现阴阳离子双向阻挡的情形时构建出浓水室，在任意两个相邻膜组件3之间呈现阴阳离子双向穿过的情形时构建出淡水室，并基于膜组件3的交错排布使得浓水室与淡水室也是交替分布的。进一步地，隔板组件能够用于对膜组件3进行支撑，并与膜组件3一同用于隔开浓水室和淡水室，其中，隔板组件上可配置有用于防止膜组件3变形受损的多孔保护元件，其抗拉伸性能优于膜组件3的抗拉伸性能，使得在相同压力下的多孔保护元件能够相对于膜组件3有更小的形变，从而降低了膜组件3因两侧压差过大而造成的形变受损，保证了浓水室和淡水室体积比的相对稳定。优选地，上述多孔保护元件可以是天然的麻纤维制成的织物。除了浓水室与淡水室之外，一侧为膜组件3一侧为电极组件4的空间可被配置为极水室，其中，浓水室、淡水室和极水室的进出水分别由不同的管道负责，以防止不同水质的进水或出水被混合。优选地，电极组件4可由布水头、多孔板、PVC边框构成。优选地，在电极组件4与隔板组件之间可配置有用于防止电驱动膜装置1漏水的情况发生。

根据一种优选实施方式，电驱动膜装置1能够以多级串联和/或并联的方式设置，其中，以串联形式连接的电驱动膜装置1能够使水体经过更多次的电渗析工序，从而提高出水水质；以并联形式连接的电驱动膜装置1能够提高整体的单位时间处理量，从而提高电渗析的水处理效率。多级电驱动膜装置1之间能够布设有多种可切换的连通管路，以使得至少可通过切换阀门等方式实现多级电驱动膜装置1之间连接关系的切换，从而能够及时对电驱动膜装置1整体的工作模式进行调整以适应于不同的电渗析分离情况。

优选地，含锂废水处理系统可配置有三个电驱动膜装置1，其中，电驱动膜二级装置12可与电驱动膜三级装置13以相对并联的方式串联在电驱动膜一级装置11的工艺流程相对下游。换言之，电驱动膜一级装置11的出水能够作为电驱动膜二级装置12和电驱动膜三级装置13的进水，其中，电驱动膜一级装置11的出水可包括一级浓水和一级淡水。优选地，电驱动膜一级装置11的膜组件3可配置为一价阳离子选择透过膜和一价阴离子选择透过膜以分离获得一价阳离子与一价阴离子形成的盐类的一级浓水和含有高价阳离子和/或高价阴离子的盐类的一级淡水，其中，电驱动膜一级装置11的膜组件3可采用Neosepta CMS一价阳离子选择性膜和Neosepta ACS一价阴离子选择性膜。进一步地，电驱动膜一级装置11输出的一级浓水和一级淡水能够分别进入电驱动膜二级装置12和电驱动膜三级装置13中，以进行二次电渗析工序。

优选地，在电驱动膜一级装置11与电驱动膜二级装置12之间和/或在电驱动膜一级装置11与电驱动膜三级装置13之间可配置有带有输送泵的中间水箱，以使得在输送泵的压力作用下将暂存于中间水箱内的一级浓水和/或一级淡水输送至电驱动膜二级装置12和/或电驱动膜三级装置13中。进一步地，电驱动膜二级装置12和/或电驱动膜三级装置13的浓水室能够以相比于淡水室具有更高压力的方式设置，其中，压力差可以为0.2～0.35MPa。优选地，在电驱动膜一级装置11、电驱动膜二级装置12和/或电驱动膜三级装置13的工艺流程相对上游可配置有精密过滤器，以防止悬浮于废水中的杂质对至少包括膜组件3在内的电驱动膜装置1各组件造成不良影响。

优选地，一级浓水通过电驱动膜二级装置12进一步浓缩以在浓水室获得至少包括高浓度氯化锂的二级浓水；一级淡水通过电驱动膜三级装置13进一步浓缩以在浓水室获得至少包括高浓度硫酸锂的三级浓水，其中，电驱动膜二级装置12和/或电驱动膜三级装置13的淡水室中导出的二级淡水和/或三级淡水可以至少部分地被返回至工艺流程的相对上游，以使得其可作为循环液对工艺流程中的溶剂进行补充，其余部分可进行水资源的回收，以获取纯度更高的净水。

进一步地，二级浓水和三级浓水能够分别对锂离子进行提取，使得锂离子能够至少通过沉淀等形式从浓水中分离出，从而实现锂离子的回收。

根据一种优选实施方式，每级电驱动膜装置1可分为若干电渗析单元2，其中，电渗析单元2能够以多段串联的方式构成电驱动膜装置1。优选地，不同段的电渗析单元2可采用不同的流通方式，例如，相邻段的电渗析单元2可基于相反的进出口设置，以使得采用串联方式连接的多段电渗析单元2可以便于废水在电驱动膜装置1中的流通。进一步地，多段电渗析单元2之间连接的管路能够配置为可切换式的，以便于对电渗析单元2配置方式的灵活调整。同一电驱动膜装置1配置有至少一个不与其他电渗析单元2同步进行分离工作的电渗析单元2，以使得在进行分离工作的任一电渗析单元2出现故障或堵塞等可能影响分离效果的非正常情况时，能够由未处于工作状态的电渗析单元2对非正常电渗析单元2进行替换，从而保证电驱动膜装置1的正常运行。

基于电驱动膜装置1的进出口设置方位可使得以串联方式连接的若干电渗析单元2能够具有相应的排列次序，更靠近于电驱动膜装置1进口的电渗析单元2可具有在前的位次序列，更靠近于电驱动膜装置1出口的电渗析单元2可具有在后的位次序列，且一旦电驱动膜装置1内的串联关系构建完成，水流在电驱动膜装置1内多个电渗析单元2的流通方向也随之确定，即从电驱动膜装置1进口流入的水流能够从在前位次序列的电渗析单元2流经在后位次序列的电渗析单元2后从电驱动膜装置1出口流出。

优选地，电驱动膜装置1的进出口能够与多个电渗析单元2实现可控制启闭的连通和/或不同电渗析单元2的进出口之间能够实现跨位次序列的连通，以使得在不改变电驱动膜装置1内水流大致流向的情况下可选择性地通断部分电渗析单元2，从而实现尤其是在电渗析分离任务调整或出现故障等情况下相应电渗析单元2的启用和停用。

进一步地，在电驱动膜装置1完成配置的情况下电渗析单元2的启用和停用不会影响其他处于工作状态的电渗析单元2的位次序列，即水流依然能够从前位次序列流向后位次序列，且在流通过程中遇到处于停用状态下的电渗析单元2时，能够通过跨位次序列的连通实现水流从处于前位次序列的电渗析单元2直接流至处于更后位次序列的电渗析单元2内，从而在不影响流动方向的情况下实现电渗析单元2的调配。

电渗析单元2调配模式的建立能够使得电驱动膜装置1中未处于工作状态的电渗析单元2能够及时地投入于电渗析分离工作中，而相应地，在当前处于工作状态的电渗析单元2中存在至少一个电渗析单元2可被停用，以使得电驱动膜装置1中依然能够保持至少一个电渗析单元2不与其他电渗析单元2同时处于工作状态。通常地，处于更前位次序列的电渗析单元2所接触到的水流中的杂质更多，因而更容易发生电驱动膜堵塞或破损等情况而影响分离效率，因此可在电渗析工作过程中将未处于工作状态的电渗析单元2替换需要被停用的电渗析单元2，其中，需要被停用的电渗析单元2可以是当前处于工作状态的若干电渗析单元2中位次序列位于最前的电渗析单元2或当前处于工作状态的若干电渗析单元2中连续工作时间达到预设工作时间阈值的电渗析单元2，即电渗析单元2能够基于对出水的采样结果、操作压力监测数据和/或预设工作时间阈值等影响因素进行停用操作。

通常地，随着电驱动膜装置1中水的解离而产生的氢氧根离子能够在电场作用下通过阴离子膜而进入浓水室中，使得浓水室中溶液的pH升高，进而出现碳酸钙、氢氧化镁等沉淀物。换言之，在阴离子膜的浓水室一侧可出现沉淀现象，相对地，在阳离子的淡水室一侧可出现极化现象。由于极化时水分子的大量解离，使得电极组件4产生的电场作用至少部分地被与脱盐无关地氢离子和氢氧根离子迁移所消耗，进而造成电流效率地降低。附着于膜组件3表面的沉淀物可形成水垢，使得膜组件3的有效面积减少并增大膜电阻，进而增加电能消耗，降低出水水质，对电驱动膜装置1的正常运行造成影响。

优选地，可通过控制电流的方式避免极化现象的发生，以减缓水垢的生成，其中，对于电流的控制需要在避免极化现象的同时保证分离效率。

优选地，可通过倒换电极组件4的方式使得浓水室和淡水室随之相应倒换，从而使得阴离子膜上附着的水垢可以处于溶解与沉积的相互交替的不稳定状态。进一步地，电极组件4可通过PLC控制器与电源实现电连接，其中，PLC控制器可基于控制信号实现电极组件4的极向自动倒换。随着电极组件4的倒换而同步倒换的浓水室和淡水室，其各自出水的管路可通过阀门切换连通关系，以使得电驱动膜装置1的浓水和淡水能够被正确地输送至相应的工艺流程相对下游，其中，管路阀门可配置为受PLC控制器调控的电磁阀，以使得在进行电极组件4倒换时，相应管路也能够随之完成切换。优选地，基于相邻的两段电渗析单元2的电极组件4配置方式的不同，电驱动膜装置1在对其中任一电渗析单元2的电极组件4进行倒换时，存在不同的倒换方式。例如，若相邻的两段电渗析单元2各自配置有独立的电极组件4，则电驱动膜装置1可直接对于特定的电渗析单元2进行电极组件4的倒换；若相邻的两段电渗析单元2在邻接处共用同一电极组件4，则电驱动膜装置1在对特定电渗析单元2进行电极组件4的倒换的同时，还需要对与其共用同一电极组件4的相邻电渗析单元2进行电极组件4的倒换，以保证每段电渗析单元2电场的正确配置。

优选地，可通过定期酸洗的方式对电驱动膜进行再生，以清除结垢，其中，酸洗过程可使用浓度为1～1.5％的盐酸溶液以进行循环清洗。进一步地，酸洗周期能够基于电渗析单元2分离过程的实际受影响情况而灵活调整。

优选地，对于被停用的电渗析单元2能够进行倒换、再生、替换或隔离等操作。可通过对电渗析单元2进行酸洗以实现电渗析单元2内电驱动膜的再生，从而清除附着在电驱动膜上的沉淀，使电渗析单元2在恢复初始的分离能力。对于电驱动膜已经破损或因其他结构损坏而不能通过再生等手段实现分离能力恢复的电渗析单元2，可通过管路的连接和切换将其他完好的电渗析单元2连入工艺流程中，以使得该电驱动膜装置1能够重新获得大致等同于先前的分离能力。对于不需要或不能够或不便于进行再生及更换的电渗析单元2，能够将其暂时从电渗析工作中隔离而出，直至适当的时机再将其重新投入使用，例如，对于已经达到预设工作时间阈值的电渗析单元2，尤其是该电渗析单元2处于相对靠后的位次序列的情况下，大多杂质被位次序列在前的其他电渗析单元2所分离，以使得该电渗析单元2依据达到预设工作时间阈值的标准而被停用但又不需要进行再生或替换操作时，就可以在后续的轮替中重新投入电渗析工作，同时也降低了反冲洗操作的频率以节约成本和减少资源消耗；再例如，对于分离能力有所下降的尤其是处于相对靠前的位次序列的电渗析单元2，在无法实现再生和更换的情况下如果继续使用可能会影响与其串联的其他电渗析单元2的操作压力等参数而影响分离效果，则可以将该电渗析单元2暂时地隔离并在电驱动膜装置1内的其他电渗析单元2的分离能力也下降至相应程度时重新投入使用，以维护整个电驱动膜装置1运行的稳定性，但该电驱动膜装置1的整体分离能力会下降，可通过调整该电驱动膜装置1与其他级电驱动膜装置1的连接关系，来保证含锂废水处理系统的电渗析分离能力。

根据一种优选实施方式，每级电驱动膜装置1中的电渗析单元2的轮替方式并非简单的循环轮替，而是基于分离任务情况、不同级的电驱动膜装置1之间的连接关系、每级电驱动膜装置1内电渗析单元2的启停配比、预设工作时间阈值等多种影响因素的共同调控而进行的，且多种影响因素之间还存在着相互的影响而非独立的控制，因此，需要对多种影响因素进行合理规划以实现多级多段电驱动膜装置1的正常运行。例如，对于不同的分离任务情况能够采取不同的电驱动膜装置1连接关系，上述两者也能够影响每级电驱动膜装置1内电渗析单元2的启停配比，针对于不同的启停配比能够相应地对预设工作时间阈值进行调节，此外预设工作时间阈值还可基于不同电渗析单元2的所处位次序列而适应性地调整，即对于位次序列越前的电渗析单元2其设置的预设工作时间阈值越小，反之，对于位次序列越后的电渗析单元2其设置的预设工作时间阈值越大，以使得处在不同位次序列的电渗析单元2能够基于其能够分离杂质的程度而具有相应的梯度区分，并使得相应的预设工作时间阈值可根据梯度而设置，从而既保证了位次序列靠前的电渗析单元2能够及时地被停用而进行再生或替换，也避免了位次序列靠后的电渗析单元2被频繁地停用而造成成本及资源的浪费。

进一步地，不论是通过控制电流、倒换电极还是进行酸洗，都需要采样单元对电渗析过程进行精密监测，以保证对多级多段电驱动膜装置1在电渗析过程的及时灵活调节。

根据一种优选实施方式，采样单元可以对电驱动膜装置1的各级各段的进出水及极水的水量、pH、电导率、锂离子含量、电极的电流电压等特征参数进行监测，并基于特定的间隔周期进行数据传输，其中，数据传输的间隔周期可以是基于第一阈值的调整而变化的。进一步地，第一阈值是针对于不同的特征参数基于经验或数据库而设定初始值并基于实时数据适应性调整的特征参数单位时间变化值，以使得上述特征参数在达到第一阈值时以其时间属性作为间隔周期进行数据传输。

例如，采样单元在对锂离子含量进行监测时，可基于第一含量阈值进行数据传输，其中，第一含量阈值为电渗析过程中相邻两个时间节点的锂离子含量之间的差值的预设第一阈值，即第一含量阈值包含有时间属性，第一含量阈值对应的两个时间节点之间所经历的时间跨度为发生该次事件所用的时间间隔，并在该次事件进行数据传输后重新基于第一含量阈值计算新一轮事件的时间间隔。换言之，采样单元的数据传输规则是基于是否达到第一含量阈值而设定的，不依靠或不完全依靠于简单的时间周期作为传输依据。

进一步地，实时含量变化值也包含有时间属性，即相应离子的含量从初始点位变动至中止点位所变化的差值可对应于两个点位之间的时间跨度。实时含量变化值达到第一含量阈值时即为触发传输任务的条件。

采样单元在达到触发条件时执行当前轮次数据传输任务后能够将当前点位作为下一数据传输任务的起始点位，并在达到下一触发条件时将该点位记录为中止点位并再次执行该轮次数据传输任务，进而循环重复进行。

进一步地，各轮次数据传输任务设定的触发条件可不相同，以适应于不同的运行情况，其中，在以特定事件作为触发条件时，第一阈值至少是基于经验、大数据、实时运行状态等影响因素而设定和调整的，第一阈值对应的时间属性可在数值上相同。

通常地，若本轮次数据传输任务中实时含量变化值对应的时间跨度越短，设备运行的稳定性相对越低；若本轮次数据传输任务中实时含量变化值对应的时间跨度越长，设备运行的稳定性相对越高。本轮次数据传输任务的时间差异对比结果能够用于调整下一轮次第一阈值的设定方式。

进一步地，采样单元的数据传输频次是基于带有时间属性的第一阈值的调节而变化的，且变化方式通常是呈线性变化的。当电驱动膜装置1的运行稳定性降低至限定范围外时，则需要对相应的电渗析单元2进行停用、倒换、再生、替换或隔离等操作。

优选地，包含第一含量阈值在内的第一阈值能够基于多个影响因素而调整，其中，至少包括电驱动膜装置1的任务进程、各段电渗析单元2的运行情况等。第一阈值能够随着电渗析任务进程的推进而适应性减小；第一阈值能够基于电渗析单元2的停用或隔离而适应性减小，基于电渗析单元2的倒换、再生或替换而适应性增大，其中，适应性增大应根据实际情况而调整，避免设置过大的第一含量阈值而影响监测精度。

以灵活可调的第一阈值作为数据传输任务的触发条件，可以获得相比于周期性数据传输更高的精准度和灵活性，既可以避免设置过大的时间间隔而造成数据的延迟发送或漏发，进而影响电驱动膜装置1的运行稳定性；也可以避免设置过小的时间间隔而造成过多数据需要传输、储存、运算和/或分析，进而造成软硬件的过大负载和数据的处理延迟，这同样会影响电驱动膜装置1的运行稳定性。

优选地，因数据传输和/或处理造成的延迟进而影响到出水水质的情况时，可针对延迟时间进行测算，并将延迟时间流过的未达标的出水沿循环回路返回至工艺流程的相对上游，以再次经过分离过程来保证出水水质。

根据一种优选实施方式，含锂废水处理系统可在电驱动膜装置1的工艺流程相对上游配置有前序分离装置，以保证电驱动膜装置1的进水水质。优选地，前序分离装置可包括但不限于预处理装置、微滤装置、纳滤装置、反渗透装置中的一种或多种，以通过逐级提升分离程度的方式依次连接，进而构成完整的含锂废水处理系统。

优选地，预处理装置可以是处理池、精密过滤器、活性炭罐中的一种或多种，其中，处理池可以是基于硼选择性吸附树脂法、硫酸沉淀法、活性炭吸附法、石灰沉淀法、电混凝法或氢氧化铝吸附法等方法对硼离子等物质进行分离；精密过滤器能够对悬浮于废水中的杂质进行初步分离，以保证后续分离装置的进水水质；活性炭罐可通过填充的活性炭对悬浮于废水中的杂质进行吸附，以保证后续分离装置的进水水质。

优选地，微滤装置可采用管式微滤装置或浸没式微滤装置。

优选地，反渗透装置可配置为高压反渗透过滤装置，以通过施加的高压提高反渗透分离的效率，其中，高压反渗透过滤装置可以采用GTR4设备。

进一步地，反渗透装置也能够以多级串联式配置，其中，位于工艺流程相对上游的反渗透装置可以配置为中压反渗透过滤装置，位于工艺流程相对下游的反渗透装置可以配置为高压反渗透过滤装置，以通过不同的工艺条件进行逐步反渗透分离。

优选地，反渗透装置可设置于电驱动膜装置1的工艺流程相对上游，且可以将反渗透装置的浓水作为电驱动膜装置1的进水，其中，反渗透装置的浓水可以经过树脂除硬后引入至电驱动膜装置1中。优选地，树脂可选用阳离子交换树脂。

进一步地，电驱动膜装置1获得的淡水能够通过循环管路返回至工艺流程相对上游，以通过与工艺流程中的废水进行混合后再次进行分离回收，其中，电驱动膜装置1的淡水可返回至预处理装置的处理池中。

根据一种优选实施方式，配置有电驱动膜的电驱动膜装置1在运行期间的特征参数监测情况如下表所示，其中，电驱动膜装置1的进水可以是经过前序分离装置处理后的含锂废水。

表1电驱动膜装置1在优选实施方式中的锂离子含量及硬度监测数据

由上表及附图3可知，在电驱动膜装置1连续稳定运行期间，其浓水的锂含量平均在8.6g/L。对于锂含量≤500mg/L，总硬度偏高的原水来说，经过含锂废水处理系统处理后，锂离子的综合回收率高于90％，且硅、铁、铝的含量均符合要求。

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。

本发明还公开了一种基于电驱动膜的含锂废水处理方法，该含锂废水处理方法可采用实施例1中的含锂废水处理系统，其中，基于电驱动膜的含锂废水处理方法可至少包括：

配置至少一个电驱动膜装置1，并在配置有多个电驱动膜装置1时能够以串联和/或并联的方式连接，其中，任一电驱动膜装置1能够由多段式电渗析单元2连接而成；

引入废水并启动电驱动膜装置1，在施加电场的作用下使得废水中的带电离子进行定向迁移，基于电驱动膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子(可包括锂离子)；

基于采样单元的实时监测，对各级电驱动膜装置1之间和/或之内的配置方式以保证电驱动膜装置1稳定运行的方式进行调节。

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。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。

Claims (9)

1.一种基于电驱动膜的含锂废水处理系统，其包括：

至少一个电驱动膜装置（1），所述电驱动膜装置（1）能够在施加电场的作用下使废水中的带电离子进行定向迁移，

采样单元，能够在所述含锂废水处理系统中对至少包括所述电驱动膜装置（1）的各装置的特征参数进行采集，

其特征在于，

所述电驱动膜装置（1）通过电极组件（4）向废水施加电场，并基于不同类型膜组件（3）的间隔交替配置使得带电离子在定向迁移过程中能够穿过相应膜组件（3）或被相对膜组件（3）所阻隔，其中，

多级所述电驱动膜装置（1）之间能够以串联和/或并联的方式连接，任一所述电驱动膜装置（1）内能够包含多段电渗析单元（2），多级所述电驱动膜装置（1）之间和/或之内的配置方式能够基于所述采样单元对所述含锂废水处理系统运行过程中特征参数进行实时监测得到的监测数据进行调整，

所述电驱动膜装置（1）的进出口能够与多个电渗析单元（2）实现可控制启闭的连通和/或不同电渗析单元（2）的进出口之间能够实现跨位次序列的连通，以使得在不改变电驱动膜装置（1）内水流流向的情况下可选择性地通断部分电渗析单元（2），

所述电极组件（4）的极向倒换、所述电极组件（4）的电流大小调控和/或所述电渗析单元（2）的停用酸洗至少是基于所述采样单元在设定的数据传输的间隔周期下监测得到的监测数据而进行的，其中，数据传输的间隔周期是基于第一阈值而变化的，所述第一阈值是针对于不同的特征参数基于经验和/或数据库而设定初始值并基于实时数据适应性调整的带有时间属性的单位变化值。

2.根据权利要求1所述的含锂废水处理系统，其特征在于，多级所述电驱动膜装置（1）能够包括电驱动膜一级装置（11）、电驱动膜二级装置（12）和电驱动膜三级装置（13），其中，所述电驱动膜二级装置（12）可与所述电驱动膜三级装置（13）以相对并联的方式串联在所述电驱动膜一级装置（11）的工艺流程相对下游。

3.根据权利要求2所述的含锂废水处理系统，其特征在于，所述电驱动膜一级装置（11）能够通过将膜组件（3）配置为一价阳离子选择透过膜和一价阴离子选择透过膜的方式分别在浓水室和淡水室获得一价阳离子与一价阴离子形成的盐类的一级浓水和含有高价阳离子和/或高价阴离子的盐类的一级淡水。

4.根据权利要求2所述的含锂废水处理系统，其特征在于，所述电驱动膜一级装置（11）经过分离得到的一级浓水和一级淡水能够分别进入所述电驱动膜二级装置（12）和所述电驱动膜三级装置（13）中，其中，所述电驱动膜二级装置（12）和/或所述电驱动膜三级装置（13）的浓水室能够以相比于淡水室具有更高压力的方式设置。

5.根据权利要求1所述的含锂废水处理系统，其特征在于，所述电驱动膜装置（1）能够配置有用于支撑所述膜组件（3）的隔板组件，所述隔板组件与所述膜组件（3）和所述电极组件（4）能够被夹紧组件可拆卸地固定为整体，其中，所述隔板组件配置有抗拉伸性能优于所述膜组件（3）的多孔保护元件，以防止所述膜组件（3）变形受损。

6.根据权利要求1所述的含锂废水处理系统，其特征在于，所述电极组件（4）能够通过PLC控制器与电源连接，以通过所述PLC控制器进行所述电极组件（4）的极向倒换，其中，所述电极组件（4）在进行极向倒换时，所述PLC控制器能够对连通于所述电驱动膜装置（1）的进出口的管路进行控制切换。

7.根据权利要求6所述的含锂废水处理系统，其特征在于，所述电驱动膜装置（1）中的多段所述电渗析单元（2）能够分别独立配置和/或以相邻两段所述电渗析单元（2）共用同一个所述电极组件（4）的方式配置，其中，所述电驱动膜装置（1）中任一所述电渗析单元（2）的所述电极组件（4）在进行极向倒换时，所述PLC控制器能够基于所述电驱动膜装置（1）内的配置方式确定其他所述电渗析单元（2）的调节方式。

8.根据权利要求1所述的含锂废水处理系统，其特征在于，所述含锂废水处理系统在所述电驱动膜装置（1）的工艺流程相对上游能够配置有前序分离装置，以保证所述电驱动膜装置（1）的进水水质，其中，所述前序分离装置包括但不限于预处理装置、微滤装置、纳滤装置、反渗透装置中的一种或多种。

9.一种基于电驱动膜的含锂废水处理方法，其特征在于，所述含锂废水处理方法可采用前述任意权利要求之一所述的含锂废水处理系统，其中，所述含锂废水处理方法至少包括：

配置至少一个电驱动膜装置（1），并在配置有多级所述电驱动膜装置（1）时能够以串联和/或并联的方式连接，其中，任一所述电驱动膜装置（1）能够由多段式电渗析单元（2）连接而成；

引入废水并启动所述电驱动膜装置（1），在施加电场的作用下使得废水中的带电离子进行定向迁移，基于膜组件（3）的选择透过性来分离不同的溶质粒子；

基于采样单元实时监测得到的监测数据，对各级所述电驱动膜装置（1）之间和/或之内的配置方式以保证所述电驱动膜装置（1）稳定运行的方式进行调节。

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