CN211770720U - 一种抑制结垢的废水净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抑制结垢的废水净化系统，包括：预处理装置，用于去除废水中的成垢物质，获得硬度值较低的软化水；电渗析装置，与预处理装置相连，接收并利用电渗析原理二次净化软化水，获得二级淡化水。本实用新型的有益效果是，本技术方案中的废水净化系统充分考虑到废水中所存在的易结垢阴阳离子，在改进电渗析装置的同时，通过在其上游工序针对性的设置了去除易结垢污染物的预处理系统，改善了进入电渗析装置中的水质量，抑制结垢效果明显，明显延长了电渗析装置清洗周期，有效降低了废水净化系统的能耗。

Description

一种抑制结垢的废水净化系统

技术领域

本实用新型涉及一种废水净化设备，具体涉及一种在废水净化过程中可以抑制结垢的废水净化系统。

背景技术

随着工业的发展，工业用水量逐年攀升，加之世界范围内淡水资源呈现总量不足，且存在着明显的地区性差异，在能源日益紧缺背景下，有效利用水资源以及净化回收工业废水的可持续化发展已成为各国领导人的重要共识。

污水处理的历史由来已久，最早可追溯到古罗马时期，十八世纪的工业革命拉开了近现代污水尤其是工业废水处理系统的序幕。工业废水因其来源的巨大差异，导致工业废水中污染物复杂多样，处理方式也相应因水而异，其中以富含重金属及易结垢的阴阳离子的高硬度水占比较高，高硬度水的污染是一个亟待解决的生态问题。高硬度水直接排放会对脆弱的生态环境构成威胁，为了有效解决高硬度水对生态的污染问题和有效利用资源，对高硬度水进行综合利用无疑是最直接有效的途径。

在工业废水净化处理装置中，电渗析技术应用范围较广，技术较成熟，但仅利用现有电渗析装置进行废水净化，因淡水室和浓水室的进水都是原水或本装置的淡水/浓水产水，浓水室中因富集很多阴、阳离子容易形成不溶性无机盐并导致结垢，结垢的产生不仅影响电渗析装置的长期稳定运行，还将导致废水净化效率降低，能耗明显上升。因此，本领域亟需一种多级分类去除污染物，适用范围广，且能抑制结垢的废水净化系统。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种多级分类去除污染物，适用范围较广，能抑制结垢的废水净化系统。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种抑制结垢的废水净化系统，包括：预处理装置，用于去除废水中的成垢物质，获得硬度值较低的软化水；电渗析装置，与所述预处理装置相连，接收并利用电渗析原理二次净化所述软化水，获得二级淡化水。

本实用新型的有益效果是，与单独利用电渗析装置净化废水相比，本技术方案中的废水净化系统充分考虑到废水中所存在的易结垢阴阳离子，如：Ca²⁺，Mg²⁺，CO₃ ^2-等，在改进电渗析装置的同时，在其上游工序针对性的设置了去除易结垢污染物的预处理系统，改善了进入电渗析装置中的水质量，抑制结垢效果明显，明显延长了电渗析装置清洗周期，有效降低了废水净化系统的能耗。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

进一步的，所述预处理装置包括：离子交换器，具有可容纳离子交换树脂的内腔的罐状容器，所述离子交换器侧面设有入液口和出液口，所述离子交换器底部设有树脂排出口，顶部设有树脂返回接口和树脂入口；树脂再生器，与所述离子交换器连接，用于对所述离子交换器内树脂进行再生处理，恢复树脂效能；树脂返回装置，用于从所述树脂再生器中收集恢复效能的树脂，并返回至所述离子交换器，所述树脂返回装置分为入口端，储存室和出口端，所述入口端与所述树脂再生器相连，所述储存室用于收集并保存来自于所述树脂再生器的树脂，所述出口端与所述离子交换器的树脂返回接口相连。这种技术方案中运用了树脂离子交换原理，通过交换树脂的阳离子将所述废水中的成垢物质，如：Ca²⁺，Mg²⁺等从废水中置换出来。

进一步的，所述树脂再生器包括抽吸泵及为所述树脂恢复效能提供空间的再生舱，所述抽吸泵与所述离子交换器树脂排出口连接，用于将所述树脂从抽吸进入所述再生舱，所述再生舱设有盐水入口，所述盐水入口用于加入与所述树脂反应并恢复树脂效能的盐水。树脂再生器将逐渐失效的树脂引流出来并用盐水还原，使其恢复效能，可以循环利用，节约了树脂的消耗，同时也降低了净化成本。

进一步的，所述预处理装置还包括过滤器，所述过滤器与所述离子交换器出液口连接，内部含有活性炭，用于去除所述废水中的有机分子。过滤器的增设，是对树脂去除成垢物质功能的有利补充，有助于更加全面的去除废水中的结垢物质。

进一步的，所述预处理装置还包含控制单元，所述离子交换器出液口设有测量出液口液体硬度值的水质硬度传感器，所述离子交换器入液口，出液口，树脂排出口均设有电动控制阀，所述水质硬度传感器，电动控制阀，抽吸泵均以导线与所述控制单元连接，出口所述水质硬度传感器将所述出液口软化水的硬度值实时提供给所述控制单元，如果所述软水的硬度值超过预定范围，所述控制单元向所述入液口和出液口的电动控制阀下达关闭指令，并分别向所述树脂排出口电动控制阀和抽吸泵下达开启指令，从而实现所述树脂再生过程的自动化控制。

进一步的，所述电渗析装置包括：电渗析壳体，设有软化水入口，淡化水出口及浓缩水出口，所述软化水入口与预处理装置相连，供所述软化水进入所述电渗析壳体，所述软化水经电渗析净化后得到的淡化水和浓缩水分别通过所述淡化水出口及浓缩水出口排出；金属电极，所述金属电极共有两件，分设在所述电渗析壳体相对立的两个侧面，接通电源后为所述软化水中阴离子和阳离子提供动力；阳离子交换膜，仅允许阳离子通过的选择透过性薄膜；阴离子交换膜，仅允许阴离子通过的选择透过性薄膜；所述阳离子交换膜与所述阴离子交换膜在所述电渗析壳体内平行于所述金属电极且交替排布。电渗析净化是一种稳定成熟的废水净化方案，应用范围非常广泛，且结构相对简单，成本低廉。

进一步的，所述电渗析壳体上还含有浓缩水入口；所述电渗析壳体淡化水出口与合格水储水池相连，所述浓缩水出口与废液罐相连；所述淡化水出口管路上设有换向阀和淡化水分管，所述淡化水分管与所述浓缩水出口相连，且所述淡化水分管上设有止回阀；所述浓缩水出口管路上设有与所述淡化水分管连接的接口，换向阀和浓缩水返回管路，所述浓缩水返回管路的另一端与所述电渗析壳体的浓缩水入口相连，当所述浓缩水未达到预定浓度时，将浓度不达标浓缩水引回所述浓缩水入口进入二次电渗析净化流程，当所述淡化水的水质未达到合格水要求时，将所述不合格淡化水排至所述浓缩水返回管路中，与所述不达标浓缩水一并进入二次电渗析净化流程。电渗析装置出水口设置浓缩水回路和淡化水与回收管路的技术方案，使得净化后的淡水质量稳定有保证，也能提高废水利用率。

进一步的，所述电渗析装置还包括智能控制终端，所述淡化水出口管路，浓缩水出口管路及浓缩水返回管路上均设有电动换向阀，电导率传感器，PH传感器；所述智能控制终端实时监测所述淡化水和浓缩水的电导率值和PH值，当净化后的淡化水电导率值或PH值超过预定值时，所述智能控制终端向所述电动换向阀下达换向指令，从而实现电渗析装置净化处理过程的智能化控制。

进一步的，所述电渗析装置为频繁倒极电渗析装置，所述淡化水出口和浓缩水出口设有换向阀。倒极电渗析装置需要淡化水出口和浓缩水出口交替变换，因此在配置上比电渗析装置有所不同，但优势相对明显，即电极自动反转时，产生的离子反向运动可以以“电冲洗”的形式将阴阳离子交换膜表面的沉积离子去除，可有效抑制结垢。

进一步的，所述电渗析装置还包括两块磁铁板，所述磁铁板设置在所述电渗析壳体另外两个相对立的侧面上，且所述磁铁板所在平面的方向需满足：平行于所述软化水在所述电渗析壳体内流动方向，且垂直于所述金属电极板的方向。磁铁板的设置，为流动溶液中的阴、阳离子作定向偏移的建立了静磁场。根据洛伦兹力原理，静磁场对水流中的离子所产生的洛仑兹力增大了单纯电场作用下离子的定向偏移力，可有效降低能耗；同时，所加的静磁场增加了溶液中离子的游离度，降低了液阻和膜阻，使水处理效率显著提高，并可有效阻碍成垢物质在阴阳离子交换膜上的结垢，因而大大减少了拆洗停顿的频率。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为本实用新型的废水净化系统工作流程示意图1。

图2为本实用新型的废水净化系统工作流程示意图2。

图3为本实用新型的电渗析装置示意图1。

图4为本实用新型的电渗析装置示意图2。

图5为本实用新型的电渗析装置A-A方向示意图。

图中数字及字母所表示的相应的部件名称如下：

预处理装置1；离子交换器11；入液口111；出液口112；树脂排出口113；树脂返回接口114和树脂入口115；树脂再生器12；抽吸泵121；再生舱122；盐水入口1221；树脂返回装置13；入口端131；储存室132；出口端133；过滤器14；电渗析装置2；电渗析壳体21；软化水入口211；淡化水出口212；浓缩水出口213；金属电极22；阳离子交换膜23；阴离子交换膜24；储水池25；废液罐26；管路27；淡化水分管271；浓缩水返回管路272；电动换向阀273；电导率传感器274；水质硬度传感器275；止回阀276；PH传感器277；磁铁板28。

不同技术方案中数字编号相同但有区别特征的部件以小写英文字母进行区分。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种抑制结垢的废水净化系统，如图1所示，包括：预处理装置1，用于去除废水中的成垢物质，获得硬度值较低的软化水；电渗析装置2，与预处理装置1相连，接收并利用电渗析原理二次净化软化水，获得二级淡化水。与单独利用电渗析装置净化废水相比，本技术方案中的废水净化系统充分考虑到废水中所存在的易结垢阴阳离子，如：Ca²⁺，Mg²⁺，CO₃ ^2-等，在改进电渗析装置的同时，通过在其上游工序针对性的设置了去除易结垢污染物的预处理系统，改善了进入电渗析装置中的水质量，抑制结垢效果非常明显。

在一些实施例中，如图2所示，预处理装置1包括：离子交换器11，具有可容纳离子交换树脂的内腔的罐状容器，离子交换器侧面设有入液口111和出液口112，离子交换器底部设有树脂排出口113，顶部设有树脂返回接口114和树脂入口115；树脂再生器12，与离子交换器11连接，用于对离子交换器11内树脂进行再生处理，恢复树脂效能；树脂返回装置13，用于从树脂再生器12中收集恢复效能的树脂，并返回至离子交换器11，树脂返回装置13分为入口端131，储存室132和出口端133，入口端与131树脂再生器12相连，储存室132用于收集并保存来自于树脂再生器12的树脂，出口端133与离子交换器11的树脂返回接口114相连。这种技术方案中运用了树脂离子交换原理，通过交换树脂的阳离子将废水中的成垢物质，如：Ca²⁺，Mg²⁺等从废水中置换出来。

在另一些实施例中，如图2所示，树脂再生器12包括抽吸泵121及为树脂恢复效能提供空间的再生舱122，抽吸泵121与离子交换器11树脂排出口113连接，用于将树脂抽吸进入再生舱122，再生舱122设有盐水入口1221，盐水入口1221用于加入与树脂反应并恢复树脂效能的盐水。树脂再生器12将逐渐失效的树脂引流出来并用盐水还原，使其恢复效能，可以循环利用，此举大大节约了树脂的消耗，同时也降低了净化成本。

如图2所示，在一些优选实施例中，预处理装置还包括过滤器14，过滤器14与离子交换器11出液口112连接，内部含有活性炭，用于去除废水中的有机分子。过滤器14的增设，是对树脂去除成垢物质功能的有利补充，有助于更加全面的去除废水中的结垢物质。

如图2-3所示，在一些优选实施例中，预处理装置还包含控制单元，离子交换器11出液口112设有测量出液口液体硬度值的水质硬度传感器275，离子交换器11入液口111，出液口112，树脂排出口113均设有电动控制阀273，水质硬度传感器275，电动控制阀273，抽吸泵121均以导线与控制单元连接，出口水质硬度传感器275将出液口软化水的硬度值实时提供给控制单元，如果软水的硬度值超过预定范围，控制单元向入液口111和出液口112的电动控制阀273下达关闭指令，并分别向树脂排出口113电动控制阀273和抽吸泵121下达开启指令，从而实现所述树脂再生过程的自动化控制。

在另一些实施例中，如图2-3所示，电渗析装置2包括：电渗析壳体21，设有软化水入口211，淡化水出口212及浓缩水出口213，软化水入口211与预处理装置1相连，供软化水进入电渗析壳体21，软化水经电渗析净化后得到的淡化水和浓缩水分别通过淡化水出口212及浓缩水出口213排出；金属电极22，金属电极共有两件，分设在电渗析壳体相对立的两个侧面，接通电源后为软化水中阴离子和阳离子提供动力；阳离子交换膜23，仅允许阳离子通过的选择透过性薄膜；阴离子交换膜24，仅允许阴离子通过的选择透过性薄膜；阳离子交换膜23与阴离子交换膜24在电渗析壳体21内平行于金属电极22且交替排布。电渗析净化是一种稳定成熟的废水净化方案，应用范围非常广泛，且结构相对简单，成本低廉。

如图2-3所示，在一些优选实施例中，电渗析壳体21上还含有浓缩水入口214；电渗析壳体21淡化水出口212与合格水储水池25相连，浓缩水出口213与废液罐26相连；淡化水出口212管路27上设有换向阀273和淡化水分管271，淡化水分管271与浓缩水出口213相连，且淡化水分管271上设有止回阀276；浓缩水出口213管路27上设有与淡化水分管271连接的接口，换向阀273和浓缩水返回管路272，浓缩水返回管路272的另一端与电渗析壳体21的浓缩水入口214相连，当浓缩水未达到预定浓度时，将浓度不达标浓缩水引回浓缩水入口214进入二次电渗析净化流程，当淡化水的水质未达到合格水要求时，将不合格淡化水排至浓缩水返回管路272中，与不达标浓缩水一并进入二次电渗析净化流程。电渗析装置2出水口设置浓缩水回路和淡化水分管的技术方案，使得净化后的淡水质量稳定，且能提高废水利用率。

如图2-3所示，在另一些优选实施例中，电渗析装置2还包括智能控制终端，淡化水出口212管路27，浓缩水出口213管路27及浓缩水返回管路272上均设有电动换向阀273，电导率传感器274，PH传感器277；智能控制终端实时监测淡化水和浓缩水的电导率值和PH值，当净化后的淡化水电导率值或PH值超过预定值时，智能控制终端向电动换向阀273下达换向指令，从而实现电渗析装置2净化处理过程的智能化控制。

如图4所示，在另一些实施例中，电渗析装置2为频繁倒极电渗析装置，淡化水出口和浓缩水出口设有换向阀273。倒极电渗析装置需要淡化水出口212和浓缩水出口213交替变换，因此在配置上比普通电渗析装置2有所不同，且优势相对明显，即电极自动反转时，产生的离子反向运动可以以“电冲洗”的形式将阴阳离子交换膜表面的沉积离子去除，可有效抑制结垢。

还有一种优选实施例，如图5所示，电渗析装置2还包括两块磁铁板28，磁铁板28设置在电渗析壳体21另外两个相对立的侧面上，且磁铁板28所在平面的方向需满足：平行于软化水在电渗析壳体内流动方向，且垂直于金属电极板的方向。磁铁板28的设置，为流动溶液中的阴、阳离子作定向偏移的建立了静磁场。根据洛伦兹力原理，静磁场对水流中的离子所产生的洛仑兹力增大了单纯电场作用下离子的定向偏移力，可有效降低能耗；同时，所加的静磁场增加了溶液中离子的游离度，降低了液阻和膜阻，使水处理效率显著提高，并可有效阻碍成垢物质在阴阳离子交换膜上的结垢，因而大大减少了拆洗停顿的频率。

本实用新型的保护范围并不限于上述具体的实施例，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动均处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种抑制结垢的废水净化系统，其特征在于，包括：

预处理装置，用于去除废水中的成垢物质，获得硬度值较低的软化水；

电渗析装置，与所述预处理装置相连，接收并利用电渗析原理二次净化所述软化水，获得二级淡化水。

2.根据权利要求1所述抑制结垢的废水净化系统，其特征在于，所述预处理装置包括：

离子交换器，具有可容纳离子交换树脂的内腔的罐状容器，所述离子交换器侧面设有入液口和出液口，所述离子交换器底部设有树脂排出口，顶部设有树脂返回接口和树脂入口；

树脂再生器，与所述离子交换器连接，用于对所述离子交换器内树脂进行再生处理，恢复树脂效能；

树脂返回装置，用于从所述树脂再生器中收集恢复效能的树脂，并返回至所述离子交换器，所述树脂返回装置分为入口端，储存室和出口端，所述入口端与所述树脂再生器相连，所述储存室用于收集并保存来自于所述树脂再生器的树脂，所述出口端与所述离子交换器的树脂返回接口相连。

3.根据权利要求2所述的抑制结垢的废水净化系统，其特征在于，所述树脂再生器包括抽吸泵及为所述树脂恢复效能提供空间的再生舱，所述抽吸泵与所述离子交换器树脂排出口连接，用于将所述树脂从抽吸进入所述再生舱，所述再生舱设有盐水入口，所述盐水入口用于加入与所述树脂反应并恢复树脂效能的盐水。

4.根据权利要求2所述的抑制结垢的废水净化系统，其特征在于，所述预处理装置还包括过滤器，所述过滤器与所述离子交换器出液口连接，内部含有活性炭，用于去除所述废水中的有机分子。

5.根据权利要求2-4任一项所述的抑制结垢的废水净化系统，其特征在于，所述预处理装置还包含控制单元，所述离子交换器出液口设有测量出液口液体硬度值的水质硬度传感器，所述离子交换器入液口，出液口，树脂排出口均设有电动控制阀，所述水质硬度传感器，电动控制阀，抽吸泵均以导线与所述控制单元连接，出口所述水质硬度传感器将所述出液口软化水的硬度值实时提供给所述控制单元，如果所述软化水的硬度值超过预定范围，所述控制单元向所述入液口和出液口的电动控制阀下达关闭指令，并分别向所述树脂排出口电动控制阀和抽吸泵下达开启指令，从而实现所述树脂再生过程的自动化控制。

6.根据权利要求1所述的抑制结垢的废水净化系统，其特征在于，所述电渗析装置包括：

电渗析壳体，设有软化水入口，淡化水出口及浓缩水出口，所述软化水入口与预处理装置相连，供所述软化水进入所述电渗析壳体，所述软化水经电渗析净化后得到的淡化水和浓缩水分别通过所述淡化水出口及浓缩水出口排出；

金属电极，所述金属电极共有两件，分设在所述电渗析壳体相对立的两个侧面，接通电源后为所述软化水中阴离子和阳离子提供动力；

阳离子交换膜，仅允许阳离子通过的选择透过性薄膜；

阴离子交换膜，仅允许阴离子通过的选择透过性薄膜；

所述阳离子交换膜与所述阴离子交换膜在所述电渗析壳体内平行于所述金属电极且交替排布。

7.根据权利要求6所述的抑制结垢的废水净化系统，其特征在于，所述电渗析壳体上还含有浓缩水入口；所述电渗析壳体淡化水出口与合格水储水池相连，所述浓缩水出口与废液罐相连；所述淡化水出口管路上设有换向阀和淡化水分管，所述淡化水分管与所述浓缩水出口相连，且所述淡化水分管上设有止回阀；所述浓缩水出口管路上设有与所述淡化水分管连接的接口，换向阀和浓缩水返回管路，所述浓缩水返回管路的另一端与所述电渗析壳体的浓缩水入口相连，当所述浓缩水未达到预定浓度时，将浓度不达标浓缩水引回所述浓缩水入口进入二次电渗析净化流程，当所述淡化水的水质未达到合格水要求时，将不合格淡化水排至所述浓缩水返回管路中，与所述不达标浓缩水一并进入二次电渗析净化流程。

8.根据权利要求7所述的抑制结垢的废水净化系统，其特征在于，所述电渗析装置还包括智能控制终端，所述淡化水出口管路，浓缩水出口管路及浓缩水返回管路上均设有电动换向阀，电导率传感器，PH传感器；所述智能控制终端实时监测所述淡化水和浓缩水的电导率值和PH值，当净化后的淡化水电导率值或PH值超过预定值时，所述智能控制终端向所述电动换向阀下达换向指令，从而实现电渗析装置净化处理过程的智能化控制。

9.根据权利要求6所述的抑制结垢的废水净化系统，其特征在于，所述电渗析装置为频繁倒极电渗析装置，所述淡化水出口和浓缩水出口设有换向阀。

10.根据权利要求9所述的抑制结垢的废水净化系统，其特征在于，所述电渗析装置还包括两块磁铁板，所述磁铁板设置在所述电渗析壳体另外两个相对立的侧面上，且所述磁铁板所在平面的方向需满足：平行于所述软化水在所述电渗析壳体内流动方向，且垂直于所述金属电极板的方向。

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