CN220845675U - 一种基于双极膜电渗析的废水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于双极膜电渗析的废水处理装置，包括：双极膜电渗析系统、超滤系统、反渗透系统、太阳能供电系统、中间水箱；双极膜电渗析系统由膜堆、极区、水箱、PLC电控泵组成；所述极区包括电极、极框，阳极采用钛涂钌电极，阴极采用不锈钢电极；所述水箱由四个水箱组成，从左至右为盐水出水室、酸室、碱室、盐水进水室。将硫酸钠投入双极膜电渗析系统，利用质子交换膜特性产生氢氧化钠溶液和硫酸，硫酸与经过预处理拌合站废水加入中间水箱反应，出水进入超滤系统过滤，硫酸钙等沉淀被截留在膜外侧，超滤出水进入反渗透系统进行深入净化，产生的浓盐水回用双极膜电渗析系统，实现盐的回用。装置供电来自于太阳能供电系统。
Description
技术领域
本实用新型属于工业废水处理领域，具体涉及一种基于双极膜电渗析的废水资源化处理装置。
背景技术
目前铁路隧道施工行业，废水主要来源于水泥拌合站，其产生的废水pH、硬度指标都远超污水排放标准。对某项目施工的拌合站废水样本进行分析，测得拌合站废水的pH12.86、硬度6.55*104mg/L(CaO),以上指标都远超污水排放标准。为了解决现实存在的pH和硬度过高的问题，本实用新型提出，在现场搭建一个双极膜电渗析系统，外接独立光伏供电直接原位电合成硫酸，用于调节废水pH、硬度，并实现盐的回用。
实用新型内容
本实用新型提供了一种基于双极膜电渗析的废水处理装置，以解决拌合站施工过程中产生的废水处理的问题。针对废水高pH、高硬度的特点及现存工艺技术中存在的问题进行优化与改善。
为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：
一种基于双极膜电渗析的废水处理装置，包括：双极膜电渗析系统、超滤系统、反渗透系统、太阳能供电系统、中间水箱，各个系统通过管路连接；
所述的双极膜电渗析系统由膜堆、极区和压紧装置、水箱、PLC电控泵构成。所述膜堆包括膜对、隔板；膜对膜垂直交替布置，使得进水水流沿着隔板平面通过水流，垂直隔板平面通过电流。所述极区包括电极、极框；电极阳极采用黑色钛涂钌电极，阴极采用灰色不锈钢电极；极框放置在电极和膜之间，起支撑作用。所述压紧装置包括八对螺丝螺母，用于压紧电渗析器，使膜堆、极区等部件形成一个整体。所述水箱由四个水箱组成，包括酸室、碱室、盐水进水室、盐水出水室；
所述超滤系统,由膜壳、超滤膜组件组成。超滤膜组件内部由中空纤维膜组成，外部膜壳由食品级PP材料组成。超滤膜组件顶部设置有进水口，底部设置有出水口与废水口，需定期吹扫膜表面污物；
所述反渗透系统，由膜壳、耐污染卷式快接反渗透膜组件组成。反渗透膜组件由聚酰胺复合反渗透膜片组成，外部膜壳由食品级PP材料组成。反渗透膜组件顶部设置有进水口，底部设置有净水口与排污口。通过引入超滤出水进行深度净化，进一步去除系统内部的残余溶解性固体；
所述的太阳能供电系统，由1m2太阳能板组件、整流器组成。所述太阳能供电系统输出功率达40W，用于双极膜电渗析系统电解。
优选地，双极膜电渗析的核心膜部件选用三隔室构造，起到提高界面上电化学反应的专一性，针对目标产物有更高效的制备能力。
优选地，双极膜膜堆中，阳离子交换膜，阴离子交换膜与双极膜均使用均相膜。其化学结构均匀，孔隙小，膜电阻小，不易渗漏，电化学性能优良，在生产中应用广泛。
优选地，双极膜电渗析器隔板流程均为无回路短流程形式。采用0.9毫米厚的专利产品弹性隔板。内烫流道专用流道网构成水流通道。
优选地，电渗析电极使用优质钛为基材、表面涂刷钌、铱等稀土有属，具有电化学性能好，耐腐蚀、寿命长。其中Ti/Pt·Ir配合均相膜，Ni配合双极膜。
优选地，UF超滤系统采用中空纤维超滤膜，膜材料主要为聚偏氟乙烯(PVDF)，拥有亲水性高，过滤精度高，抗污能力强，通量等性能稳定等优点，净水效果好。
优选地，RO反渗透膜为耐污染的卷式反渗透膜，过滤精度达0.0001微米，稳定脱盐率为99.2％-99.5％，进水量可根据实际生产进行调节。
优选地，太阳能光伏板选用正A类单晶电池片，转化率高，年发电性能衰减率小于2％。
由上述本实用新型的基于双极膜电渗析的废水处理装置提供的技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：
1.针对废水高pH和高硬度的问题。本套装置制作一种可移动组合式隧道施工污水处理设备，在现场直接构建一个电化学装置利用Na2SO4原位产生H2SO4，出酸可直接调节pH和硬度指标，硫酸pH可达到1-2之间。同时可以解决现有的隧道施工污水处理设备占地面积过大、隧道施工污水处理设备不便存放、污水处理设备不便于工作者操作的问题；
2.本套装置采用双极膜电渗析系统原位产H2SO4。由于电解Na2SO4所需的电压较低，采用太阳能供电系统的电能可以完成电解最原始的电能供应，节能减耗，完成环保绿色闭环，解决产硫酸动力能源不够绿色环保的问题；最终出水pH从12-13降至6-7，硬度(CaO)从6.55*104mg/L降至2.04*104mg/L，总体Ca2+去除率达到68.9％，达到城市回用水标准；
3.本套装置将调节pH与硬度后的废水利用超滤膜过滤，利用反渗透体系将盐水分离，最后实现盐的回用，达到绿色闭环，解决行业未明确调节后废水回收方案的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型基于双极膜电渗析的废水处理装置结构示意图。
附图标记说明：
1、太阳能供电系统；2、双极膜电渗析系统；3、双极膜模组；4、中间水箱；5、超滤系统；6、反渗透系统。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本实用新型的限定。
图1为本实施例提供的基于双极膜电渗析的废水处理装置结构示意图。参照图1，该装置包括：1、太阳能供电系统；2、双极膜电渗析系统；3、双极膜模组；4、中间水箱；5、超滤系统；6、反渗透系统。
参照图1，太阳能供电系统1为双极膜电渗析系统2提供电力来源，硫酸钠溶液投入双极膜电渗析系统2中，利用双极膜模组3选择透过特性产生氢氧化钠溶液和硫酸，硫酸和经过预处理的拌合站废水加入中间水箱4之中反应，出水中包含硫酸钙与多余的硫酸根，出水进入超滤系统5进行过滤，硫酸钙等沉淀被截留在膜外侧，超滤出水进入反渗透系统6，反渗透系统6对进水进行深入净化，进一步去除系统内部的残余溶解性固体。
参照图1，超滤系统5由膜壳、外压式超滤膜组件组成。超滤膜组件内部由中空纤维膜组成，外部膜壳由食品级PP材料组成。超滤膜组件顶部设置有进水口，底部设置有出水口与废水口，需定期吹扫膜表面污物；在膜外侧加压产生的压力差为驱动力，使流过膜表面原液中的水及一些小分子物质通过成为透过液，而原液中硫酸钙等物质则被截留在膜上，实现对原液的净化和分离。
参照图1，反渗透系统6由膜壳、耐污染卷式快接反渗透膜组件组成，反渗透膜组件由聚酰胺复合反渗透膜片组成，外部膜壳由食品级PP材料组成。反渗透膜组件顶部设置有进水口，底部设置有净水口与排污口。通过加压超滤出水进行深度净化以压力差为推动力，进一步实现盐的回用；
本领域技术人员应能理解上述的应用类型仅为举例，其他现有的或今后可能出现的应用类型如可适用于本实用新型实施例，也应包含在本实用新型保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。
在实际应用中，本实用新型实施例并不局限上述处理装置的具体放置位置，上述处理装置在说处理系统中的任何放置方式都在本实用新型实施例的保护范围中。
本领域技术人员应能理解，图1仅为简明起见而示出的各类元素的数量可能小于一个实际应用中的数量，但这种省略无疑是以不会影响对实用新型实施例进行清楚、充分的公开为前提的。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种基于双极膜电渗析的废水处理装置，其特征在于，包括：双极膜电渗析系统、超滤系统、反渗透系统、太阳能供电系统、中间水箱，各个系统通过管路连接，所述的双极膜电渗析系统由膜堆、极区和压紧装置、水箱、PLC电控泵构成；所述膜堆包括膜对、隔板，膜对由膜垂直交替布置，使得进水水流沿着隔板平面通过水流，垂直隔板平面通过电流，所述极区包括电极、极框；电极阳极采用黑色钛涂钌电极，阴极采用灰色不锈钢电极；极框放置在电极和膜之间，起支撑作用，所述压紧装置包括八对螺丝螺母，用于压紧电渗析器，使膜堆、极区部件形成一个整体，所述水箱由四个水箱组成，从左到右为盐水进水室、酸室、碱室、盐水出水室。
2.根据权利要求1所述的基于双极膜电渗析的废水处理装置，其特征在于，所述超滤系统由膜壳、超滤膜组件组成，超滤膜组件内部由中空纤维膜组成，外部膜壳由食品级PP材料组成；超滤膜组件顶部设置有进水口，底部设置有出水口与废水口。
3.根据权利要求1所述的基于双极膜电渗析的废水处理装置，其特征在于，所述反渗透系统由膜壳、耐污染卷式快接反渗透膜组件组成，反渗透膜组件由聚酰胺复合反渗透膜片组成，外部膜壳由食品级PP材料组成；反渗透膜组件顶部设置有进水口，底部设置有净水口与排污口。
4.根据权利要求1所述的基于双极膜电渗析的废水处理装置，其特征在于，所述太阳能供电系统由1m2太阳能板组件、整流器组成，所述太阳能供电系统输出功率达40W，供电双极膜电渗析系统用于电解。
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