膜组件电渗析法在线树脂再生装置的制作方法

本实用新型涉及一种树脂再生装置，是水处理的一种辅助工艺设备。

背景技术：

离子交换树脂系统是传统水处理工艺的工艺设备，所谓离子交换是通过阴、阳离子交换树脂对待处理水中的待处理阴、阳离子进行置换的过程，是传统水处理的常用工艺。受离子交换树脂的离子交换容量的限制，离子交换树脂的性能随着水处理的进行逐渐降低，直至无法再进行离子交换。在此条件下，需要更换新的离子交换树脂。

对于被更换掉的离子交换树脂，可以进行离线的再生，再生后的离子交换树脂也可以获得一定的离子交换容量。传统地，例如电力公司、化工企业等普遍采用前述的离线再生方法，又称为体外静态浸泡。

体外静态浸泡是对离子交换树脂进行除盐，所使用制剂主要是浓度为5%（质量百分比）的盐酸和浓度5%（质量百分比）的氢氧化钠容量（烧碱），再生则是对阳树脂进行酸洗，对阴树脂则进行碱液洗消。该种方式所获得的再生离子交换树脂的离子交换容量相对比较大，但水处理系统更换离子树脂交换柱或离子交换床比较麻烦，同时也需要停工。

此外，离线的离子树脂再生需要大量的酸和碱，而例如盐酸属于挥发性酸，而氢氧化钠则是强碱，且这些化工原料都需要运输环节，不仅增加了生产成本，而且也存在着很大的安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种膜组件电渗析法在线树脂再生装置，通过在线的离子树脂再生，节约成本，减少环境污染并消除离子树脂再生的酸碱运输环节。

本实用新型采用的技术方案为：

一种膜组件电渗析法在线树脂再生装置，包括：

膜电渗析盐浓缩装置，该膜电渗析盐浓缩装置具有用于连接内储氯化钠废水的废水装置的废水通道和用于产生氯化钠溶液的浓缩通道；

膜电渗析装置，入口连接所述浓缩通道，并基于电解和离子交换膜形成盐酸通道和氢氧化钠通道；

缓冲输送装置，承接所述膜电渗析装置，并连接离子交换柱或者离子交换床，将盐酸输送到离子交换柱或者离子交换床的阳树脂侧，将氢氧化钠输送到离子交换柱或者离子交换床的阴树脂侧。

上述膜组件电渗析法在线树脂再生装置，可选地，所述膜电渗析盐浓缩装置为五室均相阴阳离子交换膜电渗析盐浓缩装置，且具有以下构造：

于第一阴极电极板与第一阳极电极板间自第一阴极电极板起依序布置阴离子交换膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜，从而自第一阴极电极板侧依序形成五个第一隔室；

五个第一隔室中两边和中间的第一隔室为废水通道组成部分，其余两个第一隔室为浓缩通道组成部分。

可选地，多个五室均相阴阳离子交换膜电渗析盐浓缩装置依次连接，使其废水通道组成部分依次承接为废水通道，并使其浓缩通道组成部分依次承接为浓缩通道。

可选地，所述膜电渗析装置为三室三膜电渗析装置，且具有以下构造：

于第二阴极电极板与第二阳极电极板间自第二阴极电极板起依序布置双极膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜，从而依次形成五个第二隔室；

五个第二隔室中间的三个第二隔室中居中的用于流通经过氯化钠溶液，这三个第二隔室余下的两个中第二阴极电极板侧的第二隔室用于产生氢氧化钠溶液，第二阳极基板侧的第二隔室则用于产生盐酸溶液。

可选地，多个三室三膜电渗析装置依次连接，使产生氢氧化钠溶液的第二隔室依次承接为氢氧化钠浓缩通道，并使产生盐酸溶液的第二隔室依次承接为盐酸浓缩通道。

可选地，在膜电渗析盐浓缩装置和膜电渗析装置间设有氯化钠溶液储液罐。

可选地，氯化钠溶液储液罐与所述膜电渗析盐浓缩装置的废水通道回接，以用于所获得氯化钠溶液的浓缩。

可选地，缓冲输送装置包括氢氧化钠浓缩储液管和盐酸溶液浓缩储液罐，该氢氧化钠浓缩储液罐和盐酸溶液浓缩储液罐与膜电渗析装置相应回接，用于浓缩氢氧化钠溶液和盐酸溶液。

可选地，缓冲输送装置还包括承接氢氧化钠浓缩储液罐的5%氢氧化钠溶液储液罐，以及承接盐酸溶液浓缩储液罐的5%盐酸溶液储液罐。

依据本实用新型，直接对水处理过程中产生的废水进行氯化钠的提取，并浓缩，然后再基于电解和离子膜提取盐酸溶液和氢氧化钠溶液，将盐酸溶液和氢氧化钠溶液加入到离子交换树脂系统。由于盐酸溶液和氢氧化钠溶液均取自废水，因此不必产生盐酸溶液和氢氧化钠溶液的运输，节省成本的同时，也降低了运输安全问题。同时，由于减少了含盐废水的排放，从而减少了对环境的污染。

附图说明

图1为依据本实用新型的一种五室均相阴阳离子交换膜电渗析装置原理图。

图2为依据本实用新型的一种三室三膜电渗析装置原理图。

图3为依据本实用新型的一种膜组件电渗析法在线树脂再生装置原理图。

图中：1.阳极电极板，2.隔室，3.阳离子交换膜，4.隔室，5.阴离子交换膜，6.隔室，7.阳离子交换膜，8.隔室，9.阴离子交换膜，10.隔室，11.阴极电极板，12.阳极电极板，13.隔室，14.双极膜，15.阴离子交换膜，17.隔室，18.阳离子交换膜，19.隔室，20.双极膜，21.隔室，22.阴极电极板，23.高盐废水池，24.管道泵，25.五室均相阴阳离子交换膜电渗析盐浓缩装置，26.管道泵，27.氯化钠溶液储罐，28.管道泵，29.三室三膜电渗析装置，30.氢氧化钠浓缩液储罐，31.管道泵，32.管道泵，33.盐酸浓缩液储罐，34.输送泵，35.输送泵，36. 5%盐酸溶液储液罐，37.输送泵，38.输送泵，39. 5%氢氧化钠溶液储罐。

具体实施方式

如图3所示的一种膜组件电渗析法在线树脂再生装置，是基于工艺流转的原理图，由于以工业废水中的氯化钠为原料，最终制备5%盐酸和5%氢氧化钠溶液，能够直接用于例如离子交换床上的离子树脂的再生，因此，图中可见，所需要的废水必然是高盐废水，图中可见高盐废水池23，不过相对地，氯化钠的浓度越高，越有利于盐酸和氢氧化钠的制备，因此，此处的高盐应指氯化钠浓度的期望，其浓度越高越好。

图3中第二个工艺设备是五室均相阴阳离子交换膜电渗析盐浓缩装置25，原料通过管道泵24输入到该五室均相阴阳离子交换膜电渗析盐浓缩装置25，淡化后的废水又被排到高盐废水池23，浓缩后的盐水或者说氯化钠溶液被管道泵26送到氯化钠溶液储罐27。

下面先就五室均相阴阳离子交换膜电渗析盐浓缩装置25为例的膜电渗析盐浓缩装置进行说明，该膜电渗析盐浓缩装置具有用于连接内储氯化钠废水的废水装置的废水通道和用于产生氯化钠溶液的浓缩通道。

图1中显示出了一种五室均相阴阳离子交换膜电渗析盐浓缩装置25的部分结构，其基本构造特征如下：

其具有阳极电极板1和阴极电极板11，然后在阳极电极板1和阴极电极板11间，自阴极电极板11起依序布置阴离子交换膜9、阳离子交换膜7、阴离子交换膜5、阳离子交换膜3，那么自阴极电极板11起会依序形成若干个隔室，分别是隔室10、隔室8、隔室6、隔室4和隔室2，图中可见阴阳离子的移动方向，具体是氯离子和钠离子的移动方向，从而可以使隔室2、隔室6和隔室10成为用于流通高盐废水的通道，而隔室4和隔室8则因为有较多的钠离子和氯离子的进入，而变成了氯化钠浓缩通道部分，从而可以获得更高浓度的氯化钠溶液。

基于所获得较高浓度的氯化钠溶液的多次循环，可以进一步的浓缩氯化钠溶液。

一般而言，为了获得比较好的制备盐酸和氢氧化钠溶液条件，氯化钠溶液的浓度需要控制在15%~20%（质量百分比）。

图3中可见，五室均相阴阳离子交换膜电渗析盐浓缩装置25浓缩后的氯化钠溶液通过管道泵26输送到氯化钠溶液储罐27，同时氯化钠溶液储罐27还有一个回路连接到五室均相阴阳离子交换膜电渗析盐浓缩装置25，可以构成循环管路，通过循环浓缩以获得所需要的氯化钠溶液浓度。

浓缩后的氯化钠溶液就可以进行电解以获得盐酸和氢氧化钠，图3中可见，氯化钠溶液储罐27通过管道泵28连接到图中所示的三室三膜电渗析装置29，可以理解的是，管道泵28所泵入的三室三膜电渗析装置29通道必然是原料通道。

以图2中所示的三室三膜电渗析装置29为例说明膜电渗析装置，其入口连接所述浓缩通道，即如图3中所示的管道泵28的泵入侧，并基于电解和离子交换膜形成盐酸通道和氢氧化钠通道。

具体地，三室三膜电渗析装置29构造如下：

图中可见，电解在此类结构中必然需要阳极电极板12和阴极电极板22，在两者之间，从阴极电极板22起，又依序布置了双极膜20、阳离子交换膜18、阴离子交换膜16、双极膜14，从而依序被间隔形成多个隔室，自阴极电极板22起，形成隔室21，隔室19，隔室17，隔室15和隔室13，图中可以看到氢氧根、氢离子、氯离子、钠离子在各个隔室的移动方向，从而可以理解的是，隔室17用于流通浓缩后的氯化钠溶液，而隔室15则用于制备盐酸，隔室19则用于制备氢氧化钠，另外两个隔室，即隔室13和隔室21，则是用于将产生的氢氧根和氢离子析出带走，可以流通水。

制备的例如氢氧化钠的溶液，再一次流通到隔室19，可以进一步的在相邻的两个隔室，即隔室17和隔室21析出氢氧化钠，从而完成氢氧化钠溶液的浓缩，直至浓缩到预期的浓度，备用。

图3中的上半部分主要是浓缩氯化钠溶液，基于浓缩后的氯化钠溶液制备盐酸和氢氧化钠，下半部分则主要用于浓缩盐酸和氢氧化钠溶液，并进行盐酸和氢氧化钠溶液的存储。

存储一方面用于缓冲，另一方面可以与其他设备进行例如氢氧化钠溶液的进一步浓缩，那么该部分承接所述膜电渗析装置，并连接离子交换柱或者离子交换床，将盐酸输送到离子交换柱或者离子交换床的阳树脂侧，将氢氧化钠输送到离子交换柱或者离子交换床的阴树脂侧。

单一的例如五室均相阴阳离子交换膜电渗析盐浓缩装置25，其隔室2~隔室10，所形成的流道相对较短，析出效果并不能达到预期的目的，为此，将多个五室均相阴阳离子交换膜电渗析盐浓缩装置25串接起来，使得例如若干个隔室2串接起来，形成一个比较长的氯化钠溶液的通道，即比较长的废水通道，可以更有效的将废水中的氯化钠富集到相邻的隔室4。

相应地，图2中所示的隔室15，隔室17和隔室19在单一的三室三膜电渗析装置29中也具有相对较短的通道，为此，需要将多个三室三膜电渗析装置29串接起来，形成比较长的例如盐酸浓缩通道。

如前述的氯化钠溶液的浓缩一样，在图3下部结构的中存在着盐酸浓缩部件和氢氧化钠浓缩部件，例如图中所示的氢氧化钠浓缩液储罐30，其存在着多个管路，一是通过管道泵31与三室三膜电渗析装置29的循环管路，用于氢氧化钠的浓缩，另一则是通过输送泵35的外输管路，用于将获得的给定浓度的氢氧化钠输送出去，例如输送到图中所示的5%氢氧化钠溶液储罐39，以用于在线树脂再生备用，该5%氢氧化钠溶液储罐则通过输送泵38向例如离子交换床输送氢氧化钠溶液。

类似地，盐酸浓缩液提供可见于图3的下半部分，在此不再赘述。