本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种树脂再生废水的双极膜回用装置。
背景技术：
水资源问题，尤其是水资源短缺与经济社会发展的矛盾已经充分暴露出来。全国平均每年因旱受灾的面积约4亿亩。正常年份全国灌区每年缺水300亿立方米，城市缺水60亿立方米。在缺水的同时，还存在着严重的用水浪费，全国农业灌溉用水利用系数大多只有0.4，而很多国家已达到0.7～0.8；我国工业万元产值用水量为103立方米，是发达国家的10～20倍，水的重复利用率我国为50％左右，而发达国家为85％以上。低效率的用水导致大量的废污水排放，目前全国年废污水排放总量已达620亿m3，大部分未经处理直接排入江、河、湖、库，使我国江河流域普遍受到污染，且呈发展趋势。我国每年因水污染造成的经济损失占到GDP的1.5％-3.0％。节约用水、清洁生产，对于我国的经济的持续发展具有重要的战略意义。
火力发电行业的用水量位列五个高用水行业(火力发电、纺织、造纸、钢铁和石油化工)之首，其用水量占全国工业用水总量的50％以上。全国用水总量控制在6350亿立方米以内，全国万元GDP用水量降低到105立方米以下，比2010 年下降30％；万元工业增加值用水量降低到63立方米，比2010年降低30％以上；
目前，电去离子和反渗透等多种先进脱盐技术已在制备初级纯水的过程中得到推广和使用，但混床离子交换脱盐仍作为制备纯水的精处理设备在电力、电子、化工、制药等领域中广泛地应用着，以火力发电厂为例，制备锅炉补给水脱盐系统中使用电去离子脱盐的，只占5～10％，其他的，仍都使用混床离子交换脱盐，而凝结水精处理脱盐系统都设置有混床离子交换脱盐。在混床离子交换器中，一般装有H型强酸性阳离子交换树脂和OH型强碱性阴离子交换树脂。它们能与水中所含有盐分的阴、阳离子进行离子交换，结果，水中的盐分离子被吸附，最终获得纯水。已失去交换的能力的阴、阳树脂，要用酸碱化学药剂，使其恢复交换能力。
在电厂进行电力资源转化的过程中，随之而来的也会有各种污染物的产生。伴随着我国对于环境问题的更加重视以及水资源的进一步紧张，电厂的污染问题亟待解决。在电厂的各种污染中比较特殊的污染物，就是再生废水。再生废水作为电厂日常生产中产生的一部分污染，可利用度不高，但是如果未经任何处理排放进江河湖海流域，日积月累将会对水资源造成极大的污染。在工厂的废水处理中，离子交换树脂的应用领域非常广。涉及废水处理时，可清除废水中的有害物质，将具有价值的稀有元素、化学进行回收。而且对于树脂的生物再生，学者多持解吸—生物降解假说，这意味这着，树脂再生废水的原理是先对废水进行解吸后再被进行讲解。这种对于废水的再生处理法有着污染少，操作简单，基础建设费用低，运用成本低等优点。这些优点也正是现在树脂再生废水已经为越来越多的电厂所使用的重要原因。
提升电厂树脂再生废水的处理效果，就要对其影响因素进行分析。对电厂树脂再生废水的处理效果有着诸多的影响因素，每一个影响因素的变动，对于废水的处理效果都有着极大的影响，对这些影响因素进行仔细分析，有所针对的改进树脂再生废水处理工艺，才能够从长久有效的提升处理效果，并且提高处理效率。而对于电厂树脂再生废水的影响因素有以下几个方面：
1、处理过程中需中和处理的废水量 在定量的中和处理池中，需要中和处理的废水量是固定的，中和处理池面积越大。则需要处理的废水量相应的也会越多，此时不仅仅需要更多的酸碱酸、碱中和剂，而且中和处理池对于废水与中和剂混合的搅拌难度也会极大增加。搅拌速度的下降会使得酸、碱中和剂难以扩散开来，中和效果不显著，需要更多的时间用于搅拌，而且难以控制酸、碱中和剂的用量，不仅仅降低了废水处理的效率，更是增加了酸、碱中和剂的消耗量。如何将废水量控制在合理范围内，既提高废水处理效率，又减少中和剂的消耗，使得处理过程对环境的影响减到最小。
2、投加酸、碱中和剂的速度 在废水处理中为了平衡废水的PH值，使废水达到可以排放的标准，往往需要投放一些中和剂，常见中和剂就是酸碱，能够有效且迅速的调整废水的PH值。正因如簇。投加酸、碱中和剂的速度也是对于树脂再生废水处理效果的重要影响因素。在理论情况下，投加酸、碱中和剂的速度越快，中和反应所进行的时间会越短，相应的废水处理效率也就可以大大提高。但是在实际操作中，投加酸、碱中和剂的速度越快，对于中和反应更加难以控制以及进行判断，这样使得操作人员对于酸、碱中和剂的使用量也极易过量，不仅仅造成中和剂的浪费，同时也会使得再生废水中酸碱度提升，为了进一步平衡废水酸碱度，又需要重新根据PH值进行中和剂投放，大大降低了废水处理效率。。因此，在工厂实际操作中，不应该仅仅盲目追求废水处理的效率而大量投放酸、碱中和剂，应该适度减慢投放中和剂的速度，让中和反应充分发生，减少浪费，提高废水处理后的效果。
3、投加酸、碱中和剂的位置 投放酸、碱中和剂的目的是平衡废水的PH 值，将废水PH值控制在6—9之间，从而将污染度大大减少的废水排放出去。因此中和剂的投放位置也是至关重要的一点影响因素。中和剂投放的越集中，就需要越多时间进行搅拌，通过搅拌，帮助中和剂在废水中扩散开来，促使中和反应的进行；中和剂投放的越分散，越均匀，则需要的搅拌时间减少，中和剂在废水中扩散的时间大大减少。因此在工厂操作中，中和剂的投放不应该是集中投放在废水中心，应该较为分散的投放于废水之中，以此来提高废水处理的效率。
4、搅拌方式的选择 废水处理中，需要不断的对废水进行搅拌，帮助中和剂的扩散，以提高中和反应的速度。从而使得废水处理的效率大大提升。但是，不同的废水处理装置适用于不同的搅拌方式，适合的搅拌方式能让效率进一步提升。一般的搅拌方式有两种，如果采用计量泵投加中和剂，可以采用废水泵进行循环搅拌，将酸或碱加入循环管中，这种方式比较适合；但如果是利用重力自流加酸、碱，则使用压缩空气搅拌更加合适。
5、酸、碱中和剂的纯度 中和剂品质的好坏直接影响到了中和反应的发生，无论是对发生速率还是发生效果都有着显而易见的影响。如果中和剂品质不佳，不仅需要增加中和剂的投放量，延长中和剂与废水反应的时间，从而保证中和反应的完全完成，而且对于废水再生的效果较差，出水量与水质都大大降低，使得再生废水排放量增加。
这些再生废水出现的原因主要是采用了酸碱再生法，这种酸碱再生方法存在着诸多缺陷，如再生药剂利用低，废液排放污染环境，再生过程操作复杂，酸碱贮运不便，设备腐蚀和劳动条件恶劣等。
专利“离子交换树脂的电再生的方法及装置”(ZL96120791.4)和“复床离子交换树脂电再生装置”(ZL200420009828.3)，公开了利用电去离子装置进行离子交换树脂电再生的技术。在开发这两种电再生离子交换树脂技术时发现：目前所使用的电去离子装置膜堆较小，产水量为1m3/h，电去离子装置膜堆中所填充的树脂量仅为10kg，要根据现有结构的小膜堆放大制造大膜堆遇到制造上的困难。如制造一次再生250kg树脂就需要制备底面积为1m2、高近2m的大型电去离子装置膜堆。这样一次静态电再生250kg树脂，才有工程实用意义；另外，使再生树脂在膜间距小于10mm的间隔中流动，也遇到两相流流动发生树脂堵塞等问题。
专利“双极膜水解离法再生离子交换树脂的方法及装置”(ZL02124071.X)，公开了用双极膜法再生离子交换树脂的方法，但实施该方法时仍然需要再生树脂在膜间距小于10mm的间隔中流动，也遇到两相流流动发生树脂堵塞等问题。树脂和水的两相流，流动不畅，易发生堵塞或流动不均。
专利“一种双极膜法电再生混床离子交换树脂的装置”CN201420099424.3，提供了在直流电场作用下用双极膜法制得酸碱再生液，并用这种再生液来再生失效混床离子交换树脂，实现混床离子交换树脂的电再生。其使用的是商品化盐，没有直接利用树脂再生废水作为双极膜的原料盐，因为再生废水中含浓度较高的硬度，而其没有解决硬度对双极膜的影响。
专利“一种用双极性膜电渗析法处理离子交换树脂再生含盐废水的一体化装置”CN201720062145.3，也是用双极膜法制得酸碱再生液，并用这种再生液来再生失效混床离子交换树脂，实现离子交换树脂的电再生。同样没有解决再生液中的硬度对双极膜的影响。
本发明针对上述专利的不足，提供了一种直接利用树脂再生废水作为原料盐，并且能耐受再生液中硬度对双极膜的影响的再生液制备装置。
技术实现要素：
本发明的主要目的是开发一种直接利用树脂再生废水作为双极膜的进水原料盐，并且能耐受再生液中硬度对双极膜的影响的树脂再生液制备装置。本发明的目的还在于提供一种可以进行经济、环保的双极膜再生液制备的运行参数。
本发明通过下述技术方案得以实现的：
一种树脂再生废水的双极膜回用装置，其特征在于，包括一二价分离装置、耐酸碱电极、阻酸阴膜、耐硬度阳膜、耐硬度双极膜；其中树脂系统所产生的废水进入到树脂再生废水的中间箱；树脂再生废水的中间箱的出口与一二价分离装置的进口连接；在一二价分离装置的NaCl溶液出口连接双极膜系统，一二价分离装置的多价离子溶液进入到收集装置；双极膜系统的两个酸、碱液出口再与树脂系统的进口连接；
一二价分离装置中：阳离子分离膜厚度不超过100μm，Na+、Cl-的迁移率不小于97％，在25℃、0.5mol/L NaCl溶液条件下的膜电阻不大于2.5Ωcm2；阴离子分离膜厚度不超过120μm，Na+、Cl-的迁移率不小于97％，在25℃、0.5mol/L NaCl溶液条件下的膜电阻不大于4.0Ωcm2；
双极膜系统中的耐酸碱电极是钛涂钽铂钌电极；阻酸阴膜采用全氟接枝阴膜；耐硬度阳膜和耐硬度双极膜采用改性的耐硬度阳膜与改性的耐硬度双极膜；
所述改性的耐硬度双极膜以市购双极膜为原料膜，在双极膜的阴面用辐照后接枝三季胺乙基的基团，加强双极膜阴面的正荷密度，控制阴面的交换容量达 0.3-0.6mmol/cm2；
所述改性的耐硬度阳膜以市购的阻碱膜为原料阳膜，在原料阳膜用辐照后接枝三季胺乙基的基团，在阻碱膜的带负电表面再接枝一层厚度为2-6微米的带正电基团，控制带正电荷的交换容量达0.1-0.2mmol/cm2。
作为优选，上述一种树脂再生废水的双极膜回用装置中市购的阻碱膜作为原料阳膜时，阳膜的电阻为4.4—4.7Ω·cm2，破裂强度不小于0.4MPa，厚度为0.19 —0.23mm。
作为优选，上述一种树脂再生废水的双极膜回用装置中待处理的火力发电厂的混床树脂酸碱再生废水先进行混和并调pH值至6-8，水温在15-35℃，过滤澄清；使澄清液进入双极膜回用装置的盐室，在酸室与碱室分别导入纯水，三个隔室单独循环；每一组膜的平均操作电压为1.5-2.5V，电流密度为350-650A/cm2；经过循环运行后，使酸碱的浓度达到5％左右，放到酸碱备用箱，以用于下次混床的再生过程。
作为优选，上述一种树脂再生废水的双极膜回用装置中所述钛涂钽铂钌电极中铂底涂厚度为1.5微米，氧化钽、氧化钌的质量比例为2：3。电极的特定配比可以更好延长使用寿命、以及更好提高电的使用效率。
作为优选，上述一种树脂再生废水的双极膜回用装置中所述一二价分离装置的操作电流密度为50-200A/m2。
有益效果：使用本申请的装置，可以使运行成本远低于外购酸碱，实现混床树脂再生废水无排放，再生无需外购酸碱的目的，实现更经济、环保的处理方法，而且也不需要现有技术中的多次再生、清洗等复杂工序。
附图说明
图1本发明的装置流程示意图
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施作具体说明：
实施例1
根据附图1所示流程结构，安装一台树脂再生废水的双极膜回用装置，包括一二价分离装置、耐酸碱电极、阻酸阴膜、耐硬度阳膜、耐硬度双极膜；其中树脂系统所产生的废水进入到树脂再生废水的中间箱；树脂再生废水的中间箱的出口与一二价分离装置的进口连接；在一二价分离装置的NaCl溶液出口连接双极膜系统，一二价分离装置的多价离子溶液进入到收集装置；双极膜系统的两个酸、碱液出口再与树脂系统的进口连接。其中，膜组器尺寸采用400*800mm，膜组器采用100组膜，一组膜含一张双极膜、一张阳膜、一张阴膜、三张隔板。膜组器包括耐酸碱电极、阻酸阴膜、耐硬度阳膜、耐硬度双极膜。其中耐碱电极铂底涂厚度为1.5微米，氧化钽、氧化钌的质量比例为2：3。双极膜的阴面用辐照后接枝三季胺乙基的基团，加强双极膜阴面的正荷密度，控制阴面的交换容量达 0.4mmol/cm2。耐硬度阳膜以ASTOM的阻碱膜CMB为原料膜，基膜用辐照后接枝三季胺乙基的基团，在阳膜的带负电表面再接枝一层厚度为4微米的带正电基团，控制带正电荷的交换容量达0.16mmol/cm2，阳膜采用电阻为4.6Ω·cm2，破裂强度为0.5MPa，厚度为0.20mm。其中一二价分离装置中：阳离子分离膜厚度为100μm，Na+、Cl-的迁移率为97％，在25℃、0.5mol/L NaCl溶液条件下的膜电阻为2.3Ωcm2；阴离子分离膜厚度为120μm，Na+、Cl-的迁移率为97％，在25℃、 0.5mol/L NaCl溶液条件下的膜电阻为3.8Ωcm2。
把火力发电厂的混床树脂酸碱再生废水混和后并调pH值至8，水温在 25-35℃，过滤澄清。使澄清液进入一二价分离装置，采用电流密度为80A/m2来分离再生液中的钙镁等多价离子，生产比较纯净浓度为8％的氯化钠溶液进入双极膜回用装置的盐室，在酸室与碱室分别导入纯水，三个隔室单独循环。每一组膜的平均操作电压为1.8V，电流密度为500A/cm2。经过循环运行后，使酸碱的浓度达到5％左右，放到酸碱备用箱，以用于下次混床的再生过程。经计算，在制备过程中的电流效率达75％，酸碱纯度达98％。其运行成本远低于外购酸碱，实现混床树脂再生废水无排放，再生无需外购酸碱的目的。
实施例2
如实施例1相同的流程结构，依双极膜制备酸碱的原理，安装一台树脂再生废水的双极膜回用装置，膜组器尺寸采用600*1200mm，膜组器采用100组膜，一组膜含一张双极膜、一张阳膜、一张阴膜、三张隔板。膜组器包括耐酸碱电极、阻酸阴膜、耐硬度阳膜、耐硬度双极膜。其中电极、阴膜与实施例1相同。双极膜的阴面的交换容量达0.5mmol/cm2。耐硬度阳膜的带负电表面再接枝一层厚度为5微米的带正电基团，控制带正电荷的交换容量达0.25mmol/cm2。
把火力发电厂的混床树脂酸碱再生废水混和后并调pH值至7-8，水温在 25-35℃，过滤澄清。使澄清液进入一二价分离电渗析部件，采用电流密度为 120A/m2来分离再生液中的钙镁等多价离子，生产比较纯净浓度为10％的氯化钠溶液进入双极膜回用装置的盐室，在酸室与碱室分别导入纯水，三个隔室单独循环。每一组膜的平均操作电压为2.0V，电流密度为600A/cm2。经过循环运行后，使酸碱的浓度达到6％左右，放到酸碱备用箱，以用于下次混床的再生过程。经计算，在制备过程中的电流效率达72％，酸碱纯度达97％。其运行成本远低于外购酸碱，实现混床树脂再生废水无排放，再生无需外购酸碱的目的。