一种适用于高硬度废水的耐结垢电吸附系统的制作方法

本发明涉及电吸附技术领域，特别是涉及一种适用于高硬度废水的耐结垢电吸附系统。

背景技术：

电吸附技术是一种基于双电层电容理论的水处理脱盐技术，具有低能耗、易维护、脱盐模块相对寿命长、投资成本低，且二次污染少的比较优势。截止到目前，电吸附技术的应用领域逐渐广泛，包括盐水淡化、重金属吸附富集、苦咸水淡化、化工废水淡化回收、电厂循环冷却水处理等等方面。

由于电极材料、技术原理、设备结构的不断发展进步，电吸附技术的单位脱盐量、淡水回收率、浓水tds上限等指标不断提高。电吸附越来越多地开始尝试应用到各类实际工业废水的处理中。与此同时，实际工业废水的水质比较复杂，对电吸附处理过程的稳定运行存在多方面多因素的影响。如废水中的硬度成分，同等水质与处理要求下，电吸附的耐硬度性能从原理上讲优于常规卷式反渗透技术；但是长时间运行，依然会造成电吸附设备内电极表面的结垢、流道的污堵等，影响到了设备的安全稳定运行与实际处理能力，因此，亟需解决硬度结垢的影响。

目前抑制结垢、保证电极材料吸附效率的方式，采取措施包括于再生阶段进行酸洗，如申请为cn201210090212.4、名称为电吸附除盐水处理方法的专利中公开了用酸液清洗电吸附模块；但是，对电吸附设备进行药洗，会产生一股呈酸性的含硬度废水，产生了二次污染。现有技术还包括对电吸附进水进行软化预处理，增设流程繁琐的化学加药软化澄清或离子树脂深度软化工艺，将废水中的硬度含量控制在一定范围内，从而抑制电吸附内浓水中难溶盐的饱和析出与结晶结垢，但是该方法使得工艺整体运行成本增高，在膜浓缩减量处理工业废水的各类处理技术的优劣对比中，严重影响了电吸附这一技术低运行成本的相对优势。如何优化电吸附技术与改进设备本体，更好地避免进水硬度的相关影响，解决电吸附工程应用中的这一实际困扰问题，还亟待研究。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种适用于高硬度废水的耐结垢电吸附系统，从运行原理上大幅提高电吸附设备的进水水质硬度控制要求，从而根本有效地避免和解决电吸附设备内硬度结垢带来的不利影响；相比于其他膜浓缩减量技术，无需软化预处理，对进水进行简单澄清处理即可。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电吸附系统，包括：

电吸附装置，用于对原始废水进行吸附得到初始处理水；

所述电吸附装置包括n个第一吸附单元和m个第二吸附单元；n和m均为大于或等于1的正整数；所述第一吸附单元用于吸附所述原始废水中的带电阴离子；所述第二吸附单元用于吸附所述原始废水中的带电阳离子；

原水箱，所述原始废水通过所述原水箱的第一入口端存储到所述原水箱内，所述原水箱的出口端与所述电吸附装置的入口端连接，所述原水箱的第二入口端与所述电吸附装置的第一出口端连接；

检测装置，用于对所述初始处理水进行检测，若所述初始处理水未达到设定标准，则所述初始处理水通过所述原水箱循环至所述电吸附装置进行再吸附处理；若所述初始处理水达到设定标准，此时将淡水通过所述电吸附装置的第二出口端排出，所述淡水为达到设定标准的所述初始处理水。

优选地，所述第一吸附单元包括：第一阳极板、第一阴极板和单价阴离子选择性交换膜；所述第一阳极板和所述第一阴极板相对设置，所述阴离子膜附着在所述第一阴极板上；

所述第二吸附单元包括：第二阳极板、第二阴极板和单价阳离子选择性交换膜；所述第二阳极板和所述第二阴极板相对设置，所述阳离子膜附着在所述第二阳极板上；

优选地，所述第一阳极板包括：第一阳极、第一阳极极耳和第一正集流体；所述第一阳极极耳与所述第一阳极连接；所述第一正集流体附着在所述第一阳极上；

所述第一阴极板包括：第一阴极、第一阴极极耳和第一负集流体；所述第一阴极极耳与所述第一阴极连接；所述第一负集流体附着在所述第一阴极上，所述阴离子膜附着在所述第一负集流体上。

优选地，所述第二阳极板包括：第二阳极、第二阳极极耳和第二正集流体；所述第二阳极极耳与所述第二阳极连接；所述第二正集流体附着在所述第二阳极上，所述阳离子膜附着在所述第二正集流体上；

所述第二阴极板包括：第二阴极、第二阴极极耳和第二负集流体；所述第二阴极极耳与所述第二阴极连接；所述第二负集流体附着在所述第二阴极上。

优选地，所述系统还包括：

第一再生水箱，与各所述第一吸附单元连接，用于对各所述第一吸附单元进行脱附再生处理；

第二再生水箱，与各所述第二吸附单元连接，用于对各所述第二吸附单元进行脱附再生处理。

优选地，所述系统还包括：

淡水箱，与所述电吸附装置的第二出口端连接，用于存储所述淡水。

优选地，所述系统还包括：

第一水泵，设置在所述原水箱的出口端与所述电吸附装置的入口端之间，用于将所述原始废水和/或所述初始处理水输送至所述电吸附装置。

优选地，所述系统还包括：

第二水泵，用于将所述第一再生水箱中的再生水输送至各所述第一吸附单元；

第三水泵，用于将所述第二再生水箱中的再生水输送至各所述第二吸附单元。

优选地，所述系统还包括：第一法兰孔和第二法兰孔；

所述第一法兰孔和所述第二法兰孔均设置在所述电吸附装置上，用于对所述初始处理水进行取样，以通过所述检测装置进行检测。

优选地，工业废水依次经过沉淀、絮凝、澄清和过滤后形成所述原始废水，存储进所述原水箱中。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明涉及一种适用于高硬度废水的耐结垢电吸附系统，包括：电吸附装置，用于对原始废水进行吸附得到初始处理水；原水箱，所述原始废水存储在所述原水箱内；检测装置，用于对所述初始处理水进行检测，若所述初始处理水未达到设定标准，则所述初始处理水通过所述原水箱循环至所述电吸附装置进行再吸附处理；若所述初始处理水达到设定标准，此时将所述初始处理水通过所述电吸附装置的第二出口端排出。本发明相比于其他膜浓缩减量技术，进水无需软化预处理，只进行简单澄清处理即可；同时本发明不会有二次污染的产生，解决了电极表面的结垢、流道的污堵等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明适用于高硬度废水的耐结垢电吸附系统结构图；

图2为本发明第一吸附单元结构图；

图3为本发明第二吸附单元结构图。

符号说明：1-电吸附装置，2-原水箱，3-淡水箱，4-第一再生水箱，5-第二再生水箱，11-第一吸附模块，12-第二吸附模块，61-第一水泵，62-第二水泵，63-第三水泵，71-第一止回阀，72-第二止回阀，73-第三止回阀，81-第一阀门，82-第二阀门，83-第三阀门，84-第四阀门，85-第五阀门，86-第六阀门，87-第七阀门，88-第八阀门，91-第一法兰孔，92-第二法兰孔，111-第一阳极板，112-第一阴极板，113-单价阴离子选择性交换膜，121-第二阳极板，122-第二阴极板，123-单价阳离子选择性交换膜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本本发明的目的是提供一种适用于高硬度废水的耐结垢电吸附系统，从运行原理上大幅提高电吸附设备的进水水质硬度控制要求，从而根本有效地避免和解决电吸附设备内硬度结垢带来的不利影响；相比于其他膜浓缩减量技术，无需软化预处理，对进水进行简单澄清处理即可。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明电吸附系统结构图，如图1所示，本发明提供了一种电吸附系统，包括：电吸附装置1、原水箱2、淡水箱3和检测装置。

所述电吸附装置1用于对原始废水进行吸附得到初始处理水。

具体地，所述电吸附装置1包括n个第一吸附单元和m个第二吸附单元；所述第一吸附单元用于吸附所述原始废水中的阳离子和单价阴离子；所述第二吸附单元用于吸附所述原始废水中的单价阳离子和阴离子。n和m均为大于或等于1的正整数；具体的数量根据实际需求进行选取。本实施例中，各所述第一吸附单元之间并联形成第一吸附模块11，各所述第二吸附单元之间并联形成第二吸附模块12；所述第一吸附模块11与所述第二吸附模块12之间通过第一阀门81串联连接形成所述电吸附装置1。

所述原始废水通过所述原水箱2的第一入口端存储到所述原水箱2内；所述原水箱2的出口端依次通过第一水泵61和第一止回阀71与所述第一吸附模块11的第一入口端连接，所述第二吸附模块12的第一出口端依次通过第二阀门82和第三阀门83与所述原水箱2的第二入口端连接。所述第一水泵61用于将所述原始废水和/或所述初始处理水输送至所述第一吸附模块11。

检测装置，用于对所述初始处理水进行检测，若所述初始处理水未达到设定标准，则所述初始处理水通过所述原水箱2循环至所述电吸附装置1进行再吸附处理；若所述初始处理水达到设定标准，此时将淡水依次通过所述第二吸附模块12的第一出口端、所述第二阀门82和第四阀门84排入所述淡水箱3，所述淡水箱3对所述淡水进行存储。所述淡水为达到设定标准的所述初始处理水。

如图2和图3所示，本发明所述第一吸附单元包括：第一阳极板111、第一阴极板112和阴离子膜113。

所述第一阳极板111和所述第一阴极板112相对设置，所述单价阴离子选择性交换膜113附着在所述第一阴极板112上。

所述第二吸附单元包括：第二阳极板121、第二阴极板122和单价阳离子选择性交换膜123。

所述第二阳极板121和所述第二阴极板122相对设置，所述单价阳离子选择性交换膜123附着在所述第二阳极板121上。

具体地，所述第一阳极板111包括：第一阳极、第一阳极极耳和第一阳极集流体。

所述第一阳极极耳与所述第一阳极连接；所述第一阳极集流体附着在所述第一阳极上。

所述第一阴极板112包括：第一阴极、第一阴极极耳和第一阴极集流体。

所述第一阴极极耳与所述第一阴极连接；所述第一阴极集流体附着在所述第一阴极上，所述阴单价离子膜113附着在所述第一阴极集流体上。

进一步地，所述第二阳极板121包括：第二阳极、第二阳极极耳和第二阳极集流体。

所述第二阳极极耳与所述第二阳极连接；所述第二阳极集流体附着在所述第二阳极上，所述单价阳离子选择性交换膜123附着在所述第二阳极集流体上。

所述第二阴极板122包括：第二阴极、第二阴极极耳和第二阴极集流体。

所述第二阴极极耳与所述第二阴极连接；所述第二阴极集流体附着在所述第二阴极上。

在所述电吸附装置1对原始废水进行吸附的过程中，所述原始废水中的单价阴离子会透过单价阴离子选择性交换膜113，被吸附在第一阴极板112上，所述原始废水中的单价阳离子会透过单价阳离子选择性交换膜123，被吸附在第二阳极板121上，因此，本发明通过设置第一再生水箱4对所述第一吸附模块11进行脱附再生处理，设置第二再生水箱5对所述第二吸附模块12进行脱附再生处理。

具体地，所述第一再生水箱4的出口端依次通过第二水泵62和第二止回阀72与所述第一吸附模块11的第二入口端连接，所述第一吸附模块11的出口端通过第五阀门85与所述第一再生水箱4的入口端连接。所述第二再生水箱5的出口端依次通过第三水泵63和第三止回阀73与所述第二吸附模块12的入口端连接，所述第二吸附模块12的第二出口端通过第六阀门86与所述第二再生水箱5的入口端连接。

所述第二水泵62用于将所述第一再生水箱4内的再生水输送至所述第一吸附模块11；所述第三水泵63用于将所述第二再生水箱5内的再生水输送至所述第二吸附模块12。

当所述第一再生水箱4内的再生水同时满足以下两个条件时，依次通过所述第一再生水箱4的出口端、所述第二水泵62和第七阀门87排出所述第一再生水箱4内的再生水。

1)溶解性固体总量超过第一设定值。

2)电导率超过第二设定值。

3)第一吸附单元的瞬时淡水水质超过第三设计值。

同样的，当所述第二再生水箱5内的再生水同时满足以下两个条件时，依次通过所述第二再生水箱5的出口端、所述第三水泵63和第八阀门88排出所述第二再生水箱5内的再生水。

1)溶解性固体总量超过第一设定值。

2)电导率超过第二设定值。

3)第二吸附单元的瞬时淡水水质超过第三设计值。

为了使改变所述电吸附装置1流道的流向，同时方便对脱附再生方式的升级与更改，本发明所述系统还包括：第一法兰孔91和第二法兰孔92。

所述第一法兰孔91设置在所述第一吸附模块11的第一入口旁，所述第二法兰孔92设置在所述第二吸附模块12的第一出口旁。

所述第一法兰孔91和所述第二法兰孔92还用于对所述初始处理水进行取样，以通过所述检测装置进行检测。

作为一种可选的实施方式，本发明所述原始废水为工业废水依次经过沉淀、絮凝、澄清和过滤后形成的。

本发明具体有益效果如下：

1)、提高了电吸附设备对进水硬度的耐受性。

2)、处理硬度较高的工业废水时，电吸附过程前端免去了软化预处理的过程，可减少设备投资成本和软化药剂投加的运行成本。

3)、避免了二次污染的产生。

4)、无论是平流式cdi(capacitivedeionization)、穿流式cdi、mcdi(membranecapacitivedeionization)、部分fcdi(flowcapacitivedeionization)等不同结构形式的电吸附，皆可以按照本发明思路进行改造，以提高耐受硬度，避免难溶盐析出结垢。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的系统及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。