[发明专利]一种采用定向驱动技术防止极水系统结垢的电渗析装置及方法

说明书

本发明涉及采用定向驱动技术防止极水系统结垢的电渗析装置，包括电渗析反应器、淡水箱、浓水箱和极水箱；电渗析反应器依次由阳极板、膜堆、阴极板组装而成；其中膜堆排列方式依次为(C‑A2)_n‑C1，n为1‑2000的自然数，形成n个淡水通道、n个浓水通道及2个极水通道，淡水通道和浓水通道间隔排列；其中：C1指代单价选择性阳离子交换膜，C指代普通选择性阳离子交换膜，A2指代普通选择性阴离子交换膜；浓水箱、浓水泵、浓水过滤器和膜堆浓水通道依次连接组成浓水循环通路。本发明的有益效果是：利用本发明中的电渗析反应器处理含盐废水，能够大幅降低极水中二价阳离子(主要是钙离子和镁离子)的浓度，从而降低阴极板结垢倾向。

技术领域

本发明属于环保水处理技术领域，具体涉及一种采用定向驱动技术防止极水系统结垢的电渗析装置及方法。

背景技术

随着当代社会经济的快速发展，工业生产水平飞速提高，水污染问题也日益严重。近年来，随着《节约能源法》、《环境保护法》等法规相继颁布实施，国家对企业的用水量、排水量和排水水质的要求日益严格，使得减少废水排放量、实现废水资源化利用已成为水处理领域的重要课题。

电渗析是一种在电场作用下利用离子交换膜的选择透过性来分离不同离子的方法。淡水室的阳离子和阴离子穿过选择性膜后于浓水室内富集，从而得到低含盐的可回用淡水和高含盐的浓水，实现水中离子的分离。电渗析技术具有高效、清洁、节能、低成本等优点，被广泛地用于化工冶金、轻工、造纸、医药工业等行业。

电渗析装置在运行过程中，需要配置一定的极水循环运行，极水一般采用不含硬度的去离子水配置的氯化钠溶液。电渗析装置的阴极在运行过程中会不可避免地产生大量OH^-，同时，在运行过程中部分钙镁离子也会迁移到极水系统，进一步形成Mg(OH)₂、Ca(OH)₂等沉淀，这些沉淀会沉积在极板处或极水管壁上，造成极板电阻增大，降低电流效率，造成极板过热，堵塞极水流通通道等等，严重威胁着电渗析系统的安全运行。这些沉淀物会进一步引起电极腐蚀、电极表面结构破坏，从而降低系统的脱盐效率，并增大整体能耗。

对于普通电渗析系统(CAC型，如图3)，电渗析处理过程中极水与废水发生阳离子交换，废水中的二价阳离子迁移至极水中，运行一段时间后阴极板将发生结垢，从而导致电流效率下降，影响废水浓缩效果。常用防极板结垢策略包括：酸洗、定期排极水、加酸降低极水pH等。从而造成盐酸药剂需求量大的问题，且存在酸洗废水污染环境、操作复杂、安全性差等缺点。

因此，有必要开发一种新型电渗析反应器及方法，能够避免钙离子、镁离子在极水通道的大量富集，从而降低极水系统的结垢倾向，保证电渗析系统的长期可靠运行。

发明内容

本发明针对现有电渗析技术中阴极板在输电过程中容易结垢的问题，提供一种采用定向驱动技术防止极水系统结垢的电渗析装置及方法。

这种采用定向驱动技术防止极水系统结垢的电渗析装置，包括电渗析反应器、淡水箱、浓水箱和极水箱；电渗析反应器依次由阳极板、膜堆、阴极板组装而成；其中膜堆排列方式依次为(C-A2)_n-C1，n为1-2000的自然数，形成n个淡水通道、n个浓水通道及2个极水通道，淡水通道和浓水通道间隔排列；其中：C1指代单价选择性阳离子交换膜，C指代普通选择性阳离子交换膜，A2指代普通选择性阴离子交换膜；浓水箱、浓水泵、浓水过滤器和膜堆浓水通道依次连接组成浓水循环通路；淡水箱、淡水泵、淡水过滤器和膜堆淡水通道依次连接组成淡水循环通路；极水箱、极水泵、极水过滤器、膜堆极水通道依次连接组成极水循环通路。

作为优选：每个膜的两侧均设置有支撑隔板，隔板上端和下端分别设有水流孔和连通孔。

这种采用定向驱动技术防止极水系统结垢的电渗析装置的废水处理方法，包括以下步骤：

S1、将含盐废水分别置于浓水箱和淡水箱，配置氯化钠溶液作为极水；