[发明专利]一种防止阴极板结垢的电渗析反应器及废水处理方法

说明书

本发明涉及防止阴极板结垢的电渗析反应器，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、膜堆和阴极板组装而成；膜堆排列方式依次为A2‑(C‑A)_n‑C‑A2，淡水通道与浓水通道间隔排列；其中：A2指代单价选择性阴离子交换膜，C指代选择性阳离子交换膜，A指代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。本发明的有益效果是：利用防止阴极板结垢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)和二价阴离子(主要是硫酸根离子)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，具体涉及一种能够防止阴极板结垢的电渗析反应器及废水处理方法。

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溶质粒子的方法。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，从而得到低离子浓度的可回用淡水和高离子浓度的浓水，实现废水的浓缩减量。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。

将电渗析用于废水浓缩过程中，电渗析装置阴极处会不可避免地产生大量OH^-，若极水通道含有钙离子和镁离子，则容易形成CaCO₃、Mg(OH)₂、Ca(OH)₂等沉淀。此外，若极水中硫酸根离子浓度较高，也可能形成难处理的CaSO₄沉淀。这些极水通道中产生的沉淀会附着于阴极板形成阴极板结垢，引起电极腐蚀、电极电阻增大、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。因此，有必要开发一种新型电渗析反应器，能够避免钙离子、镁离子和硫酸根离子在极水通道的大量富集，从而降低阴极板表面二价离子的结垢倾向，保证废水浓缩过程中电渗析系统的长期可靠运行。

发明内容

本发明的目的是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，提供一种防止阴极结垢的电渗析反应器及废水处理方法。

这种防止阴极板结垢的电渗析反应器，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、膜堆和阴极板组装而成；膜堆排列方式依次为A2-(C-A)_n-C-A2，其中：n为1-2000的自然数，形成n+1个淡水通道、n+1个浓水通道及2个极水通道，淡水通道与浓水通道间隔排列；其中：A2指代单价选择性阴离子交换膜，C指代选择性阳离子交换膜，A指代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：C指代的选择性阳离子交换膜为普通选择性阳离子交换膜、单价选择性阳离子交换膜或其他类型的阳离子交换膜中的一种。

作为优选：A指代的选择性阴离子交换膜为普通选择性阴离子交换膜、单价选择性阴离子交换膜或其他类型的阴离子交换膜中的一种。

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。

这种防止阴极板结垢的电渗析反应器的废水处理方法，包括以下步骤：

S1、将含盐废水分别置于浓水箱和淡水箱，配置质量分数为2.0％-2.5％的氯化钠溶液作为极水；

S2、同时开启浓水泵、淡水泵和极水泵，开始浓水循环、淡水循环和极水循环；