一种连续浓缩脱盐的电渗析系统与方法

摘要

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及并公开了一种连续浓缩脱盐的电渗析系统，脱盐水箱分成A室和B室，B室输入待处理含盐水，B室底部通过脱盐水泵连接到电渗析膜堆组的脱盐水进口，电渗析膜堆组的脱盐水出口连接到A室，A室和B室底部连通，A室上部设有脱盐水溢流口，电渗析膜堆组的浓水出口连接到浓缩水箱，浓缩水箱的上部设有浓水溢流口，电渗析膜堆组的极水出口连接到极水箱。本发明还公开了一种连续浓缩脱盐的方法，使用一种连续浓缩脱盐的电渗析系统进行连续浓缩脱盐。本发明通过浓缩水自循环，控制浓缩水的浓度以及脱盐水箱内连续进水与出水流量的平衡，达到连续脱盐、连续浓缩的目的，适合处理水量大、浓缩倍数高的领域。

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种连续浓缩脱盐的电渗析系统与方法。

背景技术

电渗析是一种利用荷电膜的选择透过性和电场力作用对水中的离子型物质进行分离而达到脱盐、浓缩等预期目的的一种膜分离技术。由于电渗析技术具有操作运行压力低、浓缩倍数高等特点，已经在废水、食品及医药行业得到广泛应用。

电渗析脱盐浓缩过程一般采用批处理的方法。专利申请号为201410285122.X的发明专利采用电渗析循环处理方法分批处理核工业废水，当电渗析脱盐液降低至设定值后，将电渗析脱盐液直接排除，将电渗析浓缩液导出做后续处理。采用该方法浓缩脱盐，不能达到连续处理，当待处理的物料量较大时，需要的电渗析装置数量较多，导致投资成本较高。

专利申请号为201010219215.4的发明专利采用多个膜堆组合的工艺，通过调节浓缩水的浓度和出水方式的控制，使进水量与出水量一致，达到连续浓缩的目的。但是该工艺比较复杂，并且水量平衡较难控制。

发明内容

针对现有技术电渗析脱盐与浓缩过程的不足，本发明提供一种能连续浓缩脱盐、处理水量大、浓缩倍数高的电渗析系统与方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种连续浓缩脱盐的电渗析系统，包括电渗析膜堆组、极水泵、浓缩水泵、脱盐水泵、极水箱、浓缩水箱、脱盐水箱，所述的脱盐水箱分成脱盐水箱A室和脱盐水箱B室两部分，脱盐水箱B室输入待处理含盐水，脱盐水箱B室底部通过脱盐水泵连接到电渗析膜堆组的脱盐水进口，电渗析膜堆组的脱盐水出口连接到脱盐水箱A室，脱盐水箱A室和脱盐水箱B室底部连通，脱盐水箱A室设有脱盐水溢流口；浓缩水箱通过浓缩水泵连接到电渗析膜堆组的浓缩水进口，电渗析膜堆组的浓水出口连接到浓缩水箱，浓缩水箱设有浓水溢流口；极水箱通过极水泵连接到电渗析膜堆组的极水进口，电渗析膜堆组的极水出口与极水箱连接。

待处理含盐水连续进入脱盐水箱B室，通过脱盐水泵将含盐水输送至电渗析膜堆组，由于离子交换膜具有选择透过性，即阳离子交换膜只允许阳离子自由通过，阴离子交换膜只允许阴离子自由通过，这样电渗析膜堆脱盐室内的离子就会因为定向迁移至电渗析膜堆浓缩室，脱盐室内脱盐液的离子浓度将降低，达到脱盐的目的，经过电渗析膜堆组脱盐后返回至脱盐水箱A室，脱盐水箱A室底部液体与脱盐水箱B室含盐水混合后又被输送至电渗析膜堆组，当脱盐水含盐量达到设计值时，从脱盐水箱A室的脱盐水溢流口流出，通过控制进水量与溢流量相等，达到动态平衡，从而达到连续进料，连续脱盐的目的。

在脱盐水连续脱盐的同时，浓缩水箱内的含盐水通过浓缩水泵输送至电渗析膜堆组，由于离子交换膜具有选择透过性，即阳离子交换膜只允许阳离子自由通过，阴离子交换膜只允许阴离子自由通过，这样脱盐室内的离子就会因为定向迁移至浓缩室，导致浓缩室内浓缩液的浓度升高。离子交换膜是不允许溶剂分子透过的，但是由于淡化室与浓缩室之间存在浓度差，就会使部分溶剂分子（水）向浓缩室渗透，这就是在电渗析过程中水的渗透现象，经过电渗析膜堆组浓缩后返回至浓缩水箱，当浓缩水含盐量达到设计值时，从浓缩水溢流口流出。本发明中，正是利用电渗析过程中水的渗透原理，通过水的渗透使浓缩水液位高于溢流口而完成溢流，排出系统。电渗析浓缩液采用自循环的运行方式，运行过程中不需要补充水源，最终浓缩液的浓度较高，并且达到连续浓缩的目的。

连续浓缩和连续脱盐的同时，通过极水泵将极水箱内极水输送至电渗析膜堆组，之后返回极水箱。

作为优选，所述的电渗析膜堆组为一个或多个膜堆并联形成。根据需要处理的水量，可以安排设置膜堆的数量。

作为优选，每个膜堆含有50-250对阴阳离子交换膜。能达到较好的效果。

一种连续浓缩脱盐的方法，使用一种连续浓缩脱盐的电渗析系统，包括以下步骤：待处理的含盐水连续进入脱盐水箱B室，通过脱盐水泵将含盐水输送至电渗析膜堆组，经过电渗析膜堆组脱盐后返回至脱盐水箱A室，脱盐水箱A室底部液体与脱盐水箱B室含盐水混合后又被输送至电渗析膜堆组，当脱盐水含盐量达到设计值时，从脱盐水溢流口流出，从而达到连续进料，连续脱盐的目的；

在脱盐水连续脱盐的同时，浓缩水箱内的含盐水通过浓缩水泵输送至电渗析膜堆组，经过电渗析膜堆组浓缩后返回至浓缩水箱，当浓缩水含盐量达到设计值时，从浓水溢流口流出，达到连续浓缩的目的；

连续浓缩和连续脱盐的同时，通过极水泵将极水箱内极水输送至电渗析膜堆组，之后返回极水箱。

本发明的一种连续浓缩脱盐的电渗析系统，通过浓缩水自循环，控制浓缩水的浓度以及脱盐水箱内连续进水与出水流量的平衡，达到连续脱盐、连续浓缩的目的，特别适合处理水量大、浓缩倍数高的领域。

附图说明

图１为本发明实施例所用装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1与具体实施方式对本发明做进一步的说明。

一种连续浓缩脱盐的电渗析系统，如附图1所示，包括电渗析膜堆组1，脱盐水箱7通过脱盐水泵4连接到电渗析膜堆组1的脱盐水进口8，浓缩水箱6通过浓缩水泵3连接到电渗析膜堆组1的浓水进口9，极水箱5通过极水泵2连接到电渗析膜堆组1的极水进口13，还包括高频电源以及配套管阀件，所述的脱盐水箱7分成脱盐水箱A室16和脱盐水箱B室17两部分，脱盐水箱B室17输入待处理含盐水，脱盐水箱B室17底部通过脱盐水泵4连接到电渗析膜堆组1的原水进口8，电渗析膜堆组1的脱盐水出口10连接到脱盐水箱A室16，脱盐水箱A室16和脱盐水箱B室17底部连通，脱盐水箱A室16上部设有脱盐水溢流口14，电渗析膜堆组1的浓水出口11连接到浓缩水箱6，浓缩水箱6的上部设有浓水溢流口15，电渗析膜堆组1的极水出口13连接到极水箱5。

所述的电渗析膜堆组1采用两个膜堆并联形成，每个膜堆含有200对阴阳离子交换膜。

在脱盐水箱7内补充待处理的含盐水溶液，在浓缩水箱6内补充低含量盐水，在极水箱5内配置的硫酸钠溶液，依次开启脱盐水泵4、浓缩水泵3、极水泵2，循环3分钟流量稳定后，打开高频电源开关，通入直流电，采用稳流输出。待处理的含盐水连续进入脱盐水箱B室17，通过脱盐水泵4将含盐水输送至电渗析膜堆组1，经过电渗析膜堆组1脱盐后返回至脱盐水箱A室16，脱盐水箱A室16底部液体与脱盐水箱B室17含盐水混合后又被输送至电渗析膜堆组1，当脱盐水含盐量达到设计值时，从脱盐水溢流口14流出。脱盐水箱4内的补水采用连续进料的方式，控制进料流量与脱盐水溢流口14的流量相同，从而达到连续稳定脱盐的效果；

在脱盐水连续脱盐的同时，浓缩水箱6内的含盐水通过浓缩水泵3输送至电渗析膜堆组1，经过电渗析膜堆组1浓缩后返回至浓缩水箱6，由于水的渗透作用，脱盐水箱4内的水会透过离子交换膜迁移至浓缩室，浓缩水箱6液位在缓慢上升，高于浓水溢流口15时，检测浓水溢流口15溢流液中盐份含量，当达到设计要求时，收集溢流浓缩水，达到连续浓缩的效果。

连续浓缩和连续脱盐的同时，通过极水泵2将极水箱5内极水输送至电渗析膜堆组1，之后返回极水箱5。

通过浓缩水自循环，控制浓缩水的浓度以及脱盐水箱7内连续进水与出水流量的平衡，达到连续脱盐、连续浓缩的目的，特别适合处理水量大、浓缩倍数高的领域。

综上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围，凡依本申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。