CN110510712A - 一种用于苦咸水脱盐的电渗析系统及方法 - Google Patents
一种用于苦咸水脱盐的电渗析系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110510712A CN110510712A CN201910734161.6A CN201910734161A CN110510712A CN 110510712 A CN110510712 A CN 110510712A CN 201910734161 A CN201910734161 A CN 201910734161A CN 110510712 A CN110510712 A CN 110510712A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- electrodialysis
- stage
- membrane stack
- electrodialysis membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 209
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 title claims abstract description 184
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 224
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims abstract description 15
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 30
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 30
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 9
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 5
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 claims description 4
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 claims description 4
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 3
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 claims description 3
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229940023913 cation exchange resins Drugs 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011085 pressure filtration Methods 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
- C02F1/4693—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明提供一种用于苦咸水脱盐的电渗析系统及方法,包括电渗析膜堆系统、原水泵、原水箱、极液泵、极液箱和直流稳压电源,电渗析膜堆系统为多个分段式电渗析膜堆依次连接形成,电渗析膜堆上设有阳极室和阴极室,阳极室与阴极室之间设置有阴、阳离子交换膜,阳极室设置有浓水进水口、淡水进水口、阳极液进水口和阳极液出水口,阴极室设置有第一出水口、第二出水口、阴极液进水口和阴极液出水口;电渗析膜堆配置有直流稳压电源。针对典型苦咸水,本发明提供的系统与方法可以不高于0.8kWh/m3的本体能耗连续生产TDS介于132‑241mg/L之间的淡化水,系统运行稳定,并且本发明提供的方法优化了苦咸水淡化工艺,通过对电压和电流的调节,达到了减能降耗的目的。
Description
技术领域
本发明属于水处理领域,尤其是涉及一种苦咸水脱盐的高效节能电渗析系统与方法。
背景技术
电渗析是一种由电化学过程与渗析扩散过程相结合的技术,而非压差过滤型过程,因此,电渗析技术抗污染能力相对较强,对原水水质要求相对较低,适用于处理高浓度、高含盐量的水体。电渗析技术以其占地面积少、投资少、易于实现自动化等优势,广泛应用于浓缩制盐方面,在应用水生产、工业废水处理及化工等领域也取得了较好的效果。
电渗析常用于低浓度苦咸水淡化脱盐,国内常采用多级连续式脱盐流程,采用恒定电压操作,淡化给水经多台单级或多台多级串联的电渗析器后,一次脱盐达到预定要求,连续出水,脱盐率高,运行稳定,但操作弹性小,在给水含盐量变化时适应性较差。
在现有电渗析脱盐技术中,存在以下共性缺陷:(1)多级电渗析系统的中间电极多为共电极,各级的电压电流不可独立调节,由于原料液从电渗析进水侧到出水侧其浓度是逐级递减的,在各级电压均相等的情况下,使得电渗析后级部分电压过大,导致不必要的能耗;(2)电渗析各级、段膜对数相等,使得电渗析前级与后级、前段与后段的单隔室中线性流速相等,但后一级或后一段的淡化水浓度相对前一级或前一段较低,因此下一级极限电流密度相对前者降低,淡水室中易于发生极化现象,电流效率下降;(3)在常规苦咸水电渗析过程中,电极室的溶液电阻仍然占有一定比例,因而会产生相当量的极室能耗。
因此,迫切需要开发一种新型的节能电渗析脱盐系统及方法,调节相应各级电压和电流,在达到目标产水水质的前提下,将本体能耗降到最低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有电渗析脱盐技术的不足,提供一种节能型多级多段电渗析连续脱盐系统,解决反渗透和常规电渗析技术用于苦咸水脱盐过程中存在的脱盐效率低、能耗高、长期运行稳定性尚需提升等问题,促进苦咸水电渗析脱盐应用中的减能降耗。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:包括电渗析膜堆系统、原水泵、原水箱、极液泵、极液箱和直流稳压电源,所述电渗析膜堆系统为多个分段式电渗析膜堆依次连接形成,所述电渗析膜堆上设有阳极室和阴极室,所述阳极室与阴极室之间设置有阴、阳离子交换膜,所述阳极室设置有浓水进水口、淡水进水口、阳极液进水口和阳极液出水口,所述阴极室设置有第一出水口、第二出水口、阴极液进水口和阴极液出水口;所述原水箱的出水分为两支水流,分别为第一出水和第二出水,所述第一出水和第二出水分别连接到所述电渗析膜堆系统中的浓水进水口和淡水进水口,所述第一出水口连接外排管道,所述第二出水口连接水用户管道;所述极液箱的出水分成两支极液流,分别为阳极液和阴极液,所述阳极液和阴极液通过极液管道分别连接到阳极液进水口和阴极液进水口,所述阴极液出水口和阳极液出水口通过管道连接极液箱;所述电渗析膜堆配置有直流稳压电源。
进一步地,所述电渗析膜堆的极室由树脂填充床型超薄电极板框制成;所述树脂填充床型超薄电极板框包括树脂填充床超薄阳极板框和树脂填充床超薄阴极板框,所述阳极室和阴极室分别由树脂填充床超薄阳极板框和树脂填充床超薄阴极板框制成;所述树脂填充床超薄阳极板框和树脂填充床超薄阴极板框均包括电极板和极框,所述树脂填充床型超薄电极板框厚度为1-3mm,且电极板与极框之间填充有体积比为1:1的强酸强碱性混床阴阳离子交换树脂。
进一步地,所述电渗析膜堆系统由三个分段式电渗析膜堆依次连接形成,分别为第一级电渗析膜堆、第二级电渗析膜堆和第三级电渗析膜堆;其中,所述第一级电渗析膜堆中的电极板框厚度为1-3mm;所述第二级电渗析膜堆中的电极板框厚度为1-3mm;所述第三级电渗析膜堆中的电极板框厚度为1-3mm。
进一步地,所述电渗析膜堆采用级段间非对称性膜对数进行设计,所述级段间非对称性膜对数包括级间非对称性膜对数和各段间非对称性膜对数;所述级间非对称性膜对数设计的各级膜堆,其中每一级膜堆单元采用不同的膜对数,总膜对数按360对计。
进一步地,所述第一级电渗析膜堆中的膜对数为120-160对;所述第二级电渗析膜堆中的膜对数为100-140对;所述第三级电渗析膜堆中的膜对数为80-120对。
进一步地,所述各段间非对称性膜对数设计的各级电渗析膜堆,其每一级电渗析膜堆均设置有一个换向隔板,其所述换向隔板之前的膜对数多于换向隔板之后的膜对数;且所述换向隔板两侧的膜对数比在1-1.3之间。
进一步地,各级膜堆间为非共电极连接,每一级所述电渗析膜堆均配置有一台直流稳压电源;所述第一级电渗析膜堆、第二级电渗析膜堆和第三级电渗析膜堆分别连接第一级直流稳压电源、第二级直流稳压电源和第三级直流稳压电源;所述第一级电渗析膜堆的阴极板与第二级电渗析膜堆的阳极板之间设置有厚度为3、5、7、9或10mm的绝缘板;所述第二级电渗析膜堆的阴极板与第三级电渗析膜堆的阳极板之间设置有厚度为3、5、7、9或10mm的绝缘板。
一种用于苦咸水脱盐的高效节能电渗析方法,所述方法采用阴阳电极液并流和浓淡水逆流手段,通过各级独立可调的多级多段式系统集成和优化,形成面向苦咸水淡化的连续式节能电渗析技术;所述阴阳电极液并流为其每一级的阴阳极液分别输送阴阳极室,从而不互相串流;所述浓淡水逆流,各级膜堆的浓淡水进口位于各自膜堆两侧,使得膜堆浓室液流与淡室液流互为反向流动,其具体实现步骤如下:
步骤1:开启所述极液泵,则所述极液箱中的电极液经由极液泵分别输送至每一级所述电渗析膜堆的阴极室和阳极室内,所述电极液并在各极室出口处汇合后循环至极液箱;
步骤2:开启所述原水泵,则原水箱内的原水分为两支水流出水,且经由原水泵分别输送至浓水进水口和淡水进水口,进而进入第一级电渗析膜堆进行流动;在流动过程中,所述浓水由上一级电渗析膜堆的第一出水口进入到下一级电渗析膜堆的浓水进水口内继续在下一级电渗析膜堆内流动,所述淡水由上一级电渗析膜堆的第二出水口进入到下一级电渗析膜堆的淡水进水口内继续在下一级电渗析膜堆内流动,其中,各级膜堆的前一段浓水自上而下流动、淡水自下而上流动,经换向隔板作用,各级膜堆的第二段浓水自下而上流动、淡水自上而下流动;最后一级所述电渗析膜堆即第三级电渗析膜堆的浓水经由第一出水口排出设备,淡水经由第二出水口通过管道连接用水用户;
步骤3:在步骤2的运行过程中,调节每一级电渗析膜堆所连接的直流稳压电源的电压和电流,实现各级电渗析膜堆电压和电流独立调节,以此进一步降低运行的本体能耗。
本发明具有的优点和积极效果是:
1、本发明采用非共电极连接,每一级的电渗析膜堆均由一台直流稳压电源进行控制,根据每一级的原料液的浓度变化可随时调节其电压电流,通过合理调节各级电渗析膜堆的电压电流,在保证一定范围脱盐率条件下,可进一步降低该脱盐系统的本体能耗。
2、本发明提供的各级电渗析膜堆,电极室厚度不大于3mm,模具化难度小,易于大规模工业化生产;各段间的非对称膜对数设计能够提升后一段浓淡室的膜面流速,从而降低后一段浓差扩散与浓差极化,进而降低整个膜堆的运行能耗;整个节能电渗析脱盐系统的产水水质可进行机动性调节,操作简单方便,运行稳定性高。
3、本发明提出的苦咸水脱盐的电渗析系统,可以不高于0.8kWh/m3的本体能耗连续生产淡化水,淡化水水质机动可调(TDS介于132-241mg/L之间)。
附图说明
图1是本发明一种用于苦咸水脱盐的电渗析系统及方法中电渗析膜堆系统的结构示意图;
图2是本发明一种用于苦咸水脱盐的电渗析系统及方法的方法实验流程图;
图中:1-树脂填充床超薄阳极板框,2-阴、阳离子交换膜,3-换向隔板,4-树脂填充床超薄阴极板框,5-绝缘板,6-第一级电渗析膜堆,7-第二级电渗析膜堆,8-第三极电渗析膜堆,9-原水箱,10-浓水进水口,11-淡水进水口,13-第一级直流稳压电源,14-第二级直流稳压电源,15-第三级直流稳压电源,16-阳极液进水口,17-阴极液进水口,18-阳极液出水口,19-阴极液出水口,20-第一出水口,21-第二出水口,22-极液箱,23-极液泵,24-原水泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
如图1、图2所示,一种用于苦咸水脱盐的电渗析系统,包括电渗析膜堆系统、原水泵24、原水箱9、极液泵23、极液箱22和直流稳压电源,其特征在于,所述电渗析膜堆系统为多个分段式电渗析膜堆依次连接形成,所述电渗析膜堆上设有阳极室和阴极室,所述阳极室与阴极室之间设置有阴、阳离子交换膜2,所述阳极室设置有浓水进水口10、淡水进水口11、阳极液进水口16和阳极液出水口18,所述阴极室设置有第一出水口20、第二出水口21、阴极液进水口17和阴极液出水口19;所述原水箱9的出水分为两支水流,分别为第一出水和第二出水,所述第一出水和第二出水分别连接到所述电渗析膜堆系统中的浓水进水口10和淡水进水口11,所述第一出水口20连接外排管道,所述第二出水口21连接水用户管道;所述极液箱22的出水分成两支极液流,分别为阳极液和阴极液,所述阳极液和阴极液通过极液管道分别连接到阳极液进水口16和阴极液进水口17,所述阴极液出水口19和阳极液出水口18通过管道连接极液箱22;所述电渗析膜堆配置有直流稳压电源。其中极液箱22中的阴、阳极液在极液泵23的作用下通过管道分别输送到阴、阳极室,原水箱9内的原水分为两股出水,且在原水泵24的作用下通过管道分别由浓水进水口10和淡水进水口11输送到阳极室内。
进一步地,所述电渗析膜堆的极室由树脂填充床型超薄电极板框制成;所述树脂填充床型超薄电极板框包括树脂填充床超薄阳极板框1和树脂填充床超薄阴极板框4,所述阳极室和阴极室分别由树脂填充床超薄阳极板框1和树脂填充床超薄阴极板框4制成;所述树脂填充床超薄阳极板框1和树脂填充床超薄阴极板框4包括电极板和极框,所述树脂填充床型超薄电极板框厚度为1-3mm,且电极板与极框之间填充有体积比为1:1的强酸强碱性混床阴阳离子交换树脂。所述阳极液进水口16、阳极液出水口18、阴极液进水口17和阴极液出水口19均设置有补水缝隙宽度为0.1/0.2/0.3/0.4或0.5mm的补水槽,且相邻补水缝隙的间距为2.0/2.2/2.4/2.6/2.8或3.0mm,同时,电极板低于极框1.0/2.0或3.0mm以利于树脂填充。
进一步地,所述电渗析膜堆系统由三个分段式电渗析膜堆依次连接形成,分别为第一级电渗析膜堆6、第二级电渗析膜堆7和第三级电渗析膜堆8;其中,所述第一级电渗析膜堆6中的电极板框厚度为1-3mm;所述第二级电渗析膜堆7中的电极板框厚度为1-3mm;所述第三级电渗析膜堆8中的电极板框厚度为1-3mm。
进一步地,所述电渗析膜堆采用级段间非对称性膜对数进行设计,所述级段间非对称性膜对数包括级间非对称性膜对数和各段间非对称性膜对数;所述级间非对称性膜对数设计的各级膜堆,其中每一级膜堆单元采用不同的膜对数,总膜对数按360对计;所述第一级电渗析膜堆6中的膜对数为120-160对;所述第二级电渗析膜堆7中的膜对数为100-140对;所述第三级电渗析膜堆8中的膜对数为80-120对。
进一步地,所述各段间非对称性膜对数设计的各级电渗析膜堆,其每一级电渗析膜堆均设置有一个换向隔板3,其所述换向隔板3之前的膜对数多于换向隔板之后的膜对数;且换向隔板3两侧的膜对数比在1-1.3之间。
进一步地,各级膜堆间为非共电极连接,且每一级所述电渗析膜堆均配置有一台直流稳压电源;所述第一级电渗析膜堆6、第二级电渗析膜堆7和第三级电渗析膜堆8分别连接第一级直流稳压电源13、第二级直流稳压电源14和第三级直流稳压电源15;所述第一级电渗析膜堆6的阴极板与第二级电渗析膜堆7的阳极板之间设置有厚度为3、5、7、9或10mm的绝缘板5;所述第二级电渗析膜堆7的阴极板与第三级电渗析膜堆8的阳极板之间设置有厚度为3、5、7、9或10mm的绝缘板5。
一种用于苦咸水脱盐的高效节能电渗析方法,所述方法采用阴阳电极液并流和浓淡水逆流手段,通过各级独立可调的多级多段式系统集成和优化,形成面向苦咸水淡化的连续式节能电渗析技术;所述阴阳电极液并流为其每一级的阴阳极液分别输送阴阳极室,从而不互相串流;所述浓淡水逆流,各级膜堆的浓淡水进口位于各自膜堆两侧,使得膜堆浓室液流与淡室液流互为反向流动,其具体实现步骤如下:
步骤1:开启极液泵23,则所述极液箱22中的电极液经由极液泵23分别输送至每一级所述电渗析膜堆的阴极室和阳极室内,所述电极液并在各极室出口处汇合后循环至极液箱22;
步骤2:开启原水泵24,则原水箱9内的原水分为两支水流出水,且经由原水泵24分别输送至浓水进水口10和淡水进水口11,进而进入第一级电渗析膜堆6进行流动;在流动过程中,所述浓水由上一级电渗析膜堆的第一出水口21进入到下一级电渗析膜堆的浓水进水口10内继续在下一级电渗析膜堆内流动,所述淡水由上一级电渗析膜堆的第二出水口22进入到下一级电渗析膜堆的淡水进水口11内继续在下一级电渗析膜堆内流动,其中,各级膜堆的前一段浓水自上而下流动、淡水自下而上流动,经换向隔板作用,各级膜堆的第二段浓水自下而上流动、淡水自上而下流动;最后一级所述电渗析膜堆即第三级电渗析膜堆8的浓水经由第一出水口21排出设备,淡水经由第二出水口22通过管道连接用水用户;
步骤3:在步骤2的运行过程中,调节每一级电渗析膜堆所连接的直流稳压电源的电压和电流,实现各级电渗析膜堆电压和电流独立调节,以此进一步降低运行的本体能耗。
以下为采用以上所述的电渗析系统对典型苦咸水水质的海水纳滤水进行脱盐的实验:
实施例1:
其中,电渗析膜堆中换向隔板3的厚度为0.9mm,电极板较极框低3mm,布水槽的宽度为6mm,其补水缝隙宽度为0.3mm,且相邻补水缝隙的间距为2.6mm;将阴、阳离子交换树脂按体积比1:1充分混合均匀,湿态填充至电极室内,电极室厚度均为3mm;离子交换膜膜面积为400*800mm,有效膜面积为340*620mm;电渗析系统的膜对数总计360对,三级电渗析膜堆的膜对数依次设置为140对、120对和100对,同一膜堆的后一段膜对数较前一段减少7%。具体操作参数及进出水水质如下表1所示:
表1实施例1的操作参数与进、出水水质1
具体的,在该实施例中,电渗析产水量为18L/min,即1.08t/h,其产水电导率低至187μS/cm,TDS低至132.6mg/L,脱盐率在95%以上,吨水耗电量为0.759KWh/m3。
在实施例1的基础上,通过调节各级电压或电流,可得实施例2,其具体操作参数及进出水水质如下表2所示:
实施例2
表2实施例2的操作参数与进、出水水质2
本次试验中通过适当降低电渗析脱盐系统的各级工作电压、电流,其淡水电导率410μS/cm,TDS为241mg/L,脱盐率仍可达到90%以上,吨水耗电量降低至0.52KWh/m3;与实施例1相比,实施例2的进水流量与压力相同、进水的电导率相同,仅适当调整各级电渗析膜堆的电压电流,其脱盐率仍可达到90%以上,且较实施例1中的吨水耗电量节省了0.25KWh/m3。
显然,通过合理调整各级电渗析膜堆的电压电流,在保证一定范围脱盐率条件下,可进一步降低该脱盐系统的本体能耗。
本发明提供的各级电渗析膜堆,电极室厚度不大于3mm,模具化难度小,易于大规模工业化生产;整个节能电渗析脱盐系统的产水水质可进行机动性调整,操作简单方便,运行稳定性高。
通过以上实施例的运行与对比,本发明可实现以下有益效果:
1、本发明采用非共电极连接,每一级的电渗析膜堆均由一台直流稳压电源进行控制,根据每一级的原料液的浓度变化可随时调节其电压电流,通过合理调节各级电渗析膜堆的电压电流,在保证一定范围脱盐率条件下,可进一步降低该脱盐系统的本体能耗。
2、本发明提供的各级电渗析膜堆,电极室厚度不大于3mm,模具化难度小,易于大规模工业化生产;各段间的非对称膜对数设计能够提升后一段浓淡室的膜面流速,从而降低后一段浓差扩散与浓差极化,进而降低整个膜堆的运行能耗;整个节能电渗析脱盐系统的产水水质可进行机动性调节,操作简单方便,运行稳定性高。
3、本发明提出的苦咸水脱盐的电渗析系统,可以不高于0.8kWh/m3的本体能耗连续生产淡化水,淡化水水质机动可调(TDS介于132-241mg/L之间)。
以上对本发明的两个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种用于苦咸水脱盐的电渗析系统,包括电渗析膜堆系统、原水泵(24)、原水箱(9)、极液泵(23)、极液箱(22)和直流稳压电源,其特征在于,所述电渗析膜堆系统为多个分段式电渗析膜堆依次连接形成,所述电渗析膜堆上设有阳极室和阴极室,所述阳极室与阴极室之间设置有阴、阳离子交换膜(2),所述阳极室设置有浓水进水口(10)、淡水进水口(11)、阳极液进水口(16)和阳极液出水口(18),所述阴极室设置有第一出水口(20)、第二出水口(21)、阴极液进水口(17)和阴极液出水口(19);所述原水箱(9)的出水分为两支水流,分别为第一出水和第二出水,所述第一出水和第二出水分别连接到所述电渗析膜堆系统中的浓水进水口(10)和淡水进水口(11),所述第一出水口(20)连接外排管道,所述第二出水口(21)连接水用户管道;所述极液箱(22)的出水分成两支极液流,分别为阳极液和阴极液,所述阳极液和阴极液通过极液管道分别连接到阳极液进水口(16)和阴极液进水口(17),所述阴极液出水口(19)和阳极液出水口(18)通过管道连接极液箱(22);所述电渗析膜堆配置有直流稳压电源。
2.根据权利要求1所述的一种用于苦咸水脱盐的电渗析系统,其特征在于,所述电渗析膜堆的极室由树脂填充床型超薄电极板框制成;所述树脂填充床型超薄电极板框包括树脂填充床超薄阳极板框(1)和树脂填充床超薄阴极板框(4),所述阳极室和阴极室分别由树脂填充床超薄阳极板框(1)和树脂填充床超薄阴极板框(4)制成;所述树脂填充床超薄阳极板框(1)和树脂填充床超薄阴极板框(4)均包括电极板和极框,所述树脂填充床型超薄电极板框厚度为1-3mm,且电极板与极框之间填充有体积比为1:1的强酸强碱性混床阴阳离子交换树脂。
3.根据权利要求2所述的一种用于苦咸水脱盐的电渗析系统,其特征在于,所述电渗析膜堆系统由三个分段式电渗析膜堆依次连接形成,分别为第一级电渗析膜堆(6)、第二级电渗析膜堆(7)和第三级电渗析膜堆(8);其中,所述第一级电渗析膜堆(6)中的电极板框厚度为1-3mm;所述第二级电渗析膜堆(7)中的电极板框厚度为1-3mm;所述第三级电渗析膜堆(8)中的电极板框厚度为1-3mm。
4.根据权利要求3所述的一种用于苦咸水脱盐的电渗析系统,其特征在于,所述电渗析膜堆采用级段间非对称性膜对数进行设计,所述级段间非对称性膜对数包括级间非对称性膜对数和各段间非对称性膜对数;所述级间非对称性膜对数设计的各级膜堆,其中每一级膜堆单元采用不同的膜对数,总膜对数按360对计。
5.根据权利要求4所述的一种用于苦咸水脱盐的电渗析系统,其特征在于,所述第一级电渗析膜堆(6)中的膜对数为120-160对;
所述第二级电渗析膜堆(7)中的膜对数为100-140对;
所述第三级电渗析膜堆(8)中的膜对数为80-120对。
6.根据权利要求4所述的一种用于苦咸水脱盐的电渗析系统,其特征在于,所述各段间非对称性膜对数设计的各级电渗析膜堆,其每一级电渗析膜堆均设置有一个换向隔板(3),其所述换向隔板(3)之前的膜对数多于换向隔板之后的膜对数;且所述换向隔板(3)两侧的膜对数比在1-1.3之间。
7.根据权利要求3所述的一种用于苦咸水脱盐的电渗析系统,其特征在于,各级膜堆间为非共电极连接,每一级所述电渗析膜堆均配置有一台直流稳压电源;
所述第一级电渗析膜堆(6)、第二级电渗析膜堆(7)和第三级电渗析膜堆(8)分别连接第一级直流稳压电源(13)、第二级直流稳压电源(14)和第三级直流稳压电源(15);
所述第一级电渗析膜堆(6)的阴极板与第二级电渗析膜堆(7)的阳极板之间设置有厚度为3、5、7、9或10mm的绝缘板(5);
所述第二级电渗析膜堆(7)的阴极板与第三级电渗析膜堆(8)的阳极板之间设置有厚度为3、5、7、9或10mm的绝缘板(5)。
8.一种用于苦咸水脱盐的高效节能电渗析方法,使用如权利要求1到7任一项所述的一种用于苦咸水脱盐的电渗析系统,其特征在于,所述方法采用阴阳电极液并流和浓淡水逆流手段,通过各级电渗析膜堆电压独立可调的多级多段式系统集成和优化,形成面向苦咸水淡化的连续式节能电渗析技术;所述阴阳电极液并流为其每一级的阴阳极液分别输送阴阳极室,从而不互相串流;所述浓淡水逆流,各级膜堆的浓淡水进口位于各自膜堆两侧,使得膜堆浓室液流与淡室液流互为反向流动,其具体实现步骤如下:
步骤1:开启所述极液泵23,则所述极液箱22中的电极液经由极液泵23分别输送至每一级所述电渗析膜堆的阴极室和阳极室内,所述电极液并在各极室出口处汇合后循环至极液箱22;
步骤2:开启原水泵24,则原水箱9内的原水分为两支水流出水,且经由原水泵24分别输送至浓水进水口10和淡水进水口11,进而进入第一级电渗析膜堆6进行流动;在流动过程中,所述浓水由上一级电渗析膜堆的第一出水口21进入到下一级电渗析膜堆的浓水进水口10内继续在下一级电渗析膜堆内流动,所述淡水由上一级电渗析膜堆的第二出水口22进入到下一级电渗析膜堆的淡水进水口11内继续在下一级电渗析膜堆内流动,其中,各级膜堆的前一段浓水自上而下流动、淡水自下而上流动,经换向隔板作用,各级膜堆的第二段浓水自下而上流动、淡水自上而下流动;最后一级所述电渗析膜堆即第三级电渗析膜堆8的浓水经由第一出水口21排出设备,淡水经由第二出水口22通过管道连接用水用户;
步骤3:在步骤2的运行过程中,调节每一级电渗析膜堆所连接的直流稳压电源的电压和电流,实现各级电渗析膜堆电压和电流独立调节,以此进一步降低运行的本体能耗。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910734161.6A CN110510712B (zh) | 2019-08-09 | 2019-08-09 | 一种用于苦咸水脱盐的电渗析系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910734161.6A CN110510712B (zh) | 2019-08-09 | 2019-08-09 | 一种用于苦咸水脱盐的电渗析系统及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110510712A true CN110510712A (zh) | 2019-11-29 |
CN110510712B CN110510712B (zh) | 2020-07-28 |
Family
ID=68625529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910734161.6A Active CN110510712B (zh) | 2019-08-09 | 2019-08-09 | 一种用于苦咸水脱盐的电渗析系统及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110510712B (zh) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111302552A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-19 | 广州市环境保护工程设计院有限公司 | 一种垃圾渗滤液浓缩液资源化利用系统及方法 |
CN112263912A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-01-26 | 中船重工船舶设计研究中心有限公司 | 一种基于电渗析技术的油气开采含盐乙二醇溶液脱盐装置 |
CN113477090A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-10-08 | 浙江浙能技术研究院有限公司 | 一种逆流电渗析反应器及工艺方法 |
CN113929189A (zh) * | 2020-06-29 | 2022-01-14 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 水处理装置和净水设备 |
CN113929191A (zh) * | 2020-06-29 | 2022-01-14 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 水处理结构和净水设备 |
CN113929194A (zh) * | 2020-06-29 | 2022-01-14 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 水处理装置 |
CN113929193A (zh) * | 2020-06-29 | 2022-01-14 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 净水结构和净水设备 |
CN114149058A (zh) * | 2020-12-10 | 2022-03-08 | 佛山市美的清湖净水设备有限公司 | 用于净水设备的膜堆和净水设备 |
CN114159977A (zh) * | 2021-05-21 | 2022-03-11 | 佛山市美的清湖净水设备有限公司 | 电渗析膜堆电极检测方法、装置、净水设备及介质、设备 |
CN114436377A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-05-06 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种用于饮用水目标离子选择性去除的电渗析设备与方法 |
US11502323B1 (en) | 2022-05-09 | 2022-11-15 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell and methods of use thereof |
US11502322B1 (en) | 2022-05-09 | 2022-11-15 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell with heat pump |
CN117000051A (zh) * | 2023-08-08 | 2023-11-07 | 安徽中医药大学 | 从氧化苦参碱洗脱液中分离纯化氧化苦参碱的方法及装置 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11855324B1 (en) | 2022-11-15 | 2023-12-26 | Rahul S. Nana | Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell with heat pump |
US12040517B2 (en) | 2022-11-15 | 2024-07-16 | Rahul S. Nana | Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell and methods of use thereof |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6042701A (en) * | 1998-01-12 | 2000-03-28 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Interior | Solar-powered direct current electrodialysis reversal system |
CN102066268A (zh) * | 2008-06-24 | 2011-05-18 | 苏特沃克技术有限公司 | 用浓度差能使盐水脱盐的方法、装置和设备 |
CN102963966A (zh) * | 2012-11-12 | 2013-03-13 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种适用于煤化工等行业高盐废水处理的电渗析装置 |
WO2014075965A1 (de) * | 2012-11-15 | 2014-05-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und vorrichtung zur entsalzung wässriger lösungen mittels elektrodialyse |
CN106365274A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-02-01 | 沈阳艾柏瑞环境科技有限公司 | 一种地下水电驱离子膜脱盐处理的工艺装置及方法 |
CN108689461A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-10-23 | 浙江迪萧环保科技有限公司 | 一种高盐高cod废水中有机物-无机盐的分离方法及装置 |
-
2019
- 2019-08-09 CN CN201910734161.6A patent/CN110510712B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6042701A (en) * | 1998-01-12 | 2000-03-28 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Interior | Solar-powered direct current electrodialysis reversal system |
CN102066268A (zh) * | 2008-06-24 | 2011-05-18 | 苏特沃克技术有限公司 | 用浓度差能使盐水脱盐的方法、装置和设备 |
CN102963966A (zh) * | 2012-11-12 | 2013-03-13 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种适用于煤化工等行业高盐废水处理的电渗析装置 |
WO2014075965A1 (de) * | 2012-11-15 | 2014-05-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und vorrichtung zur entsalzung wässriger lösungen mittels elektrodialyse |
CN106365274A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-02-01 | 沈阳艾柏瑞环境科技有限公司 | 一种地下水电驱离子膜脱盐处理的工艺装置及方法 |
CN108689461A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-10-23 | 浙江迪萧环保科技有限公司 | 一种高盐高cod废水中有机物-无机盐的分离方法及装置 |
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111302552A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-19 | 广州市环境保护工程设计院有限公司 | 一种垃圾渗滤液浓缩液资源化利用系统及方法 |
CN113929194B (zh) * | 2020-06-29 | 2023-06-09 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 水处理装置 |
CN113929189A (zh) * | 2020-06-29 | 2022-01-14 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 水处理装置和净水设备 |
CN113929191A (zh) * | 2020-06-29 | 2022-01-14 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 水处理结构和净水设备 |
CN113929194A (zh) * | 2020-06-29 | 2022-01-14 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 水处理装置 |
CN113929193A (zh) * | 2020-06-29 | 2022-01-14 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 净水结构和净水设备 |
CN112263912A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-01-26 | 中船重工船舶设计研究中心有限公司 | 一种基于电渗析技术的油气开采含盐乙二醇溶液脱盐装置 |
CN114149058A (zh) * | 2020-12-10 | 2022-03-08 | 佛山市美的清湖净水设备有限公司 | 用于净水设备的膜堆和净水设备 |
CN114159977A (zh) * | 2021-05-21 | 2022-03-11 | 佛山市美的清湖净水设备有限公司 | 电渗析膜堆电极检测方法、装置、净水设备及介质、设备 |
CN113477090A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-10-08 | 浙江浙能技术研究院有限公司 | 一种逆流电渗析反应器及工艺方法 |
CN114436377A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-05-06 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种用于饮用水目标离子选择性去除的电渗析设备与方法 |
WO2023193437A1 (zh) * | 2022-04-08 | 2023-10-12 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种用于饮用水目标离子选择性去除的电渗析设备与方法 |
US11502323B1 (en) | 2022-05-09 | 2022-11-15 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell and methods of use thereof |
US11502322B1 (en) | 2022-05-09 | 2022-11-15 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell with heat pump |
US11563229B1 (en) | 2022-05-09 | 2023-01-24 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell with heat pump |
US11611099B1 (en) | 2022-05-09 | 2023-03-21 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell and methods of use thereof |
US11699803B1 (en) | 2022-05-09 | 2023-07-11 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell with heat pump |
US12107308B2 (en) | 2022-05-09 | 2024-10-01 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell and methods of use thereof |
CN117000051A (zh) * | 2023-08-08 | 2023-11-07 | 安徽中医药大学 | 从氧化苦参碱洗脱液中分离纯化氧化苦参碱的方法及装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110510712B (zh) | 2020-07-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110510712B (zh) | 一种用于苦咸水脱盐的电渗析系统及方法 | |
Chen et al. | Conversion and pre-concentration of SWRO reject brine into high solubility liquid salts (HSLS) by using electrodialysis metathesis | |
CN107055713A (zh) | 一种基于单价阳离子选择性电渗析的高硬度含盐水浓缩方法 | |
Chen et al. | Novel energy-efficient electrodialysis system for continuous brackish water desalination: Innovative stack configurations and optimal inflow modes | |
WO2020077918A1 (en) | A bipolar-membrane-based brine recycling system | |
Lee et al. | Comparison of the property of homogeneous and heterogeneous ion exchange membranes during electrodialysis process | |
CN109250846A (zh) | 一种抑制结垢的含盐废水处理系统 | |
CN101306855A (zh) | 一种板式电除盐器 | |
CN104909503B (zh) | 一种集成膜过程海水淡化方法 | |
CN106975360A (zh) | 一种基于双极膜电渗析制备多钼酸钠溶液的方法 | |
JP2011000576A (ja) | 電気式脱イオン水製造装置及び脱イオン水の製造方法 | |
JP4819026B2 (ja) | 電気式脱イオン水製造装置および脱イオン水製造方法 | |
CN112237845A (zh) | 利用双极膜电渗析制备pH值为3至4的酸体系 | |
CN209815743U (zh) | 一种含有压力控制装置的均相电渗析设备 | |
CN101992134B (zh) | 一种脱盐用的离子交换树脂的再生方法 | |
CN105762394B (zh) | 一种过滤型阴极微生物脱盐电池及其应用 | |
CN216273532U (zh) | 一种电磁耦合海水淡化装置 | |
CN1273210C (zh) | 节省酸用量的电透析装置及方法 | |
CN212151922U (zh) | 一种利用电渗析资源化利用浓盐水的系统 | |
CN109704442B (zh) | 一种用于海水酸化装置的电极板结构 | |
CN113477090A (zh) | 一种逆流电渗析反应器及工艺方法 | |
CN107344070A (zh) | 一种高盐基度聚合硫酸铁的连续制备系统及制备方法 | |
TWI232772B (en) | Acid-saving electrodialysis apparatus and method | |
CN219752007U (zh) | 一种电渗析处理系统 | |
CN111377567A (zh) | 一种利用电渗析资源化利用浓盐水的系统及其方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |