申请日2017.03.10
公开(公告)日2017.06.20
IPC分类号C02F1/469; C02F101/10
摘要
本发明属于盐离子去除技术领域，公开了一种基于电吸附的方法去除含盐废水中盐离子的方法，所述基于电吸附的方法去除含盐废水中盐离子的方法采用电吸附的方法去除含盐废水中盐离子，可以把废水中99%以上的盐去除，达到废水除盐的目的。本发明的电吸附除盐的方法和工艺，具有工艺流程短、设备结构简单、投资少、节能、适用范围广、除盐效率高，设备维护维修方便，每吨水处理成本低，且便于自动化的优点。
权利要求书
1.一种基于电吸附的方法去除含盐废水中盐离子的方法，其特征在于，所述基于电吸附的方法去除含盐废水中盐离子的方法包括以下步骤：
步骤一，首先将电吸附槽充满废水，接通直流电源，并将直流电源的电压调整到0.90V后，关闭转移阀，打开循环阀，开启循环泵;这时在循环泵的作用下，电吸附槽里边的废水会从顶部通过电极板和PVC绝缘柱围成的极板间液体通道及电吸附模块的左、右两侧流向电吸附槽的底部;
步骤二，然后再流向吸液管，再经由循环泵压向压液管，再由压液管流回到电吸附槽的顶部，废水就会在循环泵的作用下，在电吸附槽内不停的循环下去;当废水在极板间液体通道及电吸附模块的左、右两侧流过时，废水中极性最强的阳离子和阴离子优先在电场的作用下分别移向阴极电极板和阳极电极板各自的两个侧面，并被束缚在电极板表面形成的双电层中;
步骤三，当观测到设置在电吸附槽中的电导率仪显示的数值在一定的时间段内不再减少时，说明电吸附模块已经吸附饱和;这时，向再生槽注入一定量的水，水的加入量为当放入电吸附模块时能将该模块完全浸泡在水中;
步骤四，再用遥控器控制卷扬机把卷扬绳降低到适当位置，将卷扬机挂钩挂到吊环上;保持电吸附模块的通电状态，再用遥控器控制卷扬机把电吸附模块提升到适当高度后，开动设置在电吸附模块斜上方的鼓风机将粘附在电吸附模块上面的废水吹落到电吸附槽里，再用遥控器控制卷扬机，沿着导轨移动到超声波再生槽总成的正上方，再在遥控器的控制下将电吸附模块放到再生槽里;
步骤五，切断电吸附模块的直流电源，打开超声波发生器，这样吸附在电极板上面的盐的阳离子和阴离子就会从电极板上解吸出来，并溶解到再生槽里面的水中，形成盐的水溶液;5分钟后，再开动卷扬机把电吸附模块从再生槽中提起，打开设置在超声波再生槽总成两侧的斜上方的鼓风机将粘附在电吸附模块上面的盐的水溶液吹落到再生槽中;
步骤六，将再生后的电吸附模块沿着导轨送回到电吸附槽中，电吸附槽中废水里的盐离子的浓度逐渐降低;而再生槽中盐离子的浓度会不断升高，随着再生槽中盐离子浓度的升高，达到溶解饱和的盐会以结晶的形式在再生槽的底部析出，且析出会随着电吸附模块的反复再生会越来越多，当达到一定程度时，打开设在再生槽底部的排液阀，将盐的水溶液输送到事先准备好的容器中暂时存放;当盐的水溶液全部放出后，关闭排液阀，移走电吸附模块，取出再生槽中的结晶盐，再把暂时存放的盐的水溶液输回到再生槽内，如果其量不能将电吸附模块全部浸泡，则需要补入适量的水以备下面的再生时继续使用，当盐的结晶再次达到一定程度时重复以上步骤;
步骤七，经过若干次吸附、再生后，当观测到设置在电吸附槽中的电导率仪显示的数值小于一定的数值，且在一定的时间段内不再减少时，说明电吸附槽中的废水中的盐离子减少到很低的程度，即废水中绝大部分盐离子已经被去除，除盐结束;关闭循环泵、关闭循环阀、打开转移阀后，再度打开循环泵将电吸附槽中的除盐后的废水全部通过转移阀和转移管打入到中水池中，然后再向电吸附槽中注入新的没有除盐的废水，继续重复以上步骤就可以不断的将废水除盐。
2.一种利用权利要求1所述基于电吸附的方法去除含盐废水中盐离子的方法的电吸附设备，其特征在于，所述电吸附设备由多个电吸附模块组成。
3.如权利要求2所述的电吸附设备，其特征在于，所述电吸附模块由2块电极板、16只螺栓和16只PVC绝缘柱组装而成，16只螺栓分别穿过PVC绝缘框架、活性炭纤维毡和绝缘柱上面的组装螺栓孔并用螺母紧固后组成电吸附模块的主体，然后在电吸附模块主体上部的2只PVC绝缘柱上系上尼龙绳，再在尼龙绳上系上吊环，两块电极板与绝缘柱之间共同形成4mm宽的极板间液体通道;所述电极板由3mm厚的PVC绝缘框架、4mm高的PVC绝缘柱、2mm厚的活性炭纤维毡和与之粘接在一起的PVC网衫组成;其中PVC网衫一个面涂覆上环氧树脂后粘附到活性碳纤维毡上，PVC绝缘框架的一个面涂覆上环氧树脂后再粘附到PVC网衫上，组成一个具有一定刚性和强度的电极板;导线连接板上的导线连接孔是连接电源线时使用;
电吸附模块的吸附装置由电吸附槽、吸液管、循环泵、压液管、转移管、转移阀、循环阀和电吸附模块组成;在电吸附槽内部的前、后侧面板上各自粘结或焊接有一块90mm宽的支撑板和两块70mm宽的导向板;支撑板和导向板一方面固定电吸附模块在电吸附槽中的位置，另一方面保证电吸附模块离开电吸附槽的槽底一定距离给液体循环预留通路;电吸附模块沿着两块导向板之间的空隙放到电吸附槽的支撑板上，阴极电极线、阳极电极线分别与直流电源的阴极和阳极连接;
电吸附模块的再生装置的超声波再生槽总成由再生槽、超声波发生器、排液管和排液阀组成;
超声波发生器设置在再生槽的底部，其发出的超声波通过再生槽的底板传递给再生槽中的再生液，再生液围着电吸附模块反复振动，从而起到加快电吸附模块上的盐离子的解吸的作用;排液管设置在再生槽一个侧面的底部，排液管的下部紧贴再生槽的底板;排液阀设置在排液管上;
转运装置由卷扬机挂钩、卷扬绳、卷扬机、导轨及遥控器组成;
卷扬机挂钩系在卷扬绳上，卷扬绳卷在卷扬机的卷扬筒上，卷扬筒与卷扬机的卷扬电机通过传动轴连接，通过遥控器控制卷扬电机的正、反转可以带动卷扬机的卷扬筒正、反转，从而实现卷扬绳及其连接的卷扬机挂钩上下移动;卷扬机通过卷扬机上方设置的电驱动滚轮挂在H型导轨的一侧的平板上，遥控器控制电驱动轮的驱动电机可实现卷扬机沿着导轨左右移动;根据工作间的结构既可以将导轨挂在房顶上，也可以固定在导轨两头的工作间的墙上。
说明书
一种基于电吸附的方法去除含盐废水中盐离子的方法
技术领域
本发明属于盐离子去除技术领域，尤其涉及一种基于电吸附的方法去除含盐废水中盐离子的方法。
背景技术
众所周知，环境科学工作者经过几十年的辛勤研究，基本解决了生活污水和部分工业污水中有机物的处理难题。相对废水中有机物成熟的处理技术而言，含盐废水的处理方面却找不到合适的低成本处理技术。如：一、目前占工业用水总量80%的循环冷却用水经过一定的循环次数后，因盐度(硬度)过高，而不得不退出循环，既造成大量的水资源浪费，又向水环境中带入了大量的盐分，造成土地板结、农作物减产等生态环境问题。二、工业生产中排放的高盐废水，这部分废水目前大多也只有两种处理方式：1)蒸馏的方法;2)反渗透的方法。对于蒸馏的方法只适合特别高浓度的含盐废水的处理(目前因成本太高无人用该方法处理低浓度的含盐废水)，且能耗大，吨水耗电：40～80KW·h(最省电的MVR法，罗茨泵：70～80KW·h，离心泵：40～50KW·h)，每吨含盐废水处理的综合成本高达40～55元左右。而对于反渗透的方法，只适合较低浓度的含盐废水的处理，其处理成本虽然低于蒸馏的方法，但经其处理后部分高度浓缩的高盐废水还要经过蒸馏的方法处理。对于反渗透的方法，以下3方面的问题给其造成了很大的困扰。1)设备投资大;2)由于含盐废水中同时含有一定的有机物容易堵塞反渗透膜，需要频繁更换新膜，造成运行维护费用高;3)最后剩余的浓水无法继续用反渗透的方法处理。电吸附除盐的方法：具有工艺流程短、设备结构简单、投资少、节能、适用范围广、除盐效率高，且设备维护维修方便，吨水处理成本低，且便于自动化的优点。
综上所述，现有技术存在的问题是：高盐废水处理时，当采用蒸馏的方法时，存在能耗大，处理成本高的缺点;对于较低浓度的含盐废水，当采用反渗透的方法时，存在设备投资大，需要频繁更换新膜，运行维护费用高，且最后剩余的浓水无法用反渗透的方法处理的问题。表1表中列出了以上三种方法处理含盐废水时，其适用范围、投资额、处理成本等(以3T/h的处理规为例)。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于电吸附的方法去除含盐废水中盐离子的方法。
本发明是这样实现的，一种基于电吸附的方法去除含盐废水中盐离子的方法，所述基于电吸附的方法去除含盐废水中盐离子的方法包括以下步骤：
步骤一，首先将电吸附槽充满含盐废水，接通直流电源，并将直流电源的电压调整到0.90V后，关闭转移阀，打开循环阀，开启循环泵。这时在循环泵的作用下，电吸附槽里边的废水会从顶部通过电极板和PVC绝缘柱围成的极板间液体通道及电吸附模块的左、右两侧流向电吸附槽的底部;
步骤二，然后再流向吸液管，再经由循环泵压向压液管，再由压液管流回到电吸附槽的顶部，这样废水就会在循环泵的作用下，在电吸附槽内不停的循环下去;当废水在极板间液体通道及电吸附模块的左、右两侧流过时，废水中极性最强的阳离子和阴离子优先在电场的作用下分别移向阴极电极板和阳极电极板各自的两个侧面，并被束缚在电极板表面形成的双电层中;
步骤三，当观测到设置在电吸附槽中的电导率仪显示的数值在一定的时间段内不再减少时，说明电吸附模块已经吸附饱和;这时，向再生槽注入一定量的水，水的加入量为当放入电吸附模块时能将该模块完全浸泡在水中;
步骤四，再用遥控器控制卷扬机把卷扬绳降低到适当位置，将卷扬机挂钩挂到吊环上;保持电吸附模块的通电状态，再用遥控器控制卷扬机把电吸附模块提升到适当高度后，开动设置在电吸附模块斜上方的鼓风机将粘附在电吸附模块上面的废水吹落到电吸附槽里，再用遥控器控制卷扬机，沿着导轨移动到超声波再生槽总成的正上方，再在遥控器的控制下将电吸附模块放到再生槽里;
步骤五，切断电吸附模块的直流电源，打开超声波发生器，这样吸附在电极板上面的盐的阳离子和阴离子就会从电极板上解吸出来，并溶解到再生槽里面的水中，形成盐的水溶液;5分钟后，再开动卷扬机把电吸附模块从再生槽中提起，打开设置在超声波再生槽总成两侧的斜上方的鼓风机将粘附在电吸附模块上面的盐的水溶液吹落到再生槽中;
步骤六，再将再生后的电吸附模块沿着导轨送回到电吸附槽中，这样随着以上步骤的重复进行，电吸附槽中废水里的盐离子的浓度逐渐降低。而再生槽中盐离子的浓度会不断升高，随着再生槽中盐离子浓度的提高，达到溶解饱和的盐会以结晶的形式在再生槽的底部析出，这种析出会随着电吸附的反复再生会越来越多，当达到一定程度时，打开再生槽底部的排液阀将盐的水溶液输送到事先准备好的容器中暂时存放;
当盐的水溶液全部放出后，关闭排液阀门，移走电吸附模块，取出再生槽中的结晶盐，再把暂时存放的盐的水溶液输回到再生槽内，如果其量不能将电吸附模块全部浸泡，则需要补入适量的水以备下面的再生时继续使用，当盐的结晶再次达到一定程度时重复以上步骤;
步骤七，经过若干次吸附、再生后，当观测到设置在电吸附槽中的电导率仪显示的数值小于一定的数值，且在一定的时间段内不再减少时，说明电吸附槽中的废水中的盐离子减少到很低的程度，即废水中绝大部分盐离子已经被去除，除盐结束;关闭循环泵、关闭循环阀、打开转移阀后，再度打开循环泵将电吸附槽中的除盐后的废水全部通过转移阀和转移管打入到中水池中，然后再向电吸附槽中注入新的没有除盐的废水，继续重复以上步骤就可以不断的将废水除盐。
本发明的另一目的在于提供一种利用上述基于电吸附的方法去除含盐废水中盐离子的方法的电吸附设备，所述电吸附设备由多个电吸附模块组成。
进一步，所述电吸附模块由3mm厚的PVC绝缘框架、4mm高的PVC绝缘柱、2mm厚的活性炭纤维毡和与之粘接在一起的PVC网衫组成;其中PVC网衫一个面上涂覆上环氧树脂后粘附到活性碳纤维毡上，PVC绝缘框架的一个面上涂覆上环氧树脂后再粘附到PVC网衫上，组成一个具有一定刚性和强度的电极板;导线连接板上的导线连接孔是连接电源线时使用;
电吸附模块的吸附装置由电吸附槽、吸液管、循环泵、压液管、转移管、转移阀、循环阀和电吸附模块组成;在电吸附槽内部的前、后侧面板上各自粘结或焊接有一块90mm宽的支撑板和两块70mm宽的导向板;支撑板和导向板一方面固定电吸附模块在电吸附槽中的位置，另一方面保证电吸附模块离开电吸附槽的槽底一定距离给液体循环预留通路;电吸附模块沿着两块导向板之间的空隙放到电吸附槽的支撑板上，阴极电极线、阳极电极线分别与直流电源的阴极和阳极连接;
电吸附模块的再生装置的超声波再生槽总成由再生槽、超声波发生器、排液管和排液阀组成;
电吸附模块的再生装置结构的位置关系：超声波发生器设置在再生槽的底部，其发出的超声波通过再生槽的底板传递给再生槽中的再生液，再生液围着电吸附模块反复振动，从而起到加快电吸附模块上的盐离子的解吸的作用;排液管设置在再生槽一个侧面的底部(排液管的下部紧贴再生槽的底板);排液阀设置在排液管上。
转运装置由卷扬机挂钩、卷扬绳、卷扬机、导轨及遥控器组成。
转运装置结构的位置关系和连接关系：卷扬机挂钩系在卷扬绳上，卷扬绳卷在卷扬机的卷扬筒上，卷扬筒与卷扬机的卷扬电机通过传动轴连接，通过遥控器控制卷扬电机的正、反转可以带动卷扬机的卷扬筒正、反转，从而实现卷扬绳及其连接的卷扬机挂钩上下移动;卷扬机通过卷扬机上方设置的电驱动滚轮挂在H型导轨的一侧(下面的一侧)的平板上，遥控器控制电驱动轮的驱动电机可实现卷扬机沿着导轨左右移动;根据工作间的结构既可以将导轨挂在房顶上，也可以固定在导轨两头的工作间的墙上。
本发明提供的基于电吸附的方法去除含盐废水中盐离子的方法，在电吸附模块再生时，开动超声波发生器是为了加快吸附在电极板上的阴、阳离子的解吸。采用本发明的方法，可以把废水中99%以上的盐去除，达到废水除盐的目的。本发明的电吸附除盐的方法和工艺，具有工艺简单、投资少、节能、除盐效率高，且设备维护维修方便，每吨水处理成本低的优点。
