公布日：2024.12.27
申請日：2024.11.29
分類號：C02F1/461(2023.01)I;C01B17/74(2006.01)I;C01D1/20(2006.01)I;C02F1/469(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發明公開了一種利用高鹽有機廢水產酸堿的多膜堆疊式電解裝置，涉及高鹽有機廢水處理技術領域，包括堆棧系統、直流電源系統以及液路循環系統，堆棧系統包括陽極夾緊板與陰極夾緊板，陽極夾緊板朝向陰極夾緊板的一端設置有陽極板，陰極夾緊板朝向陽極板的一端設置有陰極板，陰極板與陽極板之間設置有若干循環堆棧單元；循環堆棧單元包括廢水室隔板、陽離子交換膜、堿室隔板、雙極膜、酸室隔板、陰離子交換膜、廢水室隔板以及柔性雙電極板。借此，在外加電場作用下，廢水中鹽陽離子與鹽陰離子發生定向遷移，分別通過陰陽離子交換膜進入堿室、酸室，達到回收鹽的目的。同時廢水中的鹽分被脫除、有機物被降解，提高后續廢水的生化處理的效率。
權利要求書
1.一種利用高鹽有機廢水產酸堿的多膜堆疊式電解裝置，包括堆棧系統（1）、直流電源系統（2）以及液路循環系統（3），所述直流電源系統（2）與堆棧系統（1）電連接，所述堆棧系統（1）與液路循環系統（3）管道連接，其特征在于，所述堆棧系統（1）包括陽極夾緊板（13）與陰極夾緊板（23），所述陽極夾緊板（13）朝向陰極夾緊板（23）的一端設置有陽極板（14），所述陰極夾緊板（23）朝向陽極板（14）的一端設置有陰極板（22），所述陰極板（22）與陽極板（14）之間設置有若干循環堆棧單元；所述循環堆棧單元沿著陽極板（14）到陰極板（22）方向依次設置有廢水室隔板（15）、陽離子交換膜（16）、堿室隔板（17）、雙極膜（18）、酸室隔板（19）、陰離子交換膜（20）、廢水室隔板（15）以及柔性雙電極板（21），所述陽極板（14）與陽離子交換膜（16）之間設置有廢水陽極室（241），所述陽離子交換膜（16）與雙極膜（18）之間設置有堿液隔室（25），所述雙極膜（18）與陰離子交換膜（20）之間設置有酸液隔室（26），所述陰離子交換膜（20）與柔性雙電極板（21）之間設置有廢水陰極室（242）。
2.根據權利要求1所述利用高鹽有機廢水產酸堿的多膜堆疊式電解裝置，其特征在于，所述液路循環系統（3）包括廢水循環系統（301）、堿液循環系統（302）以及酸液循環系統（303），所述廢水循環系統（301）包括廢水儲罐（4）、廢水循環泵（5），所述廢水儲罐（4）與廢水循環泵（5）管道連接，所述廢水陽極室（241）、廢水陰極室（242）與廢水循環泵（5）之間均設置有廢水管路（6），所述廢水陽極室（241）、廢水陰極室（242）均與廢水儲罐（4）管道連接；所述堿液循環系統（302）包括堿液儲罐（7）與堿液循環泵（8），所述堿液儲罐（7）與堿液循環泵（8）管道連接，所述堿液循環泵（8）與堿液隔室（25）之間設置有堿液管路（9），所述堿液隔室（25）與堿液儲罐（7）之間管路連接；所述酸液循環系統（303）包括酸液儲罐（10）與酸液循環泵（11），所述酸液儲罐（10）與酸液循環泵（11）之間管道連接，所述酸液循環泵（11）與酸液隔室（26）之間設置有酸液管路（12），所述酸液隔室（26）與酸液儲罐（10）之間管路連接。
3.根據權利要求1所述利用高鹽有機廢水產酸堿的多膜堆疊式電解裝置，其特征在于，所述陽極板（14）底部依次設置有堿液進孔（28）、廢水進孔（29）以及酸液進孔（30）。
4.根據權利要求1所述利用高鹽有機廢水產酸堿的多膜堆疊式電解裝置，其特征在于，所述陰極板（22）頂部設置有酸液出孔（32）、廢水出孔（33）以及堿液出孔（34）。
5.根據權利要求1所述利用高鹽有機廢水產酸堿的多膜堆疊式電解裝置，其特征在于，所述堿室隔板（17）的底部設置有第一布水孔（35），所述堿室隔板（17）頂部設置有第一集水孔（36）；所述廢水室隔板（15）底部設置有第二布水孔（37），所述廢水室隔板（15）頂部設置有第二集水孔（38）；所述酸室隔板（19）底部設置有第三布水孔（39），所述酸室隔板（19）頂部設置有第三集水孔（40），所述第一布水孔（35）、第二布水孔（37）以及第三布水孔（39）均設置有布水槽。
6.根據權利要求5所述利用高鹽有機廢水產酸堿的多膜堆疊式電解裝置，其特征在于，所述柔性雙電極板（21）包括柔性電極陽板（45）與柔性電極陰板（46），所述柔性電極陽板（45）與柔性電極陰板（46）之間設置有絕緣層，所述柔性雙電極板（21）的頂部設置有第四集水孔（43），所述柔性雙電極板（21）的底部設置有第四布水孔（42），所述第四布水孔（42）的一側設置有布水槽。
7.根據權利要求6所述利用高鹽有機廢水產酸堿的多膜堆疊式電解裝置，其特征在于，所述柔性電極陽板（45）均為鈦涂釕材質，所述柔性電極陰板（46）為不銹鋼材質。
8.根據權利要求1所述利用高鹽有機廢水產酸堿的多膜堆疊式電解裝置，其特征在于，所述直流電源系統（2）為恒流源，所述恒流源的電流密度為50mA/cm2。
9.根據權利要求1所述利用高鹽有機廢水產酸堿的多膜堆疊式電解裝置，其特征在于，所述陽極板（14）為鈦涂釕材質。
10.根據權利要求1所述利用高鹽有機廢水產酸堿的多膜堆疊式電解裝置，其特征在于，所述堿室隔板（17）包括支撐框（151）與支撐絲網（152），所述支撐框（151）圍繞堿液隔室（25）設置，所述支撐絲網（152）位于堿液隔室（25）中。
發明內容
針對以上缺陷，本發明的目的是提供一種利用高鹽有機廢水產酸堿的多膜堆疊式電解裝置，旨在解決現有技術中雙極膜電滲析法電流效率低、廢水的生化性效果較差的問題。
為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：
一種利用高鹽有機廢水產酸堿的多膜堆疊式電解裝置，包括堆棧系統、直流電源系統以及液路循環系統，所述直流電源系統與堆棧系統電連接，所述堆棧系統與液路循環系統管道連接，所述堆棧系統包括陽極夾緊板與陰極夾緊板，所述陽極夾緊板朝向陰極夾緊板的一端設置有陽極板，所述陰極夾緊板朝向陰極的一端設置有陰極板，所述陰極板與陽極板之間設置有若干循環堆棧單元；
所述循環堆棧單元沿著陽極板到陰極板方向依次設置有廢水室隔板、陽離子交換膜、堿室隔板、雙極膜、酸室隔板、陰離子交換膜、廢水室隔板以及柔性雙電極板，所述陽極板與陽離子交換膜之間設置有廢水陽極室，所述陽離子交換膜與雙極膜之間設置有堿液隔室，所述雙極膜與陰離子交換膜之間設置有酸液隔室，所述陰離子交換膜與柔性雙電極板之間設置有廢水陰極室。
其中，所述液路循環系統包括廢水循環系統、堿液循環系統以及酸液循環系統，所述廢水循環系統包括廢水儲罐、廢水循環泵，所述廢水儲罐與廢水循環泵管道連接，所述廢水陽極室、廢水陰極室與廢水循環泵之間均設置有廢水管路，所述廢水陽極室、廢水陰極室均與廢水儲罐管道連接；所述堿液循環系統包括堿液儲罐與堿液循環泵，所述堿液儲罐與堿液循環泵管道連接，所述堿液循環泵與堿液隔室之間設置有堿液管路，所述堿液隔室與堿液儲罐之間管路連接；所述酸液循環系統包括酸液儲罐與酸液循環泵，所述酸液儲罐與酸液循環泵之間管道連接，所述酸液循環泵與酸液隔室之間設置有酸液管路，所述酸液隔室與酸液儲罐之間管路連接。
其中，所述陽極板底部依次設置有堿液進孔、廢水進孔以及酸液進孔。
其中，所述陰極板頂部設置有酸液出孔、廢水出孔以及堿液出孔。
其中，所述堿室隔板的底部設置有第一布水孔，所述堿室隔板頂部設置有第一集水孔；所述廢水室隔板底部設置有第二布水孔，所述廢水室隔板頂部設置有第二集水孔；所述酸室隔板底部設置有第三布水孔，所述酸室隔板頂部設置有第三集水孔，所述第一布水孔、第二布水孔以及第三布水孔均設置有布水槽。
其中，所述柔性雙電極板包括柔性電極陽板與柔性電極陰板，所述柔性電極陽板與柔性電極陰板之間設置有絕緣層，所述柔性雙電極板的頂部設置有第四集水孔，所述柔性雙電極板的底部設置有第四布水孔，所述第四布水孔的一側設置有布水槽。
其中，所述柔性電極陽板均為鈦涂釕材質，所述柔性電極陰板為不銹鋼材質。
其中，所述直流電源系統為恒流源，所述恒流源的電流密度為0mA/cm2~100mA/cm2。
其中，陽極板為鈦涂釕材質。
其中，所述堿室隔板包括支撐框與支撐絲網，所述支撐框圍繞堿液隔室設置，所述支撐絲網位于堿液隔室中。
采用了上述技術方案后，本發明的有益效果是：
（1）高鹽有機廢水多膜堆疊式電解裝置可回收鹽資源，同時解決高鹽有機廢水難處理的難題。在外加電場作用下，廢水中鹽陽離子與鹽陰離子發生定向遷移，分別通過陰陽離子交換膜進入堿室、酸室，達到回收鹽的目的。同時廢水中的鹽分被脫除，提高后續廢水的生化處理的效率。
（2）高鹽有機廢水直接進入電極隔室，有機物在電極表面發生降解反應，大分子有機物變為小分子有機物，從而提高廢水可生化性。
（3）高鹽有機廢水多膜堆疊式電解裝置中堆棧采用多單元堆棧“堆棧”方式可增大系統中廢水處理量；采用隔板形成隔室結構能提高物質電化學反應效率；堆棧中間部位采用柔性雙電極能降低裝置液體滲漏可能性；此種裝置構型可提高系統電流效率，降低系統能耗，節約生產成本。
（4）高鹽有機廢水多膜堆疊式電解裝置中采用的極板、隔板均設置平行3組布水孔/集水孔，保證堆棧系統中廢水、酸溶液、與堿溶液各自獨立循環，避免不同溶液間的“串路”，從而達到回收高純度酸堿的目的。
（發明人：彭政;程言研;彭翔;唐彥強;張永壯;顧穎鵬;吳鈺;王杰曉;湯夢涵）
