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(fā)明公開了一種利用高鹽有機(jī)廢水產(chǎn)酸堿的多膜堆疊式電解裝置，涉及高鹽有機(jī)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，包括堆棧系統(tǒng)、直流電源系統(tǒng)以及液路循環(huán)系統(tǒng)，堆棧系統(tǒng)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(shè)置有陽極板，陰極夾緊板朝向陽極板的一端設(shè)置有陰極板，陰極板與陽極板之間設(shè)置有若干循環(huán)堆棧單元；循環(huán)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(fā)生定向遷移，分別通過陰陽離子交換膜進(jìn)入堿室、酸室，達(dá)到回收鹽的目的。同時廢水中的鹽分被脫除、有機(jī)物被降解，提高后續(xù)廢水的生化處理的效率。

權(quán)利要求書

1.一種利用高鹽有機(jī)廢水產(chǎn)酸堿的多膜堆疊式電解裝置，包括堆棧系統(tǒng)（1）、直流電源系統(tǒng)（2）以及液路循環(huán)系統(tǒng)（3），所述直流電源系統(tǒng)（2）與堆棧系統(tǒng)（1）電連接，所述堆棧系統(tǒng)（1）與液路循環(huán)系統(tǒng)（3）管道連接，其特征在于，所述堆棧系統(tǒng)（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(shè)置有陽極板（14），所述陰極夾緊板（23）朝向陽極板（14）的一端設(shè)置有陰極板（22），所述陰極板（22）與陽極板（14）之間設(shè)置有若干循環(huán)堆棧單元；所述循環(huán)堆棧單元沿著陽極板（14）到陰極板（22）方向依次設(shè)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(shè)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(shè)置有堿液隔室（25），所述雙極膜（18）與陰離子交換膜（20）之間設(shè)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(shè)置有廢水陰極室（242）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用高鹽有機(jī)廢水產(chǎn)酸堿的多膜堆疊式電解裝置，其特征在于，所述液路循環(huán)系統(tǒng)（3）包括廢水循環(huán)系統(tǒng)（301）、堿液循環(huán)系統(tǒng)（302）以及酸液循環(huán)系統(tǒng)（303），所述廢水循環(huán)系統(tǒng)（301）包括廢水儲罐（4）、廢水循環(huán)泵（5），所述廢水儲罐（4）與廢水循環(huán)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(huán)泵（5）之間均設(shè)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(huán)系統(tǒng)（302）包括堿液儲罐（7）與堿液循環(huán)泵（8），所述堿液儲罐（7）與堿液循環(huán)泵（8）管道連接，所述堿液循環(huán)泵（8）與堿液隔室（25）之間設(shè)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(huán)系統(tǒng)（303）包括酸液儲罐（10）與酸液循環(huán)泵（11），所述酸液儲罐（10）與酸液循環(huán)泵（11）之間管道連接，所述酸液循環(huán)泵（11）與酸液隔室（26）之間設(shè)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(jù)權(quán)利要求1所述利用高鹽有機(jī)廢水產(chǎn)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(shè)置有堿液進(jìn)孔（28）、廢水進(jìn)孔（29）以及酸液進(jìn)孔（30）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用高鹽有機(jī)廢水產(chǎn)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(shè)置有酸液出孔（32）、廢水出孔（33）以及堿液出孔（34）。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用高鹽有機(jī)廢水產(chǎn)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(shè)置有第一布水孔（35），所述堿室隔板（17）頂部設(shè)置有第一集水孔（36）；所述廢水室隔板（15）底部設(shè)置有第二布水孔（37），所述廢水室隔板（15）頂部設(shè)置有第二集水孔（38）；所述酸室隔板（19）底部設(shè)置有第三布水孔（39），所述酸室隔板（19）頂部設(shè)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(shè)置有布水槽。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述利用高鹽有機(jī)廢水產(chǎn)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(shè)置有絕緣層，所述柔性雙電極板（21）的頂部設(shè)置有第四集水孔（43），所述柔性雙電極板（21）的底部設(shè)置有第四布水孔（42），所述第四布水孔（42）的一側(cè)設(shè)置有布水槽。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述利用高鹽有機(jī)廢水產(chǎn)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(zhì)，所述柔性電極陰板（46）為不銹鋼材質(zhì)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用高鹽有機(jī)廢水產(chǎn)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(tǒng)（2）為恒流源，所述恒流源的電流密度為50mA/cm2。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用高鹽有機(jī)廢水產(chǎn)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(zhì)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用高鹽有機(jī)廢水產(chǎn)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(wǎng)（152），所述支撐框（151）圍繞堿液隔室（25）設(shè)置，所述支撐絲網(wǎng)（152）位于堿液隔室（25）中。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種利用高鹽有機(jī)廢水產(chǎn)酸堿的多膜堆疊式電解裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)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(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種利用高鹽有機(jī)廢水產(chǎn)酸堿的多膜堆疊式電解裝置，包括堆棧系統(tǒng)、直流電源系統(tǒng)以及液路循環(huán)系統(tǒng)，所述直流電源系統(tǒng)與堆棧系統(tǒng)電連接，所述堆棧系統(tǒng)與液路循環(huán)系統(tǒng)管道連接，所述堆棧系統(tǒng)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(shè)置有陽極板，所述陰極夾緊板朝向陰極的一端設(shè)置有陰極板，所述陰極板與陽極板之間設(shè)置有若干循環(huán)堆棧單元；

所述循環(huán)堆棧單元沿著陽極板到陰極板方向依次設(shè)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(shè)置有廢水陽極室，所述陽離子交換膜與雙極膜之間設(shè)置有堿液隔室，所述雙極膜與陰離子交換膜之間設(shè)置有酸液隔室，所述陰離子交換膜與柔性雙電極板之間設(shè)置有廢水陰極室。

其中，所述液路循環(huán)系統(tǒng)包括廢水循環(huán)系統(tǒng)、堿液循環(huán)系統(tǒng)以及酸液循環(huán)系統(tǒng)，所述廢水循環(huán)系統(tǒng)包括廢水儲罐、廢水循環(huán)泵，所述廢水儲罐與廢水循環(huán)泵管道連接，所述廢水陽極室、廢水陰極室與廢水循環(huán)泵之間均設(shè)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(huán)系統(tǒng)包括堿液儲罐與堿液循環(huán)泵，所述堿液儲罐與堿液循環(huán)泵管道連接，所述堿液循環(huán)泵與堿液隔室之間設(shè)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(huán)系統(tǒng)包括酸液儲罐與酸液循環(huán)泵，所述酸液儲罐與酸液循環(huán)泵之間管道連接，所述酸液循環(huán)泵與酸液隔室之間設(shè)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(shè)置有堿液進(jìn)孔、廢水進(jìn)孔以及酸液進(jìn)孔。

其中，所述陰極板頂部設(shè)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(shè)置有第一布水孔，所述堿室隔板頂部設(shè)置有第一集水孔；所述廢水室隔板底部設(shè)置有第二布水孔，所述廢水室隔板頂部設(shè)置有第二集水孔；所述酸室隔板底部設(shè)置有第三布水孔，所述酸室隔板頂部設(shè)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(shè)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(shè)置有絕緣層，所述柔性雙電極板的頂部設(shè)置有第四集水孔，所述柔性雙電極板的底部設(shè)置有第四布水孔，所述第四布水孔的一側(cè)設(shè)置有布水槽。

其中，所述柔性電極陽板均為鈦涂釕材質(zhì)，所述柔性電極陰板為不銹鋼材質(zhì)。

其中，所述直流電源系統(tǒng)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(zhì)。

其中，所述堿室隔板包括支撐框與支撐絲網(wǎng)，所述支撐框圍繞堿液隔室設(shè)置，所述支撐絲網(wǎng)位于堿液隔室中。

采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果是：

（1）高鹽有機(jī)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(jī)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(fā)生定向遷移，分別通過陰陽離子交換膜進(jìn)入堿室、酸室，達(dá)到回收鹽的目的。同時廢水中的鹽分被脫除，提高后續(xù)廢水的生化處理的效率。

（2）高鹽有機(jī)廢水直接進(jìn)入電極隔室，有機(jī)物在電極表面發(fā)生降解反應(yīng)，大分子有機(jī)物變?yōu)樾》肿佑袡C(jī)物，從而提高廢水可生化性。

（3）高鹽有機(jī)廢水多膜堆疊式電解裝置中堆棧采用多單元堆�！岸褩！狈绞娇稍龃笙到y(tǒng)中廢水處理量；采用隔板形成隔室結(jié)構(gòu)能提高物質(zhì)電化學(xué)反應(yīng)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(gòu)型可提高系統(tǒng)電流效率，降低系統(tǒng)能耗，節(jié)約生產(chǎn)成本。

（4）高鹽有機(jī)廢水多膜堆疊式電解裝置中采用的極板、隔板均設(shè)置平行3組布水孔/集水孔，保證堆棧系統(tǒng)中廢水、酸溶液、與堿溶液各自獨(dú)立循環(huán)，避免不同溶液間的“串路”，從而達(dá)到回收高純度酸堿的目的。

（發(fā)明人：彭政;程言研;彭翔;唐彥強(qiáng);張永壯;顧穎鵬;吳鈺;王杰曉;湯夢涵）