[發明專利]污水脫鹽裝置、污水脫鹽設備及污水脫鹽方法

在審

• 申請號: 202110608111.0
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113336302A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 侯軍偉;寧延濱;楊賀東;劉世杰;蘆媛;郅軻軻;李楠;劉艷升
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 許曼;賈磊

本發明提供了一種污水脫鹽裝置、污水脫鹽設備及污水脫鹽方法，其中，所述污水脫鹽裝置，包括：脫鹽反應器，其具有電漿液，能夠通過流動電極電容去離子反應將污水中的陰、陽離子吸附在電漿液中；電極再生反應器，與脫鹽反應器連接，其能夠通過電極再生反應再生電漿液以使陰、陽離子脫附至洗脫水中；其中，電漿液與污水間，及電漿液與洗脫水間均通過離子交換結構分隔。本污水脫鹽裝置可連續生產，能同時進行陰陽離子的吸附、脫附作業，效率高，并且電漿液在脫附后可循環，有效降低成本。充分體現了流動電極電容去離子技術安全，低能耗，連續型，穩定性的技術特點，解決了成本高、效率低，無法應用于工業廢水、城市污水等實際環境處理的問題。

技術領域

本發明涉及環境工程領域，具體涉及一種污水脫鹽裝置、污水脫鹽設備及污水脫鹽方法。

背景技術

高鹽廢水的產生途徑廣泛，水量也在逐年增加，工業廢水、城市污水等大量排放的高鹽度廢水，會直接導致江河水質礦化度提高，礦物不僅會造成水體富營養化、土地鹽堿化、生態多樣性降低，還會給土壤、地表水、地下水帶來嚴重的污染，危及生態環境。現在主流的解決辦法就是對污水進行處理再排放，既能減少污水對環境的污染也能實現廢棄資源的回收以及充分地利用。

電容去離子技術(Capacitive deionization，CDI)作為一種新型的污水處理手段，是一種基于超級電容器的衍生技術，其運行成本低，效率高，對環境污染較小，技術簡單易行，安全等優勢逐漸發展成為研究熱點。電容去離子技術的核心在于雙電層理論，通過外加直流電使極板帶電從而產生電場，在電場的作用下使污水中的離子向相應的電極上遷移，在吸附性材料的表面生成雙電層結構，達到電吸附作用，通過對吸附電極的再生將吸附的離子脫附到洗脫水中，達到鹽分的富集。但傳統的電容去離子技術的發展會受限于電極的吸附量和制片工藝，而且吸附在電極上的離子極易因為反離子效應重新吸引而回到污水中，從而導致效率降低與能耗的提升。為解決這一問題衍生出的膜電容吸附技術(Membranecapacitive deionization，MCDI)。在原有CDI技術基礎上電極表面增加陰陽離子交換膜防止吸附的離子重新回到溶液中，以此提高電吸附性能。但CDI和MCDI技術共同存在的一個弊端就是無法實現連續生產，必須不斷地重復脫附和吸附的過程而且電極的種類和性能直接決定了其電吸附的效率。為解決這一情況有專家提出將電極采用電漿液在電極室內循環替代原有的固定電極,從而演變成了流動電極電容去離子技術(Fluid-electrodecapacitive deionization，FCDI)基本原理與CDI和MCDI類似，但電極采用可流動的電漿液，利用離子交換膜將其與污水隔開，通過電極使電漿液帶電，在電場的作用下，陰陽離子遷移通過離子交換膜吸附在電漿液中并循環帶出,從而提高吸附的效率，提高脫鹽的效果。

本申請發明人在實現本申請實施例中發明技術方案的過程中，發現上述技術至少存在如下技術問題：

目前FCDI技術仍處于研究階段，可參考內容少,且基本沒有實際應用，尚停留在實驗室研發階段且FCDI的流程工藝也處于摸索狀態。國內對于研究FCDI技術的可參考依據不多，工藝不成熟，裝置種類多，現在繼續對FCDI技術進行研究和參數摸索，所以一種基于FCDI技術的可運行的脫鹽工藝和裝置是一個現階段急需解決的課題。

發明內容

鑒于上述無法實現連續生產，技術不成熟，無法應用于工業廢水、城市污水等實際環境處理的問題，提出了本發明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的污水脫鹽裝置、污水脫鹽設備及污水脫鹽方法。

依據本發明的一個方面，提供一種污水脫鹽裝置，包括：

脫鹽反應器，其具有電漿液，能夠通過流動電極電容去離子反應將污水中的陰、陽離子吸附在所述電漿液中；

電極再生反應器，與所述脫鹽反應器連接，其能夠通過電極再生反應再生所述電漿液以使所述陰、陽離子脫附至洗脫水中；

其中，所述電漿液與所述污水間，及所述電漿液與所述洗脫水間均通過離子交換結構分隔。