[发明专利]一种循环处理的膜电容去离子装置及处理方法

说明书

技术领域

本发明属环保设备技术领域，尤其涉及一种循环处理的膜电容去离子装置及处理方法。

背景技术

随着工业社会的飞速发展和人口的急剧增长，淡水资源作为工农业生产、经济发展和环境改善中不可替代的宝贵自然资源，其需求量与日俱增。而海水和苦咸水占世界水资源总量的98%，故从中获得廉价的淡水是解决淡水资源短缺问题的有效途径。

目前，实现海水淡化的技术主要包括蒸馏法、反渗透法和电渗析法等方法，然而这些方法具有耗能高、产生二次污染等缺点。作为一种新型脱盐技术，电容去离子技术(Capacitive Deionization, CDI)是利用双电层原理，通过施加静电场强制离子向带有异种电荷的电极处移动，从而去除溶液中的离子。而膜电容去离子技术(Membrane Capacitive Deionization, MCDI)的原理与电容去离子技术类似，只是在正负电极表面各紧贴一层阴、阳离子交换膜，既保证离子的正常迁移、吸附过程，又能有效阻止被吸附离子因水流扰动而被带走，且可避免再生过程中脱附离子被二次吸附于对侧电极，从而大大提高了离子去除效率和电极再生效率。

MCDI技术低成本、高效率及环境友好等特点，使其具有更好的发展前景。因此，对该技术的研究也成为了当前的一个热点。经查阅专利文献有以下介绍。

中国专利（CN103991937）公开了一种利用膜电容去离子连续废水处理装置，其特征在于：所涉及的膜电极是碳电极与离子膜制成一体的，采用在阴极上喷涂阳离子交换涂层，在阳极上喷涂阴离子交换涂层，制备成膜电极，其离子交换层的厚度小于10微米，比直接加上离子膜的电阻小，电容量大。该装置可有效解决老式电容去离子装置产业化过程中除盐效率低、易结垢以及达到出水要求需要电吸附模块多、投资大、占地面积大等问题，但其具有能耗偏高和再生效果差等缺陷。

中国专利（CN104926004 A）公开了一种基于直流电场作用下的电容式海水淡化设备和方法原料海水经砂滤和超滤等预处理后，依次进入两级电容去离子模块完成95%以上的脱盐获得淡水，反冲洗浓水可以通过回流管道回到第一级电容去离子模块重新处理。本发明的优点是:电容去离子模块中的离子格栅能够有效阻止反充电脱附过程中阴、阳离子被电极吸附，提高了电极的清洗、再生效果和工作效率;采用两级电容去离子模块淡化海水，降低了操作压力，这使得能够使用PVC塑料材质替代昂贵的双相不锈钢，彻底解决了海水对金属管道的腐蚀问题，且水利用率显著高于反渗透膜法。此外，系统运行压力的降低还可省去昂贵的反渗透膜法浓缩水能量回收装置的投资。

现有技术公开的专利文献虽然也涉及了MCDI技术，设计一种具有低能耗、可再生，能够最大程度提高去离子技术的工作效率，减少浓水脱盐时的运行成本的循环处理的膜电容去离子装置及处理方法是非常必要的。

发明内容

本申请提供一种循环处理的膜电容去离子装置及处理方法，充分利用去离子处理过程中产生的能源。

本发明采用以下技术方案：

一种循环处理的膜电容去离子装置，所述循环处理的膜电容去离子装置包括膜电容去离子组件、升压降压转换器、直流电源、原水储液罐、中间储液罐、再生水储液罐、淡水储液罐、电导率监测仪、水泵、动力阀、止回阀和DC/DC直流转换器，所述膜电容去离子组件由膜电容去离子组件A和膜电容去离子组件B组成，所述升压降压转换器与膜电容去离子组件的集流体相连，原水储液罐、中间储液罐、再生水储液罐和淡水储液罐通过水管与膜电容去离子组件的进出水口相连，管路上设有电导率监测仪、水泵、动力阀和止回阀，直流电源与DC/DC直流转换器相连。

作为本申请的一种优选技术方案：升压降压转换器是当膜电容去离子组件A吸附饱和时，将膜电容去离子组件A上储存的电能转移到膜电容去离子组件B；当膜电容去离子组件B吸附饱和时，将膜电容去离子组件B上储存的电能转移到膜电容去离子组件A，能源的转移率为30%-50%。

作为本申请的一种优选技术方案：所述的直流电源经过DC/DC直流转换器电压为1.0-1.2V，用于第一次运行时给膜电容去离子组件供给电能，以及在后期运行中补充消耗的能源。

作为本申请的一种优选技术方案：所述原水储液罐提供脱盐处理所需的原水；中间储液罐作为膜电容去离子组件处理后未达到处理要求的盐水在脱盐过程中的储存区，其内盐水回流至原水管道内混合并继续循环处理，达到浓盐水的多级处理；再生水储液罐用来储存电极再生时所需的水和电极再生完毕产生的浓水；淡水储液罐用于储存达到处理要求的出水。