環(huán)境管理_電吸附技術(shù)在污水回用處理中的應(yīng)用

電吸附技術(shù)及在污水回用中的應(yīng)用電吸附技術(shù)及在污水回用中的應(yīng)用 技術(shù)資料技術(shù)資料 常州愛思特凈化設(shè)備有限公司常州愛思特凈化設(shè)備有限公司 2008.5 I 目錄目錄 1.前言前言 1 2.污（廢）水除鹽技術(shù)的發(fā)展簡述污（廢）水除鹽技術(shù)的發(fā)展簡述.1 2.1.應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用現(xiàn)狀1 2.2.主要問題主要問題2 3.電吸附除鹽技術(shù)及其研究與發(fā)展電吸附除鹽技術(shù)及其研究與發(fā)展.2 3.1.電吸附除鹽技術(shù)原理電吸附除鹽技術(shù)原理2 3.2.國內(nèi)外電吸附技術(shù)研究概述國內(nèi)外電吸附技術(shù)研究概述5 3.2.1.國外研究應(yīng)用概況5 3.2.2.國內(nèi)研究應(yīng)用概況5 3.3.電吸附除鹽裝置類型電吸附除鹽裝置類型8 3.4.主要性能指標參數(shù)與運行工況主要性能指標參數(shù)與運行工況9 3.4.1.電吸附除鹽的主要性能指標9 3.4.2.運行參數(shù)及運行工況9 3.5.電吸附的工藝流程電吸附的工藝流程10 3.5.1.電吸附系統(tǒng)的組成 .10 3.5.2.電吸附工藝流程的設(shè)計要點11 3.5.3.電吸附除鹽的工藝過程13 3.6.應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域14 4.電吸附除鹽技術(shù)的技術(shù)特點電吸附除鹽技術(shù)的技術(shù)特點 15 4.1.科技創(chuàng)新點和主要技術(shù)特點科技創(chuàng)新點和主要技術(shù)特點15 4.1.1.科技創(chuàng)新點.15 4.1.2.電吸附除鹽裝置的技術(shù)特點15 4.2.與常規(guī)除鹽技術(shù)的比較分析與技術(shù)優(yōu)勢與常規(guī)除鹽技術(shù)的比較分析與技術(shù)優(yōu)勢16 4.3.技術(shù)優(yōu)勢技術(shù)優(yōu)勢19 5.電吸附技術(shù)在污（廢）水回用除鹽方面的中試研究電吸附技術(shù)在污（廢）水回用除鹽方面的中試研究 20 5.1.某鋼鐵公司中試某鋼鐵公司中試20 5.2.某紙業(yè)中試某紙業(yè)中試24 II 6.電吸附除鹽技術(shù)的工程應(yīng)用電吸附除鹽技術(shù)的工程應(yīng)用 26 6.1.工程應(yīng)用的技術(shù)目標和技術(shù)關(guān)鍵工程應(yīng)用的技術(shù)目標和技術(shù)關(guān)鍵26 6.1.1.工程應(yīng)用的技術(shù)目標26 6.1.2.工程應(yīng)用的技術(shù)關(guān)鍵26 6.2.電電吸吸附附除除鹽鹽技技術(shù)術(shù)在在污污（廢廢）水水回回用用領(lǐng)領(lǐng)域域工工程程應(yīng)應(yīng)用用 實例實例26 6.2.1.某化工集團項目26 6.2.2.某石化項目29 7.電吸附除鹽技術(shù)的經(jīng)濟分析電吸附除鹽技術(shù)的經(jīng)濟分析 31 7.1.電吸附除鹽工程的經(jīng)濟評價電吸附除鹽工程的經(jīng)濟評價31 7.2.電吸附除鹽技術(shù)的經(jīng)濟優(yōu)勢電吸附除鹽技術(shù)的經(jīng)濟優(yōu)勢32 8.電吸附主要技術(shù)的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢電吸附主要技術(shù)的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢 33 8.1.應(yīng)用前景應(yīng)用前景33 8.2.發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢33 1 1. 前前言言 電吸附除鹽技術(shù)（Electrosorb Technology） ，簡稱（EST） ，又稱電容性除鹽技術(shù) （Capacitive Deionization/Desalination Technology） ，是 20 世紀 90 年代末開始興起的一 項新型水處理技術(shù)。該技術(shù)利用通電電極表面帶電的特性對水中離子進行靜電吸附，從 而實現(xiàn)水質(zhì)的凈化目的。由于該技術(shù)采用了全新的水處理概念，在處理效率、適應(yīng)性、 能耗、運行維護以及環(huán)境友好等方面有著獨特的優(yōu)勢，具有良好的應(yīng)用和發(fā)展前景，尤 其在污（廢）水再生回用方面有望得到廣泛的應(yīng)用。常州愛思特凈化設(shè)備有限公司從 2001 年起開始進行該項技術(shù)的研究開發(fā)和實際應(yīng)用工作，至今已在飲用水深度處理、工 業(yè)/市政廢水處理等方面進行了一定規(guī)模的應(yīng)用。本報告旨在對該項技術(shù)的研究過程和 在污（廢）水回用處理方面的工程試驗和實際應(yīng)用結(jié)果作一總結(jié)，并對該技術(shù)的發(fā)展前 景和市場潛力進行初步探索，請予指正。 2. 污污（廢廢）水水除除鹽鹽技技術(shù)術(shù)的的發(fā)發(fā)展展簡簡述述 2.1.應(yīng)用現(xiàn)狀 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人口的膨脹，工業(yè)及生活所需的淡水資源日益匱乏，水資源凈化 已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)普遍關(guān)注的問題。解決水資源匱乏的方法有很多，其中污(廢)水回 用及開發(fā)中水資源，即提高水的重復利用率是當前許多國家解決水資源短缺的有效途徑。 水處理技術(shù)的不斷成熟，特別是近年來高級氧化、膜分離等高級處理技術(shù)的發(fā)展給城市、 工業(yè)污水的達標排放處理提供了新的技術(shù)手段。然而，雖然水中的許多污染物可以通過 傳統(tǒng)的混凝、沉淀、過濾、吸附等方法去除，但對于水質(zhì)要求較高的回用場合，如對于 溶解在水中的鹽的去除則需要采用適當?shù)某}手段來實現(xiàn)。常見的水的除鹽方法有蒸餾、 反滲透、電滲析、離子交換等。在工業(yè)界已有用超濾/微濾與反滲透（雙膜法）進行污 （廢）水除鹽處理的實踐，通過采用超濾、微濾來降低污（廢）水對反滲透膜的污染， 取得了一定的經(jīng)驗。然而，由于雙膜法用于污（廢）水回用時工藝復雜，運行成本高、 得水率較低，膜組件的使用壽命與常規(guī)水處理時相比要短得多，同時需要采用大量還原 2 劑和阻垢劑，使?jié)馑呐欧烹y以達到環(huán)保要求。因此，在污（廢）水回用領(lǐng)域，存在著 技術(shù)經(jīng)濟上不盡合理的問題。 從 20 世紀 60 年代電吸附除鹽技術(shù)面世到今天，電吸附在許多領(lǐng)域得到了初步的應(yīng) 用，如將電吸附作為除鹽手段應(yīng)用于管道直飲水、礦泉水、苦咸水淡化等不同的場所。 近年來，隨著對電吸附除鹽技術(shù)的性質(zhì)與功能的研究的進一步深入，電吸附除鹽技術(shù)在 污（廢）水回用處理領(lǐng)域的應(yīng)用正逐漸展開。 2.2.主要問題 污（廢）水除鹽技術(shù)市場發(fā)展目前存在的主要問題是：污（廢）水的成分比一般自 來水和天然地表（下）水要復雜得多，傳統(tǒng)污水除鹽技術(shù)在該領(lǐng)域應(yīng)用時，易受水中有 機物、油類等物質(zhì)的影響而造成污堵，造成設(shè)備在產(chǎn)水量、得水率及使用壽命不能滿足 設(shè)計要求。同時對預處理的要求很高，又需要投放大量藥劑，不僅增加工程的總體投資， 也使運行成本居高不下。因此，尋找一種對原水耐受性好，既能以較低的運行成本對污 （廢）水進行除鹽又對環(huán)境友好的除鹽技術(shù)成為業(yè)界的一個重要課題。 3. 電電吸吸附附除除鹽鹽技技術(shù)術(shù)及及其其研研究究與與發(fā)發(fā)展展 3.1.電吸附除鹽技術(shù)原理 水處理中的鹽類大多是以離子（帶正電或負電）的狀態(tài)存在。電吸附除鹽技術(shù)的基 本思想就是通過施加外加電壓形成靜電場，強制離子向帶有相反電荷的電極處移動，使 離子在雙電層內(nèi)富集，大大降低溶液本體濃度，從而實現(xiàn)對水溶液的除鹽。 電吸附原理見圖 3.1，原水從一端進入由兩電極板相隔而成的空間，從另一端流出。 原水在陰、陽極之間流動時受到電場的作用，水中離子分別向帶相反電荷的電極遷移， 被該電極吸附并儲存在雙電層內(nèi)。隨著電極吸附離子的增多，離子在電極表面富集濃縮， 最終實現(xiàn)與水的分離，獲得凈化/淡化的產(chǎn)品水。 3 圖 3.1 電吸附基本工作原理示意圖 在電吸附過程中，電量的儲存/釋放是通過離子的吸/脫附而不是化學反應(yīng)來實現(xiàn)的， 故而能快速充放電，而且由于在充放電時僅產(chǎn)生離子的吸/脫附，電極結(jié)構(gòu)不會發(fā)生變 化，所以其充放電次數(shù)在原理上沒有限制。另外，在短時間內(nèi)過電壓一般不會對裝置產(chǎn) 生不良影響。溫度對離子的吸脫附速度影響不是很大，故其容量變化也相對小得多。 根據(jù) Gouy-Chapman-Stern 模型，在一個理想的等價離子電解質(zhì)溶液雙電層系統(tǒng)中， 電極表面電荷量與電極電位、離子濃度、溫度等參數(shù)之間有如下關(guān)系式： qM=+(8RT)1/2(Cb)1/2sinh(zF2/2RT)（3-1） 其中：qM為電極表面電荷量， 為溶液介電常數(shù)，Cb為溶液離子濃度，z 為離子 電荷數(shù)，2為擴散層電勢差，R 為氣體常數(shù)，T 為絕對溫度。 從（3-1）式可以看出，雙電層內(nèi)可集聚的離子數(shù)量與離子的濃度和在電極上所施 加的電勢密切相關(guān)。當體系的溫度、電勢為一定時， （3-1）式可簡化為： qM=k(Cb)1/2（3-2） 如果假設(shè)電極電荷密度與電極表面所集聚的離子量成正比，則有 S=K(Cb)1/2（3-3） 其中 S 為雙電層內(nèi)離子的集聚密度，也即離子吸附量。 從（3-3）式可以看出，在等溫等電勢條件下，電極對離子的電吸附量與溶液離子 濃度平方根成正比關(guān)系，與 Frundlich 吸附等溫線相似。當電極表面電位達到一定值時， 雙電層離子濃度可達溶液體相濃度的成百上千倍。當含有一定量鹽類的原水經(jīng)過由高功 能電極材料組成的電吸附模塊時，離子在直流電場的作用下被儲存在電極表面的雙電層 4 中，直至電極達到飽和。此時，將直流電源去掉，并將正負電極短接，由于直流電場的 消失，儲存在雙電層中的離子又重新回到通道中，隨水流排出，電極也由此得到再生。 電吸附模塊處理效果的好壞主要取決于電極的吸附性能。通常，對材料吸附能力的 描述是用等電勢吸附等溫線來進行描述的，而對電吸附來說，除了要考慮到溫度的影響 外，還必須考慮電極電勢的影響。因此，本技術(shù)的研究是從通過測定等電勢吸附等溫線， 了解掌握電極材料的電吸附性能著手。 圖 3.2 示出電極材料對氯化鈉的等電勢吸附等溫線。實驗條件為溫度 25，電極電 壓 1.0V。通過對曲線的回歸計算，得出吸附量與平衡濃度的關(guān)系，如（3-4）式所示， 吸附量與平衡濃度呈平方根關(guān)系，符合上述雙電層理論計算式的預測。 （3-4） 50 60 . . Cmad 式中：mad每克電極材料的吸附量，mg/g； C氯化鈉溶液的平衡濃度，mg/L。 圖3.2 氯化鈉在電極材料上的等電勢吸附等溫線 由于電吸附過程主要利用電場力的作用將陰、陽離子分別吸附到不同的電極表面形 成雙電層，這會使同一極面上的難溶鹽離子濃度積相對低得多，可有效防止難溶鹽結(jié)垢 現(xiàn)象的發(fā)生。其次，電吸附極板間水徑流與極板呈切線方向，不利于水中析出難溶鹽結(jié) 晶在極板上的生長。電吸附可以在濃水難溶鹽過飽和狀態(tài)下運行。另外，在電吸附模塊 中，由于電吸附過程中陰、陽離子吸附不平衡導致產(chǎn)生氫離子含量較多的出水，通過倒 極的方式，略偏酸性的出水同樣會使有微量結(jié)垢現(xiàn)象的垢體溶解掉。 5 電吸附工作再生出水濃度曲線電吸附工作再生出水濃度曲線 3.2.國內(nèi)外電吸附技術(shù)研究概述 3.2.1.國外研究應(yīng)用概況 電吸附的研究始于 20 世紀 60 年代，俄克拉荷馬大學的研究人員利用電吸附原理， 從略帶堿性的水中去除了鹽分。在 Caudle 等的報告中描述了使用多孔電極的電容去離 子裝置。Johnson 和 Newman 等的研究則包括驗證過程的理論基礎(chǔ)、參數(shù)研究和對多種 候選電極材料的評價。國外的研究工作也主要以炭電極的發(fā)展作為主線，但主要停留在 小流量循環(huán)處理的實驗階段。 國外在電吸附應(yīng)用方面取得研究成果最多的是美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室， 他們從從上個世紀 90 年代，采用內(nèi)部孔隙極多的炭氣凝膠作為電極材料開發(fā)出來一套 電容性除鹽實驗裝置。雖然具有一定的除鹽效果，但材料制作工藝復雜，制作成本很高。 妨礙了這一技術(shù)的推廣。 電導率 S/cm 10 分鐘 6 3.2.2.國內(nèi)研究應(yīng)用概況 一、文獻報導 電吸附技術(shù)在國內(nèi)的研究起步比較晚，這方面的文獻并不多見，國內(nèi)陳福明、尹廣 軍等 1999 報道了用多孔大面積電極去除水中離子的方法，并對電吸附進行了一系列的 理論和實驗研究。楊慧云對 NaCl 溶液進行電容性除鹽，結(jié)果分析表明，當溶液種類和 濃度一定時，電極的吸附容量隨外加電壓的增加而增大，當溶液種類和外加電壓確定后， 吸附容量隨著濃度的增加而增大，并達到一個極限值吸附。莫劍雄也嘗試利用雙電層電 容的原理進行電吸附裝置的研究。上述研究過程仍處于實驗室研究階段。 二、常州愛思特公司的研究與應(yīng)用概況 常州愛思特凈化設(shè)備有限公司從 2000 年開始了電吸附技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，到目前已 經(jīng)發(fā)展了四代電吸附產(chǎn)品，其核心元件電吸附模塊演變過程如圖 3.3 所示。單位模塊 處理量從 50L/h 增至目前的 20t/h。 第一代（2000年） 第二代（2002年） 第三代（2003年） 第四代（2005年） 圖3.3 電吸附系列產(chǎn)品的演變 1. 原型機的試制與試驗階段 2000 年，愛思特公司的前身常州高德卡本凈化技術(shù)開發(fā)有限公司開始了電吸附技術(shù) 的研發(fā)應(yīng)用，并在電極材料研制、核心部件設(shè)計、系統(tǒng)控制和集成等方面取得了突破性 進展。 7 2001 年常州愛思特公司科研人員在電吸附除鹽技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破，開發(fā)出 一系列電吸附水處理設(shè)備并獲得了 2 項國家發(fā)明專利和 6 項實用新型專利，成功地將電 吸附技術(shù)導入水處理領(lǐng)域。 2. 中小型設(shè)備的制造與應(yīng)用階段 2002 年，愛思特牌 EST 型水處理凈化設(shè)備通過了建設(shè)部科技成果評估，得到了專 家的肯定。實踐證明，采用 EST 電吸附技術(shù)在對高氟、高砷水進行處理時，可以在適 當保留飲用水中的其它礦物質(zhì)的前提下，有針對性地去除過高的氟和砷，而且處理效果 穩(wěn)定、持續(xù)、可控。2004 年在北京監(jiān)獄局清河農(nóng)場安裝了 5 套飲用水除氟深度處理裝置， 已經(jīng)過連續(xù)四年的穩(wěn)定運行。2003 年至 2006 年期間，愛思特公司利用電吸附技術(shù)在北 京市自來水集團水源四廠進行了應(yīng)用試驗研究，結(jié)果表明，電吸附技術(shù)適用于降低水中 陰陽離子的處理，可有效去除水中的鈣、鎂、氯化物、硝酸鹽、氟、砷等，出水質(zhì)達到 生活飲用水水質(zhì)標準。電吸附技術(shù)對于處理高含鹽量水源水在經(jīng)濟技術(shù)上是可行的，適 用于市政給水處理，有利于緩解水資源緊張、改善供水環(huán)境。2006 年，以第四代 EMK- 4452A 型電吸附模塊為核心元件的電吸附除鹽技術(shù)成功用于北京順義區(qū)農(nóng)改水工程。 3. 大型設(shè)備的研制與應(yīng)用階段 從 2003 年至 2005 年期間，某石化研究院采用愛思特公司提供的 EMK300、EMK300B、EMK320 和 EMK400 電吸附模塊，對某石化乙烯污水處理場 、系列低含鹽生化出水和某石化煉油實業(yè)部二凈化污水處理場生化出水進行除鹽試 驗，結(jié)果表明，電吸附除鹽方式可以用于石化污水的除鹽，通過加強控制，EMK400 電吸 附模塊可以保持長時間的連續(xù)穩(wěn)定運行。 2005 年在北京建立的國內(nèi)第一個電吸附實驗研究中心，在電吸附除鹽技術(shù)研究和應(yīng) 用開發(fā)方面進行了大量的基礎(chǔ)性研究。該研究中心以電吸附為研發(fā)平臺，掌握了電吸附 研發(fā)核心技術(shù)，成功開發(fā)了 EMK4000 系列模塊，形成了以電吸附為特色的除鹽產(chǎn)品， 在電吸附的研究及其應(yīng)用開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化方面達到國際先進水平。 4. 工程化示范引導、系統(tǒng)化應(yīng)用階段 2006-2007 年，針對污（廢）水再生回用的市場前景，愛思特公司通過某化工集團、 某石化、某鋼鐵公司、某紙業(yè)等多項實際工業(yè)廢水的現(xiàn)場中試，為工程項目的應(yīng)用奠定 了基礎(chǔ)。 8 20062007 年在總結(jié)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，先后實施了某石化、某化工集團兩個大型示范 工程項目的電吸附除鹽工程，其中某化工集團有限公司水廠建成投產(chǎn)的電吸附裝置是國 際首套萬噸級的電吸附除鹽設(shè)施。經(jīng)過電吸附處理后的回用水達到了化工生產(chǎn)工藝用水 標準，可用作工藝用水、鍋爐補充水等。這使得中國的電吸附除鹽技術(shù)已經(jīng)占據(jù)了國際 領(lǐng)先地位。 2007 年底世界規(guī)模最大的電吸附產(chǎn)業(yè)化基地項目在常州愛思特公司生產(chǎn)基地建成。 該項目正式投產(chǎn)后每年可生產(chǎn)各種電吸附模塊 2000 個，加上污水處理、水凈化等成套 裝備和工程，年產(chǎn)值將在 1.5 億元左右。 2008 年 3 月，中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會水污染治理委員會，在太原召開了“電吸附 除鹽技術(shù)及其在污水回用中的應(yīng)用技術(shù)評議會” 。專家評議委員會由哈爾濱工業(yè)大學李 圭白院士為評議委員會主任、清華大學王占生教授、太原理工大學崔玉川教授為評議委 員會副主任的九位專家組成的評審委員會，對電吸附技術(shù)進行了評議，見圖 3.4。評議 意見認為：(1) 愛思特凈化設(shè)備有限公司研發(fā)并完成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)發(fā)明， 研制了電吸附除鹽技術(shù)的關(guān)鍵材料和裝置，建成了數(shù)千 m3/d 規(guī)模的污水回用工程，成 果處于國際領(lǐng)先水平；(2) 采用電吸附技術(shù)對石化、鋼鐵、造紙行業(yè)的廢水回用進行了 中試研究，建立了規(guī)模達 100m3/h 和 400m3/h 的示范工程，取得了先進的技術(shù)經(jīng)濟指標， 原水電導率為 10003000S/cm 時，系統(tǒng)除鹽率為 6090%，穩(wěn)定產(chǎn)水率為 7585%，耗 電量為 12kWh/m3；(3) 實現(xiàn)了電吸附除鹽技術(shù)的模塊化并形成了系列化產(chǎn)品，初步具 備了大規(guī)模推廣應(yīng)用的條件。 9 圖 3.4 電吸附除鹽技術(shù)及其在污水回用中的應(yīng)用技術(shù)評議會 3.3.電吸附除鹽裝置類型 電吸附除鹽裝置類型如表 3.1 所示。 表 3.1 電吸附除鹽裝置類型 類型額定水量（m3/h）應(yīng)用領(lǐng)域水質(zhì)達標要求標準 ESTJ0.005-0.05家用飲用水 原水符合自來水水質(zhì)要求 產(chǎn)品水符合優(yōu)質(zhì)飲用水水 質(zhì)標準 GB5749-2006 CJ94-2005 ESTD0.5-20飲用水 原水符合自來水水質(zhì)要求 產(chǎn)品水符合優(yōu)質(zhì)飲用水水 質(zhì)標準 GB5749-2006 CJ94-2005 ESTG1.0-100工業(yè)用水除鹽 原水符合自來水水質(zhì)要求 產(chǎn)品水滿足各種工業(yè)用水 要求 GB5749-2006 ESTF50-1000污（廢）水回用 原水符合經(jīng)二級處理后的 污（廢）水排放標準 產(chǎn)品水符合工業(yè)循環(huán)水水 質(zhì)及滿足其他各種工業(yè)用 水要求 3.4.主要性能指標參數(shù)與運行工況 3.4.1.電吸附除鹽的主要性能指標 （1）含鹽量：10005000S/cm（25） （在要求不嚴格的情況下，總含鹽量也可以通過電導率儀測量電導率來表示） （2）除鹽率：0-90%（可調(diào)） （3）產(chǎn)水率：一般情況下 75%，有特殊要求可達 85% （4）單位能耗：12kWh/m3 3.4.2.運行參數(shù)及運行工況 電吸附裝置的主要運行參數(shù)和工況條件包括工作電壓、流量和給水含鹽量。 10 （1）工作電壓 電吸附過程是雙電層在電場作用下的對離子的吸附，給電極加上一定的電勢差后， 界面雙電層被進一步強化，電極表面由自由電子形成的電荷密度增大，就必然從溶液中 吸附更多的離子以中和這一過程。隨著電壓的上升雙電層變得緊密，吸附量增加，但同 時又會引起副反應(yīng)，使得能耗增加，因此選擇合適的工作電壓，既有利于充分發(fā)揮電吸 附的吸附特性，獲得較好的去除效果，同時能耗又較低。另外，短時間過壓一般不會使 裝置產(chǎn)生嚴重影響，但長時間過壓會產(chǎn)生電解現(xiàn)象，產(chǎn)生的氣體使電極材料的性能受到 影響。 在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)電極材料厚度、通道寬度等特征來控制加壓范圍在 1.5V2.0V 之間。 （2）流量 流量大小對于出水水質(zhì)、水量以及制水成本均產(chǎn)生直接的影響。主要體現(xiàn)為水力停 留時間的長短。在相同的電壓和電極對數(shù)目下，電吸附的處理效果與水力停留時間有著 密切的關(guān)系。流量大的時候，水力停留時間短，除鹽率低；隨著流量的降低，除鹽的效 果越來越好。但流量過低也會對再生效果產(chǎn)生一定的影響，因為它影響了再生沖洗的速 率，因此，流量也不宜過低。 另外，隨著流量增加，單位能耗的吸附量也增加。因此，選擇較大的流量有利于提 高出力，降低能耗，但隨著極板間流速增大，水力停留時間縮短，離子來不及吸附到極 板上，會使除鹽率降低，因此，過大的流量不利于保證除鹽率。在實際應(yīng)用中應(yīng)該根據(jù) 不同的出水要求來考慮選擇合適的進水流量。 （3）原水含鹽量 對同一系統(tǒng)來說，原水含鹽量不同，直接影響到電吸附的除鹽效果，根據(jù)目前已有 的研究與實踐結(jié)果，現(xiàn)階段電吸附除鹽裝置可以接受的污（廢）水電導率范圍是 10005000S/cm。 3.5.電吸附的工藝流程 3.5.1.電吸附系統(tǒng)的組成 電吸附裝置由電吸附模塊、水箱、水泵、前置過濾器、后置過濾器、管閥系統(tǒng)、電 11 源系統(tǒng)、檢測儀表及電氣控制系統(tǒng)等組成，如圖 3.4 所示。由于通常電吸附模塊的水流 阻力很小，所需壓力一般小于 0.2MPa，所以對提升泵的要求不高，普通的離心泵即可 滿足使用要求。前置過濾器主要用于去除泥沙、懸浮物等。 圖 3.4 電吸附工藝流程簡圖 一般情況下，電吸附模塊對原水中余氯、有機物、高價離子沒有特別限制，通常要 求原水濁度小于 5NTU，懸浮物含量低于 5mg/L。預處理通常可采用砂濾、疊片式過濾 器、袋式過濾器、纖維球過濾器等手段。如對成品水有較高要求，可以在電吸附模塊后 加精密過濾器、UV 殺菌器或臭氧殺菌器以及其它后處理裝置。模塊的供電通過一大功 率直流電源來實現(xiàn)，因模塊是工作在恒電壓狀態(tài)下，直流電源必須能夠提供一穩(wěn)定的直 流電壓，一般在 2V/（對電極）以下。電吸附模塊的工作是間歇式的，在電極飽和后， 需要對其進行再生，電氣控制系統(tǒng)負責電源、水路的通斷、切換。電吸附裝置采用模塊 化結(jié)構(gòu)，可針對各特定的應(yīng)用場合根據(jù)需要將模塊作任意組合以實現(xiàn)處理目標，在需要 大流量時可將模塊并聯(lián)，而在需要大的處理深度時可將模塊串聯(lián)。 3.5.2.電吸附工藝流程的設(shè)計要點 一般的電吸附除鹽工藝流程是由預處理部分和電吸附部分組成。工藝流程的設(shè)計以 電吸附除鹽工藝為核心，可根據(jù)原水的水質(zhì)情況，將多種工藝技術(shù)進行組合，從而形成 多種解決方案。 1.預處理： 盡管電吸附對原水條件要求不苛刻，但進水仍需要滿足一定的要求，見表 3.2。特 別是針對污（廢）水處理，必須進行相應(yīng)的預處理才能保證設(shè)備的長期穩(wěn)定運行。 12 表 3.2 電吸附模塊進水水質(zhì)標準 名稱單位限值 進水電導率 S/cm 10005000 CODCrmg/L 60 濁度mg/L 5 固體懸浮物mg/L 5 油mg/L 3 堿度mg/L 150 城市/工業(yè)污水經(jīng)過混凝、沉淀、澄清、過濾后，水中的懸浮物、pH 值和油等一些 物理指標已經(jīng)大大降低，但與自來水和一般天然水相比水中所含的油和懸浮物等仍較高， 水質(zhì)的沖擊性也比較強。為了使原水中懸浮物和油的含量穩(wěn)定在電吸附能夠接受的范圍 內(nèi)，必須在進入電吸附模塊前對原水進行預處理。通過預處理降低水中的懸浮物、濁度 和油，同時降低水的堿度，從而防止模塊頻繁清洗、增加設(shè)備維護工作量和生產(chǎn)運行成 本。 在預處理過程中可使用各種單元操作，也可以將幾種方法組合使用。目前，典型的 預處理工藝包括： （1）混凝砂濾/疊片過濾器 砂濾的濾料成本低、濾料損失小，截留懸浮物及降低濁度效果明顯，不存在工藝性 能衰減問題。 （2）曝氣生物濾池 為了進一步降低廢水中的有機物含量，可以將電吸附技術(shù)與曝氣生物濾池結(jié)合使用， 這既可以確保出水的質(zhì)量滿足目標要求，同時也保障 EST 電吸附系統(tǒng)的持久穩(wěn)定運行。 廢水在經(jīng)過二次處理后，CODCr降至 100mg/L 以下。通過生物曝氣濾池的進一步生化、 過濾處理，使 CODCr進一步降至 60mg/L 以下，懸浮物降至 5mg/L 以下，濁度小于 5NTU。 （3）加酸曝氣裝置和纖維過濾器 “加酸曝氣裝置和纖維過濾器”結(jié)合是常見的電吸附預處理工藝。該流程既可以保 證除鹽系統(tǒng)的進水參數(shù)穩(wěn)定可靠，同時相對增加的運行成本又不高。 13 在水中加酸（通常為硫酸） ，降低 pH 值后，重碳酸鹽將處于不穩(wěn)定狀態(tài)，使下列平 衡右移 HCO3-+H+=H2O+CO2，通過曝氣裝置使水中的游離二氧化碳迅速地析出進入空氣 中，降低原水中堿度，防止在模塊中出現(xiàn)重碳酸鹽的積存或可能出現(xiàn)的結(jié)垢。 一般情況下，曝氣裝置采用工作壓力在 0.06MPa 下的空氣，通過 80100m 孔徑 的曝氣膜片，使其在曝氣水池內(nèi)產(chǎn)生均勻性良好的微氣泡。同時，曝氣可進一步降低水 中的懸浮物和油。 纖維過濾器內(nèi)裝改性纖維過濾料，可以阻擋更小顆粒的懸浮物。具有運行穩(wěn)定，濾 速高、截污量大、工作周期長、懸浮物去除效果好特點，經(jīng)過曝氣裝置后的原水再經(jīng)過 纖維過濾器進一步過濾后進入電吸附設(shè)備進行除鹽處理。 （4）保安過濾器或微濾 在電吸附裝置前設(shè)置保安過濾器或微濾是很有必要的，它可以用來截留水帶來的顆 粒，以防預處理失效對模塊帶來沖擊。 2.電吸附除鹽模塊： 電吸附模塊為整個電吸附系統(tǒng)的核心，可根據(jù)原水水質(zhì)和用戶要求選擇適當?shù)哪K 及模塊組合。系統(tǒng)設(shè)計需考慮如何正確操作與維護系統(tǒng)。為了盡早發(fā)現(xiàn)潛在問題，須收 集系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)并定期分析。若發(fā)生了問題，應(yīng)該能迅速采取措施，準確地排除故障。 如果進水水質(zhì)不穩(wěn)定，仍然需要考慮經(jīng)過半年到 1 年的使用后，對模塊進行一定的保護 性清洗工作，目的是將材料所吸附的微粒、膠體、生物粘泥和有機物去除。 為了滿足不同用戶所需的出水水質(zhì)要求，通常從以下幾個方面來確定具體的模塊組 合方式。 （）提高出水水質(zhì) 為了保證較高的出水水質(zhì)要求，可以把不同系列的電吸附模塊（組）串聯(lián)起來，工 作過程中每增加一個串聯(lián)模塊（組）即增加一級。 （）增大進水流量 當需要處理較大水量的原水時，可采用多個電吸附模塊的并聯(lián)組合，達到處理水量 較高的要求。 （）增大得水率 14 通過濃水再處理回流的方法可以進一步提高得水率。即在再生過程中收集部分含鹽 量相對較低的濃水作為回流部分的原水，進入另一組電吸附模塊進行再處理，這種方式 可以減少排放濃水的體積，增加得水率至 85%以上。 另外，在實際工程中，可以采用 A、B 組聯(lián)合的交替運行方式，即 A 組模塊（組） 再生時，B 組模塊（組）在工作，這種方式可以保證連續(xù)出水，滿足用水量大的需求。 3.后處理： 電吸附系統(tǒng)的出水是否需要進行后處理，要按具體情況加以確定。后處理技術(shù)一般 采用紫外線、臭氧或氯氣消毒。 4.最終用途： 在電吸附流程設(shè)計中，必須慎重考慮產(chǎn)品水的具體用途，根據(jù)實際需要來選擇適合 的工藝，以免因產(chǎn)水量或產(chǎn)水水質(zhì)過度高于目標值而增加產(chǎn)品水的費用。 3.5.3.電吸附除鹽的工藝過 程 （1）電吸附除鹽系統(tǒng)的典型工藝過程 經(jīng)過預處理后的原水，進入電吸附裝置的工藝過程如圖 3.5 所示，工藝過程分為三 個步驟：工作過程、再生過程、排污過程。 圖 3.5 工藝過程圖 15 工作過程：原水貯藏在原水池中，與此同時酸溶液也通過計量泵同步連續(xù)地加入原 水池，經(jīng)過曝氣后原水通過提升泵被提升進入精密過濾器，大于 10m 的殘留固體懸浮 物在此道工序被截流，水再被送入電吸附（EST）模塊 A。水中溶解性的鹽類被吸附， 水得到除鹽凈化。 再生過程：就是模塊的反沖洗過程，用原水沖洗經(jīng)過短接靜置的模塊，使電極再生。 反沖洗后的水被送入中間水池，進入中水池的水等待下一個周期排污用。 排污過程：排污過程其本質(zhì)和再生一樣，是模塊的一個反沖洗程序，但水源有區(qū)別， 排污過程用的是中間水池的水，即再生之后的濃水，這是一個有效的節(jié)水過程，因為經(jīng) 過再生之后的濃水尚未達到飽和，所以用再生后產(chǎn)生的濃水再次沖洗模塊，就節(jié)省了沖 洗過程中的用水量，從而提高了得水率。 三、電吸附模塊數(shù)量計算 每個標準電吸附模塊額定產(chǎn)水量為 10m3/h，舉例說明：來水流量 100m3/h 來水水質(zhì) 電導率 2000S/cm，去除率 75%，得水率 75%，采用二級串聯(lián)處理流程，每個標準電 吸附模塊一小時工作，一小時再生，需要標準電吸附模塊數(shù)量為： N40 個。 10/4 Q 4/10 100 3.6.應(yīng)用領(lǐng)域 由于電吸附除鹽技術(shù)具有運行可靠、出水穩(wěn)定、能耗低、操作方便、對進水水質(zhì)要 求不高、產(chǎn)水率較高、運行成本較低等特點，因此，在工業(yè)污（廢）水再生利用中可以 涉及很多領(lǐng)域，如造紙、紡織、印染、電力、化工、冶金等需大量凈水作為工藝用水領(lǐng) 域以及核工業(yè)廢水的治理等方面。 16 4. 電電吸吸附附除除鹽鹽技技術(shù)術(shù)的的技技術(shù)術(shù)特特點點 4.1. 科技創(chuàng)新點和主要技術(shù)特點 4.1.1.科技創(chuàng)新點 一、原理創(chuàng)新：電吸附除鹽技術(shù)利用帶電電極表面吸附水中離子，使水中溶解的鹽 類在電極表面富集濃縮而實現(xiàn)水的凈化/淡化。獨特的除鹽原理是將水中溶質(zhì)從溶液中 提取出來，而不是將水中溶劑從溶液中提取出來。 二、工藝創(chuàng)新：電吸附模塊的電極采用惰性材料加工而成，具有化學性能穩(wěn)定、使 用壽命長（10 年以上）的優(yōu)點。以電吸附模塊為核心元件的電吸附除鹽系統(tǒng)具有抗污染 性強、預處理簡單、不需要添加專用藥劑、通量穩(wěn)定、不用頻繁清洗、運行成本低、節(jié) 能環(huán)保的特性。 三、應(yīng)用創(chuàng)新：該項目突破了污(廢)水再生回用技術(shù)的瓶頸。為污(廢)水再生回用 領(lǐng)域的發(fā)展提供了一項抗污染性強、經(jīng)濟環(huán)保、應(yīng)用范圍廣的除鹽技術(shù)。 4.1.2.電吸附除鹽裝置的技術(shù)特點 一、節(jié)能節(jié)水，環(huán)境友好，運行成本低 首先，電吸附技術(shù)能耗低。電吸附技術(shù)進行水的除鹽處理時，其主要的能量消耗在 使離子發(fā)生遷移，而在電極上并沒有明顯的化學反應(yīng)發(fā)生。與蒸餾法、反滲透法等除鹽 技術(shù)相比，電吸附技術(shù)是有區(qū)別性地將水中離子提取分離出來，而不是把水分子從待處 理的原水中分離出來，無需高溫或高壓，因此所耗的能量相對較低。另外，由于電極加 電后即為充電電容器，所施加的電能被儲存在雙電層電容上，如有必要，就可以將所存 儲的能量在電極再生時回收一部分，即將吸附飽和的模塊上儲存的電能再加到另一再生 好的模塊上，也即所謂的“秋千式”供電。這樣可以大大地節(jié)約能源。 其次，電吸附技術(shù)得水率高，用于再生的沖洗水可重復使用，一般情況下得水率可 以達到 75%以上；如采用適當?shù)墓に嚱M合，甚至可達 90%以上。 同時電吸附還是一項環(huán)境友好型技術(shù)。電極再生時只需將儲存的電能釋放掉，不需 任何化學藥劑進行再生。與離子交換技術(shù)相比，減少了在濃酸、濃堿的運輸、貯存和操 作上的麻煩，而且不向外界排放酸堿中和液；與反滲透相比，無需加入還原劑、分散劑、 17 阻垢劑等化學藥劑，所排放的濃水系來自于原水，系統(tǒng)本身不產(chǎn)生新的排放物，從而避 免了二次污染問題。另外，抗污染性能較強，并表現(xiàn)出一定的去除 COD 的能力。 二、設(shè)備可靠，運行穩(wěn)定 由于電吸附技術(shù)不采用膜類元件，只采用特殊的惰性材料為電極，因此對原水預處 理的要求不高，即使在預處理上出一些問題也不易對系統(tǒng)造成不可修復的損壞。電吸附 除鹽裝置采用通道式結(jié)構(gòu)（通道寬度為毫米級） ，因此不易堵塞，對顆粒狀污染物要求 較低；電吸附技術(shù)是利用電場作用將陰、陽離子分別去除，因此，陰、陽離子所處場所 不同，不會互相結(jié)合產(chǎn)生垢體；少量油類、鐵、錳、余氯、有機物、pH 值等對系統(tǒng)幾 乎沒有什么影響，對各類水質(zhì)的原水具有良好的適應(yīng)性；在停機期間也無需對核心部件 作特別保養(yǎng)；系統(tǒng)采用計算機控制，自動化程度高；由于采用碳類電極材料，從理論上 講電吸附模塊可以長期服役，預期壽命至少在 10 年以上。 三、適應(yīng)性強，操作及維護簡便 系統(tǒng)對原水預處理的指標要求不高，鐵、錳、氯等離子、pH 值和有機物等對系統(tǒng) 幾乎沒有什么影響，所以除鹽技術(shù)適應(yīng)性強。在停機期間也無需對核心部件作特別養(yǎng)， 維護方便。即使在預處理上出一些問題也可以進行處理恢復，不易對系統(tǒng)造成不可修復 的損壞。系統(tǒng)采用計算機控制，自動化程度高，操作程序簡單容易掌握。 由于其廣泛的適應(yīng)性和良好的實用性，電吸附技術(shù)可以應(yīng)用在生活飲用水深度凈化 處理、工業(yè)廢水回用處理、工業(yè)除鹽水處理、苦咸水淡化等領(lǐng)域?？嘞趟酥梁Ｋ?淡化將是 EST 技術(shù)的下一個更加誘人的應(yīng)用領(lǐng)域。 4.2.與常規(guī)除鹽技術(shù)的比較分析與技術(shù)優(yōu)勢 各行各業(yè)對廢水處理中有害物質(zhì)的去除要求千差萬別，但電吸附水處理技術(shù)對此均 有其用武之地。由于 EST 系統(tǒng)不采用膜類元件，因此對原水預處理的要求不高，而且 即使在預處理上出一些問題也不會對系統(tǒng)造成不可修復的損壞。一般情況下，鐵、錳、 余氯、有機物、鈣、鎂、pH 值等對系統(tǒng)幾乎沒有什么影響，在停機期間也無需對核心 部件作特別保養(yǎng)。 對于有機物及含鹽量較高的工業(yè)廢水，現(xiàn)今沒有好的辦法處理，因為在有機物含量 高時無法用傳統(tǒng)的水處理技術(shù)降低含鹽量，而含鹽量成分高時用生化技術(shù)又無法使厭氧 18 菌或好氧菌保持活性，實現(xiàn)去除有機物、降低 COD 的處理目標。在這種情況下，采用 電吸附水處理技術(shù)處理此類廢水，則十分方便可行，因為電吸附水處理不僅除去廢水中 過高的鹽分，使生化法可以進行處理，而且還可以降低一部分 COD，為生化法進一步 降低 COD 減輕了負擔。 電吸附除鹽技術(shù)在污（廢）水回用方面與反滲透工藝技術(shù)特點比較見表 4.1。 表 4.1 污(廢)水回用中電吸附工藝與反滲透工藝技術(shù)特點的比較 序號項 目電吸附 EST反滲透 RO(雙膜法) 1除鹽原理 利用通電電極表面帶電的特 性對水中鹽離子進行靜電吸 附，以電極為介質(zhì)，以靜電 場為推動力，將溶質(zhì)從溶液 中取出 以分子擴散膜為介質(zhì)，以 靜壓差為推動力將溶劑從 溶液中取出 2透過物溶質(zhì)，鹽，溶劑，水 3截留物溶劑，水溶質(zhì)，鹽 4膜類型無分離膜不對稱膜，復合膜 5除鹽率70%90% 80%95%（廢水） 6 處理污水膜通量與處理 凈水膜通量比 10.50.7 7經(jīng)濟回收率75%85%70%75% 8原水電導(范圍)1000-5000S/cm(小)不限制(大) 9相同濃水量鹽去除總量大小 10工作溫度大于 0小于 50大于 4小于 40 11隨溫度降低通量衰減無 每降低 1膜通量下降 2- 3% 12污堵導致通量衰減?。赡妫┧p 7%-15%/年 13鹽透過量每年增加量變化小變化較大 14是否結(jié)垢及原因 較少結(jié)垢, 極板難溶鹽離 子濃度積低,極板間切向流, 頻繁倒極 易結(jié)垢,垂直穿透膜,濃差極 化,濃水側(cè)偏堿難溶鹽離子 濃度積過飽和 15結(jié)垢可逆程度結(jié)垢可逆大部分結(jié)垢不可逆 16解決難溶鹽結(jié)垢方法不添加阻垢劑,加少量酸添加阻垢劑,加酸 17維護保養(yǎng)性無需特別保養(yǎng)、簡單頻繁、復雜 19 18清洗周期6-12 個月，長1 周-3 個月，中短 19清洗效果較好不好, 膜通量不能徹底恢復 20 抗污染能力 對來水的適應(yīng)性 強 COD60mg/L,油 3mg/L 適應(yīng)性強 弱 COD40mg/L 油 0.1mg/L（RO） 對來水水質(zhì)要求嚴格 21預處理要求簡單 復雜并很難滿足 RO 進水水 質(zhì)要求 22能耗12kWh12kWh 23核心元件使用壽命8 年2-3 年左右 24運行成本低，1.5 元/ m3高，3-6 元/ m3 25二次污染 濃水排放不超標需添加阻垢劑、還原劑、 酸、堿等藥劑，濃水排放 有污染 26濃水回收采用相同模塊采用高性能膜,如海水膜 27濃水回收經(jīng)濟性好較差 注：為性能相對優(yōu)異 從除鹽率看，反滲透比電吸附要高一點，但對于污(廢)水除鹽，并不需要太高的除 鹽率，而需要關(guān)注總除鹽量，由于電吸附水回收率較高，相同濃水量鹽去除總量比反滲 透多。 電吸附的運行成本和備品備件的費用很低，平均運行成本約 1.5 元/噸水，一年的運 行成本比反滲透少，運行 2-3 年即可將一次投資收回。 其次，電吸附核心部件的壽命較長（10 年左右更換） ，而反滲透、超濾膜組件應(yīng)用 于污(廢)水除鹽時，由于水質(zhì)較差則 2-3 年就需更換，更換膜組件的費用相當昂貴，相 當總投資的 40-50%。 再者，電吸附維護保養(yǎng)較簡單；在運行中不使用任何添加劑，不存在二次污染，不 需要在除鹽前上較多的預處理設(shè)施。反滲透在全壽命周期內(nèi)加阻垢劑費用相當于反滲透 膜組件的投資費用。 4.3.技術(shù)優(yōu)勢 一、采用高效功能材料 20 EST 模塊采用了高效功能材料作為電極，該電極材料不但除鹽效果好，而且具有化 學性質(zhì)高度穩(wěn)定、耐酸、耐堿、耐腐蝕、抗氧化等特點，這使得電吸附除鹽裝置具有對 來水水質(zhì)約束小、抗污染、設(shè)備可靠、運行穩(wěn)定等優(yōu)點。 這種高效功能材料屬于惰性的多孔無機物質(zhì)，比表面大，且在電吸附運行中還有一 定量的初生活性氧化基團產(chǎn)生，對原水中的有機物具有一定的去除效果，擴大原水水質(zhì) 約束范圍。經(jīng)過適當?shù)念A處理，原水就可以進入 EST 模塊，即使在預處理上出一些問 題，如遇到包含少量油污在內(nèi)的有機物污染，也不會使電吸附材料受到大的危害，仍能 保證相對較高的除鹽率。因此，在這種情況下，可以在半年甚至一年的長期運行后，利 用酸洗或堿洗的方式對電極材料進行清洗恢復。 停機期間，無需對核心部件作特別保養(yǎng)，維護方便。 二、微通道設(shè)計 電吸附除鹽裝置采用微通道式設(shè)計（通道寬度為毫米級） ，水流是在宏觀通道中運 動的，因此少量懸浮物和有機物不會污堵設(shè)備。對前處理要求相對較低，而且可以大大 提高得水率，一般情況下可達 75%以上，如有特殊需要，部分濃水經(jīng)回收再處理工藝， 可使系統(tǒng)得水率達到 85%以上。 三、設(shè)備集成度高，實行智能化控制 電吸附除鹽技術(shù)的開發(fā)依據(jù)于水力學、電化學、機械學、電子控制學等理論。系統(tǒng) 采用模塊化設(shè)計，各個環(huán)節(jié)在中央控制計算機的集中控制下形成整個系統(tǒng)。所有的執(zhí)行 機構(gòu)、檢測儀表等均由計算機按設(shè)定程序?qū)崿F(xiàn)操作，正常運行時不需人工干預。 四、綠色技術(shù)節(jié)能、環(huán)保 由于電吸附除鹽技術(shù)利用了雙電層電容靜電吸附的原理，工藝運行過程中不需添加 緩蝕劑、阻垢劑、還原劑之類的專用藥劑，系統(tǒng)所排放的濃水均來自于原水，所以系統(tǒng) 不會產(chǎn)生新污染物。這既節(jié)約了運行成本，又避免了二次污染。 另外，與其他技術(shù)相比，電吸附技術(shù)屬于常壓操作，提升能耗少，其主要的能量消 耗在使離子發(fā)生遷移，并通過控制電壓使電極表面不發(fā)生極化現(xiàn)象，同時工作時所儲存 的電能可以在再生時回收一部分，因此，總體能耗較低。 五、適應(yīng)性好，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛 21 電吸附除鹽技術(shù)對進水水質(zhì)要求不高，并且可以根據(jù)電壓調(diào)節(jié)來控制除鹽率在 60%90%的范圍內(nèi)變化。因此，拓展了電吸附技術(shù)的適用領(lǐng)域。電吸附可以被廣泛應(yīng) 用于飲用水、廢水、污水處理等方面，包括冶金、化工、電子、電力、制藥、紡織、造 紙等工業(yè)領(lǐng)域。對于那些污染較重，不需要完全除鹽的場合來說，電吸附不失為一種良 好的選擇。 5. 電電吸吸附附技技術(shù)術(shù)在在污污（廢廢）水水回回用用除除鹽鹽方方面面的的中中試試研研究究 5.1.某鋼鐵公司 中試 為解決某鋼鐵公司濁環(huán)水含鹽量持續(xù)增高問題，逐步實現(xiàn)污水零排放的目標。為了 驗證電吸附技術(shù)在某鋼鐵公司回用水除鹽應(yīng)用的技術(shù)可行性，常州愛思特凈化設(shè)備有限 公司在某鋼鐵公司 2 號污水廠現(xiàn)場進行了電吸附深度除鹽中試試驗。中試電吸附設(shè)備見 圖 5.1。 圖 5.1 電吸附設(shè)備 試驗分為兩個階段，第一階段為原水試驗，其目標是實現(xiàn)產(chǎn)水率大于 75%、除鹽率 大于 75%；第二階段為濃水試驗，即在原水試驗的基礎(chǔ)上，對濃排水進行二次電吸附除 鹽，目的是提高產(chǎn)水率試驗，減少濃排水量。 試驗時間：2007 年 8 月 24 日-9 月 19 日 產(chǎn)水要求：除鹽率75%，得水率75%，氟化物3mg/L 22 流 量：2.2m3/h。 中試的原水為某鋼鐵公司 2污水處理站出水，其水質(zhì)見表 5.1。 表 5.1 某鋼鐵公司 2污水處理站出水水質(zhì)指標 （2007.7.4） 檢測項目檢測結(jié)果單位 pH7.7 電導率15001900S/cm 總硬度(以碳酸鈣計)200500mg/L 總堿度(以碳酸鈣計)250mg/L 重碳酸鹽（HCO3-）96.7mg/L 全鹽量10001267mg/L 溶解性總固體(TDS)1010mg/L 化學需氧量(CODcr)30mg/L 硫酸鹽（SO42-）250mg/L 氯化物(Cl-)350mg/L 氟化物(F-)16mg/L 亞硝酸鹽（NO2-）0.51mg/L 石油類5mg/L 氨氮（NH3-N）5.87mg/L 鈣(Ca)125mg/L 鎂（Mg）8.05mg/L 鋁（Al）0.18mg/L 鐵（Fe）0.066mg/L 鋇（Ba）0.5mg/L 鍶（Sr）1mg/L 全硅（以 SiO2計）15.6mg/L 溶解硅（以 SiO2計）14.3mg/L 由表 5.1 可知，某鋼鐵公司 2污水處理站出水的含油量較高，因此對電吸附設(shè)備 的抗污染性能是一個較大考驗。 某鋼鐵公司中試流程圖見圖 5.2。 23 中間水池 濃水池 再生泵 排污泵 混合器 EST模塊微濾工作泵原水池計量泵儲酸罐 進水 凈水池 凈水 工作 原水再生 中水排污 濃水排污 P-75 纖維球過濾器 濃水排污 圖 5.2 某鋼鐵公司中試電吸附系統(tǒng)流程圖 中試期間第一階段電吸附設(shè)備進出水電導率見圖 5.3，第一階段進出水的各項指標 及去除率見表 5.2。 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 時間（天） 電導率（S/cm） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 去除率（%） 進水出水去除率 圖 5.3 某鋼鐵公司中試第一階段電吸附設(shè)備進出水電導率及去除率 表 5.2 某鋼鐵公司中試第一階段進出水指標及去除率 序號項目單位進水出水去除率（%） 1電導率S/cm141125382.0 2總硬度mg/L（以 CaCO3計）184.621.787.2 3氯化物mg/L218.923.789.0 4氟化物mg/L6.171.7971.7 注：表中的數(shù)值均為中試期間的平均值。 24 第二階段即采用收集部分濃水進行二級電吸附，具體方案見圖 5.4。 圖 5.4 二級電吸附方案 二級電吸附將濃水電導為 3100S/cm 降為 1087S/cm，去除率達到了 64.9%，達到 了預期目的，兩級電吸附的總產(chǎn)水率達到了 85.8%。 試驗結(jié)果表明： （1）電吸附設(shè)備運行穩(wěn)定，抗污染性能較強。 （2）第一階段產(chǎn)水率達到 78.4%；平均除鹽率達到 82.0%，實現(xiàn)了產(chǎn)水率大于 75%、除鹽率大于 75%目標。對水中硬度、氟離子及氯根有較高的去除率。 （3）二級電吸附將濃水電導由 3100S/cm 降為 1087S/cm，去除率達到了 64.9%，達到了預期目的，兩級電吸附的總產(chǎn)水率達到了 85.8%。 5.2.某某紙紙業(yè)業(yè)中中試試 常州愛思特凈化設(shè)備有限公司與某紙業(yè)共同研究利用電吸附除鹽設(shè)備對造紙廢水進 行深度除鹽處理，考察其對鹽類、COD、色度、濁度等的去除效果、得水率、電耗等指 標，論證該技術(shù)在該領(lǐng)域解決污水回用問題的可行性。 試驗時間：2008 年 1 月 3 日-1 月 22 日 產(chǎn)水要求：電導率800S/cm，得水率75%，COD30mg/L，濁度2.5NTU。 流 量：2.2m3/h。 一級電吸附 除鹽率 82% 得水率 78.4% 凈水 1.89m3 回流 0.21m3/h 收集 0.32m3/h 濃排 0.20m3/h 濃排 0.31 m3/h 二級電吸附 除鹽率 64% 得水率 65% 濃排 0.11 m3/h 進水 2.2m3/h 25 中試流程圖見圖 5.5，中試期間電吸附設(shè)備進出水電導率見圖 5.6，進出水 COD 見 圖 5.7，進出水的各項指標及去除率見表 5.4。 中中間間水水池池 再再生生泵泵 排排污污泵泵 混混合合器器 EST模塊微微濾濾工工作作泵泵原原水水池池計計量量泵泵 儲儲酸酸罐罐活活性性炭炭過過濾濾器器 進進水水 凈凈水水池池 凈凈水水 濃濃水水 污污水水池池 工工作作 原原水水再再生生 中中水水排排污污 P-75 纖纖維維球球過過濾濾器器 圖 5.6 某紙業(yè)中試電吸附系統(tǒng)流程圖 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 時間（天） 電導率（S/cm） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 去除率（%） 進水出水去除率 圖 5.7 某紙業(yè)中試電吸附設(shè)備進出水電導率及去除率 0 20 40 60 80 100 120 140 160 123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 時間（天） COD（mg/L） 0 10 20 30 40