电吸附技术对回用水进行深度除盐的试验分析.docx

节能减排电吸附技术对回用水进行深度除盐的试验分析葛四顺（太原化学工业集团有限公司水厂 山西 太原 030021）【摘要】 通过对电吸附技术深度除盐试验的分析，验证了电吸附技术在污水深度处理领域应用的技术可行性，为实现工业回用水再提质提供有效的处理方法。【关键词】 电吸附技术 除盐 回用水 试验 深度处理太化水厂是太化地区集供水、污水处理及生产再生水为一体的水处理企业，近年来由于水资源的日益匮乏及受污染程度的加剧，使太化集团的发展严重受阻。为保护环境、节约水资源，电吸附作为 一种有效的淡化软化水技术，逐渐 被用于再生水的提质中，而对采用 电吸附技术进行深度除盐对原 2.4 万立方米 / 天的回用水处理工艺进 行提质改造，是这一技术应用于大 规模再生水提质的一个实践，为验 证并确保电吸附技术在污水深度处 理领域应用的可行性和实用性，由 设备厂家配合，在工程现场进行了 电吸附技术深度除盐试验，验证电 吸附设备的除盐率、除氨氮效果以 及得水率等指标，为工程施工提供 有效的依据。1 试验原理电吸附是通过在电极两端施加电压，使得水中的带电粒子在 静电作用下发生迁移，并被存储 在电极表面的双电层中，从而从 水中去除带电粒子的一种方法。 在电化学体系中，将固体电极浸图1工艺流程图表 1水源水质及主要盐类预期去除率节能减排jie neng jian pai在水溶液中，当施加低于溶液的分解电压时，在固体电极与溶液 和不同两相间，电荷会在极短距 离内分布、排列。作为补偿，带正 电荷的正极会吸引溶液中的负离 子（相反，负极就会吸引正离子）， 从而形成紧密的双电层，在电极 和溶液界面存储电荷，伴随双电 层的形成，能量存储在电极材料 的表面，双电层具有电容的特性， 可以充电或放电。充电时，其在电 极一侧的充电电荷由电极上的电 子或正电荷提供，而在溶液一侧 的充电电荷则由溶液中的阳离子 或阴离子来提供，电子通过外电 源从正极传到负极，同时溶液中 的正负离子分开并移动至电极表 面；放电时电子通过负载从负极移 至正极，正负离子则从电极表面 释放并移动返回溶液中。电吸附 淡化软化水的基本思想就是通过 施加外加电场，强制离子向带有 相反电荷的电极处移动，对双电 层的充放电进行控制，改变双电 层处的离子浓度，并使之不同于 本体浓度，从而实现对水溶液的 软化淡化。由于碳材料，如活性炭 和炭气凝胶等制成的电极，不仅导 电性能良好，而且具有很大的比表 面积，置于静电场中时会在其与电 解质溶液界面处产生很强的双电 层。双电层的厚度只有 1-10nm，却 能吸引大量的电解质离子，并储 存一定的能量。一旦除去电场，吸 引的离子被释放到本体溶液中， 溶液中的浓度升高，通过这一过质温度 5-30，环境温度 0-40。设备选用两台常州爱思特公司生产 的 emk400 型电吸附模块，规模为501m3/d，三台提升泵为 chl2 40 型轻型卧式多级离心泵， 两台 200 500 3 芯精密过滤器。程去除离子。2试验条件试验水源为2.4万立方米/天的回用水工程的二级处理出水，根 据用户用水指标，主要盐类要达 到预期的去除率，相应技术指标 详见表 1 所示。工作流量为 1m3/h，水利用率 70%，工作压力 0.08mpa，介3试验流程电吸附深度除盐工艺流程如图 1 所示。 试验采用两级串连运行方式，预计进水水质较好，撤去了砂滤 部分。电吸附模块（est 模块）分为 a 、b 两组，在一个工作周期（90min）中包括短接再生（11 min）、 葛四顺现在太原化学工业集团有限公司水厂工作。 8 12008.06石油和化工设备 作者简介表 3 电吸附对 cod 、氨氮的去除效果表 2 电吸附对色度、浊度的去除效果图 2 模块的工作流程节能减排果：氨氮（nh3 -n）是指以游离氨（或称非离子氨，nh 3 ）和（nh 4+ ） 形式存在的氨，是用于冷却的回用 水的重要指标，若回用水的 nh3 -n 含量过高会促进冷却设备内的粘 液生长；而化学需氧量（cod）是 指水样在一定条件下，氧化 1 升水 样中还原性物质所消耗的氧化剂 的量，该指标是有机物相对含量 的综合指标之一，试验所测的为 codcr, 对 cod、氨氮的去除效果 分别见表 3 所示。电吸附对氨氮 的处理率均在 50% 以上，氨氮含 量稳定在 5mg/l 以下，可以满足 敞开式循环冷却水系统补充水标 准（10mg/l ），而处理后出水的 codcr15 mg/l，满足地表水环境 质量标准 i 类标准，优于循环冷却 水系统补充水标准。（3）对离子指标去除效果：总 硬度是冷却水回用的重要指标， 碱度则是指水中含能与强酸发生 中和作用的物质总量，包括强碱、 弱碱、强碱弱酸盐等，是判断水质 的重要指标，ca2+(钙离子)、ma2（+ 镁 离子）均为与硬度相关的指标，浓 度过高会结垢。试验对以上指示 的去除效果如表 4 所示。处理后出 水总硬度低于饮用水水质标准和 循环冷却水系统补水标准, 且去除 率稳定,均在 85%以上。总碱度远低 于循环却水系统补充水标准，对 ca2+(钙离子)、mg2+（镁离子）的去 除率稳定，均在 85% 左右。水的电导率与其所含的无机 酸、碱、盐的量有一定的关系。当它们的浓度较低时，电导率随浓度的增大而增大，因此常用于推 测水中离子的总浓度或含盐量。 tds（溶解性总固体）是回用水的监测 cod、氨氮等 14 项指标，并详尽地对试验数据进行了记录分析。（1）对感官性状指标的处理效 果：色度和浊度是反映水体外观的 重要指标之一，进水可见为浅黄色 液体，经精密过滤器与 est 模块处 理后，出水为无色澄清液体，其处 理效果如表 2 所示。经电吸附处理 后出水色度在 15 度以下，系统对浊 度的去除率平均在 80% 以上，大部 分情况下可满足饮用水水质标准。（2 ）对有机物指标的去除效通电工作（包括通电静置、预排及吸附两个阶段，分别为 5 min、1 min、39 min，共计45 min）、短接 静置（23 min）、短接排污（11 min） 等程序，a 、b 组交替运行。模块 的工作流程如图 2 所示。4试验数据及分析试验自 2006 年 7 月 1 日起运行20 天，至系统稳定后，于 7 月 10 日日、日进行采样，共8 2石油和化工设备 2008.06表 5 电吸附对电导、tds 、氯化物、硫酸盐、总铁的去除将效果表 4电吸附对总硬度、碱度、钙离子、镁离子的去除效果节能减排jie neng jian pai重要指标，另外，对氯化物、盐酸盐、总铁等进行了测定，去除效果 见表 5 所示。电吸附技术对电导的去除率 在 80% 以上，由于电导率随水中离 子的总浓度或含盐量的增大而增 大，因此可以认为电吸附技术的 除盐率在 80% 以上。处理出水 tds 指标400 mg/l，低于循环冷却水系 统补充水标准（1000 mg/l），对氯化物 的去除效果非常明显，出水氯化物 含量15mg/l，硫酸盐含量在60 mg/l， 优于循环冷却水系统补充水标准（250 mg/l），而总铁在工业用水中 含量高时会产生黄斑，电吸附对总 铁的去除率不够稳定，但处理出水 的总铁含量低于0.1 mg/l，大部分出 水水样总铁含量在0.05 mg/l的检测 限以下，也低于0.3 mg/l的循环冷却 水系统补水标准。经检测分析，电 吸附出水水质各项指标与相关水质 标准对比情况见表 6 所示。放电完成，因此不会有额外的废物产生，无二次污染；其次不需要 高压泵，能耗低；三是不需要膜， 对进水的预处理要求较低，装置 使用寿命长。所以，电吸附法具有 常规淡化、软化方法不可比拟的 优势，可广泛应用于饮用水深度 处理、工业水处理、工业废水再生 处理等广阔的领域。能维持稳定运行，总进水360.625t，总出水280.6804t，经计算,设备得水 率高达 78%,具有较好的除盐效果, 平均除盐率为 83.21%。出水水质指 标优越，达到预期效果。由此可 见，电吸附技术除盐与传统的淡 化、软化方法相比具有如下优势： 首先系统的再生不需要使用任何 酸、碱和盐溶液，只是通过电极的5结论试验运行 20天，于7 月28日出现冲击性负负荷，电吸附设备仍石油和化工设备杂志编辑部地址变更由于工