
电吸附除盐技术在中水回用中的应用研究.doc
9页电吸附除盐技术在中水回用中的应用研究朱广东郭洪飞孙晓慰(爱思特净化设备有限公司,北京100176)摘要:采用电吸附除盐设备,对某再生水厂出水进行深度除盐处理,英平均除盐率为78.3%;在原水氯化物平均浓度为134.5mg/L,产水平均值11.6 mg/L,平均去除率达到了 90.6%,吨水电耗为0.57kwh,系统产水率为76%o山此可见,电吸附技术应用于该再生水厂的中水冋用完全是可行的关键词:电吸附技术除盐再生水冋用The Application Study on Middle Water Reused byelectro-Sorb technologyZhu Guangdong, Guo Hongfei, Sun Xiaowei(EST Purification Equipment Co., Ltd, Beijing 100176, China)Abstract: The Electro-Sorb process was used for destination of effluent in a reclaimed water phint,and the average rate of desalination is 78.3%; The average concentration of chloride of influent is 134.5 mg/L, the results show that the average concentration of effluent is 11.6 mg/L ,and the removal rate is 90.6%・ The power consumption is 0.57kWh/t, and the recovery rate is 76%・ Therefor, application of Electro-Sorb Technology on Middle Water Reused is completely feasible in the reclaimed water plant.Keywords: Electro-Sorb Technology; Desalination; Reclaimed Water ; Reused ;1项目概况岩东排水有限公司以"保护环境、净化水质、服务社会、促进发展”为宗旨,负责北仑城区的 污水处理、再生水冋用和承接污水处理设施的运行管理业务。
下辖的岩东再生水厂投资1.04亿元于 2008年8月建成投产一期规模10万吨/日再生水工程,再生水主要用于宁波钢铁、台珈石化、宝新 不锈钢厂、海螺水泥厂等大工业用水再生水在这些企业主要用作冷却循环水,为提高循环冷却水 的浓缩倍数,减少新鲜水补充量,降低运行费用,这些企业都对补充水中的氯离子含量和总含盐量 提出了高于国家标准的要求尽管目前再生水厂出水水质各项参数均满足国家标准《城市污水再生 利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)和《工业循环冷却水设计规范》(GB50050-95)中规定的 冋用水水质标准,但冋用水用户提出了更高的水质标准,他们有权选择性价比优异的水源对于岩 东再生水厂來水说,氯离子含量超出用户要求已成为再生水冋用的关键制约因素为解决这个问题 岩东排水有限公司拟将12万立方/天的再生水首先进行电吸附深度除盐处理中试研究,使英产品水 满足以上企业的用水要求2基础资料水源:宁波北仑岩东再生水厂经混合、反应、沉淀、D型滤池过滤杀菌后的预处理水表1设计进、出水指标表:项目单位电吸附系统进水电吸附系统产水pH6〜96〜9SSing/LW5W5浊度\TUW2W2色度倍W10W10*电导率|iS/cmW1000W800*总溶解性固体mg/LW650W500*氯化物mg/LW180W27余氯mg/L0. l-0. 2—碱度mg/LW100W1003.电吸附除盐技术基本原理山电化学基础理论可知,将固体电极浸在水溶液中,施加电压时,在固体电极/溶液的两相界面 处,电荷会在极短距离内分布、排列作为补偿,带止电荷的止极会吸引溶液中的负离子(相反, 负极就会吸引止离子),从而形成双电层⑴。
双电层结构柑当于一个电容器,可以充放电,即双电层 所带的电荷量的大小与双电层的电容值和双电层上的电位差成止比所以,在一个完整的电化学体 系中,且在不发生法拉第反应的情况下,当给两个对应电极的双电层充电时,山于离子富集到电极 周鬧,溶液木体中的浓度降低;相反,给戏电层去掉电压,双电层放电,被富集的离子将扩散到本 体溶液中,使本体溶液的离子浓度増大电吸附(EST)除盐的基本思想就是通过施加外加电压形成静电场,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除盐⑵山于电吸附技术采用的材料,不仅导电性能良好,而口具有很大的比 衣面积,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,并储存一定的能量一一日•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,然后通过冲洗模块使电极得到再生,通过这一过程去除离子,如图1所示功能性电极材料(负极)图1电吸附除盐原理图出水4工艺流程电吸附工艺流程分为二个步骤:工作流程,反洗流程流程如图2所示:7原水箱 保安过滤器工作泵图-2电吸附系统工艺流程图工作流程:原水池中的水通过捉升泵被打入保安过滤器,固体悬浮物或沉淀物在此道工序被截 流,水再被送入电吸附(EST)模块。
水中溶解性的盐类被吸附,水质被净化反洗流程:就是模块的反冲洗过程,冲洗经过短接静置的模块,使电极再生,反洗流程可根据 进水条件以及产水率耍求选择一级反洗、二级反洗、三级反洗或四级反洗5数据与分析试验吋间(连续运行并考核):2009年7月31日至2009年8月21日,共分为两个阶段,第一 阶段原水为为实际的预处理出水,吋间为7月31日〜8月11日;第二阶段向原水中添加一•定的氯化 钠以提高原水中氯化物的含量,吋间为8月13日~8月21日检测电导、总硬度、氯化物等指标,并提出水质分析报告讥,数据分析如下5.1电导率水的电导率与其所含的无机阖子的总量一定的关系,如水中的的无机酸、碱、盐等当它们的 浓度较低时,电导率随浓度的増大而増大,因此當用于推测水中离子的总浓度或含盐量电吸附技 术对电导率的去除效果如下图所示m • sn)、MDb爭1400-■1200-■1000-第一阶段第二阶段 p 1UU—V—去除率IX -90—原水 T一产水0$^8070605040300 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20取样口期/天20100图3电吸附原水和产水电导率及去除率的变化情况从运行和检测结果看,原水和产水的电导率均比较稳定,只是在第二阶段试验时向原水中添加 了一定量的氯化钠,以增加原水中氯化物的含量,所以英原水电导率有所上升,其原水平均电导率 为854gS/cm,产水平均电导率为181gS/cm,平均去除率为78.3%。
250-90I8070605040一 ・ - ■ - 200150100 (、一 • 1.^3I 1 I 1 I 1 I 1 I I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 r~0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20取样日期/天5. 2氯化物302010图4原水和产水氯离子浓度的变化情况山图对知,在第一•阶段和第二阶段,原水中氯化物含量变化较大的情况下,电吸附产水的氯离 了浓度一TT•很稳泄,可见电吸附除盐技术对氯离子有较好的去除效果在原水氯化物平均浓度为 134.5mg/L时,产水平均值11.6 mg/L,平均去除率达到了 90.6%这是山于阴离子-般不会形成水 和离子,:其离子半径相对较小,有利于吸附行为的发生,所以氯离子的去除率姜高于阳离子其至是 其它阴离子⑶5. 3总硬度(J •聖、(^seoM)氓SS、图5原水和产水总硬度的变化情况从图5可以看出,电吸附技术对■总硬度的去除效果比较稳定,在原水平均浓度为127.9mg/L时, 产水平均值52.5 mg/L,平均去除率为59.1% =5. 4 COD图6电吸附原水和产水COD的变化情况山图6可知,电吸附技术对该种原水中的COD也有一定的去除效果。
在原水的COD为28.6 mg/L 的情况下,电吸附产水的COD平均浓度为10.9 mg/L去除率为53.1%5.5氨氮图7原水和产水氨氮含量的变化情况从图上可以看出,电吸附技术对氨氮的去除效果较低,在原水为0.2294 m0L的情况下,产水的 平均含量为0.1581 mg/L,去除率只有44.17%,可见相对于英它离子来说电吸附技术对氨氮的去除 率偏低,当然这可能是原水中氨氮的含量本來就比较低的缘故7.06.5-------0 5 0 56 5T-原水T-产水---------0 5 0 5 04 3 3 2 2第一阶段 笫二阶段---L O0 5 0• • •1 o O1 1 I I 1 I I 1 I 1 I I I 1 I2 4 6 8 10 12 14 16 18 20収样日期/天图8硝酸盐氮含量的变化情况有图可见,电吸附技术对硝酸盐氮的去除效果非常好,大大髙于对氨氮的去除效果,究其原因 可能是电吸附技术対以离子态形式存在的物质去除效果较好,而対于以分子尤英是以有机物形式存 在的物质去除效果柑対较差在原水硝酸盐氮含量为5.73 mg/L的情况下,产水的平均浓度为0.42 mg/L,去除率达到了 92.65%。
5・7总磷图9原水和产水总磷的变化情况山图可知,此次试验原水中总磷的浓度波动较大,英总体的去除效果与氨氮差不多,在原水为0.5649 mg/L的情况下,产:水为0.3149 mg/L,平均去除率为42.41%5.8吨水电耗与产水率此次中试采用的电吸附除盐系统的处理量为0.5〜1.0n?/h,连续运行20天,总共产水451 n?, 总排水108 m3,耗电量为257kwh,其吨水电耗为O.57kwh,电价按0.7元/kwh计,其吨水运行成本 为0.39元;系统产水率为76%o6结论采用电吸附除盐技术对岩东排水有限公司再生水厂岀水进行除盐中试试验研究,并収得了很好 的效果,在原水波动较大的情况下,产水一直比较稳定,具体结果如下:(1) 原水平均电导率为854gS/cm,产水平均电导率为181gS/cm,平均去除率为78.3%;(2) 原水氯化物平均浓度为134.5mg/L,产水平均值11.6mg/L,平均去除率达到了 90.6%(3) 总硬度原水平均为127.9mg/L,产水平均值52.5 mg/L,平均去除率为59.1%;(4) 原水COD为2&6mg/L,电吸附产水的COD平均浓度为10.9 mg/L,去除率为53.1%(5) 氨氮原水为0.2294 mg/L,产水的平均含量为0.1581 mg/L,去除率44.17%;(6) 原水硝酸盐氮含量为5.73 mg/L,产水平均浓度为0.42 mg/L,去除率达到了 92.65%;(7) 原水总磷为。












