電吸附技術(shù)在焦化廢水處理中的應(yīng)用

1、摘要4599µS/cm70.10%；噸水電耗為2.28kWh/t；產(chǎn)水率為75%焦化廢水 除鹽 電導(dǎo)率Application of electro-Sorb technology in Coking wastewater treatingKeywords: Electro-Sorb Technology; Coking wastewater; Desalination ;Conductivity; 1 背景昆明鋼鐵控股有限公司始建于1939年2月，總部位于春城昆明西南32公里的安寧市境內(nèi)，占地面積約為10平方公里，是國家特大型工業(yè)企業(yè)，云南省最大的鋼鐵聯(lián)合生產(chǎn)基地，也是省內(nèi)第一個銷售

2、收入突破100億元的云南省屬工業(yè)企業(yè)。總資產(chǎn)達 245億元，凈資產(chǎn)80億元。2005年銷售收入名列中國企業(yè)500強第218位。具備年產(chǎn)600萬噸鋼的綜合生產(chǎn)能力，是一個集鋼鐵冶金、礦業(yè)開發(fā)、機械制造、建筑安裝、房地產(chǎn)·開發(fā)、水泥建材、物流運輸?shù)葹橐惑w的企業(yè)集團。昆鋼響應(yīng)國家“節(jié)能減排”號召，由昆鋼水凈化科技有限公司及愛思特（北京）凈化設(shè)備有限公司共同合作，利用“電吸附除鹽設(shè)備”對昆鋼的焦化廢水進行深度除鹽處理，驗證其除鹽效果，從而證明該技術(shù)用于該類水質(zhì)除鹽的可行性和技術(shù)優(yōu)勢。2 試驗原理電吸附（electrosorption）除鹽的基本思想是通過施加外加電壓形成靜電場，強制離子向帶有

3、相反電荷的電極處移動，對電極的充放電進行控制，改變電極處的離子濃度，并使之不同于本體濃度，從而實現(xiàn)對水溶液的脫鹽。由于碳材料，如活性炭和炭氣凝膠等制成的電極，不僅導(dǎo)電性能良好，而且具有很大的比表面積，置于靜電場中時會在其與電解質(zhì)溶液界面處產(chǎn)生很強的雙電層。雙電層的厚度只有110nm，卻能吸引大量的電解質(zhì)離子。一旦除去電場，吸引的離子被釋放到本體溶液中，溶液濃度升高，通過這一過程實現(xiàn)電極材料的再生，其原理如圖1所示。再生流程圖2 工藝流程工作流程：原水池中的水通過提升泵被打入保安過濾器，固體懸浮物或沉淀物在此道工序被截流，水再被送入電吸附（EST）模塊。水中溶解性的鹽類被吸附，水質(zhì)被凈化。反洗流

4、程：就是模塊的反沖洗過程，即在電吸附模塊工作結(jié)束之后先對其進行短接放電，待短接電流很小或基本放電完成時，再生水泵開始工作，使水反向進入模塊進行沖洗，使電極再生，反洗流程可根據(jù)進水條件以及產(chǎn)水率要求選擇一級反洗、二級反洗、三級反洗或四級反洗。電吸附除鹽工藝的優(yōu)點（1）耐受性好，運行成本低核心部件使用壽命長（實際工程連續(xù)運行已達5年以上），避免了因更換核心部件而帶來的運行成本的提高。該技術(shù)屬于常壓操作，能耗比較低，其主要的能量消耗在于使離子發(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。（2）水利用率高EST技術(shù)可以大大提高水的利用率，一般情況下水的利用率可以達到75%以上。（3）無二次污染電吸

5、附技術(shù)不需任何化學(xué)藥劑來進行水的處理，從而避免了二次污染問題。電吸附系統(tǒng)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。（4）操作及維護簡便由于電吸附系統(tǒng)不采用膜類元件，因此對原水預(yù)處理的要求不高，而且即使在預(yù)處理上出一些問題也不會對系統(tǒng)造成不可修復(fù)的損壞。鐵、錳、余氯、有機物、鈣、鎂等對系統(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)。系統(tǒng)采用計算機控制，自動化程度高，對操作者的技術(shù)要求較低。3 試驗設(shè)備本試驗采用的主要設(shè)備如下：l 電吸附模塊：型號EMK400，1 l 電吸附控制柜一套；l 精密過濾器：200×1200×51套備用）l 水泵：流量2 m3，

6、3臺l 水箱：0.5m3，343月21日起正式運行10天，每天取樣3次，每次分別取原水、產(chǎn)水pH、COD、總堿度、總硬度、氯離子、硫酸根等指4.1 電導(dǎo)率水的電導(dǎo)率與其所含的無機酸、堿、鹽的量有一定關(guān)系。在一定的濃度范圍之內(nèi)，電導(dǎo)率隨濃度的增大而增大，因此常用于推測水中離子的總濃度或含鹽量。本試驗對電導(dǎo)的去除效果如下圖所示。5000原水及產(chǎn)水電導(dǎo)率/(us/cm)40003000去除率/%200010000試驗日期/天3 圖3 電吸附系統(tǒng)對電導(dǎo)率去除效果 從以上的運行結(jié)果看，原水和產(chǎn)水的電導(dǎo)率均波動不是很大，原水平均電導(dǎo)率為4599µS/cm；產(chǎn)水平均電導(dǎo)為1376µS/c

7、m，平均去除率為70.10%。4.2試驗日期/天600550500450400350300250200150100500圖4 原水、產(chǎn)水的硬度的去除效果從圖4可以看出，原水的硬度平均值為560.10mg/L，平均產(chǎn)水硬度為192.06 mg/L ，去除率分別達到了65.71%。4.3 氯離子原水及產(chǎn)水氯化物/(mg/L)去除率/%試驗日期/天圖5 氯離子濃度及去除率的變化情況由圖可知，電吸附原水和產(chǎn)水的氯離子濃度相對還比較穩(wěn)定，原水的氯離子平均濃度為403.16mg/L，產(chǎn)水平均值是112.52 mg/L，平均去除率達到了72.09%。可見由于離子特性不同電吸附對氯離子的去除效果要略高與其它離

8、子。4.4試驗日期/天圖6 原水及產(chǎn)水硫酸根濃度的變化情況由上圖可以看出，在進水硫酸根濃度平均為1173.32mgl/L的情況下，產(chǎn)水的平均濃度為367.86 mg/L，去除率為70.79%，可見電吸附對硫酸根的去除效果與電導(dǎo)率的去除效果基本相同。4.5COD原水、產(chǎn)水及濃水COD濃度/(mg/L)試驗日期/天去除率/%圖7 COD濃度及去除率的變化情況從圖8可以看出電吸附技術(shù)對焦化廢水中COD的去處率還是比較高的，在原水平均濃度為78.5 mg/L時，產(chǎn)水為45.5mg/L，去除率達到了42.4%。但是所排放的濃水的COD也要高于原水，根據(jù)電吸附技術(shù)去除COD的機理可知，對于該種焦化廢水中一

9、部分的COD可能是被吸附掉，而另一部分是被降解掉的。4.6 噸水電耗及產(chǎn)水率試驗總共進行10天（最后兩天由于水樣沒有化驗），每天的耗電量及產(chǎn)水情況如下表所=75%5 結(jié)論本試驗采用常州愛思特凈化設(shè)備有限公司的電吸附除鹽設(shè)備，在在昆明鋼鐵控股有限公司煤焦化公司安寧分公司生化車間，對其經(jīng)過微波處理之后的出水進行深度除鹽處理試驗研究，歷時10天。考察的主要指標的變化情況如下：原水平均電導(dǎo)率為4599µS/cm；產(chǎn)水平均電導(dǎo)為1376µS/cm，平均去除率為70.10%；原水的硬度平均值為560.10mg/L，平均產(chǎn)水硬度為192.06 mg/L ，去除率分別達到了65.71%；原水的氯離子平均濃度為403.16mg/L，產(chǎn)水平均值是112.52 mg/L，平均去除率達到了72.09%；在進水硫酸根濃度平均為1173.32mgl/L的情況下，產(chǎn)水的平均濃度為367.86 mg/L，去除率為70.