電吸附技術(shù)在污水回用處理中應(yīng)用技術(shù)資料新[]

1、電吸附技術(shù)及在污水回用中的應(yīng)用技術(shù)資料常州愛思特凈化設(shè)備有限公司2008.5目錄1. 前言12. 污（廢）水除鹽技術(shù)的發(fā)展簡述12.1. 應(yīng)用現(xiàn)狀12.2. 主要問題23. 電吸附除鹽技術(shù)及其研究與發(fā)展23.1.電吸附除鹽技術(shù)原理23.2 .國內(nèi)外電吸附技術(shù)研究概述53.2.1. 國外研究應(yīng)用概況5322國內(nèi)研究應(yīng)用概況63.3. 電吸附除鹽裝置類型93.4. 主要性能指標(biāo)參數(shù)與運(yùn)行工況93.4.1. 電吸附除鹽的主要性能指標(biāo)93.4.2. 運(yùn)行參數(shù)及運(yùn)行工況93.5. 電吸附的工藝流程103.5.1. 電吸附系統(tǒng)的組成103.5.2. 電吸附工藝流程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)113.5.3 .電吸附除鹽的工

2、藝過程143.6. 應(yīng)用領(lǐng)域154. 電吸附除鹽技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)154.1. 科技創(chuàng)新點(diǎn)和主要技術(shù)特點(diǎn)154.1.1. 科技創(chuàng)新點(diǎn)154.1.2. 電吸附除鹽裝置的技術(shù)特點(diǎn)164.2. 與常規(guī)除鹽技術(shù)的比較分析與技術(shù)優(yōu)勢174.3. 技術(shù)優(yōu)勢19205. 電吸附技術(shù)在污（廢）水回用除鹽方面的中試研究5.1.某鋼鐵公司中試 20 5.2.某紙業(yè)中試246. 電吸附除鹽技術(shù)的項(xiàng)目應(yīng)用266.1. 項(xiàng)目應(yīng)用的技術(shù)目標(biāo)和技術(shù)關(guān)鍵266.1.1. 項(xiàng)目應(yīng)用的技術(shù)目標(biāo)266.1.2. 項(xiàng)目應(yīng)用的技術(shù)關(guān)鍵26266.2. 電吸附除鹽技術(shù)在污（廢）水回用領(lǐng)域項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)例6.2.1. 某化工集團(tuán)項(xiàng)目266.2.2

3、. 某石化項(xiàng)目307. 電吸附除鹽技術(shù)的經(jīng)濟(jì)分析327.1 .電吸附除鹽項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)評價(jià)327.2. 電吸附除鹽技術(shù)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢338. 電吸附主要技術(shù)的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢338.1. 應(yīng)用前景338.2. 發(fā)展趨勢33丄、八1. 前言電吸附除鹽技術(shù)（Electrosorb Tech no logy）,簡稱（EST）,又稱電容性除鹽技術(shù)（Capacitive Deionization/Desalination Technology ,是 20 世紀(jì) 90 年代末開始興起的一項(xiàng)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(jìn)行靜電吸附，從而 實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的凈化目的。因?yàn)樵摷夹g(shù)采用了全新的水處

4、理概念，在處理效率、適應(yīng)性、能 耗、運(yùn)行維護(hù)以及環(huán)境友好等方面有著獨(dú)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(jìn)行該項(xiàng)技術(shù)的研究開發(fā)和實(shí)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(jìn)行了一定規(guī)模的應(yīng)用。本報(bào)告旨在對該項(xiàng)技術(shù)的研究過程和在污（廢）水回用處理方面的項(xiàng)目試驗(yàn)和實(shí)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(jìn)行初步探索，請予指正。2. 污（廢）水除鹽技術(shù)的發(fā)展簡述2.1. 應(yīng)用現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟(jì)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)

5、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(fù)利用率是當(dāng)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(dá)標(biāo)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(dāng)?shù)某}手段來實(shí)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(jìn)行污（廢） 水除鹽處理的實(shí)踐，通過采用超濾、微濾來降低污（廢）水對反滲透膜的污

6、染，取得了 一定的經(jīng)驗(yàn)。然而，因?yàn)殡p膜法用于污（廢）水回用時(shí)工藝復(fù)雜，運(yùn)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(shí)相比要短得多，同時(shí)需要采用大量還原劑和阻垢劑，使?jié)馑呐欧烹y以達(dá)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(jì)上不盡合理的問題。從20世紀(jì)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(jìn)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

7、：污（廢）水的成分比一般自 來水和天然地表（下）水要復(fù)雜得多，傳統(tǒng)污水除鹽技術(shù)在該領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)，易受水中有 機(jī)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(jì)要求。同時(shí)對預(yù)處理的要求很高，又需要投放大量藥劑，不僅增加項(xiàng)目的總體投資， 也使運(yùn)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(yùn)行成本對污 （廢）水進(jìn)行除鹽又對環(huán)境友好的除鹽技術(shù)成為業(yè)界的一個(gè)重要課題。3. 電吸附除鹽技術(shù)及其研究與發(fā)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(fù)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(qiáng)制離子向帶有相反電荷

8、的電極處移動(dòng)，使 離子在雙電層內(nèi)富集，大大降低溶液本體濃度，從而實(shí)現(xiàn)對水溶液的除鹽。電吸附原理見圖3.1,原水從一端進(jìn)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(dòng)時(shí)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(shí)現(xiàn)與水的分離，獲得凈化/淡化的產(chǎn)品水。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(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的， 故而能快速充放電，而且因?yàn)樵诔浞烹姇r(shí)僅產(chǎn)生離子的吸/脫附，電極結(jié)構(gòu)不會(huì)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

9、短時(shí)間內(nèi)過電壓一般不會(huì)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(gè)理想的等價(jià)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：M1/21/2q =+(8RT& ) (Cb) sinh(zF 2/2RT) (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(kuò)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(dāng)體系的溫

10、度、電勢為一定時(shí)，(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(dāng)電極表面電位達(dá)到一定值時(shí)，雙 電層離子濃度可達(dá)溶液體相濃度的成百上千倍。當(dāng)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(shí)，離子在直流電場的作用下被儲存在電極表面的雙電層中，直至電極達(dá)到飽和。此時(shí)，將直流電源去掉，并將正負(fù)電極短接，因?yàn)橹绷麟妶?/p>

11、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(jìn)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(shí)驗(yàn)條件為溫度25C，電極電壓1.0V。通過對曲線的回歸計(jì)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(jì)算式的預(yù)測。mad0.5=0.6C(3-4)式

12、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。0IM 1紂伽遜伽 ）50圖3.2氯化鈉在電極材料上的等電勢吸附等溫線因?yàn)殡娢竭^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(huì)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(yùn)行。另外，在電吸附模塊 中，因?yàn)殡娢竭^程中陰、陽離子吸附不平衡導(dǎo)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(huì)使有微量結(jié)垢現(xiàn)象的垢體溶解掉。電吸附工

13、作再生出水濃度曲線32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(jì)60年代，俄克拉荷馬大學(xué)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(bào)告中描述了使用多孔電極的電容去離子 裝置。Johnson和Newma等的研究則包括驗(yàn)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(jià)。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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室， 他們從從上個(gè)世紀(jì)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(shí)驗(yàn)裝置。雖然具有

14、一定的除鹽效果，但材料制作工藝復(fù)雜，制作成本很高。 妨礙了這一技術(shù)的推廣。3.2.2.國內(nèi)研究應(yīng)用概況一、文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)電吸附技術(shù)在國內(nèi)的研究起步比較晚，這方面的文獻(xiàn)并不多見，國內(nèi)陳福明、尹廣 軍等1999報(bào)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(jìn)行了一系列的理論和實(shí)驗(yàn)研究。楊慧云對NaCI溶液進(jìn)行電容性除鹽，結(jié)果分析表明，當(dāng)溶液種類和濃度 一定時(shí)，電極的吸附容量隨外加電壓的增加而增大，當(dāng)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(dá)到一個(gè)極限值吸附。莫?jiǎng)π垡矅L試?yán)秒p電層電容 的原理進(jìn)行電吸附裝置的研究。上述研究過程仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。二、常州愛思特公司的研究與應(yīng)用概

15、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，其核心元件一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。9 -9- dr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(jī)的試制與試驗(yàn)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(jì)、系統(tǒng)控制和集成等方面取得了突破性 進(jìn)展。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

16、列電吸附水處理設(shè)備并獲得了 2項(xiàng)國家發(fā)明專利和6項(xiàng)實(shí)用新型專利，成功地將電 吸附技術(shù)導(dǎo)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(shí)踐證明，采用EST電吸附技術(shù)在對高氟、高砷水進(jìn)行處理時(shí)，可以在適當(dāng)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(yùn)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(tuán)水源四廠進(jìn)行了應(yīng)用試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，電吸附技術(shù)適用于

17、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(dá)到生活飲 用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。電吸附技術(shù)對于處理高含鹽量水源水在經(jīng)濟(jì)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)改水項(xiàng)目。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I、U系列低含鹽生化出水 和某石化煉油實(shí)業(yè)部二凈化污水處理場生化出水進(jìn)行除鹽試驗(yàn)，結(jié)果表

18、明，電吸附除鹽 方式可以用于石化污水的除鹽，通過加強(qiáng)控制，EMK40C電吸附模塊可以保持長時(shí)間的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。2005年在北京建立的國內(nèi)第一個(gè)電吸附實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(dá)到國際先進(jìn)水平。4. 項(xiàng)目化示范引導(dǎo)、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(tuán)、 某石化、某鋼鐵公司、某紙業(yè)等多項(xiàng)實(shí)際工業(yè)廢水的現(xiàn)場中試，為項(xiàng)目項(xiàng)目的應(yīng)用

19、奠定 了基礎(chǔ)。20062007年在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，先后實(shí)施了某石化、某化工集團(tuán)兩個(gè)大型示范 項(xiàng)目項(xiàng)目的電吸附除鹽項(xiàng)目，其中某化工集團(tuán)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(dá)到了化工生產(chǎn)工藝用水 標(biāo)準(zhǔn)，可用作工藝用水、鍋爐補(bǔ)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(xiàng)目在常州愛思特公司生產(chǎn)基地建成。 該項(xiàng)目正式投產(chǎn)后每年可生產(chǎn)各種電吸附模塊2000個(gè)，加上污水處理、水凈化等成套裝備和項(xiàng)目，年產(chǎn)值將在1.5億元左右。2008年3月，中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)水污染治理委員會(huì)，在太原召開了“

20、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(huì)”。專家評議委員會(huì)由哈爾濱工業(yè)大學(xué)李圭白 院士為評議委員會(huì)主任、清華大學(xué)王占生教授、太原理工大學(xué)崔玉川教授為評議委員會(huì) 副主任的九位專家組成的評審委員會(huì)，對電吸附技術(shù)進(jìn)行了評議，見圖3.4。評議意見認(rèn)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)模的污水回用項(xiàng)目，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(jìn)行了中試研究，建 立了規(guī)模達(dá)100m3/h和400m3/h的示范項(xiàng)目，取得了先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，原水電導(dǎo)率 為10003000卩

21、S/cm時(shí)，系統(tǒng)除鹽率為6090%，穩(wěn)定產(chǎn)水率為 7585%，耗電量為12kWh/m3; 實(shí)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。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(huì)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(dá)標(biāo)要求標(biāo)準(zhǔn)ESTJ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(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006 CJ94-2005ESTD0.5-20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(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006 CJ94-2005ES

22、TG1.0-100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GB5749-2006ESTF50-1000污(廢)水回用原水符合經(jīng)二級處理后的 污(廢)水排放標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)參數(shù)與運(yùn)行工況3.4.1. 電吸附除鹽的主要性能指標(biāo)(1) 含鹽量:10005000 卩 S/cm (25C)(在要求不嚴(yán)格的情況下，總含鹽量也可以通過電導(dǎo)率儀測量電導(dǎo)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(dá)85%(4) 單位能耗：12kWh/m33.4.2. 運(yùn)行參數(shù)及運(yùn)行工況電吸附裝

23、置的主要運(yùn)行參數(shù)和工況條件包括工作電壓、流量和給水含鹽量。(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(jìn)一步強(qiáng)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(shí)又會(huì)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(shí)能耗又較低。另外，短時(shí)間過壓一般不會(huì)使 裝置產(chǎn)生嚴(yán)重影響，但長時(shí)間過壓會(huì)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(shí)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

24、加壓范圍在1.5V-2.0V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(shí)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(shí)間有著 密切的關(guān)系。流量大的時(shí)候，水力停留時(shí)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(huì)對再生效果產(chǎn)生一定的影響，因?yàn)樗绊懥嗽偕鷽_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(shí)間縮短，離子來不及吸附到極 板上，會(huì)使除鹽率降低，因此，過大的流量不利于保證除鹽率。在實(shí)際應(yīng)用中

25、應(yīng)該根據(jù) 不同的出水要求來考慮選擇合適的進(jìn)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(shí)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(dǎo)率范圍是10005000 卩 S/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 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。因?yàn)橥ǔｋ娢侥K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

26、工藝流程簡圖一般情況下，電吸附模塊對原水中余氯、有機(jī)物、高價(jià)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(yù)處理通?？刹捎蒙盀V、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(shí)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(jìn) 行再生，電氣控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)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

27、要將模塊作任意組合以實(shí)現(xiàn)處理目標(biāo)，在需要大流量時(shí)可 將模塊并聯(lián)，而在需要大的處理深度時(shí)可將模塊串聯(lián)。3.5.2.電吸附工藝流程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)一般的電吸附除鹽工藝流程是由預(yù)處理部分和電吸附部分組成。工藝流程的設(shè)計(jì)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(jìn)行組合，從而形成 多種解決方案。1.預(yù)處理：盡管電吸附對原水條件要求不苛刻，但進(jìn)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(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理才能保證設(shè)備的長期穩(wěn)定運(yùn)行。表3.2電吸附模塊進(jìn)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)名稱單位限值進(jìn)水電導(dǎo)率S/cm10005000COD Crmg/Lw 60濁度mg/Lw 5固體懸浮物mg/L

28、w 5油mg/Lw 3堿度mg/Lw 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(biāo)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(qiáng)。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(jìn)入電吸附模塊前對原水進(jìn)行預(yù)處理。通過預(yù)處理降低水中的懸浮物、濁度 和油，同時(shí)降低水的堿度，從而防止模塊頻繁清洗、增加設(shè)備維護(hù)工作量和生產(chǎn)運(yùn)行成 本。在預(yù)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(yù)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

29、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(jìn)一步降低廢水中的有機(jī)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(biāo)要求，同時(shí)也保障EST電吸附系統(tǒng)的持久穩(wěn)定運(yùn)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(jìn)一步生化、 過濾處理，使CODcr進(jìn)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(yù)處理工藝。該流程既可以保 證除鹽系統(tǒng)的進(jìn)水參數(shù)穩(wěn)定可靠，同時(shí)相對增加的運(yùn)行成本又不高。在水中加酸(通常為硫酸)，降低pH值后

30、，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(jìn)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80100卩m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(shí)，曝氣可進(jìn)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(yùn)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(diǎn)，經(jīng)過曝氣裝置后的原水再經(jīng)過 纖維過濾器進(jìn)一步過濾后進(jìn)入電吸附設(shè)備進(jìn)行除鹽處理。(4)保安過濾器或微濾

31、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(yù)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(gè)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(dāng)?shù)哪K 及模塊組合。系統(tǒng)設(shè)計(jì)需考慮如何正確操作與維護(hù)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(zhǔn)確地排除故障。 如果進(jìn)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(jìn)行一定的保護(hù)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(jī)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(gè)方面來確定具體的模塊組 合方式。(I)提高出水水質(zhì)

32、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(gè)串聯(lián)模塊(組)即增加一級。(U)增大進(jìn)水流量當(dāng)需要處理較大水量的原水時(shí)，可采用多個(gè)電吸附模塊的并聯(lián)組合，達(dá)到處理水量 較高的要求。(川)增大得水率通過濃水再處理回流的方法可以進(jìn)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(jìn)入另一組電吸附模塊進(jìn)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(shí)際項(xiàng)目中，可以采用 A、B組聯(lián)合的交替運(yùn)行方式，即 A組模塊（組） 再生時(shí)，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.

33、后處理：電吸附系統(tǒng)的出水是否需要進(jìn)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(jì)中，必須慎重考慮產(chǎn)品水的具體用途，根據(jù)實(shí)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(biāo)值而增加產(chǎn)品水的費(fèi)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(yù)處理后的原水，進(jìn)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(gè) 步驟：工作過程、再生過程、排污過程。圖3.5工藝過程圖工作過程：原水貯藏在原水池中，與此同時(shí)酸溶液也通過計(jì)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(jìn)入精密過濾器，大于10 u

34、m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(jìn)入中水池的水等待下一個(gè)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(gè)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(gè)有效的節(jié)水過程，因?yàn)榻?jīng) 過再生之后的濃水尚未達(dá)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(jì)算每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電吸附模塊額定產(chǎn)水量為 10m3/h，舉例說明：來水

35、流量100m3/h來水水質(zhì) 電導(dǎo)率2000卩S/cm,去除率75%，得水率75%，采用二級串聯(lián)處理流程，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電吸 附模塊一小時(shí)工作，一小時(shí)再生，需要標(biāo)準(zhǔn)電吸附模塊數(shù)量為：Q10/4100=40 個(gè)。10/43.6. 應(yīng)用領(lǐng)域因?yàn)殡娢匠}技術(shù)具有運(yùn)行可靠、出水穩(wěn)定、能耗低、操作方便、對進(jìn)水水質(zhì)要 求不高、產(chǎn)水率較高、運(yùn)行成本較低等特點(diǎn)，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。4. 電吸附除鹽技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)4.1. 科技創(chuàng)新點(diǎn)和主要技術(shù)特點(diǎn)4.1.1.科技創(chuàng)新點(diǎn)一、原理創(chuàng)新：電吸附除鹽技

36、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(shí)現(xiàn)水的凈化/淡化。獨(dú)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(xué)性能穩(wěn)定、使 用壽命長（10年以上）的優(yōu)點(diǎn)。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(qiáng)、預(yù)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(yùn)行成本低、節(jié) 能環(huán)保的特性。三、應(yīng)用創(chuàng)新：該項(xiàng)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(xiàng)抗污染性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)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(diǎn)一、節(jié)

37、能節(jié)水，環(huán)境友好，運(yùn)行成本低首先，電吸附技術(shù)能耗低。電吸附技術(shù)進(jìn)行水的除鹽處理時(shí)，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(xué)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，因?yàn)殡姌O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(shí)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(fù)

38、使用，一般情況下得水率可 以達(dá)到75%以上；如采用適當(dāng)?shù)墓に嚱M合，甚至可達(dá) 90%以上。同時(shí)電吸附還是一項(xiàng)環(huán)境友好型技術(shù)。電極再生時(shí)只需將儲存的電能釋放掉，不需 任何化學(xué)藥劑進(jìn)行再生。與離子交換技術(shù)相比，減少了在濃酸、濃堿的運(yùn)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、 阻垢劑等化學(xué)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(qiáng)，并表現(xiàn)出一定的去除 COD的能力。二、設(shè)備可靠，運(yùn)行穩(wěn)定因?yàn)殡娢郊夹g(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(yù)處 理的要求不高，即使在預(yù)處理上出一

39、些問題也不易對系統(tǒng)造成不可修復(fù)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(huì)互相結(jié)合產(chǎn)生垢體；少量油類、鐵、錳、余氯、有機(jī)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(jī)期間也無需對核心部件作特別保養(yǎng)；系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)化程度高；因?yàn)椴捎锰碱愲姌O材料，從理論上講電吸附模塊可以長期服役，預(yù)期壽命至少在 10年以上。三、適應(yīng)性強(qiáng)，操作及維護(hù)簡便系統(tǒng)對原水預(yù)處理的指標(biāo)要求不高，鐵、錳、氯等離子、pH值和有機(jī)物等對系統(tǒng)幾乎沒有什么影響

40、，所以除鹽技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng)。在停機(jī)期間也無需對核心部件作特別養(yǎng)，維 護(hù)方便。即使在預(yù)處理上出一些問題也可以進(jìn)行處理恢復(fù)，不易對系統(tǒng)造成不可修復(fù)的 損壞。系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)化程度高，操作程序簡單容易掌握。因?yàn)槠鋸V泛的適應(yīng)性和良好的實(shí)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(gè)更加誘人的應(yīng)用領(lǐng)域。42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。因?yàn)镋ST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)

41、處理上出一些問題也不會(huì)對系統(tǒng)造成不可修復(fù)的損壞。一般情況下，鐵、錳、余 氯、有機(jī)物、鈣、鎂、pH值等對系統(tǒng)幾乎沒有什么影響，在停機(jī)期間也無需對核心部件 作特別保養(yǎng)。對于有機(jī)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?yàn)樵谟袡C(jī)物含量 高時(shí)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(shí)用生化技術(shù)又無法使厭氧 菌或好氧菌保持活性，實(shí)現(xiàn)去除有機(jī)物、降低 COD的處理目標(biāo)。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?yàn)殡娢剿幚聿粌H除去廢水中過 高的鹽分，使生化法可以進(jìn)行處理，而且還可以降低一部分COD，為生化法進(jìn)一步降低COD減輕了負(fù)擔(dān)。電吸附除鹽技術(shù)在污（廢）水回

42、用方面與反滲透工藝技術(shù)特點(diǎn)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(diǎn)的比較序號項(xiàng)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(jìn)行靜電吸 附，以電極為介質(zhì)，以靜電以分子擴(kuò)散膜為介質(zhì)，以靜 壓差為推動(dòng)力將溶劑從溶 液中取出場為推動(dòng)力，將溶質(zhì)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(fù)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 10.5 0.77經(jīng)濟(jì)回收率 75% 85%70% 75%8原水電導(dǎo)（范圍）1000-5000 卩 S/cm（?。┎幌?/p>

43、制（大）9相同濃水量鹽去除總量大小10工作溫度大于0C小于50 C大于4C小于40 C11隨溫度降低通量衰減無每降低1C膜通量下降2-3%12污堵導(dǎo)致通量衰減?。赡妫┧p7%-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(hù)保養(yǎng)性無需特別保養(yǎng)、簡單頻繁、復(fù)雜18清洗周期 6-12個(gè)月，長1周-3個(gè)月，中短19清洗效果較好不好，膜通量不能徹底恢復(fù)20抗污

44、染能力 對來水的適應(yīng)性 強(qiáng) COD < 60mg/L,油 w3mg/L適應(yīng)性強(qiáng)弱 COD w 40mg/L 油 w0.1mg/L （RO）對來水水質(zhì)要求嚴(yán)格21預(yù)處理要求簡單復(fù)雜并很難滿足 RO進(jìn)水水 質(zhì)要求22能耗1 2kWh1 2kWh23核心元件使用壽命 > 8年2-3年左右24運(yùn)行成本3低，w 1.5 元/ m高，3-6 元 / m325二次污染濃水排放不超標(biāo)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咼性能膜，如海水膜27濃水回收經(jīng)濟(jì)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(diǎn)，但對于污（廢）水除鹽，并不需要太高的除鹽

45、率，而需要關(guān)注總除鹽量，因?yàn)殡娢剿厥章瘦^高，相同濃水量鹽去除總量比反滲透 多。電吸附的運(yùn)行成本和備品備件的費(fèi)用很低，平均運(yùn)行成本約1.5元/噸水，一年的運(yùn)行成本比反滲透少，運(yùn)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(shí)，因?yàn)樗|(zhì)較差則2-3年就需更換，更換膜組件的費(fèi)用相當(dāng)昂貴，相當(dāng)總 投資的40-50%。再者，電吸附維護(hù)保養(yǎng)較簡單；在運(yùn)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(yù)處理設(shè)施。反滲透在全壽命周期內(nèi)加阻垢劑費(fèi)用相當(dāng)于反滲透 膜組件的投資費(fèi)用。4.3.技術(shù)優(yōu)勢一、采用高效功能材料ES

46、T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(xué)性質(zhì)高度穩(wěn)定、耐酸、耐堿、耐腐蝕、抗氧化等特點(diǎn)，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(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。這種高效功能材料屬于惰性的多孔無機(jī)物質(zhì)，比表面大，且在電吸附運(yùn)行中還有一定量的初生活性氧化基團(tuán)產(chǎn)生，對原水中的有機(jī)物具有一定的去除效果，擴(kuò)大原水水質(zhì) 約束范圍。經(jīng)過適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，原水就可以進(jìn)入EST模塊，即使在預(yù)處理上出一些問題， 如遇到包含少量油污在內(nèi)的有機(jī)物污染，也不會(huì)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(yùn)行后，利用酸 洗或堿洗的方

47、式對電極材料進(jìn)行清洗恢復(fù)。停機(jī)期間，無需對核心部件作特別保養(yǎng)，維護(hù)方便。、微通道設(shè)計(jì)電吸附除鹽裝置采用微通道式設(shè)計(jì)（通道寬度為毫米級），水流是在宏觀通道中運(yùn)動(dòng) 的，因此少量懸浮物和有機(jī)物不會(huì)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(dá) 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(dá)到85%以上。三、設(shè)備集成度高，實(shí)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(xué)、電化學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子控制學(xué)等理論。系統(tǒng) 采用模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)環(huán)節(jié)在中央控制計(jì)算機(jī)的集中控制下形成整個(gè)系統(tǒng)。所有的執(zhí)行 機(jī)構(gòu)、檢測儀表等均由計(jì)算機(jī)按設(shè)定程序?qū)崿F(xiàn)操作，正常運(yùn)行時(shí)不需人工干預(yù)

48、。四、綠色技術(shù)節(jié)能、環(huán)保因?yàn)殡娢匠}技術(shù)利用了雙電層電容靜電吸附的原理，工藝運(yùn)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(huì)產(chǎn)生新污染物。這既節(jié)約了運(yùn)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(shí)工作時(shí)所儲存 的電能可以在再生時(shí)回收一部分，因此，總體能耗較低。五、適應(yīng)性好，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛電吸附除鹽技術(shù)對進(jìn)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

49、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. 電吸附技術(shù)在污（廢）水回用除鹽方面的中試研究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(shí)現(xiàn)污水零排放的目標(biāo)。為了 驗(yàn)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(jìn)行了電吸附深度除鹽中試試驗(yàn)。中試電吸附設(shè)備見圖5.1圖5.1電吸附設(shè)備試驗(yàn)分為兩個(gè)階段，第一階段為原水試驗(yàn)，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)水率大于75%、除鹽率大于75%;第二階段為濃水

50、試驗(yàn)，即在原水試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對濃排水進(jìn)行二次電吸附除 鹽，目的是提高產(chǎn)水率試驗(yàn)，減少濃排水量。試驗(yàn)時(shí)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(biāo)()檢測項(xiàng)目檢測結(jié)果單位pH7.7電導(dǎo)率15001900jiS/cm總硬度（以碳酸鈣計(jì)）200500mg/L總堿度（以碳酸鈣計(jì)）V 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(xué)需氧量（CODCr）v

51、 30mg/L硫酸鹽（SO42-）v 250mg/L氯化物（Cl-）v 350mg/L氟化物（F-）16mg/L亞硝酸鹽（no2-）0.51mg/L石油類5mg/L氨氮(NH 3-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）v 0.5mg/L鍶（Sr）v 1mg/L全硅（以SiO2計(jì)）15.6mg/L溶解硅（以SiO2計(jì)）14.3mg/L由表5.1可知，某鋼鐵公司2井污水處理站出水的含油量較咼,因此對電吸附設(shè)備的抗污染性能是一個(gè)較大考驗(yàn)。某鋼鐵公司中試流程圖見圖5.2工作圖5.2某鋼鐵公司中試電吸附

52、系統(tǒng)流程圖中試期間第一階段電吸附設(shè)備進(jìn)出水電導(dǎo)率見圖5.3,第一階段進(jìn)出水的各項(xiàng)指標(biāo)及去除率見表5.2。圖5.3某鋼鐵公司中試第一階段電吸附設(shè)備進(jìn)出水電導(dǎo)率及去除率100908070)60 %50 (40除30去20100表5.2某鋼鐵公司中試第一階段進(jìn)出水指標(biāo)及去除率序號項(xiàng)目單位進(jìn)水出水去除率（%）1電導(dǎo)率jiS/cm141125382.02總硬度mg/L (以 CaC03 計(jì))184.621.787.23氯化物mg/L218.923.789.04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。進(jìn)水 2.2m3/h第二階段即采用收集部分濃水進(jìn)行二級電吸附，具體方案見

53、圖 5.4二級電吸附將濃水電導(dǎo)為 3100Sm降為1087 /cm,去除率達(dá)到了 64.9%,達(dá)到 了預(yù)期目的，兩級電吸附的總產(chǎn)水率達(dá)到了85.8%。試驗(yàn)結(jié)果表明：（1）電吸附設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，抗污染性能較強(qiáng)。（2）第一階段產(chǎn)水率達(dá)到78.4%;平均除鹽率達(dá)到82.0%,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)水率大于75%、 除鹽率大于75% 目標(biāo)。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(dǎo)由3100y/cm降為1087 /cm,去除率達(dá)到了 64.9%,達(dá)到了預(yù)期目的，兩級電吸附的總產(chǎn)水率達(dá)到了85.8%。5.2. 某紙業(yè)中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(jìn) 行

54、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(biāo)，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(yàn)時(shí)間：2008年1月3日-1月22日產(chǎn)水要求：電導(dǎo)率w 800/cm，得水率75%，COD < 30mg/L，濁度w 2.5NTU。 流 量：2.2m3/h。中試流程圖見圖5.5,中試期間電吸附設(shè)備進(jìn)出水電導(dǎo)率見圖5.6,進(jìn)出水COD見圖5.7,進(jìn)出水的各項(xiàng)指標(biāo)及去除率見表 5.4。圖5.6某紙業(yè)中試電吸附系統(tǒng)流程圖圖5.7某紙業(yè)中試電吸附設(shè)備進(jìn)出水電導(dǎo)率及去除率100908070)60 %50(40除30去20100時(shí)間（天）100908070 )60 %50(40除30去20100圖5.8某紙業(yè)中試電吸附設(shè)備進(jìn)出水COD及去除率表5.3某紙業(yè)中試進(jìn)出水指標(biāo)及去除率序號項(xiàng)目單位進(jìn)水活性炭過濾器出水電吸附模塊出水去除率