電吸附除鹽技術在污水再生中的應用研究

摘 要：水資源的合理利用是國家經濟可持續發展的重要環節，我國是水資源匱乏的國家，污水的大量排放進一步加劇的用水矛盾，水資源污染問題治理迫在眉睫。本文在詳細分析了EST技術原理和特點的基礎上，就電吸附除鹽技術在污水再生中的應用進行了深入探討，試驗結果符合現實應用和推廣價值。

關鍵詞：電吸附；除鹽技術；再生利用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.013

0 概述

水資源的合理利用是國家經濟可持續發展的重要環節。隨著我國工業化進程的加快，工業污水產生量不斷增長，根據《全國環境統計公報（2015年）》公布的數據顯示，2015年全國廢水排放總量為735.3億噸，其中，工業廢水排放量為199.5億噸。工業生產過程中所需要得水資源大部分是由除鹽系統提供的除鹽水或純水。目前，工業廢水除鹽工藝主要有離子交換法、蒸餾法和膜分離技術除鹽等。

1 EST技術原理及特點

1.1 EST技術原理

電吸附技術作為一種新型的脫鹽水處理技術，原水從一端流入在陰陽極相隔組成的空間，然后再從另一端流出。原水在陰極和陽極之間流動時會受到其中的電場作用，水中帶電粒子分別向帶相反電荷的電極遷移，被該電極吸附并最終實現這雙電層內儲存的效果。隨著電極吸附帶電離子的不斷增加，帶電粒子在電極表面會大量富集濃縮，最終實現與水的分離，從而使原水中的溶解鹽類、膠體顆粒及其帶電物質滯留在電極表面，原水淡化后流出，實現污水除鹽效果。

1.2 EST技術特點

與離子交換法除鹽不同的是，EST技術再生不需要使用任何的酸、堿或鹽溶液，只需要通過電極的放電即可完成，不會產生其他污染物。EST技術與蒸餾法相比，在其電吸附過程中會將水中的離子分離出來，并不是先將水分子從原水中分離出來，因此，具有很高的能量利用率。（1）耐受性強。EST核心部件使用壽命長，不需要經常更換部件，運行成本較低。（2）利用率高。EST技術廢水除鹽后的水資源利用率達75%以上，經過其他工藝的組合，甚至可以實現超過85%的利用率。（3）無二次污染。EST技術廢水除鹽系統中不需要添加藥劑，系統本身也不會產生其他新的排放物，原水處理后可以直接達標排放。（4）無結垢。原水在設備中的陰、陽離子在不同場所，不會相互結合產生結垢。（5）操作簡便、運行成本低。EST系統無需膜原件，對原水水質要求不高，大多采用計算機控制系統，自動化程度高。此外，EST技術屬常壓操作，無需太多能耗，運行成本較低。

2 中試試驗部分

2.1 試驗用水

試驗用水取自某冷軋廢水處理站達標排放水，要求進水的導電率≤1000μS·cm-1，得水率80%，出水作為工業生產回用水。中水回用標準為：電吸附產水pH6-9，（SS）≤35mg·L-1，COD≤65mg·L-1， （石油類）5mg·L-1，電導率≤300μS·cm-1。

2.2 試驗設備及流程

EST技術具有操作設備簡單等特點，主要用到的試驗設備有：電吸附模塊EMK，2套，規模1-2.5m3/h，纖維球精密過濾器QLG-800，精密過濾器：直徑200mm×1000 mm×5mm，精密度6μm、原水泵：流量5 m3·h-1，水箱1.5 m×2m，2個。

2.3 試驗方法

為保證試驗順利進行，采用兩級串聯運行的方式，電吸附模塊分為a、b兩組，其中EST模塊的運行周期為60min，工作周期包括受電靜置3min、預排4min及吸附53min，反洗周期包括灌電靜置3min、短接靜置17min，濃水反洗10min、中水反洗20min，原水反洗10min。a、b兩組交替運行。試驗期間，通過改變a、b模塊的工作電壓以及流量來觀察EST模塊的工作性能，以此來確定工程中的模塊種類和工作電壓等提供現實參考。

6月20-22日，以某冷軋廢水排口水樣進行試驗，試驗參數主要為：6月20日，工作電壓為120v，工作流量為25L·min-1，再生流量為25L·min-1；6月21日，工作電壓為130v，工作流量為23L·min-1，再生流量為23L·min-1；6月22日，工作電壓為140v，工作流量為25L·min-1，再生流量為25L·min-1；

3 結果與討論

中試試驗從6月20日起正常運行三天，其中，6月20日工作3個周期，6月21日和6月22日工作5個周期。每天安排專人對相關的數據參數進行監測和分析，并在22日下午取出水樣，并對水質進行監測分析。送檢的指標主要有電導率、COD、總堿度、總硬度以及氯化物等。（1）電導率去除。水中總鹽量量度為水的電導率，通過測量電導率來得出水的除鹽率。通過測算可以看出，原水的電導率平均為3101μS·cm-1，最大小為2885μS·cm-1，最大為3503μS·cm-1；周期產水的平均電導率為1000μS·cm-1，其中，周期產水最小平均電導率為890μS·cm-1，最大為1322μS·cm-1，平均去除率符合產水平均電導率要求。（2）產水率。本次中試總進水為40立方米，總產水為29.2立方米，產水率為73%。（3）能耗分析。本次中試中的能耗主要為電吸附處理過程中的用電。平均能耗為2.01kWkm3，總體來看，電耗是符合設計要求。（4）水質分析。對出水水質進行檢測分析，EST技術中的電導率影響因素主要是廢水中離子鈣、鎂、鐵等有著較高的去除效果，達45%。

綜上，從試驗的工藝流程整體運行效果來看，該工藝運行穩定，設備簡單，出水較為穩定，符合廢水處理回用要求，值得在現實中應用和推廣，具有較好的現實應用價值。

參考文獻：

[1]劉捷濤，肖丙雁，龐翠玲.電吸附除鹽技術應用于冷軋廢水的中試研究[J].水處理技術，2010（09）：127-129.

[2]俞延江，吳剛，閆麗萍.電吸附鹽法在寧鋼廠污水站處理中的應用與研究[J].化工科技，2013，21（01）：37-40.

作者簡介：盛強男（1989-），女，本科，山東濟寧人，助理工程師，主要從事污水處理研究。