電吸附法污水處理回用中試研究

曹志豪

(廣饒第一中學(xué)二校區(qū)57級3班，山東 廣饒 257342)

電吸附法污水處理回用中試研究

曹志豪

(廣饒第一中學(xué)二校區(qū)57級3班，山東 廣饒 257342)

電吸附法，主要應(yīng)用于水的深度除鹽處理；實驗研究以中國化工正和集團污水處理廠外排水作為原水質(zhì)，采用電吸附法進行深度處理，結(jié)果表明出水水質(zhì)達到了該廠回用水質(zhì)標(biāo)準。

電吸附除鹽技術(shù)；污水回用；中水

長期以來，大量污水的排放不僅是一種水資源的浪費，而且還會破壞一定的生態(tài)環(huán)境。正和集團目前污水廠理能力12000t/d,實際處理量7200m3/d，如果將該污水廠的外排水進行適當(dāng)處理后加以回用至循環(huán)水補水，既實現(xiàn)了污水的資源化，又緩解了該廠的水資源不足，在水資源日益短缺的今天具有重要的社會和經(jīng)濟效益。

1 工藝的確定

1.1 工藝選擇

當(dāng)前各行各業(yè)中水脫鹽技術(shù)主要采用電吸附、反滲透、電滲析、離子交換等。反滲透、電滲析、離子交換這些方法對水的預(yù)處理要求普遍較高，而處理后的污水(中水)的成分復(fù)雜，水質(zhì)變化大，沿用這些傳統(tǒng)的方法勢必對設(shè)備的前期預(yù)處理提出很高的要求，且增加投資和運行成本。電吸附水處理技術(shù)為近年來的一項新興技術(shù)，技術(shù)上已比較成熟，其最大的特點就是對進水的水質(zhì)要求較低，且運行中基本不消耗化學(xué)藥劑，所以不需要增加過多預(yù)處理設(shè)施，運行維護也較方便。。

1.2 水源情況

本次中試采用中國化工正和集團污水處理廠CBAF出水作為水源，源水的主要特點是電導(dǎo)率、氯離子含量、硬度及懸浮物含量較高，不能滿足作為工業(yè)用水循環(huán)水補水的水質(zhì)要求。原水水質(zhì)及回用水質(zhì)見表1。

表1 正和集團污水廠中試水源及出水水質(zhì)基本參數(shù)情況

1.3 工藝流程

總工藝路線暫定如下：

來水→ 原水箱→電吸附模塊 →產(chǎn)品水

工藝流程分為三個步驟：工作流程，排污流程，再生流程,見圖1。

圖1 中試工藝流程圖

工作流程：儲存在原水池中的原水通過提升泵打入保安過濾器，大于5μm的殘留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。

再生流程：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，進入中水池的水等待下一個周期排污用。

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，這是一個有效的節(jié)水過程，因為經(jīng)過再生之后的濃水尚未達到飽和，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，提高了產(chǎn)水率。

模塊的工作流程如圖2 所示。

圖2 正和集團中試電吸附模塊的工作流程

2 電吸附除鹽運行參數(shù)分析

2.1 電吸附除鹽原理

電吸附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，從而實現(xiàn)對水溶液的脫鹽。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，

2.2 電吸附除鹽技術(shù)運行條件

規(guī)模：產(chǎn)水水量0.6 m3/h。

工作壓力：≤0.08MPa

介質(zhì)溫度：≥0℃

環(huán)境溫度：0～40℃

用電負荷： 380V

2.3 電吸附除鹽處理效果分析

加電36V，A、B組交替運行。工作流量與再生流量均為600L/h。

工藝參數(shù)見表2。

表2 工作階段與再生階段時間 時間：s

2.3.1 電導(dǎo)率去除效果

水的電導(dǎo)率與其所含的無機酸、堿、鹽的量有一定關(guān)系。當(dāng)它們的濃度較低時，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)率的去除效果如圖3示。

圖3 電導(dǎo)率及其去除率

從圖3可以看出，電吸附出水比較穩(wěn)定，平均進水電導(dǎo)率947.3μs/cm，平均出水電導(dǎo)率404.4μs/cm，平均去除率57.0%。

2.3.2 氯化物去除效果

氯離子是主要考察指標(biāo)之一，是總鹽中含量最高的組分，氯離子過高可能對鋼鐵管道產(chǎn)生腐蝕。氯離子的去除也是除鹽的重要指標(biāo)。本次試驗氯離子去除效果見圖4。

由圖4可以看出，對氯離子的去除效果是相當(dāng)好的(要優(yōu)于電導(dǎo)率)，平均進水氯離子105.6mg/L，平均出水氯離子36.7mg/L，平均去除率61.1%。

圖4 氯離子及其去除率

2.3.3 硬度去除效果

總硬度與鈣硬都是監(jiān)測水質(zhì)的重要指標(biāo)，對工業(yè)用水影響很大，過高的總硬度或鈣硬會導(dǎo)致結(jié)垢。本次試驗總硬度及鈣硬的去除效果見圖5、圖6。

圖5 總硬度及其去除率

由圖5可以看出，電吸附對硬度的去除效果還是比較好的，平均進水硬度1.68mmol/L，平均出水硬度0.35mmol/L，平均去除率78.6%。

圖6 鈣硬及其去除率

由圖6可以看出，電吸附對鈣硬的去除效果是非常的好，平均進水鈣硬38.7mg/L，平均出水鈣硬6.6 mg/L，平均去除率82.6%。

2.3.4 COD去除效果

COD是水中有機物消耗氧的含量，是反應(yīng)廢水污染程度的重要指標(biāo)之一，是水質(zhì)監(jiān)測的重中之重，電吸附對COD的去除效果見圖7。

從圖7看，電吸附對COD的去除效果還是比較好的。平均進水COD 93.9mg/L，平均出水COD 56.8mg/L，平均去除率40.3%。

2.3.5 濃水COD去除效果

本次實驗還要重點監(jiān)測濃水COD的富集情況，具體數(shù)據(jù)見圖8。

圖8 濃水COD去除效果

從圖8可以看到濃水COD與原水COD是差不多的，也就是說濃水COD是不濃縮的。

3 結(jié)論

電吸附除鹽技術(shù)通過在正和集團污水廠，對其外排水進行深度除鹽處理試驗研究，出水滿足要求：

(1)中試平均出水電導(dǎo)率404.4μs/cm，Cl-36.7 mg/L，總硬度0.35mmol/L,滿足要求。

(2)電吸附運行成本較低，從中試看來，得水率76.1%，噸水能耗0.718 kWh/t。

(3)濃水COD與原水COD差不多，COD不濃縮。

(4)在處理過程中不產(chǎn)生新的排放物，驗證了電吸附技術(shù)無二次污染的技術(shù)特點。

(5)電吸附正常情況不產(chǎn)生污堵，清洗周期長，另外附屬設(shè)備少，處理工藝簡捷，使得操作維護簡便，易于實現(xiàn)全自動運行。

(6)在水資源匱乏的今天，回收和利用這部分水資源具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

(本文文獻格式：曹志豪.電吸附法污水處理回用中試研究[J].山東化工，2017，46(04)：147-149.)

2016-12-07

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1008-021X(2017)04-0147-03