電吸附技術(shù)在水處理中的應(yīng)用
1、電吸附水處理的原理
電吸附技術(shù)EST(Electro-Sorption Technology)，也可稱(chēng)電容去離子技術(shù)CDI(Capacitive Deionization)。它是利用帶電電極表面吸附水中離子及帶電粒子的現(xiàn)象，使水中溶解鹽類(lèi)及其它帶電物質(zhì)在電極的表面富集濃縮而實(shí)現(xiàn)水的凈化/淡化的一種新型水處理技術(shù)。
電吸附水處理的原理
EST技術(shù)是利用帶電電極表面吸附水中離子或帶電粒子的現(xiàn)象，使水中溶解的鹽類(lèi)及其它帶電物質(zhì)在電極表面富集濃縮而實(shí)現(xiàn)水的凈化或淡化。圖 1為電吸附水處理的原理示意圖。原水從一端進(jìn)入 由陰、陽(yáng)電極形成的通道，最終從另一端流出。原水在陰、陽(yáng)電極之間流動(dòng)時(shí)受到電場(chǎng)作用，水中離子或 帶電粒子將分別向帶相反電荷的電極遷移，被該電極吸附，儲(chǔ)存在電極表面所形成的雙電層中。隨著離 子/帶電粒子在電極表面富集濃縮，使通道水中的 溶解鹽類(lèi)、膠體顆粒及其它帶電物質(zhì)的濃度大大降低，從而實(shí)現(xiàn)了水的除鹽及凈化。
運(yùn)行能耗低，水利用率高2、電吸附水處理技術(shù)(EST)的特性
EST技術(shù)的能耗很低，其主要的能量消耗在于使離子發(fā)生遷移，而在電極上并沒(méi)有明顯的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，如有必要還可以將所用的能量回收一部分過(guò)來(lái)，即將吸附飽和的模塊上儲(chǔ)存的電能再加到另一再生好的模塊上，也即所謂的“秋千式”供電方 式。這與其它除鹽技術(shù)相比可以大大地節(jié)約能源。一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K以50t/h流量、85%除鹽率處理TDS為1000㎎/L的原水時(shí)，能耗僅約為60W。其根本 原因在EST技術(shù)凈化/淡化水的原理是有區(qū)別性地將水中離子提取分離出來(lái)，而不是把水分子從待處理的原水中分離出來(lái)。
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(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。
無(wú)二次污染
EST 技術(shù)不需任何化學(xué)藥劑來(lái)進(jìn)行水的處理， 從而避免了二次污染問(wèn)題。EST 系統(tǒng)所排放的濃水 系來(lái)自于原水，系統(tǒng)本身不產(chǎn)生新的排放物。與離子交換技術(shù)相比，省去了濃酸、濃堿的運(yùn)輸、貯存、操作上的麻煩，而且不向外界排放酸堿中和液。
操作及維護(hù)簡(jiǎn)便
由于EST 系統(tǒng)不采用膜類(lèi)元件，因此對(duì)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(wèn)題 也不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成不可修復(fù)的損壞。鐵、錳、余氯、有機(jī)物、鈣、鎂、FG 值等對(duì)系統(tǒng)幾乎沒(méi)有什么影響。在停機(jī)期間也無(wú)需對(duì)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，對(duì)操作者的技術(shù)要求較低。從理論上講，EST 模塊可以長(zhǎng)期服役，預(yù)期壽命至少在20a以上。
3、電吸附技術(shù)EST適用條件及范圍
對(duì)現(xiàn)階段經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，EST對(duì)所處理的進(jìn)水要求電導(dǎo)率≤500μS/㎝、COD≤100㎎/L、濁度≤5NTU、SS≤5㎎/L、油≤3㎎/L，處理后電導(dǎo)率可減少60%~80%、濁度≤2NTU、SS≤2㎎/L、油≤2㎎/L。處理效果與綜合的水質(zhì)影響因素、EST設(shè)備工藝的組合有關(guān)。
按照進(jìn)水的水質(zhì)、來(lái)源和工藝用途不同，EST可用于：
(1)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)水預(yù)處理。通過(guò)電吸附法降低補(bǔ)水含鹽量，可以改善水質(zhì)，以利進(jìn)一步提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)，減少補(bǔ)水量和排污水量。
(2)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的排污水再生會(huì)用。經(jīng)過(guò)除鹽處理的排污水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)替代新鮮補(bǔ)水，可以減少新水消耗和污水排放量，進(jìn)一步提高循環(huán)水的循環(huán)利用率。
(3)市政、工業(yè)污水處理。對(duì)于COD及含鹽量較高的工業(yè)廢水，傳統(tǒng)的水處理技術(shù)因COD高而影響 鹽分的去除，電吸附能除去廢水中的高鹽分，使生化法可行，二級(jí)生化處理后的污水經(jīng)電吸附除鹽，可作為循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水或生產(chǎn)工藝用水回用。
(4)與高效反滲透技術(shù)(HERO)配套。用于反滲透進(jìn)水的預(yù)處理，降低其硬度、TOC等，可穩(wěn)定反滲透系統(tǒng)運(yùn)行、提高出水水質(zhì)和產(chǎn)水率、降低運(yùn)行維護(hù)成本、延長(zhǎng)膜的使用壽命。
(5)工業(yè)用水處理。紡織印染、輕工造紙、電力化工、冶金等行業(yè)都需要大量的除鹽水或純水作為工藝用水。根據(jù)不同水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，電吸附水處理技術(shù) 可以與傳統(tǒng)的除鹽技術(shù)相結(jié)合，以降低運(yùn)行成本。
(6)飲用水凈化。電吸附技術(shù)可以用于飲用水深度處理，去除過(guò)量的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，如鈣、鎂、氟、砷、鈉、硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物等，甚至使一些因無(wú)機(jī)鹽 類(lèi)超標(biāo)的水源得以有效利用。
(7)苦咸水淡化。電吸附技術(shù)具有耐鈣、鎂、硫酸鹽等物質(zhì)結(jié)垢的特點(diǎn)，在苦咸水特別是礦坑水等高含鹽量和有機(jī)物水的淡化方面具有誘人的應(yīng)用前景。
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