【文章內(nèi)容簡介】 著電壓的上升雙電層變得緊密，吸附量增加，但同時又會引起副反應(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，同時能耗又較低。另外，短時間過壓一般不會使裝置產(chǎn)生嚴重影響，但長時間過壓會產(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加壓范圍在－ 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間有著密切的關(guān)系。流量大的時候，水力停留時間短，除鹽率低；隨著流量的降低，除鹽的效果越來越好。但流量過低也會對再生效果產(chǎn)生一定的影響，因為它影響了再生沖洗的速率，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，水力停留時間縮短，離子來不及吸附到極板上，會使除鹽率降低，因此，過大的流量不利于保證除鹽率。在實際應(yīng)用中應(yīng)該根據(jù)不同的出水要求來考慮選擇合適的進水流量。（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1000~5000μ S/cm。. 電 吸 附 的 工 藝 流 程. 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11 / 38源系統(tǒng)、檢測儀表及電氣控制系統(tǒng)等組成，如圖 所示。由于通常電吸附模塊的水流阻力很小，所需壓力一般小于 ，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 電吸附工藝流程簡圖一般情況下，電吸附模塊對原水中余氯、有機物、高價離子沒有特別限制，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，需要對其進行再生，電氣控制系統(tǒng)負責(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)需要將模塊作任意組合以實現(xiàn)處理目標(biāo)，在需要大流量時可將模塊并聯(lián)，而在需要大的處理深度時可將模塊串聯(lián)。. 電 吸 附 工 藝 流 程 的 設(shè) 計 要 點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，但進水仍需要滿足一定的要求，見表 。特別是針對污（廢）水處理，必須進行相應(yīng)的預(yù)處理才能保證設(shè)備的長期穩(wěn)定運行。12 / 38表 　電吸附模塊進水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)名稱 單位 限值進水電導(dǎo)率 μS/cm 1000～5000CODCr mg/L ≤60濁度 mg/L ≤5固體懸浮物 mg/L ≤5油 mg/L ≤3堿度 mg/L ≤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。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)，必須在進入電吸附模塊前對原水進行預(yù)處理。通過預(yù)處理降低水中的懸浮物、濁度和油，同時降低水的堿度，從而防止模塊頻繁清洗、增加設(shè)備維護工作量和生產(chǎn)運行成本。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一步降低廢水中的有機物含量，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，同時也保障 EST 電吸附系統(tǒng)的持久穩(wěn)定運行。廢水在經(jīng)過二次處理后，COD Cr 降至 100mg/L 以下。通過生物曝氣濾池的進一步生化、過濾處理，使 CODCr 進一步降至 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)的進水參數(shù)穩(wěn)定可靠，同時相對增加的運行成本又不高。13 / 38在水中加酸（通常為硫酸） ，降低 pH 值后，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 下的空氣，通過 80－100μm 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，曝氣可進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，經(jīng)過曝氣裝置后的原水再經(jīng)過纖維過濾器進一步過濾后進入電吸附設(shè)備進行除鹽處理。（4）保安過濾器或微濾在電吸附裝置前設(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)計需考慮如何正確操作與維護系統(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，對模塊進行一定的保護性清洗工作，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，通常從以下幾個方面來確定具體的模塊組合方式。（Ⅰ）提高出水水質(zhì)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串聯(lián)模塊（組）即增加一級。（Ⅱ）增大進水流量當(dāng)需要處理較大水量的原水時，可采用多個電吸附模塊的并聯(lián)組合，達到處理水量較高的要求。（Ⅲ）增大得水率14 / 38通過濃水再處理回流的方法可以進一步提高得水率。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，進入另一組電吸附模塊進行再處理，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，在實際工程中，可以采用 A、B 組聯(lián)合的交替運行方式，即 A 組模塊（組）再生時，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. 后處理：電吸附系統(tǒng)的出水是否需要進行后處理，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)計中，必須慎重考慮產(chǎn)品水的具體用途，根據(jù)實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)品水的費用。. 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，進入電吸附裝置的工藝過程如圖 所示，工藝過程分為三個步驟：工作過程、再生過程、排污過程。 圖 工藝過程圖15 / 38工作過程：原水貯藏在原水池中，與此同時酸溶液也通過計量泵同步連續(xù)地加入原水池，經(jīng)過曝氣后原水通過提升泵被提升進入精密過濾器，大于 10μm 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，從而提高了得水率。三、電吸附模塊數(shù)量計算每個標(biāo)準(zhǔn)電吸附模塊額定產(chǎn)水量為 10m3/h，舉例說明：來水流量 100m3/h 來水水質(zhì)電導(dǎo)率 2022μS/cm，去除率 75%，得水率 75%，采用二級串聯(lián)處理流程，每個標(biāo)準(zhǔn)電吸附模塊一小時工作，一小時再生，需要標(biāo)準(zhǔn)電吸附模塊數(shù)量為：N＝ ＝ ＝40 個。10/4Q/. 應(yīng) 用 領(lǐng) 域由于電吸附除鹽技術(shù)具有運行可靠、出水穩(wěn)定、能耗低、操作方便、對進水水質(zhì)要求不高、產(chǎn)水率較高、運行成本較低等特點，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。16 / 384. 電 吸 附 除 鹽 技 術(shù) 的 技 術(shù) 特 點. 科 技 創(chuàng) 新 點 和 主 要 技 術(shù) 特 點. 科 技 創(chuàng) 新 點一、原理創(chuàng)新：電吸附除鹽技術(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現(xiàn)水的凈化/淡化。獨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。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、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、運行成本低、節(jié)能環(huán)保的特性。三、應(yīng)用創(chuàng)新：該項目突破了污(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)展提供了一項抗污染性強、經(jīng)濟環(huán)保、應(yīng)用范圍廣的除鹽技術(shù)。. 電 吸 附 除 鹽 裝 置 的 技 術(shù) 特 點一、節(jié)能節(jié)水，環(huán)境友好，運行成本低首先，電吸附技術(shù)能耗低。電吸附技術(shù)進行水的除鹽處理時，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，由于電極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)使用，一般情況下得水率可以達到 75%以上；如采用適當(dāng)?shù)墓に嚱M合，甚至可達 90%以上。同時電吸附還是一項環(huán)境友好型技術(shù)。電極再生時只需將儲存的電能釋放掉，不需任何化學(xué)藥劑進行再生。與離子交換技術(shù)相比，減少了在濃酸、濃堿的運輸、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、17 / 38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，并表現(xiàn)出一定的去除 COD 的能力。二、設(shè)備可靠，運行穩(wěn)定由于電吸附技術(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，不會互相結(jié)合產(chǎn)生垢體；少量油類、鐵、錳、余氯、有機物、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；由于采用碳類電極材料，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，操作及維護簡便系統(tǒng)對原水預(yù)處理的指標(biāo)要求不高，鐵、錳、氯等離子、pH 值和有機物等對系統(tǒng)幾乎沒有什么影響，所以除鹽技術(shù)適應(yīng)性強。在停機期間也無需對核心部件作特別養(yǎng)，維護方便。即使在預(yù)處理上出一些問題也可以進行處理恢復(fù)，不易對系統(tǒng)造成不可修復(fù)的損壞。系統(tǒng)采用計算機控制，自動化程度高，操作程序簡單容易掌握。由于其廣泛的適應(yīng)性和良好的實用性，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。苦咸水淡化乃至海水淡化將是 EST 技術(shù)的下一個更加誘人的應(yīng)用領(lǐng)域。. 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。由于 EST 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。一般情況下，鐵、錳、余氯、有機物、鈣、鎂、pH 值等對系統(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)。對于有機物及含鹽量較高的工業(yè)廢水，現(xiàn)今沒有好的辦法處理，因為在有機物含量高時無法用傳統(tǒng)的水處理技術(shù)降低含鹽量，而含鹽量成分高時用生化技術(shù)又無法使厭氧18 / 38菌或好氧菌保持活性，實現(xiàn)去除有機物、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，因為電吸附水處理不僅除去廢水中過高的鹽分，使生化法可以進行處理，而且還可以降低