电吸附技术在循环冷却水系统节水应用的探讨.doc

电吸附技术在循环冷却水节水的中试研究 (李永辉 山东中望恒力环境技术有限公司)摘要:采用电吸附除盐技术,对循环冷却水排污水进行除盐效果中试研究.试验表明电吸附技术除盐率达到76%,产水率为76%,对氯离子.钙离子都有良好的除处效果.关键词:电吸附 循环冷却水 回用水 除盐前言 我国属于缺水国家。城市用水中工业用水约占总用水量的60以上，工业冷却水用量占整个工业用水量的7080。因而提高工业冷却水的重复利用率，减少新水的补水量和排污量将是工业循环冷却水处理的首选目标。蔡世军等总结分析了循环冷却水节水技术，提出了循环冷却水旁滤节水和排污水的回用等节水途径。循环冷却水中含有大量的盐分,除盐技术是循环冷却水排污水回用的关键。为解决循环冷却水排污水除盐问题，实现节水目标，采用电吸附技术进行循环冷却水排污水回用中试试验，以验证该技术在循环冷却水排污水除盐回用的可行性。1 技术原理电吸附是电子在带电电极表面发生的诱导电势吸附，电吸附原理见图1，原水从一端进入由两电极板相隔而成的空间，从另一端流出。原水在阴、阳极之间流动时受到电场的作用，水中带电粒子分别向电性相反的电极迁移，被该电极吸附并储存在双电层内。同时，随着电极吸附带电粒子的增多，带电粒子在电极表面富集浓缩，从而使水中的溶解盐类、胶体颗粒及其带电物质滞留在电极表面，最终实现盐与水的分离，获得净化/淡化的出水。电极材料（负极）电极材料（正极）进水出水不着 图1 电吸附除盐原理 图一 电吸附技术原理示意图2 试验内容2.1 试验所用设备 表一电吸附模块EMK-44431组卧式清水泵CHL2-302台保安过滤器JMKb-5-A2台精度10m 砂滤器FLECK1台2.2 来水水源及水质 试验所用水为某气体厂循环冷却水排污水。 表二项目单位电吸附进水电导率S/cm2610浊度NTU11.3碱度mg/L160硬度mg/L1244钙离子mg/L366.4镁离子mg/L78.7pH-8.35氯化物mg/L238.6总磷mg/L5.72.3 试验条件 规模：处理量0.5m3/h运行方式：连续运行7天设备占地面积：20m2用电负荷：10kW/380V2.4 预设试验技术指标能耗1.5kWh/T 得水率75%出水水质达到 表三项目单位电吸附出水电导率S/cm800浊度NTU3碱度mg/L300硬度mg/L450钙离子mg/L150镁离子mg/L-pH-69氯化物mg/L50总磷mg/L 2.5工艺流程来水多介质过滤器原水池电吸附模块净水池工艺流程分为三个步骤：工作流程，再生流程，排污流程。如图2所示：图2 工艺流程工作流程：储存在原水池中的原水通过提升泵打入保安过滤器，大于5m的残留固体悬浮物或沉淀物在此道工序被截流，水再被送入电吸附（EST）模块。水中溶解性的盐类被吸附，水质被净化。再生流程：就是模块的反冲洗过程，用原水冲洗经过短接静置的模块，使电极再生。反冲洗后的水被送入中间水池，进入中水池的水等待下一个周期排污用。排污过程：排污过程其本质和再生一样，是模块的一个反冲洗程序，但水源有区别，排污过程用的是中间水池的水，即再生之后的浓水，这是一个有效的节水过程。因为经过再生之后的浓水尚未达到饱和，所以用再生后产生的浓水再次冲洗模块，就节省了冲洗过程中的用水量，提高了产水率。3 结果及讨论3.1电导率去除效果电导率反映了水中含盐量的多少，在相同条件下电导率与含盐量成正比关系,电导率易于测量,试验主要以电导率的去除效果来代表除盐效果。试验期间电导率的去除效果见下图。图三取样化验电导率的去除效果以化验结果作为标准，试验期间，原水电导率在25003200S/cm，原水平均电导率为2822S/cm，产水平均电导率670S/cm，电导率平均去除率为76.3%，去除效果非常稳定。3.2 氯化物去除效果氯离子是循环冷却水考察的重要指标，氯离子是腐蚀因子对钢铁特别是不锈钢材质设备产生腐蚀。氯离子的去除效果直接决定了回用水的质量。本次试验对氯离子的去除效果见下图。图四取样化验氯化物的去除效果试验期间，原水氯离子浓度在200260mg/L，氯离子浓度相对比较稳定，原水平均氯离子浓度为229 mg/L，产水平均氯离子33 mg/L，氯离子平均去除率为85.5%，从化验结果和实际运行看，氯离子去除效果略高于其他离子的去除。3.3 总硬度去除效果总硬度是回用水的重要指标，总硬度过高会导致循环冷却水设备结垢。使循环冷却水浓缩倍数的提高受到限制，节水效果会受到影响。本次试验对总硬度的去除效果见下图。图五取样化验总硬度的去除效果试验期间，原水总硬度在9001200mg/L，原水平均总硬度为1062 mg/L，产水平均总硬度234 mg/L，总硬度平均去除率为78.0%，从化验结果和实际运行看，总硬度去除效果与电导率的去除率基本一致。试验期间为防止循环冷却水排放水硬度、碱度之和过高，可能造成设备结垢，在过滤后加盐酸调节PH6-7。3.4 钙离子去除效果总硬度主要是由钙、镁离子构成的，钙离子的浓度也能表征水的结垢趋势。图六取样化验钙离子的去除效果试验期间，原水钙离子浓度分别在290360mg/L，原水平均钙离子浓度为316mg/L，产水平均钙离子浓度为70mg/L，钙离子平均去除率为78.0%，钙离子去除效果与总硬度的去除率基本相同。3.5产水率中试实验期间产水量80.2m3,排水量25.2 m3,综合产水率为76.1%。3.6能耗能耗主要消耗在工作时的加电除盐中，统计的每天吨水能耗见下图。图七中试每天吨水能耗统计一般来讲，去除盐分越多，能耗越高，能耗曲线与原水电导率曲线基本吻合。累计能耗106.8平均吨产水能耗为1.33kWh。4技术经济分析电吸附（EST）主要以消耗电能为主，电价按0.6元计，则吨水电费为0.798元；在工程实际运行中保安过滤器滤芯的消耗也应考虑,因循环冷却水排放水浊度一般不会超20NTU, 滤芯可按0.03元/m3计，电吸附吨水直接运行成本为0.801元。5 结论与建议（1）电吸附技术能够解决循环冷却水排放水除盐问题，产水能够达到循环冷却水的补水要求。（2）电吸附技术与其他除盐技术相比，直接运行费用低，预处理要求简单，维护方便。（3）处理高硬度高碱度的水还有待提高。注释: 1韩寒，陈新春，尚海利.电吸附除盐技术的发展及应用J工业水处理技术,2010,30(2)202鲍其鼐.工业循环水处理面临新挑战C/中国化工学会工业水处理专业委员会.2008全国水处理技术研讨会论文集2