电吸附技术在焦化废水处理中的应用

1、摘要4599µS/cm70.10%；吨水电耗为2.28kWh/t；产水率为75%焦化废水 除盐 电导率Application of electro-Sorb technology in Coking wastewater treatingKeywords: Electro-Sorb Technology; Coking wastewater; Desalination ;Conductivity; 1 背景昆明钢铁控股有限公司始建于1939年2月，总部位于春城昆明西南32公里的安宁市境内，占地面积约为10平方公里，是国家特大型工业企业，云南省最大的钢铁联合生产基地，也是省内第一个销售

2、收入突破100亿元的云南省属工业企业。总资产达 245亿元，净资产80亿元。2005年销售收入名列中国企业500强第218位。具备年产600万吨钢的综合生产能力，是一个集钢铁冶金、矿业开发、机械制造、建筑安装、房地产·开发、水泥建材、物流运输等为一体的企业集团。昆钢响应国家“节能减排”号召，由昆钢水净化科技有限公司及爱思特（北京）净化设备有限公司共同合作，利用“电吸附除盐设备”对昆钢的焦化废水进行深度除盐处理，验证其除盐效果，从而证明该技术用于该类水质除盐的可行性和技术优势。2 试验原理电吸附（electrosorption）除盐的基本思想是通过施加外加电压形成静电场，强制离子向带有

3、相反电荷的电极处移动，对电极的充放电进行控制，改变电极处的离子浓度，并使之不同于本体浓度，从而实现对水溶液的脱盐。由于碳材料，如活性炭和炭气凝胶等制成的电极，不仅导电性能良好，而且具有很大的比表面积，置于静电场中时会在其与电解质溶液界面处产生很强的双电层。双电层的厚度只有110nm，却能吸引大量的电解质离子。一旦除去电场，吸引的离子被释放到本体溶液中，溶液浓度升高，通过这一过程实现电极材料的再生，其原理如图1所示。再生流程图2 工艺流程工作流程：原水池中的水通过提升泵被打入保安过滤器，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。反洗流

4、程：就是模块的反冲洗过程，即在电吸附模块工作结束之后先对其进行短接放电，待短接电流很小或基本放电完成时，再生水泵开始工作，使水反向进入模块进行冲洗，使电极再生，反洗流程可根据进水条件以及产水率要求选择一级反洗、二级反洗、三级反洗或四级反洗。电吸附除盐工艺的优点（1）耐受性好，运行成本低核心部件使用寿命长（实际工程连续运行已达5年以上），避免了因更换核心部件而带来的运行成本的提高。该技术属于常压操作，能耗比较低，其主要的能量消耗在于使离子发生迁移，并通过控制电压使电极表面不发生极化现象。（2）水利用率高EST技术可以大大提高水的利用率，一般情况下水的利用率可以达到75%以上。（3）无二次污染电吸

5、附技术不需任何化学药剂来进行水的处理，从而避免了二次污染问题。电吸附系统所排放的浓水系来自于原水，系统本身不产生新的排放物。（4）操作及维护简便由于电吸附系统不采用膜类元件，因此对原水预处理的要求不高，而且即使在预处理上出一些问题也不会对系统造成不可修复的损坏。铁、锰、余氯、有机物、钙、镁等对系统几乎没有什么影响。在停机期间也无需对核心部件作特别保养。系统采用计算机控制，自动化程度高，对操作者的技术要求较低。3 试验设备本试验采用的主要设备如下：l 电吸附模块：型号EMK400，1 l 电吸附控制柜一套；l 精密过滤器：200×1200×51套备用）l 水泵：流量2 m3，

6、3台l 水箱：0.5m3，343月21日起正式运行10天，每天取样3次，每次分别取原水、产水pH、COD、总碱度、总硬度、氯离子、硫酸根等指4.1 电导率水的电导率与其所含的无机酸、碱、盐的量有一定关系。在一定的浓度范围之内，电导率随浓度的增大而增大，因此常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。本试验对电导的去除效果如下图所示。5000原水及产水电导率/(us/cm)40003000去除率/%200010000试验日期/天3 图3 电吸附系统对电导率去除效果 从以上的运行结果看，原水和产水的电导率均波动不是很大，原水平均电导率为4599µS/cm；产水平均电导为1376µS/c

7、m，平均去除率为70.10%。4.2试验日期/天600550500450400350300250200150100500图4 原水、产水的硬度的去除效果从图4可以看出，原水的硬度平均值为560.10mg/L，平均产水硬度为192.06 mg/L ，去除率分别达到了65.71%。4.3 氯离子原水及产水氯化物/(mg/L)去除率/%试验日期/天图5 氯离子浓度及去除率的变化情况由图可知，电吸附原水和产水的氯离子浓度相对还比较稳定，原水的氯离子平均浓度为403.16mg/L，产水平均值是112.52 mg/L，平均去除率达到了72.09%。可见由于离子特性不同电吸附对氯离子的去除效果要略高与其它离

8、子。4.4试验日期/天图6 原水及产水硫酸根浓度的变化情况由上图可以看出，在进水硫酸根浓度平均为1173.32mgl/L的情况下，产水的平均浓度为367.86 mg/L，去除率为70.79%，可见电吸附对硫酸根的去除效果与电导率的去除效果基本相同。4.5COD原水、产水及浓水COD浓度/(mg/L)试验日期/天去除率/%图7 COD浓度及去除率的变化情况从图8可以看出电吸附技术对焦化废水中COD的去处率还是比较高的，在原水平均浓度为78.5 mg/L时，产水为45.5mg/L，去除率达到了42.4%。但是所排放的浓水的COD也要高于原水，根据电吸附技术去除COD的机理可知，对于该种焦化废水中一

9、部分的COD可能是被吸附掉，而另一部分是被降解掉的。4.6 吨水电耗及产水率试验总共进行10天（最后两天由于水样没有化验），每天的耗电量及产水情况如下表所=75%5 结论本试验采用常州爱思特净化设备有限公司的电吸附除盐设备，在在昆明钢铁控股有限公司煤焦化公司安宁分公司生化车间，对其经过微波处理之后的出水进行深度除盐处理试验研究，历时10天。考察的主要指标的变化情况如下：原水平均电导率为4599µS/cm；产水平均电导为1376µS/cm，平均去除率为70.10%；原水的硬度平均值为560.10mg/L，平均产水硬度为192.06 mg/L ，去除率分别达到了65.71%；原水的氯离子平均浓度为403.16mg/L，产水平均值是112.52 mg/L，平均去除率达到了72.09%；在进水硫酸根浓度平均为1173.32mgl/L的情况下，产水的平均浓度为367.86 mg/L，去除率为70.