电吸附技术在钢铁污水深度处理中的中试研究

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1、电吸附技术在钢铁污水深度处理中的中试研究-中水回用【摘要】电吸附技术（est）作为一项新型的水处理技术，具有很高的性价比，且处理效果好。采用电吸附技术对邯钢污水处理厂的出水进行中试，结果表明，该技术对于降低电导率、氯根和硬度的效果明显，得水率高，基本适用于工业循环用水。【关键词】污水回用；电吸附；除盐1.引言电吸附（electrosorption）又称电容去离子技术（capacitivedeionization）。它是利用带电电极表面吸附水中离子及带电粒子的现象，使水中溶解盐类及其它带电物质在电极的

2、表面富集浓缩而实现水的净化/淡化的一种新型水处理技术。与常规的吸附方式不同，电吸附是将吸附剂极化以操纵界面电位，从而改变界面吸附量和选择性(电增强吸附)。电吸附的驱动力来自吸附质与电吸附剂电极的各种相互作用。电吸附过程中，吸附和脱附都可以通过电位的调控来完成。循环电吸附时，吸附剂首先保持在吸附电位，使吸附质从一种溶液中移去(电吸附)，然后电位反向控制在脱附电位使其脱附到另一种溶液中(电脱附)。电吸附过程可构成电位控制的吸附、脱附循环，一方面允许提高吸附容量(电增强吸附)，另一方面原位再生吸附剂。电吸

3、附是一种不涉及电子得失的非法拉第过程，所需电流仅用于给吸附电极/溶液界面的双电层充电，因此电吸附本质上是一个低电耗的过程。它通过电脱附原位再生使用过的吸附剂，避免采用热再生，进一步节约了能耗，并且由于不采用溶剂洗涤或化学药剂再生，因而是一种清洁技术。电吸附水处理原理：含离子水由一端进入由阴阳电极形成的通道，在通道中，原水中离子或带电粒子受到电场力作用而朝极性相反的电极迁移，最终被电极表面的双电层所吸附。当去除电压并让双电层放电时，双电层所吸附的离子又重新释放出来，这样双电层得以再生，为下一轮电吸附做

4、准备，原水即在这种充放电过程中实现了除盐及净化。2.电吸附技术在邯钢污水深度处理中的中试应用2.1试验要求为满足节能减排的要求，提高邯钢第一污水处理厂的水质，增大回用量减少外排水量，需要对目前邯钢第一污水处理厂的出水进行深度处理。因此使用电吸附技术对其进行试验，产水用途为邯钢循环补给用水，水质需达到工业循环补给水要求。2.2试验工艺流程工艺流程分为三个步骤：工作流程，排污流程，再生流程。如图1所示。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5μm的残留固体悬浮物或沉淀物在此道工序被

5、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。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。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。2.3数据与分析中试分四个阶段运行

6、，第一阶段要求出水达到循环补给水要求，得水率75%；第二阶段要求得水率70%；第三阶段要求得水率80%；第四阶段要求得水率75%。2.3.1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。当它们的浓度较低时，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。本试验对电导率的去除效果如图2所示。从图2可以看出，第一阶段平均去除率74.5%；第二阶段平均去除率79.5%；第三阶段平均去除率66.6%；第四阶段平均平均去除率73.1%；出水平均电导率为588.9μs/cm。2.3

7、.2总硬度。总硬度是水质的一个重要指标，对工业用水影响很大，过高的总硬度会导致结垢。本次试验总硬度去除率见图3。由图3可以看出，电吸附对硬度的去除效果还是比较好的。其中第一阶段平均去除率79.6%；第二阶段平均去除率84.8%；第三阶段平均去除率76.4%；第四阶段平均去除率77.1%，出水总硬度平均达到5.1mmol/l。2.3.3氯化物。氯离子是主要考察指标之一，是总盐中含量最高的组分，氯离子过高可能对钢铁管道产生腐蚀。氯离子的去除也是除盐的重要指标。本次试验氯离子去除效果见图4。由图4可以看出

8、，对氯离子的去除效果是相当好的（要优于电导率），其中，第一阶段平均去除率80%；第二阶段平均去除率86.2%；第三阶段平均去除率69.3%；第四阶段平均去除率82.1%；出水氯离子浓度平均为91.05mg/l.2.3.4cod。cod是水中有机物消耗氧的含量，是反应废水污染程度的重要指标之一，是水质监测的重中之重，电吸附对cod的去除效果见图5。电吸附对cod的去除机理有两种，一是吸附（还原性物质或极性有机物），一是分解（非极性有机物）。浓水cod是否浓缩，主要取决于