电吸附技术在水处理中的应用

Posted 2023-01-14 水处理

篇首语：生活不是上帝的诗篇，而是凡人的欢笑和眼泪。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了电吸附技术在水处理中的应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1、电吸附水处理的原理

电吸附技术EST(Electro-Sorption Technology)，也可称电容去离子技术CDI(Capacitive Deionization)。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。

电吸附水处理的原理

EST技术是利用带电电极表面吸附水中离子或带电粒子的现象，使水中溶解的盐类及其它带电物质在电极表面富集浓缩而实现水的净化或淡化。图 1为电吸附水处理的原理示意图。原水从一端进入由阴、阳电极形成的通道，最终从另一端流出。原水在阴、阳电极之间流动时受到电场作用，水中离子或带电粒子将分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极吸附，储存在电极表面所形成的双电层中。随着离子/带电粒子在电极表面富集浓缩，使通道水中的溶解盐类、胶体颗粒及其它带电物质的浓度大大降低，从而实现了水的除盐及净化。

图1 电吸附水处理技术原理示意

2、电吸附水处理技术（EST）的特性

运行能耗低，水利用率高

EST技术的能耗很低，其主要的能量消耗在于使离子发生迁移，而在电极上并没有明显的化学反应发生，如有必要还可以将所用的能量回收一部分过来，即将吸附饱和的模块上储存的电能再加到另一再生好的模块上，也即所谓的“秋千式”供电方式。这与其它除盐技术相比可以大大地节约能源。一个实验模块以50t/h流量、85%除盐率处理TDS为1000㎎/L的原水时，能耗仅约为60W。其根本原因在EST技术净化/淡化水的原理是有区别性地将水中离子提取分离出来，而不是把水分子从待处理的原水中分离出来。

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；如采用适当的工艺组合，甚至可达90%以上。

无二次污染

EST 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。EST 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。与离子交换技术相比，省去了浓酸、浓碱的运输、贮存、操作上的麻烦，而且不向外界排放酸碱中和液。

操作及维护简便

由于EST 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、FG 值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。从理论上讲，EST 模块可以长期服役，预期寿命至少在20a以上。

3、电吸附技术EST适用条件及范围

对现阶段经过试验和实际应用的数据统计分析，EST对所处理的进水要求电导率≤500μS/㎝、COD≤100㎎/L、浊度≤5NTU、SS≤5㎎/L、油≤3㎎/L，处理后电导率可减少60%～80%、浊度≤2NTU、SS≤2㎎/L、油≤2㎎/L。处理效果与综合的水质影响因素、EST设备工艺的组合有关。

按照进水的水质、来源和工艺用途不同，EST可用于：

(1)循环冷却水系统的补水预处理。通过电吸附法降低补水含盐量，可以改善水质，以利进一步提高循环水的浓缩倍数，减少补水量和排污水量。

(2)循环冷却水系统的排污水再生会用。经过除盐处理的排污水回用于循环冷却水系统替代新鲜补水，可以减少新水消耗和污水排放量，进一步提高循
环水的循环利用率。

(3)市政、工业污水处理。对于COD及含盐量较高的工业废水，传统的水处理技术因COD高而影响盐分的去除，电吸附能除去废水中的高盐分，使生化法可行，二级生化处理后的污水经电吸附除盐，可作为循环水系统的补水或生产工艺用水回用。

(4)与高效反渗透技术(HERO)配套。用于反渗透进水的预处理，降低其硬度、TOC等，可稳定反渗透系统运行、提高出水水质和产水率、降低运行维护成本、延长膜的使用寿命。

(5)工业用水处理。纺织印染、轻工造纸、电力化工、冶金等行业都需要大量的除盐水或纯水作为工艺用水。根据不同水质标准，电吸附水处理技术可以与传统的除盐技术相结合，以降低运行成本。

(6)饮用水净化。电吸附技术可以用于饮用水深度处理，去除过量的无机盐类，如钙、镁、氟、砷、钠、硝酸盐、硫酸盐、氯化物等，甚至使一些因无机盐类超标的水源得以有效利用。

(7)苦咸水淡化。电吸附技术具有耐钙、镁、硫酸盐等物质结垢的特点，在苦咸水特别是矿坑水等高含盐量和有机物水的淡化方面具有诱人的应用前景。