1、电吸附除盐技术介绍,刘萌,电吸附除盐技术简介,目录,1电吸附技术发展历史,2电吸附技术原理,3电吸附模块,4电吸附系统的组成及工作过程,5电吸附技术特点,6电吸附技术应用领域,7应用实例,1电吸附技术发展历史,EST的研究发展可以划分为三个阶段（1）19601980年对技术原理的研究和阐述。从俄克拉荷马大学研究去除略带碱性的水中盐分开始，Y.Oren等研究了电吸附和电解吸附技术的基础理论、参数的影响和对多种候选电极材料的评价。（2）19901999年突破了电极材料的选择及电极结构设计的核心技术。加利福尼亚州的劳伦斯利佛莫尔国家实验室、MarkAndelman等进行了除盐试验的中试工作，取得了较
2、好的试验效果。（3）21世纪以来，SangHoon等建立了电吸附模型，研究了电吸附模块的吸附潜能，并对模块的设计参数和运行中的操作条件进行了研究。Wegemoned等建立了一套实验室模型，用该模型处理TDS为1000mg/L的工业循环冷却水，出水TDS达到10mg/L,1电吸附技术发展历史,孙晓慰等15在EST的系统控制和集成等方面取得了突破性进展，研制成功以EST模块为核心组装而成的大型工业化电吸附装置，达到了国际领先水平，并在饮用水深度处理及工业用水处理方面实施了工程化、系统化应用。,a.原型机的试制与试验阶段,b.小型设备的制造与应用阶段,c.大型设备的研制与应用阶段,d. 工程化示范引
3、导、系统化应用阶段,电吸附技术基本原理是基于电化学中的双电层理论，利用带电电极表面的电化学特性来实现水中带电粒子的去除、有机物的分解等目的。电吸附除盐原理见图，原水 从一端进入阴阳极组成的空间，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带相反电荷的电极迁移，被该电极吸附并储存在双 电层内。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，最终实现与水的分离，使水中的溶解盐类滞留在电极表面，获得净化/淡化的出水 。,2电吸附技术原理,2电吸附技术原理,COD降解原理:电极表面双电层厚度为1100nm，电场强度107109V/m。在强电场作用下，在电极表面生成寿
4、命短、氧化性极强的活性物质, 主要为OH羟基自由基，可以使一些难以降解的有机污染物质更容易被分解,并且不会造成无二次污染。,3电吸附模块,电吸附装置的核心是电吸附模块。电吸附模块通常由电极片、集电极、隔离体、固定端板、紧固件及电引线和配套管路管件等组成。多对电极、集电极和隔离体通过固定端板、紧固件固定组成电吸附处理单元，又称电吸附模块。图示为常见的几种模块结构形式,电吸附系统由电吸附模块、水池、水泵、前置过滤器、后置过滤器、管阀系统、电源系统、检测仪表及电气控制系统等组成，如下图所示。由于电吸附模块的水流阻力很小，所需压力一般小于0.2MPa，所以对泵的要求不高，普通的离心泵即可满足使用要求。
5、前置过滤器主要用于去除泥沙、悬浮物等。一般情况下，电吸附模块对原水中余氯、有机物、高价离子没有特别限制，通常要求原水浊度小于5NTU，悬浮物含量低于5mg/L。电吸附装置采用模块化结构，可针对各特定的应用场合根据需要将模块作任意组合以实现处理目标，在需要大流量时可将模块并联，而在需要大的处理深度时可将模块串联。,4电吸附系统的组成及工作过程,4电吸附系统的组成及工作过程,电吸附系统制水运行时，工作进出水阀门(YV1和YV3)开启，直流电源接通，电吸附模块开始工作，出口水的电导率随时间逐渐降低。（随着运行时间的延长，电极表面的离子吸附趋于饱和，此时出水电导率将升高，模块需进行再生。）再生时，电吸
6、附模块阴阳两极短接，工作进出水阀门(YV1和YV3)关闭，排污进出水阀门(YV4和YV5)开启，工作过程中富集在电极表面的离子从电极表面解吸下来，随水流经过排污阀冲走，再生排水的电导率瞬时高峰值可达原水电导率值的510倍，甚至更高。再生时间一般为运行时间的1/21/6。当再生排水电导与原水电导相当时，则可认为再生结束，系统进入第二个运行周期。,4电吸附系统的组成及工作过程,电吸附模块为整个电吸附系统的核心，可根据原水水质和用户要求选择适当的模块及模块组合。系统设计需考虑如何正确操作与维护系统。为了满足不同用户所需的出水水质要求，通常从以下几个方面来确定具体的模块组合方式。,5电吸附技术特点,1
7、、耐受性好EST部件使用寿命长(5年),避免了因更换核心部件而带来的运行成本的提高。2、特殊离子去除效果显著EST技术对氟、氯、钙、镁离子去除效果尤佳。3、无二次污染EST系统几乎不添加任何药剂，排放浓水所含成分均系来自于源水，系统本身不产生新的排放物。浓水可直接达标排放，无需进一步处理。 4、对颗粒污染物要求低 由于EST除盐装置采用通道式结构（通道宽度为毫米级），因此不易堵塞。对前处理要求相对较低，因此可降低投资及运行成本。同时，电吸附除盐设备具有很强的耐冲击性。5、抗油类污染 EST除盐装置采用特殊的惰性材料为电极，可抗油类污染。EST除盐技术已成功应用于炼油废水回用（如齐鲁石化工程），
8、实践证明了此点。,5电吸附技术特点,6、操作及维护简便 EST系统不采用膜类元件。在停机期间也无须作特别保养。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。7、运行成本低 EST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。与其它出除盐技术相比可以大大地节约能源。其根本原因在于EST技术除盐的原理是有区别地将水中作为溶质的离子提取分离出来，而不是把作为溶剂的水分子从待处理的原水中分离出来。EST还存在不足之处，尚待研究完善：(1)除盐率还有待进一步提高。(2)在电极材料、模块结构和丁艺设计方面，若 电吸附模块内部的流道分布不均匀，会增加水头损 失，不利于电吸附。
9、(3)自再生时间较长，一般为3642 min，占整 个周期的1312时间，影响得水率。(4)工程应用的实际经验尚待总结积累。 因此，如何改善、优化电吸附技术扩大应用领 域是今后的研究发展方向。,6电吸附除盐应用,6电吸附技术应用领域,电吸附除盐的主要性能指标 （1）含盐量： 5000S/cm （在要求不严格的情况下，总含盐量也可以通过电导率仪测量电导率来表示） （ （2）除盐率：0-95%（连续可调） （3）产水率：一般情况下75%，有特殊要求可达95% （4）单位能耗：0.32kWh/m3 由于电吸附除盐技术具有运行可靠、出水稳定、能耗低、操作方便、对进水水质要求不高、产水率较高、运行成本较
10、低等特点，因此，在工业污（废）水再生利用中可以涉及很多领域。 具有竞争优势的污水除盐产品线: (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回用。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。,6电吸附技术应用领域,(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
11、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
12、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。,7应用实例,市政废水除盐回用 2007年7月27日，世界首套大型污水处理1万吨/日回用水提质工程万吨级电吸附装置，在太原化学工业集团有限公司水厂建成投产。该技术在化工行业污水资源化利用方面具有推广价值，预计每年可为该公司创造效益880万元。 处理流程如下：,7应用实例,电吸附提质后的1万吨/日回用水达到化工生产工艺用水标准，可用作工艺用水、锅炉补充水等。该套电吸附装置可将污水含盐量由1000mg/L降至250mg/L，悬浮物由10毫克/升降至3毫克/升，浊度由10NTU降至1NTU，氨氮由10毫克/升降至5毫克/
13、升，CODcr由25毫克/升降至10毫克/升。装置投产后，每年可削减污染物排放CODcr9293吨，BOD54854吨，氨氮1560吨，有效改善区域水体质量，同时有利于缓解严重缺水城市的供水压力电厂循环冷却水排污水除盐回用 爱思特净化设备有限公司采用电吸附除盐设备对电厂循环水排污水进行深度除盐处理，考察其对电导率、氯化物、COD以及浊度等的去除效果、得水率、电耗等指标，论证该技术在该领域广泛应用的可行性。技术要求：除盐率1000S/cm，得水率70%，氯化物150 mg/L,结果表明： 1）电吸附进水平均电导率4176S/cm，产水平均电导率859S/cm，去除率80%；氯化物浓度从712 m
14、g/L降到91mg/L，去除率87.2%；系统产水率70%，能耗为1.82 kWoh/t；所有试验结果均优于项目要求。2）采用电吸附除盐设备，对国电某热电有限公司循环水排污水进行深度除盐处理，运行稳定，并表现出了较强的抗污染能力。,7应用实例,谢谢！,敬请批评指正,4电吸附应用处理,点击添加文本,工业循环冷却水处理,饮用水深度处理,苦咸水淡化,点击添加文本,添加文本,点击添加文本,点击添加文本,点击添加文本,点击添加文本,添加文本,点击添加文本,点击添加文本,点击添加文本,点击添加文本,添加文本,点击添加文本,点击添加文本,点击添加文本,点击添加文本,添加文本,点击添加文本,点击添加文本,点击添加文本,
